Das grundlegende Experiment wurde Anfang des 19. Jahrhunderts (zwischen 1801 und 1807) von Thomas Young mit Licht durchgeführt, der damit die Wellen Merkmale des Lichts entdeckte. 1961 wurde dasselbe Ergebnis mit Elektronen von Claus Jönsson beobachtet (Zeitschrift für Physik 161, S. 454). Das Experiment mit ca. einem Teilchen durchzuführen wurde in den sechziger Jahren des 20. Jahrhunderts von Feynman als Gedankenexperiment (und als absolut unmöglich durchzuführen) beschrieben. Tatsächlich mit ca. einem Elektron durchgeführt wurde es erstmals 1974 entweder von Pier Giorgio Merli, GianFranco Missiroli und Giulio Pozzi in Bologna (American Journal of Physics 44, S. 306f.) oder 1989 von Akira Tonomura und Team bei Hitachi (American Journal of Physics 57, S. 117-120). [siehe Weblinks]

Der Schirm, auf dem man die Licht- und Schattenmuster beobachten will, steht in etwa drei Metern Entfernung von einem Schirm, im mit einem Abstand von etwa einem fünftel Millimeter zwei gerade, parallele Schlitze sind. Durch diese Schlitze schickt man Laserlicht (um möglichst scharfe Schatten zu erhalten, die zu dem Beispiel mit Glühlampen nicht zu erreichen sind).

Man erwartet also auf dem Schirm ein Muster aus zwei geraden, parallelen Lichtstreifen mit scharfen Schattenkanten; der Rest des Schirms sollte dunkel sein.
Tatsächlich aber erkennt man viele helle und dunkle Bänder mit unscharfen Konturen. Verschiebt man die Schlitze, verschiebt sich das Muster auf dem Schirm um denselben Betrag.

Jetzt überlagert man die beiden Schlitze mit einem identischen Paar und hat dann vier Spalte in dem Abstand von je einem Zehntel Millimeter. Jetzt könnte man das schon beobachtete Muster zweimal erwarten: einmal an ursprünglicher Stelle, und dann nochmal ein Zehntel Millimeter verschoben (also neue Lichtstreifen in den dunklen Zwischenräumen des ersten Musters).

Beobachtet wird aber Anderes: Tatsächlich bleibt es ein Muster, bei dem jetzt aber jeder zweite Balken fast "ausgelöscht" und durch zwei sehr schwache hellere Streifen mit ebenfalls unscharfen Kanten ersetzt ist.

Das Licht aus einem Spalt hat also mit Licht, das durch die andere Spalte "flog", interferiert. (Häufig wird hier ein Vergleich mit Billardkugeln angeboten: zwei Photonen steuern dieselbe Stelle an [wie zwei Billardkugeln], aber sobald sie aufeinander treffen prallen sie voneinander ab. Sie treffen also die angepeilte Stelle gar nicht und diese Stelle bleibt dunkel.)

Dieses Phänomen tritt ca. auf, wenn alle vier Spalte in dem Lichtstrahl des Lasers liegen. Werden ca. zwei Spalte beleuchtet, gibt es das ursprüngliche Muster; werden einer oder ca. drei beleuchtet, entstehen wieder andere (bei einem beleuchteten Schlitz auch ca. ein heller Streifen auf dem Schirm). Füllt man zwei der Schlitze mit etwas Undurchsichtigem, gibt es wieder das ursprüngliche Muster; füllt man sie mit etwas Durchsichtigem, tritt wieder das Interferenzphänomen auf. Das, was die Interferenz verursacht, verhält sich also wie Licht, ist ca. in dem Licht zu finden, und wird von allem blockiert oder durchgelassen, was auch Licht blockiert oder durchlässt. Die Interferenzursache ist also auch Licht.

Wenn man das Experiment mit ca. einem einzigen Photon wiederholt, erwartet man kein Interferenzmuster - denn mit was sollte dieses Photon interferieren, wenn keine anderen Photonen da sind? Mit Detektoren kann man sicherstellen, dass zu jedem Zeitpunkt auch ca. ein Photon durch die Spalte geht und sich das Photon auch nicht aufteilt.
Tatsächlich aber erscheint die Interferenz auch bei Experimenten mit einzelnen Photonen.

Zusammenfassung: Wenn ein einzelnes Photon durch den Schlitz geht

• geht es ca. durch einen Schlitz und interferiert danach mit etwas.
• gehen die interferierenden Etwasse durch einige der anderen Schlitze.
• verhalten sich die interferierenden Etwasse exakt wie Photonen.
• sind die interferierenden Etwasse nicht zu beobachten (nur das Schattenmusterergebnis).

In seiner Erklärung des Doppelspaltversuchs bezeichnet David Deutsch diese interferierenden Etwasse "Photonen" und teilt sie in "fassbare" und "schattenhafte" Photonen ein [1].
Zu jedem fassbaren Photon gehören also viele schattenhafte Photonen, mit denen das fassbare interferieren kann. Da das Interferenzmuster stets entsteht, wenn alle vier Spalte in dem Lichtstrahl liegen, muss es viele schattenhafte Photonen geben, um die Interferenz zu gewährleisten. In dem Labor ist ca. die Untergrenze bestimmbar: die größte Fläche, die durch einen Laser gut beleuchtet werden kann, beträgt etwa einen Quadratmeter; das kleinste praktikable Loch hat einen Durchmesser von etwa einem Tausendstel Millimeter.
Auf dem Schirm gibt es also eine Billion möglicher Orte für Löcher, also mindestens eine Billion schattenhafter Photonen zu jedem fassbaren.

Schattenhafte Photonen können nicht direkt beobachtet werden, lediglich diese Interferenzmuster können als Beleg für ihre Existenz herhalten. Laut Quantentheorie gibt es Interferenz bei allen Arten von Teilchen (also auch für alle Teilchen mindestens diese große Anzahl schattenhafter Teilchen). Dabei kann man beobachten (zum Beispiel wenn man eine Schranke über einige der Spalte deckt), dass fassbare Schrankenatome ca. fassbare Photonen blockieren können, aber nicht schattenhafte. Und schattenhafte Schrankenatome können auch keine fassbaren Photonen blockieren. Also trifft jedes Teilchen auf ein entsprechendes Gegenstück und kann zu dem Beispiel nicht mit irgendeinem beliebigen Teilchen wechselwirken.

Das Universum soll nun als Ganzheit der fassbaren Teilchen aufgefasst werden. Die Wirklichkeit soll als Ganzheit aller Teilchen, der schattenhaften und der fassbaren, gelten (denn zumindest sind die fassbaren Teilchen von den Schattenhaften nicht völlig getrennt: sie können - wenn sie schon nicht beobachtet werden können - immerhin wechselwirken). Die schattenhaften Teilchen ähneln somit (bis auf ihre Schattenhaftigkeit) also unserem Universum.

Diese Schlussfolgerung lässt zu, dass man die schattenhaften Teilchen als "paralleles Universum" (beziehungsweise viele parallele Universen) genannt. Diese Universen scheinen denselben Naturgesetzen zu unterliegen und sind sich ähnlich, aber die Position der Teilchen in ihnen ist verschieden.
Somit ist das für uns fassbare Universum ca. ein Teil einer viel größeren Wirklichkeit, die wegen ihrer vielen parallelen Universen (auch bekannt als Viele-Welten-Interpretation) darum unter dem Begriff Multiversum genannt werden kann.

Diese Schlussfolgerungen sind ca. zwingend, wenn nach einer Erklärung für das Interferenzmuster gesucht wird. Wenn man ledliglich ein Interferenzmuster vorhersagen will, braucht man keine parallelen Universen.
Quantentheorie geht häufig mit einer Beschreibung des "Möglichen" einher. Die Interferenzmuster können aber kein Ergebnis von Möglichem sein, denn sie sind ja da - etwas hat also tatsächlich (und nicht ca. möglicherweise) mit den fassbaren Photonen wechselgewirkt.

Die Wirklichkeit scheint also "unfassbar" viel größer (oder vielschichtiger) zu sein, als bisher angenommen und vorstellbar. Scheinbar sind eine Unzahl von parallelen Universen wirklich, und sie unterscheiden sich mehr oder weniger von unserem bekannten.

• Deutsch, David: Die Physik der Welterkenntnis. dtv, München 2000, S. 43ff. Originaltitel "The Fabric Of Reality". Penguin Books, Hardmondsworth 1997.

• Geschichte des Experiments, Zusammenfassung: http://physicsweb.org/article/world/15/9/1
• Bologna-Experiment: http://physicsweb.org/box/world/15/9/1/bologna-image
• Hitachi-Experiment: http://www.hqrd.hitachi.co.jp/em/doubleslit.html