Kwantumfysica, deeltjes en kijken
(De lezer is gewaarschuwd: dit stuk roept meer vragen op dan het beantwoordt)
In het boek van Gary Zukav, De Dansende Woe-Li Meesters, staat een opmerking van Rudy Kousbroek, die, in ieder geval mij, nogal tot nadenken aanzette:
“Als wij iets waarnemen, is er dan ook een van ons onafhankelijke werkelijkheid die overeenstemt met onze waarneming? Bestaat de werkelijkheid ook terwijl wij niet kijken? Terwijl er niemand is die kijkt? Als dat eens niet zo was, hoe zouden we daar ooit achter kunnen komen?”
Rare opmerking, hoor ik je denken. Wat een onzin. Ik zie de hele dag toch de werkelijkheid om me heen,samen met de rest van de wereld? Ik zie toch wat ik zie en mijn buurman ziet hetzelfde en als het regent worden we allemaal nat. Dat is de werkelijkheid.
Tot voor kort volstond die gedachte, gerelateerd aan de beroemde quote van Descartes “Ik denk, dus ik besta.”
Maar sinds Descartes is de wetenschap niet stil blijven staan. Newton werd gecorrigeerd door Einstein, die aantoonde dat tijd en ruimte relatieve begrippen zijn en dat de energie in een speldenknop vrijwel oneindig is. Darwin haalde het scheppingsverhaal onderuit door zijn evolutietheorie, waar het leven wordt beschreven als het succes van de vorm die zich het best aan de omstandigheden aanpast. Niks Adam en Eva. Wel heel veel trial and error. Wetenschap en religie hebben het zelden goed met elkaar kunnen vinden, omdat weten geen plaats biedt voor geloven. Vooral Darwin is nog steeds een angel in het vlees van de religies. Zijn bewijs dat het hele leven afkomstig is van een gemeenschappelijke voorouder, staat op erg gespannen voet met het bijbelse verhaal dat god de mensen schiep en de dieren aan hen onderwierp. Kerkgangers vinden het onverteerbaar om te moeten erkennen dat zij minstens één, niet zo ver familielid hebben, die chimpansee heet. En omdat ze dat een nare gedachte vinden roepen ze maar dat Darwin op school verboden moet worden en de lezing uit het grote sprookjesboek hun kroost met een realistischer wereldbeeld opzadelt...
Einstein
Einstein had het makkelijker. Zijn theorie zei niets over de afkomst van de mens (de Big Bang even buiten beschouwing gelaten), was abstracter en kindertjes die psalmen leerden waren nog ver verwijderd van de hogere wiskunde die nodig is om Einstein te begrijpen. Ooit vroeg een dame aan Einstein: “Kunt u mij in een paar zinnen uitleggen wat de relativiteitstheorie betekent?” “Dat kan ik wel,” antwoordde Einstein gevat, “maar de vraag is of u het in die paar zinnen begrijpt.” Humor had hij zeker.
E=MC² is natuurlijk zijn beroemdste formule. E staat dan voor energie, M staat voor massa en C is lichtsnelheid kwadraat. Het komt erop neer dat er een oneindige hoeveelheid energie nodig is om een deeltje (M) de lichtsnelheid te laten overschrijden. Derhalve: niets kan sneller dan het licht. Lichamen die zich voortbewegen met hoge snelheden nemen toe in massa en worden, naarmate ze de lichtsnelheid naderen zwaarder. Klokken gaan bij hoge snelheden langzamer lopen. Einstein heeft aangetoond dat tijd en ruimte derhalve relatieve begrippen zijn.
Maar Einstein kwam in problemen toen hij licht beschreef als fotonen, deeltjes.
Het blijkt namelijk dat straling, zoals warmte en licht zich niet alleen als deeltje gedraagt, maar ook als golf. En hier komen we op het gebied van de meest exacte kennis die we hebben, maar tegelijk de meest onbegrijpelijke: de kwantumfysica.
Planck
Het begon allemaal rond 1900 toen de natuurkundige Max Planck stelde dat bij verhitting van een lichaam de het licht niet gelijkmatig naar buiten komt, maar in kleine pakketjes: kwanta. Wat inhield dat licht niet tegelijkertijd als golf en deeltje kan worden gezien. Het is het een of het ander. Zo kan van een deeltje de plaats worden bepaald, maar dan is het onmogelijk de snelheid van het deeltje te bepalen, en andersom. Alsof je een film scheef in een projector stopt. Je ziet dan de ene heft scherp, de andere is niet zichtbaar. Tegelijk scherpstellen is onmogelijk.
Daaraan gerelateerd is het onzekerheidsprincipe van Heisenberg. Die stelde dat het mogelijk is om de positie van een electron in een ruimte kunnen bepalen, maar dat wanneer we dat doen we niets meer kunnen zeggen over de andere eigenschappen, zoals de energie en de beweging. We hebben het nu ver de allerkleinste, sub-atomaire deeltjes, die in feite nog nooit zijn waargenomen, maar alleen gemeten en beschreven. Niemand heeft ooit een foton of een kwark gezien. Laat staan het beruchte Higgs deeltje, dat volgens de laatste theorie de superbouwsteen zou zijn, maar nooit is waargenomen omdat het misschien energie- en massaloos is. Dus in feite zou een niet bestaand iets de basis van het bestaan kunnen wezen. Vreemde materie die kwantumfysica, maar net als Darwin, geen loze stelling, wel een sluitende theorie.
Om een lang verhaal kort te maken: of we licht als deeltje of als golf beschouwen, hangt er vanaf wat de beslissing is om ernaar te kijken. De waarnemer is onderdeel van de meting en kan maar één kant van de medaille tot werkelijkheid maken. Filosofisch beschouwd: het zou best eens zo kunnen zijn dat de werkelijkheid zoals wij die zien, een door ons zelf gemaakte projectie is....
Dat laatste heeft natuurlijk een enorme impact. Niet in het dagelijks leven, want geen hond in de wereld eet er een hap minder om, maar wat betreft de vraag wie en wat wij en het universum zijn, is het een onbevatbaar geheel van vragen zonder antwoorden.
De kat van Schrodinger.
De fysicus Schrodinger bracht het dilemma over het verschil tussen de klassieke fysica en de kwantumfysica als volgt in beeld: stel dat er een kat in een kist wordt gestopt. Binnen in de kist is een opstelling waaruit een gas kan ontsnappen dat de kat doodt. (het is een theoretisch experiment, dierenvrienden!) Een toevallige -toeval is inherent aan de kwantumfysica- gebeurtenis, zoals het radio-actief verval van een atoom bepaalt of er al dan niet gas vrij zal komen. Behalve door in de kist te kijken, zal men onmogelijk kunnen weten wat er binnenin gebeurt. De vraag is nu, zonder te kijken, te zeggen wat er in die kist plaats vindt. De klassieke fysica zegt: de kat is levend of dood: open de kist en kijk maar. De kwantumfysica volgt een andere redenatie. Die zegt dat de kat zich in een soort toestand (superpositie) bevindt, die wordt bepaald door een golffunctie met de mogelijkheid dat de kat leeft en de mogelijkheid dat de kat dood is. Zodra we in de kist kijken, en niet eerder, wordt een van deze mogelijkheden een feit en is de andere mogelijkheid uitgesloten. Dit heet de ineenstorting van de golffunctie, omdat de hobbel in de golffunctie die de mogelijkheid die niet plaats vond, is verdwenen.
Moraal van dit kattenverhaal: Volgens de klassieke fysica leren we iets kennen door het te observeren. Volgens de kwantumfysica is het er niet, totdat we het observeren. Niet teveel over nadenken als je je in een psychedelische superpositie bevindt, want je zou er gek van worden....
Gary Zukow
In De Dansende Woe Li Meesters beschrijft Gary Zukow deze situatie zo als volgt. “De klassieke fysica beweert dat er één wereld is, en dat is deze. De kwantumfysica geeft ons de gelijkheid te overwegen dat dat niet zo is. Die komt tot de conclusie dat de wereld, hoe die er ook uitziet, niet substantieel is in de gewone zin van het woord. De Vele Werelden Interpretatie stelt dat verschillende versies van ons tegelijkertijd in vele werelden leven, ontelbaar vele en allemaal leven ze werkelijk. Er bestaan nog meer interpretaties, maar ze zijn allemaal op een of andere manier wel hoogst merkwaardig. Kwantumfysica is vreemder dan science fiction.”
Bewustzijn
Het heeft dus allemaal te maken met observatie. En alleen iets wat zich van iets bewust is kan observeren cq. interpreteren. Dus is het logisch om je af te vragen: is bewustzijn een deel van de werkelijkheid? Of is de werkelijkheid een manifestatie van bewustzijn? Daarover kun je je natuurljk het hoofd breken, maar gelukkig is de kwestie niet relevant voor het dagelijks bestaan. We leven allemaal in de kwantumwereld van hier en nu en maken ons geen zorgen omtrent onze mogelijke eindeloze afsplitsingen in werelden daar en daar.
In het boek The Goldilocks Enigma van Paul Davies wordt zelfs gespeculeerd over de mogelijkheid dat wat wij zien als werkelijkheid niets meer is dan een computersimulatie, gebouwd in een andere werkelijkheid. Denk aan de film The Matrix, die, vanuit dat standpunt gezien, minder S.F. is dan wordt gedacht. In die optiek is alles wat er is alleen maar een gedachte. De werkelijkheid zou dan niks meer wezen dan een illusie. Dat de de ene werkelijkheid de andere niet is zal iedereen die ooit spacecake, paddo's of een ander psychedelisch middel heeft gebruikt kunnen beamen.
De fysicus Amit Goswami beweert in zijn boek Het Visionaire Venster dat bewustzijn en niet materie de essentie is van ons bestaan. Maar in zijn optiek is het tenminste zo dat we bestaan, wat op zich best een geruststellend idee is. Goswami's boek is overigens, wetenschappelijk beschouwd niet geweldig onderbouwd want in zijn betoog over de kwantumfysica komen zaken als religie en oosterse mystiek zo naar voren dat de kwantumfysica eerder een geloof is dan harde wetenschap. Alles is in de ogen va Goswami bewustzijn en wij, in ons aardse lichaam zouden de dragers zijn van een eeuwig durend bewustzijn dat voortdurend transformeert. Een eeuwig even ligt zo in het verschiet...Kwantumfysica gekoppeld aan religie. Mij lijkt dat een stap terug. Dan maar liever een computersimulatie want daarvan weten we, vrijwel, zeker dat hij ooit wordt stop gezet!
F.W. (verscheen gerdigeerd in Soft Secrets: zie http://www.softcecrets.nl/)
