Das Wollen, das Tun und die Gesetze der Natur

  • Täglich müssen sich Menschen für eine Richtung entscheiden. Dass sie 
entgegen der Annahme von Hirnforschern selbst bei Willkürhandlungen 
nicht vorbestimmt sind, wurde nun in einem Paper der Fachzeitschrift " 
Scientific Reports" erörtert.
    foto: apn/mario vedder

    Täglich müssen sich Menschen für eine Richtung entscheiden. Dass sie entgegen der Annahme von Hirnforschern selbst bei Willkürhandlungen nicht vorbestimmt sind, wurde nun in einem Paper der Fachzeitschrift " Scientific Reports" erörtert.

  • Hans Briegel fragt nach dem freien Willen.
    foto: iqoqi

    Hans Briegel fragt nach dem freien Willen.

Wie sich Vögel am Erdmagnetfeld orientieren, ist bis heute ungeklärt - Physiker Hans Briegel meint, dass Quantenphänomene dahinterstecken könnten

Wer in einer Demokratie lebt und die finanziellen Mittel dazu hat, darf sich täglich frei entscheiden: Was studiere ich? Wohin gehe ich? Was ziehe ich an? Was esse ich? Wen wähle ich? Einige Hirnforscher widersprechen diesen Beobachtungen und meinen, Willkürhandlungen wie Muskelkontraktionen der Extremitäten beruhen nicht auf freien Entscheidungen und können vorhergesagt werden. Bereitschaftsimpulse im Gehirn seien dafür verantwortlich, heißt es. Bruch-teile einer Sekunde später würde dann die Illusion entstehen, von einem Willensakt angetrieben gehandelt zu haben.

"Damit wäre unser Handeln bis zu einem bestimmten Grad vorbestimmt", sagt dazu der Quantenphysiker Hans Briegel von der Universität Innsbruck, der auch einer der wissenschaftlichen Direktoren des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften ist. Alle Prozesse in der Natur lassen sich ja durch physikalische Gesetze erklären, da scheint es plausibel, "wenn wir letztlich gar keinen Spielraum hätten, um uns zu entscheiden, was wir tun". Und doch gibt es das "elementare Empfinden einer Freiheit", hält Briegel fest. Für ihn stellt sich deshalb die Frage, inwieweit wir "zumindest die Möglichkeit von Freiheit und kreativem Verhalten" mit den Gesetzen der Physik und der Informationsverarbeitung verstehen können.

Auf Basis dieser Überlegungen hat der Theoretiker kürzlich ein Paper für die Fachzeitschrift Scientific Reports der Nature Publishing Group verfasst. Sein Fazit: Trotz aller Naturgesetze gebe es einen Freiraum. " Ich bin überzeugt, dass man das in Einklang bringen kann," sagt er zum Standard. Man müsse sich allerdings vom nach wie vor häufig verwendeten Bild des Gehirns als besseren Computers lösen. Briegel und seine Co-Autorin, die Doktorandin Gemma De las Cuevas, gehen davon aus, dass sich das Verhalten von Lebewesen, ob es sich nun um Menschen oder Ameisen handelt, nicht durch konventionelle Modelle der Informationsverarbeitung beschreiben lässt, die wie herkömmliche Computer funktionieren.

Ein Gedächtnis aus Clips

Die Frage ist nur: Welche andere Art der Informationsverarbeitung ist möglich? Die Autoren schlagen einen künstlichen Agenten vor, an dem sie es zeigen. Sein Gedächtnis besteht aus elementaren Erfahrungsepisoden, Clips, die er miteinander verknüpfen kann. Bei Ereignissen werden sie zufällig abgerufen und dienen als Muster für mögliche Handlungen.

Sie können jedoch auch, wiederum zufällig, verändert werden, um daraus Clips zu entwickeln, die keine tatsächlich gemachten, sondern fiktive Erfahrungen beinhalten. Bewähren sich Handlungen, die durch neue Clips ausgelöst werden, dann werden sie in das Gedächtnis integriert und in Zukunft wie reale Erfahrungen behandelt. Die Fiktion beeinflusst auf diese Weise die tatsächlichen Handlungen des Agenten. So entsteht zumindest in der Theorie ein Freiraum für Alternativen und für die eigene Vorstellungskraft.

Die Quantenphysik streift damit nicht nur die Biologie, sondern auch die Philosophie, die sich seit Jahrhunderten mit der Frage des freien Willens beschäftigt. Dass sie das Potenzial hat, Naturgesetze auf den Kopf zu stellen, weiß man zumindest seit dem legendären Gedankenexperiment von Erwin Schrödinger: Die Katze lebt und ist gleichzeitig tot.

Klingt wie Zauberei

In der Mikrowelt der Quanten ist das durch Überlagerungen von Zuständen längst bewiesen. In der Makrowelt, in der wir leben, klingt das noch wie Zauberei: Kann ein Apfel am Baum hängen und gleichzeitig schon auf den Boden gefallen sein? Kann ein Glas zur selben Zeit am Rand und im Zentrum eines Tisches stehen?

Schrödinger war auch einer der ersten Wissenschafter, die sich über die Fachgrenzen wagten und nach Quantenphänomenen in der Biologie suchten. Auch Briegel beschäftigt sich damit. "Wir sind dabei auf viel Zweifel gestoßen, weil ein biologisches System wie eine Zelle natürlich ganz anders ist als ein Quantenphysik-Labor, nämlich warm und verrauscht und in ständiger Wechselwirkung mit der Umgebung. In der Versuchsanordnung im Labor muss es hingegen ultrakalt und hochkontrolliert zugehen. Umwelteinflüsse werden systematisch ab- geschottet."

Der Physiker hat dennoch vorgeschlagen, in der belebten Natur nach Quantenphänomenen zu suchen, zum Beispiel bei Vögeln, die bei ihrem Zug in den Süden sich nicht nur nach visuellen Reizen, sondern auch nach dem Magnetfeld der Erde richten. Dass sie es tun, haben Ornithologen etwa bei Rotkehlchen gesehen. Wie sie es tun, ist noch nicht hundertprozentig geklärt. Möglicherweise haben sie eine Art chemischen Kompass im Auge. Wenn Licht darauf fällt, werden demnach biochemische Prozesse angeregt, zwei ungepaarte Elektronen entstehen, deren magnetische Eigenschaften, die Elektronenspins, vom Erdmagnetfeld beeinflusst werden.

Offene Frage

Ob dafür Quantenverschränkungen notwendig sind, zwischen zwei oder mehreren Teilchen, die nur als Gesamtsystem betrachtet werden können, hat Briegel mit einem Team zwar durchgerechnet, die Frage blieb aber offen. "Solange die molekularen Details dieses Mechanismus nicht genau feststehen, kann man keine definitiven Aussagen machen."

Der Physiker Hans Briegel scheut Grenzüberschreitungen jedenfalls nicht. Wenn er den Blick in die Biologie oder Philosophie wirft, tut er dies meist mit dem Fokus auf bestimmte Phänomene und mit den Werkzeugen der Physik. "Als Naturwissenschafter orientiere ich mich an den Phänomenen, will aber auch verstehen, was auf der Grundlage der modernen Physik prinzipiell möglich ist." (Peter Illetschko/DER STANDARD, 19. 9. 2012)

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