Der janusköpfige Schöpfer: Wie Erwin Schrödinger die Quantenwelt erschloss und bekämpfte

Autor: DerSchneider

Einleitung: Das Paradoxon des Erfinders

Die Geschichte der Wissenschaft ist reich an schöpferischen Genies, doch nur wenige verkörpern das Spannungsfeld zwischen Schöpfung und Kritik so radikal wie der österreichische Physiker Erwin Schrödinger. Er lieferte mit seiner Wellenmechanik das mathematische Fundament der Quantenphysik, das bis heute in jedem Lehrbuch steht – und wurde gleichzeitig zum erbittertsten Widersacher der daraus abgeleiteten Weltdeutung.

Während andere Forscher ihre Theorien als Krönung ihres Lebenswerks feierten, entwickelte Schrödinger ein Gedankenexperiment, das die Absurdität seiner eigenen Schöpfung offenlegen sollte: eine Katze, die gleichzeitig lebendig und tot ist. Er schrieb ein schmales Buch, das die Entschlüsselung der DNA inspirierte – obwohl er selbst nie ein Reagenzglas berührte. Und er floh aus dem nationalsozialistischen Deutschland, obwohl er als Nobelpreisträger nicht unmittelbar bedroht war.

Dieser Artikel zeichnet das Leben und Wirken eines der vielseitigsten Denker des 20. Jahrhunderts nach, fragt nach den Wurzeln seiner einzigartigen intellektuellen Spannweite und ergründet, warum ausgerechnet der Schöpfer der Quantenmechanik zu ihrem schärfsten Kritiker wurde.

Kindheit und Prägung: Ein Geist ohne Schubladen

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger wurde am 12. August 1887 in Wien geboren – in einer Stadt, die damals als Schmelztiegel der Moderne galt. Sein Vater Rudolf, ein Fabrikant für Wachstuch und Linoleum, war mehr als ein Geschäftsmann. Nach einem Chemiestudium widmete er sich mit wissenschaftlicher Gründlichkeit der italienischen Malerei und später der Botanik, wo er eigene Arbeiten zur Stammesgeschichte der Pflanzen veröffentlichte. Die Mutter, Georgine Emilia Bauer, entstammte einer englisch-österreichischen Familie; ihr Vater war Professor für Chemie an der Technischen Hochschule Wien.

Im Hause Schrödinger wurde Deutsch und Englisch gleichermaßen gesprochen – nicht als akademische Übung, sondern als gelebter Alltag. Der junge Erwin wuchs mit beiden Sprachen auf, als wären sie zwei Seiten derselben Medaille. Dieses zweisprachige Umfeld sollte weitreichende Folgen haben: Schrödingers Englisch blieb zeitlebens so makellos, dass er später wissenschaftliche Werke darin verfassen konnte, die zu den besten ihrer Gattung zählen.

Bis zu seinem elften Lebensjahr besuchte Erwin keine Schule. Ein Hauslehrer unterrichtete ihn individuell, was ihm eine Freiheit gewährte, die das streng reglementierte Schulsystem der Donaumonarchie kaum bieten konnte. Er konnte seinen Interessen folgen, Fragen stellen, ohne den Rhythmus einer Klasse einhalten zu müssen, und sich vertiefen, wo andere weitergeeilt wären.

Im Herbst 1898, etwas später als üblich, trat der Elfjährige in das Akademische Gymnasium in der Wiener Innenstadt ein – eine Bildungsanstalt ersten Ranges mit langer humanistischer Tradition. Latein und Griechisch standen im Mittelpunkt des Lehrplans, ergänzt durch Mathematik, Physik und moderne Sprachen. Während für viele Schüler dieses Programm eine Last bedeutete, wurde es für Schrödinger zur Offenbarung. In der strengen Logik der alten Grammatiken entdeckte er eine Schönheit, die der mathematischen in nichts nachstand. Die Gesetze des lateinischen Satzgefüges, die Regelmäßigkeiten der griechischen Deklination – all das sprach denselben Ordnungssinn an, der ihn auch in der Physik fesseln sollte.

Schrödinger zeigte in allen Fächern hervorragende Leistungen, doch verabscheute er das bloße Auswendiglernen von Daten und das Lernen aus Büchern ohne eigenes Nachdenken. Ihm ging es nie um die Ansammlung von Wissen, sondern um das Durchdringen von Zusammenhängen – eine Haltung, die sein gesamtes wissenschaftliches Schaffen durchziehen sollte.

Das Wien der Jahrhundertwende bot für einen solchen Geist den denkbar fruchtbarsten Boden. Gustav Mahler vollzog an der Hofoper den Übergang zur Moderne, Gustav Klimt forderte mit seinen goldenen Bildwelten die akademische Kunst heraus, Sigmund Freud begann das Unbewusste zu kartographieren, und in der Physik hatte Ludwig Boltzmann an der Universität Wien eine Schule von internationalem Rang begründet. Diese Stadt lehrte ihre Bewohner, dass die Grenzen zwischen den Disziplinen durchlässig waren – dass ein Physiker von der Philosophie lernen konnte und ein Dichter von der Mathematik.

Als Schrödinger im Sommer 1906 das Gymnasium abschloss und sich an der Universität Wien einschrieb, brachte er etwas mit, das seltener war als jede Fachbegabung: die Fähigkeit, in mehreren geistigen Welten gleichzeitig zu Hause zu sein. Die Physik war für ihn nicht die Abkehr von der Schönheit der Sprache und der Tiefe der Philosophie, sondern deren Fortsetzung mit anderen Mitteln.

Die Wiener Jahre: Boltzmanns Erbe und ein verlorener Lehrer

Als der 19-jährige Schrödinger im Herbst 1906 die Universität Wien betrat, war die Hochschule eine der angesehensten naturwissenschaftlichen Lehreinrichtungen Europas. In der theoretischen Physik hatte Ludwig Boltzmann, der Begründer der statistischen Mechanik und ein Visionär des atomistischen Weltbildes, eine Schule von internationalem Rang aufgebaut. Boltzmanns Arbeiten zur Thermodynamik und Wahrscheinlichkeitstheorie gehörten zu den kühnsten intellektuellen Leistungen des 19. Jahrhunderts. Er hatte die Brücke geschlagen zwischen der unsichtbaren Welt der Atome und den messbaren Eigenschaften der Materie.

Doch Boltzmann war ein geplagter Mann gewesen. Von Kollegen angefeindet, von Zweifeln zerfressen, hatte er sich im September 1906 in Duino bei Triest das Leben genommen – wenige Wochen bevor der junge Schrödinger seine erste Vorlesung hörte. Die Lücke, die Boltzmann hinterließ, war gewaltig. Sein Nachfolger auf dem Lehrstuhl für theoretische Physik wurde Friedrich Hasenöhrl, ein gebürtiger Wiener, der erst 31 Jahre alt war, als er diese außerordentliche Verantwortung übernahm.

Hasenöhrl war ein begabter Physiker mit einem klaren Vortragsstil und einem ausgeprägten Sinn für die physikalische Anschauung mathematischer Zusammenhänge. Auf den jungen Schrödinger übte er einen tiefen und bleibenden Einfluss aus. Unter seiner Anleitung erarbeitete sich der Student jene mathematischen Werkzeuge, die Jahrzehnte später den Kern seiner großen Entdeckung bilden sollten – vor allem die Eigenwertprobleme der Physik kontinuierlicher Medien, also die mathematischen Verfahren, mit denen man die Schwingungen von Saiten, Membranen und elastischen Körpern beschreibt.

Die vier Studienjahre zwischen 1906 und 1910 waren eine Zeit intensiver Ausbildung. Schrödinger hörte Vorlesungen in theoretischer und experimenteller Physik, in Mathematik und verwandten Gebieten. Sein Interesse galt nicht einem einzelnen Problem, sondern dem Zusammenspiel der Methoden. Er wollte verstehen, wie sich verschiedene physikalische Erscheinungen mit denselben mathematischen Mitteln beschreiben ließen – welche verborgene Einheit hinter der Vielfalt der Phänomene steckte.

Im Jahr 1910 legte Schrödinger seine Doktorarbeit vor. Sie handelte von der Leitung der Elektrizität auf der Oberfläche von Isolatoren in feuchter Luft – ein experimentelles Thema, das weit entfernt lag von den theoretischen Höhenflügen, die seinen späteren Ruhm begründen sollten. Der frisch gebackene Doktor übernahm anschließend eine Stelle als Assistent am Zweiten Physikalischen Institut der Universität, das von Franz Exner geleitet wurde.

Exner, ein erfahrener Experimentalphysiker, beschäftigte sich unter anderem mit Fragen der Farbwahrnehmung und der atmosphärischen Elektrizität. Schrödinger selbst gestand später mit entwaffnender Ehrlichkeit, dass er dabei nie wirklich gelernt habe, was Experimentieren eigentlich sei. Seine Stärke lag im Durchdringen mathematischer Strukturen, im Erkennen verborgener Analogien, im gedanklichen Experiment. Die Laborbank mit ihren Messgeräten und Versuchsaufbauten blieb ihm zeitlebens fremd.

Doch die Jahre bei Exner waren keineswegs verloren. Schrödinger kam erstmals mit den physiologischen Grundlagen der Farbwahrnehmung in Berührung – ein Gebiet, das ihn später zu eigenen Arbeiten anregen sollte. Es war ein weiterer Faden in dem Gewebe seiner vielseitigen Interessen, ein weiterer Beweis dafür, dass sich sein Geist nicht in die Schubladen einzelner Fachgebiete einordnen ließ.

Der Erste Weltkrieg: Unterbrechung und Verlust

Im Sommer 1914 brach der Erste Weltkrieg aus, und Schrödinger wurde als Artillerieoffizier eingezogen. Die Universität, der Hörsaal, die Bibliothek – all das trat in weite Ferne. An ihre Stelle traten die Schützengräben und Stellungen des Gebirgskrieges an der italienischen Front. Schrödinger diente pflichtbewusst, doch der Krieg war für ihn keine Berufung, sondern eine Unterbrechung, ein Einschnitt, der Jahre kostete.

Für die Wiener Schule der theoretischen Physik war der Krieg eine Katastrophe, die weit über das allgemeine Leid hinausging. Fritz Hasenöhrl, der geliebte Lehrer, der Bewahrer der Boltzmannschen Tradition, fiel am 7. Oktober 1915 bei Vielgereuth in Südtirol – 40 Jahre alt. Boltzmann hatte sich selbst aus dem Leben genommen, Hasenöhrl wurde vom Krieg genommen. Innerhalb eines Jahrzehnts waren die beiden prägenden Gestalten der Wiener theoretischen Physik verschwunden.

Doch Traditionen sterben nicht, wenn ihre Träger sterben. Sie leben weiter in denen, die sie aufgenommen haben. In den Jahren zwischen 1906 und 1910 hatte Schrödinger sich die Werkzeuge angeeignet, die Hasenöhrl ihm dargeboten hatte. Die Eigenwertprobleme, die Methoden der mathematischen Physik, die Boltzmannsche Denkweise in Wahrscheinlichkeiten und statistischen Gesamtheiten – all das war in ihm aufbewahrt, bereit zur Entfaltung, auch wenn der Zeitpunkt dieser Entfaltung noch in weiter Ferne lag.

Die Wiener Schule der theoretischen Physik lebte nicht mehr in einem Hörsaal und nicht mehr auf einem Lehrstuhl. Sie lebte im Kopf eines Artillerieoffiziers, der an der italienischen Front diente, und sie würde anderthalb Jahrzehnte später in einer Gleichung wiederkehren, die alles in sich trug, was Boltzmann begonnen und Hasenöhrl weitergetragen hatte: die Überzeugung, dass die Natur im Innersten von mathematischen Gesetzen regiert wird, die sich dem menschlichen Verstand erschließen.

Die Wanderjahre: Auf dem Weg nach Zürich

Im November 1918 endete der Krieg mit dem Zusammenbruch der Donaumonarchie. Schrödinger kehrte in ein verändertes Wien zurück. Das Kaiserreich, in dem er aufgewachsen war, existierte nicht mehr. Die Universität Wien litt unter Geldmangel und dem Verlust zahlreicher Gelehrter. Für einen jungen Physiker ohne eigenes Vermögen waren die Aussichten bescheiden.

Im Jahr 1920 heiratete Schrödinger Anne-Marie Bertel, eine junge Frau aus Salzburg. Die Ehe sollte bis zu seinem Lebensende Bestand haben, wenn auch unter Umständen, die manchen Zeitgenossen zu denken gaben. Anne-Marie war eine geduldige und loyale Gefährtin, die ihm jene häusliche Stabilität bot, die er für seine geistige Arbeit brauchte.

Im selben Jahr begann eine rastlose Wanderschaft durch die akademische Landschaft des deutschsprachigen Raumes. Von Jena ging Schrödinger nach Stuttgart, dann nach Breslau – Stationen, die mehr an eilige Umzüge als an eine geordnete Karriere erinnerten. Noch im selben Jahr 1921 erreichte ihn die Einladung, die alles verändern sollte: der Lehrstuhl für theoretische Physik an der Universität Zürich.

Die Stelle war seit Jahren unbesetzt, und die Liste der Vorgänger las sich wie ein Verzeichnis der bedeutendsten Physiker des 20. Jahrhunderts: Albert Einstein (bis 1911), Max von Laue, Peter Debye. Schrödinger trat in die Fußstapfen von Giganten. Er war 34 Jahre alt, und niemand hätte behauptet, dass er zu den führenden Köpfen der theoretischen Physik gehörte.

Zürich empfing ihn mit einer Atmosphäre, die sich grundlegend von dem unterschied, was er in der Nachkriegszeit in Wien und den deutschen Universitätsstädten erlebt hatte. Die Schweiz war vom Krieg verschont geblieben. Die Stadt am See strahlte eine Ruhe und Ordnung aus, die dem schöpferischen Arbeiten zuträglich war. An der Universität und an der nahe gelegenen Technischen Hochschule arbeiteten Forscher von internationalem Rang. Hermann Weyl, einer der vielseitigsten Mathematiker seiner Generation, wurde zu einem engen Freund. Peter Debye, obwohl an der Technischen Hochschule angestellt, stand in regem Austausch mit den Physikern der Universität und organisierte ein gemeinsames Seminar beider Hochschulen.

In dieser Umgebung begann Schrödinger eine Phase außerordentlicher Produktivität. Seine Arbeitsgebiete waren so vielfältig, dass ein weniger begabter Forscher Gefahr gelaufen wäre, sich zu verzetteln: Arbeiten zur spezifischen Wärme fester Körper, Fragen der Thermodynamik, atomare Spektren, physiologische Optik und die Theorie der Farbwahrnehmung. Es war, als könne sein Verstand nicht anders als gleichzeitig in mehrere Richtungen zu denken.

Diese Breite war Schrödingers Stärke und zugleich der Grund, warum ihn die Fachwelt zwar achtete, aber nicht zu den Spitzenforschern zählte. In einer Zeit, in der die theoretische Physik immer stärker zur Spezialisierung drängte, wirkte Schrödingers Vielseitigkeit beinahe altmodisch. Er war ein Gelehrter im alten Sinne des Wortes.

Doch einen großen Wurf, eine Entdeckung, die seinen Namen mit einem bestimmten Problem verband, hatte er bisher nicht vorzuweisen. Er näherte sich seinem 40. Lebensjahr – in der theoretischen Physik galt das als eine Grenze. Die meisten bahnbrechenden Leistungen stammten von Forschern, die ihre entscheidenden Gedanken in den Zwanzigern gefasst hatten. Werner Heisenberg war 23, als er die Matrizenmechanik begründete, Einstein 26, als er die spezielle Relativitätstheorie formulierte.

Die Zürcher Jahre gaben Schrödinger etwas, das sich nicht in Veröffentlichungslisten messen ließ: Ruhe, Freiheit und die intellektuelle Gemeinschaft, die ein Geist wie seiner brauchte, um zu reifen. Das große Werk ließ auf sich warten, aber der Boden, auf dem es wachsen sollte, war längst bereitet.

Die sechs Monate: Die Geburt der Wellenmechanik

Im November 1925 schrieb Schrödinger einen Brief an Albert Einstein, in dem ein einziger Satz verriet, dass sich etwas Außergewöhnliches anbahnte: „Ich habe vor wenigen Tagen mit großem Interesse die geistreiche Dissertation von Louis de Broglie gelesen.“ Der 38-jährige Professor in Zürich, der seit Jahren an vielen Problemen gleichzeitig arbeitete und keines davon zur Vollendung gebracht hatte, stieß in den Seiten eines jungen Franzosen auf eine Idee, die ihm den Weg wies.

Die Physik befand sich Mitte der 1920er Jahre in einem Zustand produktiver Unruhe. Niels Bohrs Atommodell von 1913 war ein geniales Provisorium, eine unbefriedigende Mischung aus klassischer Mechanik und willkürlichen Quantenbedingungen. Die Physik besaß Regeln, die funktionierten, aber kein Fundament, auf dem diese Regeln standen.

In diese Lücke stieß Louis de Broglie mit einer Idee von verblüffender Kühnheit: Nicht nur Licht, sondern auch Materie besitzt Welleneigenschaften. Jedem Teilchen mit einem bestimmten Impuls sei eine Welle zugeordnet. Die Idee war zunächst rein theoretisch – erst ein Gutachten Einsteins sicherte de Broglie die Annahme seiner Dissertation.

Schrödinger war auf de Broglies Arbeit nicht unmittelbar aufmerksam geworden. Den entscheidenden Anstoß gaben ihm zwei Veröffentlichungen Einsteins, in denen dieser die neue Statistik des indischen Physikers Satyendra Nath Bose auf Gasatome anwandte und dabei eine bemerkenswerte Analogie zwischen den Schwankungen der Teilchenzahlen und der Interferenz von Wellen entdeckte – mit einer Fußnote, die ausdrücklich auf de Broglies Hypothese verwies.

Diese Fußnote wurde zum Zündfunken. Schrödinger erkannte sofort die Tragweite: Wenn Teilchen sich wie Wellen verhielten, dann musste es eine Wellengleichung geben, die ihr Verhalten beschrieb.

Über die Weihnachtstage 1925 zog sich Schrödinger in die Berge zurück – vermutlich nach Arosa im Kanton Graubünden. Was dort geschah, gehört zu den produktivsten Wochen in der Geschichte der Physik. Sein Ausgangspunkt war eine tiefe Analogie zwischen der geradlinigen Ausbreitung des Lichtes und der Bewegung eines Teilchens in der klassischen Mechanik, eine Verbindung, die bis auf William Rowan Hamilton im 19. Jahrhundert zurückging.

Der erste Versuch ging schief. Schrödinger formulierte zunächst eine relativistische Wellengleichung, die jedoch nicht mit den experimentellen Daten übereinstimmte. Für manchen Forscher wäre dieser Misserfolg Anlass gewesen, den gesamten Ansatz aufzugeben. Schrödinger stand vor einer Entscheidung, die über das Schicksal seiner Arbeit bestimmte. Er entschied sich für den mutigen Weg des Vereinfachens: Er ließ die relativistischen Korrekturen fallen und beschränkte sich auf den nichtrelativistischen Fall.

Die vereinfachte Gleichung lieferte die Energieniveaus des Bohrschen Modells mit vollkommener Genauigkeit, ohne dass willkürliche Quantenbedingungen eingeführt werden mussten. Die erlaubten Energien ergaben sich von selbst als natürliche Folge der mathematischen Forderung, dass die Wellenfunktion überall endlich bleiben müsse.

Am 26. Januar 1926 reichte Schrödinger seine erste Arbeit bei den Annalen der Physik ein. Der Titel lautete: „Quantisierung als Eigenwertproblem“ – schon die Überschrift verriet die Pointe. Die Quantisierung, jene rätselhafte Tatsache, dass Atome nur bestimmte Energiewerte annehmen können, war kein Zusatz zur Physik, keine willkürliche Regel, die man dem System von außen aufzwang. Sie war die natürliche Folge eines Eigenwertproblems – derselben mathematischen Struktur, die Schrödinger als Student bei Hasenöhrl an den Schwingungen von Membranen und Saiten studiert hatte.

Max Planck, der Begründer der Quantenhypothese, schrieb ihm auf einer Postkarte: Er lese die Arbeit „wie ein neugieriges Kind, das begierig der Lösung eines Rätsels lauscht, mit dem es sich lange herumgeschlagen hat.“ Schrödinger, der 38-jährige Spätberufene, der Vielseitige ohne Hauptwerk, hatte in sechs Monaten das Fundament einer neuen Physik gelegt.

Die Schrödinger-Gleichung: Mathematisches Fundament

Die Schrödinger-Gleichung ist eine partielle Differentialgleichung, die den Zustand eines quantenmechanischen Systems beschreibt. In ihrer zeitabhängigen Form lautet sie: $i ℏ \frac{\partial}{\partial t} Ψ (r, t) = \hat{H} Ψ (r, t)$ iℏ∂t∂Ψ(r,t)=H^Ψ(r,t)

Dabei ist:

$Ψ (r, t)$ Ψ(r,t) die Wellenfunktion, die den Zustand des Systems beschreibt
$\hat{H}$ H^ der Hamilton-Operator, der die Gesamtenergie des Systems repräsentiert
$ℏ$ ℏ das reduzierte Plancksche Wirkungsquantum
$i$ i die imaginäre Einheit

Für viele Anwendungen genügt die zeitunabhängige Form: $\hat{H} Ψ (r) = E Ψ (r)$ H^Ψ(r)=EΨ(r)

Die Lösungen dieser Gleichung sind die Wellenfunktionen, die die erlaubten Energieniveaus $E$ E des Systems beschreiben. Die Schrödinger-Gleichung ist deterministisch – wenn man die Wellenfunktion zu einem Zeitpunkt kennt, kann man ihren Zustand zu jedem späteren Zeitpunkt berechnen.

Aspekt	Klassische Mechanik	Schrödinger-Quantenmechanik
Zustandsbeschreibung	Ort und Impuls jedes Teilchens	Wellenfunktion $Ψ$ Ψ
Entwicklungsgesetz	Newtonsche Bewegungsgleichungen	Schrödinger-Gleichung
Messgrößen	Präzise Werte (deterministisch)	Wahrscheinlichkeitsverteilungen
Anschaulichkeit	Direkt vorstellbar (Bahnen)	Abstrakte Wahrscheinlichkeitswellen

Der Streit der Giganten: Wellenmechanik vs. Matrizenmechanik

Im Sommer 1926 trafen zwei Theorien aufeinander, die unterschiedlicher kaum hätten sein können – und die doch dasselbe beschrieben. Auf der einen Seite stand Schrödingers Wellenmechanik mit ihren vertrauten Differentialgleichungen und anschaulichen Wellenfunktionen. Auf der anderen Seite stand die Matrizenmechanik, die ein 25-jähriger Deutscher namens Werner Heisenberg ein knappes Jahr zuvor formuliert hatte – eine abstrakte Algebra ohne Bilder, ohne Bahnen, ohne jede Möglichkeit, sich das Geschehen im Atom vorzustellen.

Heisenberg fand Schrödingers physikalische Vorstellungen „abstoßend“, Schrödinger war von Heisenbergs „Mangel an Anschaulichkeit“ abgestoßen. Beide hatten recht – und beide hatten unrecht. Denn das, was keiner von ihnen wahrhaben wollte, war die Tatsache, dass ihre grundverschiedenen Theorien im Kern dasselbe sagten.

Die Matrizenmechanik war im Juli 1925 entstanden. Heisenberg verzichtete darauf, die Bewegung der Elektronen im Atom zu beschreiben – weil diese Bewegung prinzipiell nicht beobachtbar sei. Stattdessen stellte er eine mathematische Methode auf, die nur mit beobachtbaren Größen arbeitete: den Frequenzen und Intensitäten der Spektrallinien. Max Born erkannte sofort, dass es sich um Matrizenrechnung handelte, und baute gemeinsam mit Pascual Jordan Heisenbergs Ansatz zu einer geschlossenen Theorie aus.

Schrödingers Wellenmechanik sprach eine andere Sprache. Seine Wellengleichung war ein Typus mathematischer Gleichung, mit dem die Physiker seit Generationen vertraut waren: Wellenausbreitung, Wärmeleitung, Schwingungen von Membranen – all das wurde durch ähnliche Gleichungen beschrieben. Schrödingers Ansatz bot etwas, das Heisenbergs Theorie verweigerte: ein Bild.

Trotz seiner Abneigung gegen Heisenbergs Methode setzte Schrödinger sich hin und bewies in einer mathematisch eleganten Arbeit die Äquivalenz der beiden Theorien. Jede Aussage der Matrizenmechanik ließ sich in die Sprache der Wellenmechanik übersetzen und umgekehrt. Es handelte sich nicht um zwei verschiedene Physiken, sondern um zwei verschiedene mathematische Darstellungen derselben Physik.

Dieser Beweis gehört zu den bedeutendsten Leistungen der theoretischen Physik im 20. Jahrhundert, denn er zeigte, dass die Quantenmechanik nicht von der besonderen Form ihrer Gleichung abhing, sondern von einer tieferen Struktur, die sich in verschiedenen mathematischen Gewändern aussprechen ließ.

Die Kopenhagener Deutung und Schrödingers Widerstand

Kaum war die Äquivalenz der beiden Theorien gesichert, brach ein neuer Streit aus, der weit tiefer ging als der erste. Er betraf die Deutung der Wellenfunktion. Schrödinger hatte vorgeschlagen, dass das Quadrat der Wellenfunktion die Dichte des Elektrons angebe – das Elektron wäre demnach keine Punktladung, sondern eine im Raum verteilte Substanz.

Max Born erhob sofort Einspruch. Das Quadrat der Wellenfunktion gebe nicht die Dichte des Elektrons an, sondern die Wahrscheinlichkeit, das Elektron an einem bestimmten Ort zu finden. Der Unterschied war gewaltig: Wenn Schrödinger recht hatte, war das Elektron tatsächlich überall dort ein wenig vorhanden, wo die Wellenfunktion einen Wert hatte. Wenn Born recht hatte, war das Elektron ein unteilbares Ganzes, dessen Ort vor der Messung grundsätzlich unbestimmt blieb.

Borns Interpretation bedeutete den Abschied vom Determinismus. In der Quantenmechanik sagte die Theorie nicht mehr voraus, was geschehen würde, sondern nur mit welcher Wahrscheinlichkeit verschiedene Ergebnisse eintreten konnten. Der Zufall war nicht Ausdruck menschlicher Unwissenheit, sondern ein Grundzug der Natur selbst.

Werner Heisenberg formulierte wenig später seine Unschärferelation, die diesen Bruch mit der klassischen Physik auf den Punkt brachte: Ort und Impuls eines Teilchens lassen sich nicht gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit bestimmen. Niels Bohr baute diese Einsichten zur Kopenhagener Interpretation aus: Die Quantenmechanik liefere eine vollständige Beschreibung der physikalischen Wirklichkeit, und der Versuch, hinter die Wahrscheinlichkeiten zurückzugehen, sei sinnlos. Die Messung schaffe die Wirklichkeit, die sie aufdecke.

Für Schrödinger war diese Interpretation ein Schlag ins Gesicht. Er hatte seine Wellengleichung in der Überzeugung geschrieben, dass sie eine reale Welle beschrieb – ein physikalisches Objekt, das man sich vorstellen konnte. Nun sagten ihm seine Kollegen, dass seine Vorstellung falsch sei: Die Wellenfunktion war kein Abbild der Wirklichkeit, sondern ein Werkzeug zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten. Das Elektron war weder Welle noch Teilchen, sondern etwas Drittes, das sich jeder Veranschaulichung entzog.

Schrödinger weigerte sich, die Kopenhagener Interpretation als letztes Wort zu akzeptieren. Diese Weigerung war nicht die Sturheit eines alten Mannes, der die neue Physik nicht verstand. Sie war die begründete Überzeugung eines Denkers, der die Forderung nach Anschaulichkeit für ein unverzichtbares Element der Naturwissenschaft hielt.

Schrödinger wurde zum Kritiker seiner eigenen Theorie – und er blieb es für den Rest seines Lebens.

Das Gedankenexperiment: Schrödingers Katze

Im Herbst 1935 veröffentlichte Schrödinger in der Zeitschrift Die Naturwissenschaften einen langen Aufsatz mit dem nüchternen Titel „Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik“. Auf den ersten Seiten las sich der Text wie eine sorgfältige Bestandsaufnahme. Doch auf den folgenden Seiten verbarg sich ein Gedankenexperiment, das die Physik nie wieder loslassen sollte.

Schrödinger beschrieb eine Katze in einem verschlossenen Stahlkasten, die gleichzeitig lebendig und tot war. Er hatte dieses Bild nicht erfunden, um die Quantenmechanik zu erklären – er hatte es erfunden, um zu zeigen, dass etwas an ihr grundlegend falsch sein musste.

Der Anstoß kam von Albert Einstein. Im Mai 1935 hatten Einstein, Boris Podolsky und Nathan Rosen die sogenannte EPR-Arbeit veröffentlicht, die zeigte, dass die Quantenmechanik zu „spukhaften Fernwirkungen“ führt – wenn man an einem von zwei verschränkten Teilchen eine Messung vornimmt, verändert sich augenblicklich der Zustand des anderen, selbst wenn es Millionen von Kilometern entfernt ist.

Schrödinger las die Arbeit mit größter Aufmerksamkeit. In einem Brief vom 8. August 1935 wies Einstein auf ein anschauliches Beispiel hin: Ein Fass mit Schießpulver, das sich in einer Überlagerung aus explodiert und nicht explodiert befindet. Schrödinger griff Einsteins Beispiel auf und trieb es auf die Spitze – die Katze war geboren.

In seinem Aufsatz schilderte Schrödinger das Gedankenexperiment mit aller Klarheit:

Eine Katze wird in einen Stahlkasten gesperrt, zusammen mit einer winzigen Menge einer radioaktiven Substanz. Innerhalb einer Stunde zerfällt mit gleicher Wahrscheinlichkeit ein Atom – oder es zerfällt nicht. Wenn es zerfällt, löst ein Geigerzähler einen Mechanismus aus, der ein Fläschchen mit Blausäure zerschlägt. Das Gift tötet die Katze. Wenn das Atom nicht zerfällt, bleibt die Katze am Leben. Nach der Kopenhagener Interpretation befindet sich das Atom nach einer Stunde in einer Überlagerung beider Zustände – zerfallen und nicht zerfallen. Da der Zustand der Katze an den Zustand des Atoms gekoppelt ist, befindet sich auch die Katze in einer Überlagerung: lebendig und tot zugleich. Erst wenn jemand den Kasten öffnet und nachsieht, „kollabiert“ die Wellenfunktion, und die Katze ist entweder das eine oder das andere.

Schrödinger nannte dieses Ergebnis „ganz lächerlich“. Es war seine Art zu sagen, dass eine Theorie, die solche Konsequenzen nach sich zieht, nicht das letzte Wort über die Natur sein kann. Die Katze war kein Argument für die Quantenmechanik – sie war ein Argument gegen die Kopenhagener Deutung.

Das Gedankenexperiment traf einen Nerv, der weit über die Fachwelt hinausreichte. Es machte das abstrakte Problem der Quantenmechanik – die Frage nach dem Wesen der Überlagerung und dem Vorgang der Messung – für jeden denkenden Menschen nachvollziehbar. Die Katze, die gleichzeitig lebt und tot ist, prägte sich ein, gerade weil sie absurd war.

Der Übergang von der Quantenwelt zur Alltagswelt, die Frage, wann und wie ein quantenmechanisches System aufhört, in einer Überlagerung zu existieren, blieb ungelöst – und wurde als Messproblem bekannt. Bis heute konkurrieren verschiedene Deutungen der Quantenmechanik miteinander: die Kopenhagener Interpretation, die Viele-Welten-Interpretation, Theorien mit objektiven Kollapsmechanismen – und keine hat sich als endgültig durchgesetzt.

Berlin, Flucht und Exil: Die Jahre der Heimatlosigkeit

Im Herbst 1927 betrat Schrödinger den Hörsaal der Friedrich-Wilhelms-Universität in Berlin, um seine Antrittsvorlesung als Nachfolger Max Plancks zu halten. Es war der angesehenste Lehrstuhl für theoretische Physik in der gesamten deutschsprachigen Welt. Im Auditorium saßen Albert Einstein, Max von Laue, Walter Nernst und zahlreiche weitere Gelehrte von Weltrang. Schrödinger war 40 Jahre alt, auf dem Gipfel seines Ruhms.

Berlin in den späten 1920er Jahren war ein Zentrum der Wissenschaft ohne Gleichen. Die wöchentlichen Kolloquien, an denen Physiker, Chemiker und Mathematiker teilnahmen, gehörten zu den lebendigsten Veranstaltungen der internationalen Forschungsgemeinschaft. Die Freundschaft mit Einstein vertiefte sich – die beiden teilten das Unbehagen an der Kopenhagener Interpretation.

In diese fruchtbare Berliner Zeit fiel die Nachricht aus Stockholm: Im Jahr 1933 erhielt Schrödinger den Nobelpreis für Physik, gemeinsam mit Paul Dirac. Doch die Freude über den Preis wurde von den politischen Ereignissen überschattet. Am 30. Januar 1933 war Adolf Hitler zum Reichskanzler ernannt worden. Das Gesetz zur Wiederherstellung des Berufsbeamtentums erzwang die Entlassung jüdischer Wissenschaftler aus dem Staatsdienst. Die Berliner Universität verlor innerhalb weniger Monate ihre bedeutendsten Köpfe.

Schrödinger selbst war kein Jude. Er hatte keinen unmittelbaren Grund, seine Stellung zu fürchten. Doch er kam zu dem Schluss, dass er in einem Land, in dem die Verfolgung von Juden zur Staatspolitik geworden war, nicht länger leben und arbeiten konnte. Im Herbst 1933 verließ er Deutschland – kein lauter Protest, sondern der stille Abschied eines Mannes, der seine Konsequenzen zog.

Was folgte, waren Jahre der Ungewissheit. In England bot ihm das Magdalen College in Oxford eine Forschungsstelle an, doch die Anpassung an das konservative akademische Milieu gelang ihm nicht. Schrödingers unkonventionelle Lebensführung stieß auf Befremden. Princeton lud ihn ein, doch er nahm das Angebot nicht an. Die Universität Graz in seiner österreichischen Heimat bot einen Lehrstuhl – er nahm an, eine Entscheidung, die er bald bereuen sollte.

Am 12. März 1938 marschierte die deutsche Wehrmacht in Österreich ein. Schrödingers Weg aus Berlin wurde als feindseliger Akt gewertet. Seine Stellung war bedroht. Mit seiner Frau gelang ihm die Flucht über die Grenze nach Italien. Er war 51 Jahre alt, ein Nobelpreisträger ohne feste Anstellung, ein Heimatloser in einem Europa, das auf einen neuen Krieg zusteuerte.

Dublin: Ein neues Zuhause

Im Oktober 1939 erreichte Schrödinger eine Einladung aus einem Land, das er nie besucht hatte, von einem Mann, den er nie getroffen hatte. Éamon de Valera, der Premierminister Irlands, plante ein Institut für Höhere Studien in Dublin nach dem Vorbild des Institute for Advanced Study in Princeton. Er brauchte einen Namen von Weltrang – Schrödinger sagte zu.

Das Dublin Institute for Advanced Studies wurde 1940 gegründet – das zweite Institut dieser Art weltweit. Schrödinger wurde Direktor der School for Theoretical Physics. Er bezog mit seiner Familie ein Haus an der Kincora Road in Clontarf.

Die 17 Jahre in Dublin bildeten den längsten Abschnitt in Schrödingers beruflichem Leben. Er selbst bezeichnete sie als die glücklichsten Jahre seines Lebens. Irland bot ihm persönliche Freiheit, intellektuelle Unabhängigkeit und das Gefühl, gebraucht zu werden. De Valeras Institut entwickelte sich unter Schrödingers Leitung zu einem anerkannten Zentrum der theoretischen Physik.

Neben der Physik pflegte Schrödinger seine vielfältigen geistigen Interessen. Er vertiefte sich in die altgriechische Naturphilosophie und schrieb „Natur und die Griechen“ (1954). Er näherte sich der indischen Philosophie, insbesondere dem Vedanta, der die Einheit allen Bewusstseins betont. Diese Neigung zum Mystischen irritierte viele seiner Kollegen, doch Schrödinger sah darin keinen Widerspruch.

Was ist Leben? Ein Buch verändert die Biologie

Im Februar 1943 betrat Schrödinger das Podium des großen Hörsaals im Trinity College Dublin, um den versammelten Zuhörern zu erklären, was Leben sei. In der ersten Reihe saßen de Valera mit seinem Kabinett, neben den Ministern hohe Vertreter der irischen Kirchen. Der Saal war bis auf den letzten Stuhl besetzt.

Die Vorträge erschienen 1944 als Buch unter dem Titel „What is Life?“ (Was ist Leben?) – weniger als hundert Seiten, geschrieben in klarem, zugänglichem Englisch. Schrödinger fragte: Wie ist es physikalisch möglich, dass ein winziges Gen die gesamte Bauanleitung eines Organismus enthält und diese Information über unzählige Zellteilungen nahezu fehlerfrei weitergibt?

Seine Antwort war eine kühne Hypothese: Das Gen müsse ein „aperiodischer Kristall“ sein – ein Festkörper, dessen Bausteine zwar regelmäßig angeordnet sind, aber in einer nicht wiederholenden Folge, die eine ungeheure Menge an Informationen verschlüsseln kann. Er verglich dieses Muster mit einer „Codeschrift“, einer Folge von Zeichen, die den vollständigen Bauplan des Organismus enthält.

Schrödinger wusste nichts von der Desoxyribonukleinsäure (DNA), die erst Jahre später als Träger der Erbinformation identifiziert werden sollte. Doch die Begriffe, die er wählte – aperiodischer Kristall, Codeschrift, Bauplan – trafen den Kern der Sache mit erstaunlicher Genauigkeit.

Die Fachwelt reagierte gespalten. Der Chemiker Linus Pauling bemerkte, Schrödingers Darstellung der Thermodynamik sei „vage und oberflächlich“; Max Perutz urteilte noch schärfer. Die Kritik war fachlich berechtigt – doch die Bedeutung des Buches lag nicht in seinen Einzelheiten, sondern in seiner Wirkung.

In den Jahren nach dem Krieg lasen junge Wissenschaftler das schmale Bändchen und erfuhren eine Erschütterung, die ihr weiteres Leben bestimmte. James Watson, ein Biologiestudent, stieß mit 17 Jahren auf das Buch – Schrödingers These, das Wesen des Lebens liege im Gen, lenkte seinen Blick in eine neue Richtung. Francis Crick, ein englischer Physiker, las das Buch und kam zu dem Schluss, dass ein Physiker in der Biologie mehr bewirken könne als in der Rüstungsforschung.

Im April 1953 veröffentlichten Watson und Crick ihre Arbeit über die Doppelhelix-Struktur der DNA – eine der größten Entdeckungen der Biologie. Crick schrieb einen Brief an Schrödinger: Er und Watson hätten festgestellt, dass sie beide durch Schrödingers Buch beeinflusst worden seien. Der Begriff „aperiodischer Kristall“ werde sich wohl als sehr zutreffend erweisen.

Ein Physiker, der nie ein Labor betreten hatte, hatte mit einem kleinen Buch den Anstoß zu einer Revolution in der Biologie gegeben. Schrödingers Verdienst lag nicht in den Einzelheiten seiner Argumentation – es lag in der Kühnheit seiner Fragestellung.

Die letzten Jahre: Rückkehr nach Wien

Im Jahr 1956 kehrte Schrödinger, inzwischen 69 Jahre alt, nach Wien zurück – in die Stadt seiner Kindheit, seiner Gymnasialzeit, seiner ersten Begegnung mit der Physik. Die Universität Wien bot ihm eine Ehrenprofessur ohne Lehrpflichten.

Die letzten Lebensjahre waren eine Zeit der Bilanz und des philosophischen Nachdenkens. Schrödinger, körperlich geschwächt durch die Tuberkulose, die ihn seit langem begleitete, vollendete sein philosophisches Vermächtnis: das Buch „Meine Weltansicht“, das erst 1961 erscheinen sollte, wenige Monate nach seinem Tod.

Darin vertrat er die Auffassung, dass das individuelle Bewusstsein keine isolierte Erscheinung sei, sondern Ausdruck eines einzigen allumfassenden Bewusstseins – eine Sichtweise, die der indischen Philosophie des Vedanta nahestand. Für die meisten seiner Kollegen war diese Haltung befremdlich. Schrödinger sah das anders: Die Frage nach dem Bewusstsein, nach dem Erleben, nach dem Verhältnis des erkennenden Subjekts zur erkannten Welt konnte nicht mit den Mitteln der Physik allein beantwortet werden.

Am 4. Januar 1961 starb Erwin Schrödinger in Wien. Er wurde 73 Jahre alt. Man begrub ihn in Alpbach, einem kleinen Dorf in den Tiroler Alpen, das er geliebt hatte. Auf seinem Grabstein steht seine Gleichung – jene partielle Differentialgleichung, die er im Winter 1925/26 in den Schweizer Bergen niedergeschrieben hatte.

Schrödingers Vermächtnis: Der janusköpfige Schöpfer

Schrödingers Vermächtnis lässt sich nicht in einer einzigen Leistung zusammenfassen. Seine Gleichung ist das Herzstück der Quantenmechanik und wird an jeder physikalischen Fakultät der Welt gelehrt. Sein Gedankenexperiment mit der Katze ist zum Sinnbild einer offenen Grundfrage geworden, die die Physik bis heute nicht abschließend beantwortet hat. Sein Buch über das Wesen des Lebens hat die Molekularbiologie mitbegründet.

Doch vielleicht liegt sein tiefster Beitrag in etwas anderem: in dem Mut, die Theorie, die er selbst geschaffen hatte, nicht als letztes Wort zu akzeptieren. Schrödinger war der hartnäckigste Kritiker seiner eigenen Gleichung. Er bestand darauf, dass die Quantenmechanik, so erfolgreich sie auch war, nicht das vollständige Bild der Wirklichkeit lieferte.

Die Fragen, die er stellte – nach dem Wesen der Messung, nach dem Verhältnis von Wahrscheinlichkeit und Wirklichkeit, nach der Rolle des Bewusstseins in der Physik – sind bis heute unbeantwortet. Es sind die tiefsten Fragen, die die Naturwissenschaft des 20. Jahrhunderts aufgeworfen hat. Es ist kein geringes Verdienst, sie mit solcher Schärfe formuliert zu haben.

In einer Zeit zunehmender Spezialisierung verkörperte Schrödinger ein älteres Ideal: das der umfassenden Gelehrsamkeit, des Denkens ohne Schranken. Er war in der Philosophie und Literatur aller westeuropäischen Sprachen zu Hause, schrieb wissenschaftliche Prosa auf Englisch, die zu den besten ihrer Art gehört, beherrschte die altgriechische Sprache, um die Originaltexte der antiken Naturphilosophen zu lesen – und leistete Beiträge zur Farbenlehre, zur statistischen Thermodynamik, zur allgemeinen Relativitätstheorie, zur Molekularbiologie und zur Wissenschaftsphilosophie.

Sein Leben und Werk sind ein Zeugnis dafür, dass die größten Fortschritte der Wissenschaft oft von Denkern ausgehen, die nicht nur in einer Disziplin zu Hause sind, sondern die Grenzen zwischen den Fächern als Einladung verstehen, sie zu überschreiten.

Quellen

Moore, Walter J.: Schrödinger: Life and Thought. Cambridge University Press, 1989.
Schrödinger, Erwin: Abhandlungen zur Wellenmechanik. Barth, 1928.
Schrödinger, Erwin: What is Life? Cambridge University Press, 1944.
Schrödinger, Erwin: Natur und die Griechen. Rowohlt, 1954.
Schrödinger, Erwin: Meine Weltansicht. Paul Zsolnay Verlag, 1961 (posthum).
Jammer, Max: The Conceptual Development of Quantum Mechanics. McGraw-Hill, 1966.
Born, Max: Zur Quantenmechanik der Stoßvorgänge. In: Zeitschrift für Physik, Band 37, 1926.
Heisenberg, Werner: Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen. In: Zeitschrift für Physik, Band 33, 1925.
Einstein, A., Podolsky, B., Rosen, N.: Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? In: Physical Review, Band 47, 1935.
Schrödinger, Erwin: Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik. In: Die Naturwissenschaften, Band 23, 1935.
Watson, James D.: The Double Helix. Atheneum, 1968.
Crick, Francis: What Mad Pursuit. Basic Books, 1988.
Perutz, Max: Was ist Leben? Schrödingers Einfluss auf die Biologie. In: Nature, Band 326, 1987.

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