Das irdische Leben verdankt dem Licht seine Existenz. Seine außergewöhnlichen Eigenschaften haben im 20. Jahrhundert jedoch auch das physikalische Weltbild revolutioniert und verursachten die
„auffallende Tatsache, daß sämtliche bekannten Abweichungen vom Newton´schen Weltbild auf fundamentale Weise mit dem Verhalten des Lichts zu tun haben“ (Roger Penrose 1991)
Sein auffälliges Verhalten offenbart das Licht mit dem „Welle – Teilchen – Dualismus“. In einem verbreiteten Menschenbild erscheint diese Eigenschaft als „Körper – Geist – Dualismus“. Das ist der Tatsache geschuldet, daß auch im Menschen wichtige psychosomatische Prozesse physikalisch auf der elektromagnetischen Wechselwirkung („Licht“) beruhen. Es handelt sich also nicht um eine oberflächliche Analogie, sondern um eine tiefe biophysikalische Gemeinsamkeit.
Es ist deshalb von besonderem Interesse, welche biophysikalischen Folgerungen die beiden vom Licht bewirkten, großen physikalischen Theorien des 20. Jahrhunderts nahe legen: die Relativitäts- und die Quantentheorie.
Biophysikalische Kausalität und Spezielle Relativitätstheorie
Unser bewußtes, subjektives Erleben offenbart sich neurophysiologisch als „α – Blockade“ im Elektro-Enzephalo-Gramm (EEG), denn Bewußtsein ist biophysikalisch ein „lichtartiges“ Phänomen.
Es existiert primär als Wahrnehmung des gegenwärtigen Augenblicks. Er wird von den Erinnerungen an Vergangenes und den Vorstellungen von künftig Möglichem geistig erweitert. Unser bewußtes Dasein vollzieht sich in einer geistig erweiterten Gegenwart. Sie beruht biophysikalisch auf den „lichtartigen“ Wechselwirkungen unserer Hirnpotentiale.
Für ein vertieftes Verständnis dieser physiologischen Zusammenhänge in unserem Gehirn können Ergebnisse der Relativitätstheorie hilfreich sein. Sie betreffen speziell die Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen Ereignissen, ihre Kausalstruktur. Albert Einstein überwand 1905 mit dieser Theorie tiefgreifende Widersprüche zwischen den experimentellen Ergebnissen über das Verhalten des Lichts und den dafür gültigen theoretischen Vorstellungen.
Einstein bewies, daß der Raum, die Zeit und der Bewegungszustand eines Beobachters ganzheitlich verbunden sind. Deshalb sind Beobachtungen vom Bewegungszustand des Beobachters abhängig, sie sind relativ.
Durch den Mathematiker H. Minkowski wurden diese Zusammenhänge in einem vierdimensionalen Raumzeit - Kontinuum geometrisch dargestellt. Darin werden drei qualitativ vollkommen verschiedene Kausalbereiche zwischen Ereignissen sichtbar. Es sind dies mit den Begriffen Einsteins:
- ein zeitartiger Kausalbereich
- ein lichtartiger Kausalbereich
- ein raumartiger Kausalbereich
Die Skizze soll diese Zusammenhänge veranschaulichen:
Der lichtartige Kausalkegel in der Einstein - Minkowski - Welt (4D)
Die waagerechte Abszisse repräsentiert den dreidimensionalen Raum (Länge, Breite, Höhe). Die Zeit wird durch die senkrechte Ordinate dargestellt. Im Ursprung dieses Koordinatensystems wird das gegenwärtige Ereignis angenommen. Darauf konnten ursächlichen Einfluß nur vergangene Ereignisse ausüben, die sich innerhalb des unteren, lichtartigen Vergangenheitskegel befanden. Umgekehrt kann das gegenwärtige Ereignis nur jene Ereignisse kausal beeinflussen, die innerhalb des oberen Zukunftskegel liegen.
Der physikalische Grund ergibt sich dadurch, daß eine kausale Wechselwirkung zwischen materiellen Ereignissen maximal mit Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (c) erfolgen kann.
Von dieser Signalgeschwindigkeit hängt der Zeitbetrag ab, der zum Überwinden einer räumlichen Distanz erforderlich ist. Bei einer konstanten Geschwindigkeit ergibt sich daher ein linearer Zusammenhang zwischen Raum und Zeit. Dieser ist für v=c als gelber Lichtkegel dargestellt.
Alle Wechselwirkungen, die sich mit Geschwindigkeiten kleiner c vollziehen, befinden sich innerhalb dieses Kegels. Weil die Zeit hier eine absolute Bedeutung hat, nannte Einstein diesen Bereich zeitartig. Eine Ursache muß hier zeitlich immer vor ihrer Wirkung stattfinden. Dieser Kausalzusammenhang ist uns bestens vertraut. Er beschreibt die Ursache - Wirkungs - Beziehungen unseres Alltags in einer materiellen Wirklichkeit.
Das ganzheitliche Kontinuum der Einstein - Minkowski - Welt enthält jedoch auch einen Bereich außerhalb des Lichtkegels. In ihm haben zeitliche Beziehungen nur eine relative, räumliche hingegen ein absolute Bedeutung. Einstein wählte dafür den Begriff raumartig. Dieser Bereich fand zunächst keinerlei Beachtung. Für ihn ist eine Geschwindigkeit erforderlich, welche die Lichtgeschwindigkeit überschreitet (V>c). Eine solche ist für materielle Wechselwirkungen jedoch ausgeschlossen und erschien daher physikalisch zunächst unmöglich.
Das änderte sich erst ab 1924, allerdings sehr langsam und mit großem physikalischen Unbehagen. In diesem Jahr legte der Marquis Louis de Broglie der französischen Akademie seine physikalische Dissertation vor. Darin zog er aus der Relativitätstheorie und der Quantentheorie unglaubliche Schlußfolgerungen. Deshalb wurde dazu A. Einstein befragt. Er bestätigte de Broglies Folgerungen mit dem prophetischen Hinweis "Er hat einen Zipfel des großen Schleiers gelüftet". Bereits 1929 erhielt de Broglie dafür den Nobelpreis für Physik.
de Broglie (1892 - 1987)  Physik-Nobelpreis 1929
Seine bedeutsamste Aussage war, daß jedes materielle Teilchen untrennbar mit Wellenphänomenen verbunden ist. Für einen ruhenden Beobachter offenbart sich die Bewegung eines Teilchens mit zwei unterschiedlichen Wellengeschwindigkeiten. Die Gruppengeschwindigkeit der Welle ist gleich der klassischen Geschwindigkeit v des Teilchen.
Gleichzeitig wird die Verteilung der Phasen, d.h. die Ordnung von Bergen und Tälern der Welle, mit der Phasengeschwindigkeit V offenbart. Zwischen beiden besteht nach de Broglie die Beziehung V=c2/v. Deshalb ist immer V>c, also raumartig. Aus der Relativitätstheorie folgt nun zwingend, daß diese raumartige Beobachtung der Phasenwelle immateriell sein muß. Eine Tatsache, die der Physik trotz der unwiderlegbaren Beweisführung de Broglies und vieler experimenteller Nachweise ihrer Richtigkeit noch immer große Verständnisprobleme bereitet.
Diese schwierige Problematik ist jedoch für das biophysikalische Verständnis der Psychosomatik des Menschen von fundamentaler Bedeutung. Ein stark vereinfachtes Bild soll die Zusammenhänge etwas veranschaulichen:
Ein Beobachter sieht, wie ein schwimmender Gegenstand von den Wellen eines Sees langsam (v) bewegt wird. Gleichzeitig (V) nimmt er das Gesamtbild der Wellenverteilung auf dem See wahr. Ermöglicht werden ihm diese bewußten Beobachtungen vom Wellenphänomen "Licht". Darauf beruhen einerseits die elektromagnetischen Wechselwirkungen zwischen dem Tageslicht und dem Wasser und andererseits mit den Rezeptoren der Netzhaut. Für die bewußte Wahrnehmung entscheidend sind jedoch die Wechselwirkungen zwischen den Potentialen der neuronalen Netze im visuellen Cortex. Ihre lichtartigen Kausalbeziehungen ermöglichen biophysikalisch eine bewußte Wahrnehmung. Dabei findet die komplementäre Integration zeitartiger Signale mit ihrer raumartigen Bedeutung statt.
Erst mit der rasanten Entwicklung der Quantenphysik erlangte der raumartige Bereich langsam seine physikalische Bedeutung.
Erwin Schrödinger entwickelte aus dem Wellenkonzept de Broglies 1926 die Wellenmechanik. Die Wellenfunktion Ψ, als Lösung der Schrödinger - Gleichung, ist noch heute eine Ikone der Quantenphysik. Obwohl sehr schnell klar war, daß es sich bei ihr um etwas qualitativ völlig Neues handelte. Denn sie ist physikalisch immateriell. Ihr raumartiger Bereich ist ein mathematischer Raum. Es ist der hochdimensionale und komplexe Hilbert - Raum.
Eigenschaften dieser zunächst frustrierenden mathematischen Abstraktion decken sich jedoch ermutigend mit der Funktion unseres eigenen Gehirns. Seine neuronalen Netze liefern mit ihren elektromagnetischen Wechselwirkungen die zeitartige biophysikalische Basis. Gleichzeitig eröffnen uns ihre lichtartigen Phänomene den Zugang zu einer völlig anderen, geistigen Welt. Dieser qualitative Zusammenhang wurde schon von einem Nestor der modernen Neurophysiologie eindrucksvoll geschildert:
Sherrington (1857-1952)  Medizin-Nobelpreis 1932
„Diese pochende, strömende Menge elektrifizierter, bewegter Punkte im Netzwerk des Gehirns ähnelt offensichtlich nicht dem Raummuster, und auch ihr zeitliches Muster gleicht nur ein bisschen dem winzigen zweidimensionalen umgekehrten Bild der Aussenwelt, das der Augapfel zu Anfang des elektrischen Sturms auf seine Nervenfasern malt ... Eine Fülle kleiner elektrischer Lecks zaubert für mich ... wenn ich auf das Gesicht meines Freundes blicke, und sie mir erzählen, wie entfernt er von mir ist. Ich nehme sie beim Wort und gehe vorwärts und meine anderen Sinne bestätigen, dass er da ist“
Eine vergleichbare Bedeutung für die Entwicklung der Quantenphysik hatte Niels Bohr. Er prägte für die physikalische Unvereinbarkeit zwischen den materiellen Teilchen und der untrennbar damit verbundenen, immateriellen Wellen den Begriff der Komplementarität. Auch diesen merkwürdigen Ausdruck kann das Licht verständlicher machen. Denn sein weißes Licht läßt sich in komplementäre Farben zerlegen.
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