De diepe magie van de kwantumfysica

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Wat weet jij over kwantumfysica? Zelfs een student geesteswetenschappen zoals ik begrijpt dat natuurkunde en kwantumfysica enigszins verschillende dingen bestuderen.

Tegelijkertijd is natuurkunde in het algemeen de wetenschap van de natuur, die bestudeert hoe de wereld werkt en hoe alle objecten en lichamen met elkaar omgaan. Als tak van de natuurkunde bestudeert de kwantummechanica onze wereld op het diepste niveau. Feit is dat alles om ons heen uit atomen bestaat. Ja, zelfs jij en ik zijn niets meer dan een ensemble van atomen dat is ontstaan in de kernen van supernova's. Bovendien is dit gebied van de natuurkunde zo complex dat veel wetenschappers toegeven dat ze het niet goed begrijpen. Gezien het groeiend aantal onbeantwoorde vragen en enkele overeenkomsten tussen kwantumfysica en magie, is het ongelooflijk aantrekkelijk, maar het kan misleidend zijn, zoals veel charlatans en pseudowetenschappers met succes doen. In dit artikel zullen we proberen te begrijpen waarom kwantumfysica zo op magie lijkt.

Een foton is een elementair deeltje dat geen massa heeft en in een vacuüm kan bestaan, met de snelheid van het licht. De elektrische lading van het foton is ook nul.

Niemand ter wereld begrijpt kwantummechanica

We houden allemaal van goocheltrucs. Vooral die waarbij de goochelaar de ballen tussen omgekeerde kopjes kan laten "springen". In kwantumsystemen, waar de eigenschappen van een object, inclusief de locatie, kunnen variëren afhankelijk van hoe je het waarneemt, zouden dergelijke prestaties mogelijk moeten zijn zonder goochelarij. Feit is dat volgens de kwantumtheorie een elementair deeltje pas een bepaalde toestand verwerft op het moment van waarneming. Het is moeilijk te geloven, maar uiteindelijk konden wetenschappers experimenteel bewijzen, met behulp van een enkel foton, dat het op drie plaatsen tegelijk bestaat. Maar hoe is dit mogelijk?

Een van de bekendste kwantumexperimenten is het dubbelspletenexperiment, dat aantoonde dat licht en materie zich tegelijkertijd als een deeltje en een golf kunnen gedragen.

Opgemerkt moet worden dat Albert Einstein geïnteresseerd was in de successen van de kwantummechanica - met behulp waarvan men het gedrag van atomen en elementaire deeltjes nauwkeurig kan beschrijven. De briljante wetenschapper verzette zich echter tegen deze theorie en maakte het concept dat eraan ten grondslag ligt belachelijk: verwarring. In de kwantummechanica betekent verstrengeling dat de eigenschappen van het ene deeltje onmiddellijk de eigenschappen van een ander deeltje kunnen beïnvloeden, ongeacht de afstand ertussen.

Vervolgens toonde een reeks uitgebreide experimenten aan dat Einstein ongelijk had: verstrengeling is echt en geen enkele andere theorie kan de vreemde effecten ervan verklaren. En toch, ondanks het vermogen van de kwantumtheorie om resultaten experimenteel te verklaren, erkennen veel wetenschappers dat de kwantumfysica zo complex is dat het nauwelijks mogelijk is om het te begrijpen.

Verstrengeling is echter niet het enige fenomeen dat de kwantumtheorie scheidt van de klassieke theorie. Volgens sommige natuurkundigen is er nog een schokkend feit over de kwantumrealiteit dat vaak over het hoofd wordt gezien en dat bijdraagt aan de "magie" van dit gebied van de theoretische fysica. Volgens The New Scientist hebben Simon Cochen en Ernst Specker in 1967 wiskundig bewezen dat zelfs voor één kwantumobject, waar verstrengeling onmogelijk is, de waarden die je krijgt bij het meten van de eigenschappen ervan afhangen van de situatie waarin dit object zich bevindt. De waarde van eigenschap A hangt dus af van of u ervoor kiest om deze te meten met eigenschap B of met eigenschap C. Simpel gezegd, er is geen realiteit die onafhankelijk is van de keuze van de meting.

De magie van de werkelijkheid

Mee eens, dit is allemaal op zijn minst vreemd en doet de hersenen letterlijk uit hun voegen barsten. Het blijkt immers dat de aanwezigheid van een waarnemer het lot van het systeem bepaalt en het dwingt een keuze te maken ten gunste van één staat. Maar is dit niet een inmenging van het bewustzijn in de materiële werkelijkheid? En als we er rekening mee houden dat een foton van licht tegelijkertijd zowel een deeltje als een golf kan zijn en op drie plaatsen tegelijk kan zijn, in welke wereld leven we dan eigenlijk? Is dit een bewijs van het bestaan van parallelle werkelijkheden met dezelfde natuurkundige wetten?

En dit is slechts een deel van de vragen waarop de moderne natuurkunde geen antwoorden heeft. Tot. Alles wat uit de oudheid onbekend was, maakte een persoon echter bang. Soms zijn mensen bereid alles te geloven, zolang er maar één - en het maakt niet uit welk - antwoord is. Het is dan ook helemaal niet verwonderlijk dat allerlei charlatans en pseudowetenschappers zo dol zijn op kwantumfysica. Als je voor de interesse REN TV aanzet, kun je een van de programma's over de andere wereld tegenkomen, waarin een andere pseudo-wetenschapper als expert optreedt. In 99 van de 100 gevallen zal zijn valse verklaring van de wereldorde ten minste één vermelding van kwantumfysica bevatten. Tegelijkertijd pronkt elke pseudowetenschapper bruusk met wetenschappelijke termen als elektron, foton en verstrengeling om een min of meer betrouwbare indruk te krijgen in de ogen van een onervaren kijker.

Soms lijkt het me zelfs dat elke zichzelf respecterende charlatan gewoon verplicht is om een toespraak te houden over de geheimen van de kwantumfysica in zijn repertoire. Wetenschappers hebben immers vrijwel niets te argumenteren met hun beweringen dat kwantummechanica een mysterie is voor wetenschappers. Is het niet handig? Popularisering van dergelijke ideeën kan voor een groot aantal mensen leiden tot een verkeerd beeld van de wereld. Ideeën als deze dragen ook bij aan de hang naar alternatieve geneeswijzen en het opleggen van handen bij gevaarlijke ziekten. Dus vanaf tv-schermen bewijzen esoterici met schuim aan de mond dat het denken materieel is omdat de kwantumfysica hier is, en biologen van eigen bodem weven kwantumfysica in hun ongegronde ideeën over het golfgenoom, enz. Dit alles draagt bij aan de ontwikkeling van magisch denken, waarover ik eerder in meer detail heb geschreven, en de groei van mythen en misvattingen over de wereld waarin we leven.

Ondertussen is kwantumfysica echte magie. De magie van de werkelijkheid. Ja, we begrijpen niet veel en kennen de antwoorden niet op de vragen die worden gegenereerd door kwantumverstrengeling en de resultaten van talloze experimenten, waaronder de kat van Schrödinger, waarover mijn collega Nikolai Khizhnyak eerder schreef. Tegelijkertijd is de realiteit veel interessanter dan fictie, omdat we er niet zoveel van weten: ons heelal bestaat voor 95% uit mysterieuze donkere materie, en er is ook donkere energie, die verantwoordelijk is voor de versnelling van de uitdijing van het universum. Bovendien bestaat onze wereld op het diepste niveau uit de kleinste deeltjes die zich op verschillende plaatsen tegelijk kunnen bevinden en zich verschillend kunnen gedragen, afhankelijk van of we ernaar kijken of niet. Als dit niet de magie van de werkelijkheid is, wat is dan de werkelijkheid?

Tegelijkertijd heeft de wetenschap al veel antwoorden gegeven op de belangrijkste vragen over onze wereld. Hoe dan ook, ik denk dat er niets mis is met iets niet weten en de kwantumfysica niet begrijpen. Het belangrijkste is ons vermogen om zoveel mogelijk te weten, om het heelal te kennen. Die zichzelf hoogstwaarschijnlijk ook via ons kent.