Veel groter dan gedacht

Estimated read time 5 min read

Volgens een nieuwe interpretatie van de quantumtheorie splitst de realiteit elk moment dat we een beslissing nemen in meerdere parallelle universa. Het ‘multiversum’ van mogelijkheden is nog veel groter dan gedacht.

Het multiversum is groter dan we ooit voor mogelijk hielden. Dat volgt uit een nieuwe interpretatie van de quantummechanica van een internationaal team natuurkundigen. Hun theorie beschrijft meerdere domeinen van parallelle universa die ontstaan op elk moment dat we een beslissing nemen. De kern van de quantummechanica is de golffunctie: een wiskundig instrument dat het gedrag beschrijft van fotonen, elektronen en de andere bewoners van de deeltjeswereld waar de wetten van de quantumtheorie gelden. Maar wat ís die golffunctie precies? En hoe vertaal je deze wiskundige constructie naar de fysieke, tastbare wereld? Na bijna een eeuw discussiëren zijn natuurkundigen het daar nog steeds niet over eens. In de meest conventionele opvatting, de zogeheten Kopenhaagse interpretatie, beschrijft de golffunctie alle mogelijke toestanden die een object kan hebben voordat het wordt ‘waargenomen’. De waarneming is een handeling die het object in een ondubbelzinnige toestand brengt door de golffunctie te laten ‘instorten’. In het gedachte-experiment van de kat van Schrödinger wordt bijvoorbeeld een kat in een doos geplaatst. Die doos stroomt vol met gifgas zodra een atoom vervalt. Doordat het atoom de quantumregels volgt, geldt dat ook voor de golffunctie van de kat. Wanneer de doos gesloten is, bevindt het beest zich tegelijkertijd in een levende en een dode toestand. Wanneer een waarnemer de doos opent, stort de golffunctie in. Dan is de kat dood of levend, waarbij de andere mogelijkheid verdwijnt. Vanaf dat moment is zijn gedrag volledig niet-quantum ofwel ‘klassiek’. Eenmaal geobserveerd als dood komt de kat niet meer tot leven.

Meer werelden

Een andere kijk op quantummechanica is nog vreemder. In de jaren vijftig bedacht natuurkundige Hugh Everett de veelwereldeninterpretatie. Volgens die interpretatie stort de golffunctie niet ineen tot één toestand. In plaats daarvan komen alle verschillende mogelijkheden voor in parallelle werelden. Wanneer je de doos opent en een levende kat ziet, heeft een replica van jou in een andere wereld de kat dood aangetroffen. Aan welke visie je ook de voorkeur geeft, de hamvraag blijft: hoe ontstaat het klassieke gedrag dat wij in het universum zien uit de quantumwetten? ‘Alle sterren, planeten, het leven… Alles is begonnen als quantum-fluctuaties in het vroege heelal. Toen het heelal groeide, werden die dingen uiteindelijk klassiek’, zegt kosmoloog Arsalan Adil van de Universiteit van Californië in de VS. ‘De quantumtheorie is goed getest, dus we zijn het erover eens dat het tot op zekere hoogte een kloppende theorie is. Maar hoe komt daar een klassieke wereld uit voort?’

Grote, warme objecten

Een probleem met zowel de Kopenhaagse als de veelwereldeninterpretatie is wat precies telt als een ‘waarnemer’. Wie maakt de doos open en zorgt ervoor dat het lot van de kat bepaald wordt? Of: wie ‘meet’ een deeltje, zodat het tot een bepaalde toestand vervalt? Dit is vooral een probleem in het vroege universum, toen er niemand was om waarnemingen te doen. Om dit te omzeilen, zetten Adil en zijn collega’s de menselijke waarnemer aan de kant door te kijken naar verzamelingen deeltjes. Daarbij stelden ze dat het gedrag van elk deeltje wordt bepaald door de manier waarop de energie over alle deeltjes in het systeem is verdeeld. ‘Wij zijn grote, warme objecten die gewend zijn om interacties aan te gaan met andere grote, warme objecten. We bedenken dus een wetenschappelijk verhaal op basis van deze dingen. Maar je kunt het menselijk perspectief achterwege laten en erkennen dat het universum in zijn meest basale vorm gewoon een energiestructuur is,’ zegt teamlid Zoe Holmes van het Zwitserse Federale Technologie-instituut in Lausanne. Het team ontwikkelde een algoritme dat systemen van deeltjes in subgroepen opdeelt. De interacties tussen de groepen kunnen er dan toe leiden dat een van hen klassiek wordt. In wezen is dat een algemenere versie van het openen van de doos van Schrödingers kat. ‘Je kunt een deel van de aarde en het sterrenstelsel Andromeda in één subsysteem hebben,’ zegt Arsalan.

Veel meer werelden

Dit nieuwe perspectief leidt tot talloze nieuwe werelden, boven op de simpele dood-of-levend-werelden. De onderzoekers noemen het de ‘veel-meer-werelden-interpretatie’. Om te begrijpen waarom, kun je je een quantumversie voorstellen van de beslissing of je koffie of thee bij het ontbijt neemt. In de Kopenhaagse interpretatie neem je een beslissing en stort de golffunctie in. Als je vervolgens besluit om ofwel brood, ofwel cornflakes te eten, stort een tweede golffunctie in. Dit alles vindt plaats binnen het enige universum dat bestaat. Maar in de veel-werelden-interpretatie bestaan de ‘jij’ die trek heeft in koffie en de ‘jij’ die liever thee drinkt in parallelle werelden. En elk van die werelden zal zich opnieuw in tweeën splitsen, afhankelijk van wat je vervolgens kiest. In de veelmeerwereldeninterpretatie leidt je ontbijt tot één domein dat bestaat uit talloze werelden. Maar er ontstaan ook domeinen uit minder overduidelijke interacties, zoals de interactie tussen je koffiekopje en een ver hemellichaam. Door de rol van de waarnemer ruimer te nemen, ontstaan er veel meer perspectieven, die elk aanleiding geven tot een domein van nieuwe werelden. Het gevolg is dat het toch al enorme multiversum nog veel groter wordt.

Niets wordt uitgesloten

Natuurkundige Paolo Zanardi van de University of Southern California Dornsife, niet betrokken bij het onderzoek, merkt op dat deze interpretatie geen enkele parallellewereldsplitsing uitsluit, alleen maar omdat die vreemd of tegenintuïtief zou zijn. Dat vindt hij fascinerend en bevredigend. Het team erkent dat nog onduidelijk is wat een groter multiversum nu echt betekent voor ons begrip van de werkelijkheid. Toch kunnen de onderzoekers zich niet aan het gevoel onttrekken dat ze iets zinvols op het spoor zijn. ‘Ik zou zeggen dat ik denk dat we weten dat dit klopt, maar we weten niet of het belangrijk is,’ zegt Holmes.

You May Also Like

More From Author

+ There are no comments

Add yours