Zijn wij een illusie of is dit universum echt? Deze vraag heeft zowel filosofen als later wetenschappers en astronomen geplaagd sinds het begin van de menselijke intelligentie. Er zijn door de tijd heen veel interpretaties geweest die de realiteit van ons universum betwisten.
Sommigen zeggen dat we deel uitmaken van een droom, sommigen zeggen dat we een vooraf geschreven verhaal uitvoeren, zoals een toneelstuk of een film, en sommigen geloven dat we in een spel-achtige simulatie zitten. En dan is er ook nog de filosofische vraag:
Wat is realiteit eigenlijk?
Volgens drie wetenschappers is de realiteit misschien anders dan het universum waarin we leven. De winnaars van de Nobelprijs van dit jaar, John Clauser, Alain Aspect en Anton Zeilinger, zijn verantwoordelijk voor het herschrijven van het concept van realiteit in ons universum zoals we dat lang hebben erkend. Welkom op Goodfeeling.nl en vandaag vragen we ons af: hebben astronomen het opgegeven? Is het universum misschien niet echt?
Wat is realiteit, of is het universum waarin we leven niet echt? De omvang van hoe groot ons universum is, kan ongelooflijk ontmoedigend zijn en het kan je doen afvragen of iets zo groots echt bestaat.
De James Webb-ruimtetelescoop kijkt naar verschillende perioden van ons universum door simpelweg fotonen op te vangen en veel van wat het laat zien, lijkt op een fantasie.
Bovendien, als het universum zo groot is en er misschien biljoenen planeten zijn, hoe komt het dan dat we nog geen leven elders hebben gevonden?
De realistische interpretatie van de kwantummechanica
Al jaren debatteren natuurkundigen en filosofen over de gevolgen van de empirische schending van de ongelijkheid van Bell. De natuurkundigen beweren dat de empirische schending van de ongelijkheid van Bell bewijst dat de wereld niet-lokaal is en dat dus misschien de speciale relativiteitstheorie onjuist is. Filosofen stellen voor dat dit conflict kan worden vermeden door een realistische interpretatie van de kwantummechanica op te geven.
Maar wat betekent de uitdrukking “de wereld is niet-lokaal” in natuurkundige termen? Echt zijn, betekent dat objecten duidelijke eigenschappen hebben, zelfs als ze niet worden waargenomen.
Een boom kan nog steeds geluid maken als hij in het bos valt, ook al is er niemand om het te horen. Een aardbei kan nog steeds rood zijn, zelfs als niemand ernaar kijkt. Zoals Albert Einstein ooit beroemd tegen zijn vriend zei: “Geloof je echt dat de maan er niet is als je er niet naar kijkt?
Studies in de kwantumfysica
Lokaal zijn, betekent dat objecten alleen kunnen worden beïnvloed door hun omgeving en dat geen enkele invloed sneller kan reizen dan de snelheid van het licht. Een supernova die 100 miljard lichtjaar verderop ontploft, kan een vogel niet in de lucht laten schrikken, maar het gebrul van een tijger in de buurt wel.
Er is echter een probleem met deze twee concepten. Studies in de kwantumfysica hebben geleid tot de conclusie dat beide verschijnselen niet tegelijkertijd waar kunnen zijn.
Er is een derde concept in de klassieke natuurkunde genaamd causaliteit, dat betekent dat dingen niet willekeurig gebeuren; ze volgen de keten van andere dingen die daarvoor gebeuren.
Een persoon die in het park loopt, zal niet zomaar vallen. Er moet een reden zijn voor hun val, zoals struikelen, geduwd worden door iemand of misschien uitglijden over een bananenschil. Voor gebeurtenis B moet gebeurtenis A plaatsvinden.
Kwantumverstrengeling
Kwantumfuncties hebben echter geïmpliceerd dat een van deze drie concepten niet waar is, maar het lastige deel is dat we geen idee hebben welke van deze nep is. Het is het mysterie van alle ruimte en tijd, en het antwoord ligt in kwantumverstrengeling.
De eenvoudigste uitleg van kwantumverstrengeling zou kunnen zijn dat aspecten van het ene deeltje van een verstrengeld paar afhangen van aspecten van het andere deeltje, ongeacht hoe ver ze uit elkaar liggen of wat er tussen hen in ligt.
De gemakkelijkste analogie van zo’n paar zou sokken zijn: een linker sok is altijd gekoppeld aan een rechter, anders voelt iets niet goed, nietwaar?
Deze subatomaire deeltjes kunnen elektronen, fotonen of andere soortgelijke deeltjes zijn, en met aspect wordt bedoeld in welke toestand het zich bevindt, zoals of het in de ene of de andere richting draait.
Het vreemde aan kwantumverstrengeling is dat het meten van een eigenschap van één deeltje in een verstrengeld paar ook onmiddellijk informatie zou onthullen over het andere deeltje, zelfs als er miljoenen lichtjaren afstand tussen hen in zit of als ze zich aan de tegenovergestelde randen van het universum bevinden.
Spooky action at a distance – Albert Einstein
Albert Einstein noemde dit fenomeen beroemd “spookachtige actie op afstand”, omdat deze vreemde verbinding tussen twee deeltjes een fundamentele natuurwet schendt.
In een complete theorie is er een element dat overeenkomt met elk element van de realiteit. Een voldoende voorwaarde voor de realiteit van een fysische grootheid is de mogelijkheid om het met zekerheid te voorspellen zonder het systeem te verstoren.
Einstein en andere bekende wetenschappers uit die tijd, Podolsky en Rosen, bekritiseerden in 1935 de kwantummechanica. Ze vonden het belachelijk dat een deeltje steeds nauwkeurig iets kon voorspellen over zijn verstrengelde partner, zelfs als ze ver van elkaar verwijderd waren.
De kans om dat zelfs 200 keer achter elkaar te doen, zou 1 op 10 tot de macht 60 zijn, wat een aantal is dat groter is dan alle atomen in ons zonnestelsel. Dit lijkt te suggereren dat de deeltjes op de een of andere manier met elkaar communiceren via een middel dat sneller beweegt dan de lichtsnelheid. Maar volgens de wetten van de natuurkunde kan niets sneller reizen dan de lichtsnelheid.
De Ierse natuurkundige John Bell
Zeker, de gemeten toestand van het ene deeltje kan niet onmiddellijk de toestand van het andere deeltje aan het verre uiteinde van het universum bepalen. Voor veel wetenschappers leek het erop dat er iets ontbrak in deze berekeningen.
Ze theoretiseerden dat enkele verborgen variabelen de toestand van een deeltje vóór meting zouden bepalen. En hier komt de Ierse natuurkundige John Bell in beeld.
Bell creëerde een vergelijking die nu bekend staat als Bell’s ongelijkheid, wat leidde tot de experimenten uitgevoerd door John Clauser, Alain Aspect en Anton Zeilinger.
Het mysterie van ons en de rest van het universum dat echt is, hangt af van de drie concepten die lokaliteit, causaliteit en realisme worden genoemd, en ontdekt welke van hen een illusie is.
Hoewel het combineren van twee van deze drie concepten logisch is, breekt het toevoegen van het derde concept zonder een van hen uit de mix het geheel.
Er zijn verschillende interpretaties van de kwantumfysica geprobeerd om deze vraag te beantwoorden. Volgens David Bohm moet lokaliteit de illusie zijn, omdat er een vooraf bepaald script moet zijn voor de functionaliteit van het universum en dat betekent dat iets dat niet lokaal is, de toestand van een deeltje moet beïnvloeden.
De interpretatie van Kopenhagen suggereert dat realisme vals moet zijn, omdat het universum inderdaad niet exact bepaald is totdat het wordt waargenomen.
The many worlds theory
Dan is er de many-worlds theorie die bepaalt dat causaliteit een illusie is omdat er een oneindig aantal universums moet zijn en elke mogelijkheid tegelijkertijd plaatsvindt in afzonderlijke universums.
De experimenten uitgevoerd door de Nobelprijswinnaars in de natuurkunde van 2022 hebben de verborgen variabelen definitief uitgesloten, een mysterieus kenmerk dat de toestanden van verstrengelde deeltjes zou voorbeschikken.
Dit betekent dat realisme lokaal niet werkt. Bovendien is er ook geen conflict met de speciale relativiteitstheorie, die sneller-dan-licht communicatie verbiedt. Dit impliceert dat de interpretatie van Kopenhagen de meest waarschijnlijke mogelijkheid is en realisme een illusie is.
Dat sluit echter niet de deur voor David Bohm’s interpretatie. Omdat de experimenten lokaal werden uitgevoerd en geobserveerd, is er, totdat we zeker kunnen zeggen dat lokaliteit geen illusie is, een behoorlijke kans dat we in een gesimuleerd universum leven en een vooraf geschreven lot op ons allemaal wacht. Zoals Shakespeare ooit zei: we spelen alleen onze rollen, geschreven door iemand anders.
De many-worlds interpretatie is niet waar
Maar deze wetenschappers hebben bewezen dat de many-worlds interpretatie niet waar is en dat causaliteit echt is. Niets gebeurt zonder reden, en er bestaat geen alternatief universum waarin je andere zelf precies tegenovergestelde beslissingen neemt als jij. Dus het is veilig om te zeggen dat het universum niet lokaal echt is.
Toch roept dit deze vragen op:
- Hangt de toestand van het universum af van onze waarneming?
- Als er niemand was om het waar te nemen, zou het universum dan niet bestaan?
- Zijn wij mensen echt zo belangrijk voor het bestaan van het universum, of bestaat het universum alleen in ons hoofd?
- En als dat zo is, wat zijn wij dan?
- Bovendien, als waarneming het bewijs is van bestaan, kunnen we dan zeggen dat de dingen die we hallucineren of ons voorstellen ook echt kunnen zijn?
Het lijkt erop dat we nog ver verwijderd zijn van het kennen van de waarheid, maar het onderzoek dat door deze uitzonderlijke wetenschappers is gedaan, heeft ons een stap dichter bij die waarheid gebracht.
In de toekomst zullen wetenschappers ongetwijfeld doorgaan met het onderzoeken van deze diepgaande vragen en proberen de aard van de werkelijkheid verder te ontrafelen. Hoewel we misschien nog niet alle antwoorden hebben, is de voortdurende zoektocht naar kennis en begrip een cruciaal onderdeel van de menselijke ervaring. Het stelt ons in staat om onze plaats in het universum beter te begrijpen en leidt tot een dieper inzicht in de fundamentele principes die onze wereld vormgeven.
