Die Frage nach Zufällen ist in der Quantenphysik ein zentraler Punkt, und sie wird ganz anders beantwortet als in der klassischen Physik.

In der klassischen Physik gilt das Prinzip des Determinismus. Das bedeutet, dass das Verhalten von Objekten vollständig durch Anfangsbedingungen und Naturgesetze festgelegt ist. Wenn man alle Variablen kennt, könnte man in der klassischen Mechanik theoretisch die Zukunft präzise vorhersagen. Zufälle gibt es dort im strengen Sinne nicht – sie sind nur scheinbare Zufälle, die durch mangelndes Wissen über alle relevanten Faktoren entstehen.

Die Quantenphysik dagegen ist von Grund auf probabilistisch. Die Quantenmechanik beschreibt viele physikalische Prozesse nur in Form von Wahrscheinlichkeiten, nicht als sicher vorhersehbare Ereignisse. Ein bekanntes Beispiel ist der Zerfall eines radioaktiven Atoms. Man kann mit der Quantenmechanik die Halbwertszeit eines radioaktiven Elements berechnen, also die Wahrscheinlichkeit, dass ein Atom in einem bestimmten Zeitfenster zerfällt. Aber es ist unmöglich zu bestimmen, wann genau ein einzelnes Atom zerfallen wird. Hierbei spricht man von einer fundamentalen Zufälligkeit, die nicht durch weiteres Wissen oder versteckte Variablen eliminiert werden kann.

Das berühmteste Beispiel für diesen Zufallscharakter ist das Doppelspaltexperiment: Schießt man einzelne Teilchen (wie Elektronen) durch zwei Spalte, verhalten sie sich wie Wellen und erzeugen ein Interferenzmuster – das zeigt, dass sie durch beide Spalte gleichzeitig gehen können. Misst man aber, durch welchen Spalt ein Teilchen geht, verhält es sich wie ein Teilchen, und das Interferenzmuster verschwindet. Das Erscheinen oder Nicht-Erscheinen des Interferenzmusters hängt also von der Messung ab, und man kann nicht vorhersagen, welches einzelne Elektron wo auf dem Schirm auftrifft. Man kann nur die Wahrscheinlichkeit für bestimmte Orte angeben.

Der Zufall in der Quantenphysik ist also nicht nur eine Folge mangelnden Wissens, sondern er ist „echt“ und fundamental. Es gibt keine Möglichkeit, mit noch mehr Informationen oder genaueren Theorien diesen Zufall zu eliminieren. Das hat Albert Einstein, der fest an den Determinismus glaubte, zu seiner berühmten Aussage geführt: „Gott würfelt nicht“. Trotz Einsteins Skepsis hat sich jedoch der probabilistische Charakter der Quantenmechanik in vielen Experimenten bestätigt.