Universum of multiversum? (3) volgens de kwantummechanica

Door ZiaRia gepubliceerd in Wetenschap en onderwijs

Het vraagstuk omtrent meerdere universa, die tezamen een multiversum zouden vormen, is er één die vele wetenschappers van diverse disciplines bezig houdt. Hoe is ‘ons’ universum eigenlijk ontstaan? Waar eindigt het precies? Wat is er voorbij de grenzen ervan? Echter, de kwestie wordt nog vreemder, wanneer je de moeilijkste vraag van allemaal in beschouwing neemt en waarop nog lang geen eensluidend antwoord bestaat: hoe werkt het universum eigenlijk?

Natuurkunde en kwantummechanica

Seth Lloyd (1960-heden), professor in natuurkunde en werktuigbouwkunde aan MIT (Massachusett’s Institute of Technology), gaat uit van de totaal krankzinnige wereld van kwantummechanica, waarin eigenlijk niets is wat het lijkt en waar dingen in twee plaatsen tegelijk kunnen bestaan. Zijn onderzoek startte als een poging om de vreemde wereld van deze discipline te te begrijpen.

380858e28c75b8e798b08d290acc0683_medium.Tegen kwantummechanica in het algemeen bestond (en bestaat) overigens veel weerstand. Een prominente tegenstander was bijvoorbeeld het alom gelauwerde natuurkundige genie Albert Einstein (1879-1955). Hij kreeg in 1921 de Nobelprijs voor zijn werk omtrent het foto-elektrisch effect, hetgeen nu tot de kwantummechanica wordt gerekend. Het onvoorspelbare en vaak onverklaarbare karakter van deze discipline, die vaak genoeg alle bekende natuurkundige wetten lijkt te tarten, vond Einstein echter onverteerbaar en onacceptabel. Zoals hij ooit zei: “God does not play dice” (vrij vertaald: God dobbelt niet), wanneer er weer eens een onverwachte, onlogische en onverklaarbare uitkomst uit de kwantummechanica voortkwam. Einstein lijkt het echter mis te hebben gehad.

Double slit experiment

Lloyd’s eigen werk begon vooral met de theorieën van de jaren 1950, toen de Amerikaanse natuurkundige Hugh Everett III (1930-1982) voor het eerst de ‘Many Worlds Interpretation’ (MWI) lanceerde. Hij deed dit in een poging om de vreemde uitkomsten van het nu beruchte double slit experiment te verklaren.

f55f66dc2024b532c8abebb41f93dcbc_medium.

 

 

 

 

 

 

 

Het double slit experiment is er één uit de kwantummechanica. Er wordt een straal van elektronen geprojecteerd naar een plaat met twee naast elkaar liggende, verticale spleten. Je verwacht, dat er op de achterliggende wand twee verticale strepen (als schaduwkopieën van de twee spleten) zullen verschijnen, maar wonderlijk genoeg verschijnen er meer strepen. Dit is compleet tegen alle verwachtingen en logica in en lijkt een absurde uitkomst.

Men heeft zich lang het hoofd gebroken over hoe dit mogelijk is. Het patroon van meer stralen zou eigenlijk alleen mogelijk zijn, als de individuele elektronen zich gedragen als golven èn als deeltjes, wanneer ze tegelijkertijd door de twee spleten gaan. Vervolgens lijkt de golf aan het einde te botsen met zichzelf en projecteert dan op de achterliggende wand een afwijkend interferentiepatroon van meer stralen dan de verwachte twee. Zelfs wanneer je slechts één elektron gebruik, verschijnt elke keer ditzelfde afwijkende interferentiepatroon.

Hugh Everetts theorieën

6352dfe1d52625250da35c6edca7bb8f_medium.Everett was destijds echter ontevreden met de gangbare verklaringen. Hij kwam op de proppen met radicale nieuwe theorieën omtrent de ‘vele werelden’ van de kwantummechanica. Het idee hierachter is in feite, dat een deeltje (zoals een elektron) in twee plaatsen tegelijk kan bestaan.

Everetts theorie was, dat op het moment dat een elektron door hetzij de ene, hetzij de andere spleet gaat het universum letterlijk in tweeën splitst. Het deeltje gaat in feite door beide spleten tegelijk, maar dan in twee verschillende universa. Hoewel als theorie briljant en angstaanjagend tegelijk, klinkt het voor de meesten van ons nog steeds als een krankzinnig idee.

7732937d6b4510b5450b02b1f2653380_medium.Everetts extreme verklaring is in de kwantummechanica inmiddels een geaccepteerde theorie, maar dat was ten tijde van de bekendmaking wel anders. De meer-werelden-optie werd destijds radicaal van de hand gewezen en Everett werd voor gek versleten. Zijn carrière kreeg een flinke knauw; hij verloor zijn positie en kon in de natuurkunde bijvoorbeeld nergens meer een nieuwe baan vinden. In de laatste decennia heeft de kwantummechanica echter veel ontwikkelingen doorgemaakt en er zijn tal van nieuwe inzichten ontstaan. Ook Everetts theorieën werd van stal gehaald, opnieuw onderzocht en uitgewerkt. Het gevolg: zijn ideeën over hoe het universum eigenlijk werkt, worden nu door de meeste wetenschappers in de kwantummechanica volledig geaccepteerd. Jammer genoeg heeft Everett deze wetenschappelijke erkenning van zijn werk niet meer mee mogen maken.

Seth Lloyd en de theorie van de dochteruniversa

5a6c60f7f90fb7167eb15b6640ae6494_medium.Gebaseerd op Everetts theorieën, heeft Lloyd uitvoerig onderzoek in de kwantummechanica gedaan naar de werking ervan. Voortvloeiend uit zijn berekeningen is de conclusie, dat elk op zichzelf staand voorval dat kàn gebeuren ook daadwerkelijk zàl gebeuren. Het opgooien van een munt is bijvoorbeeld te beschouwen als een kwantumincident, waarbij er twee uitkomsten mogelijk zijn: kop of munt. Volgens de kwantummechanica zullen beide uitkomsten plaatsvinden. Het universum zou zich namelijk in tweeën splitsen, waarbij in de ene kop bovenkomt en in de andere munt. Deze parallelle universa, die bij elke gemaakte keuze zouden ontstaan, worden ook wel dochteruniversa genoemd. Het is een verbijsterend concept.

Kwantummechanica komt met kwantummultiversum

In een werkelijkheid, waarin dingen in twee plaatsen tegelijk kunnen zijn, kunnen andere universa zich bij wijze van spreken pal onder onze neus bevinden of er ontstaan. Lloyd vermoedt dan ook, dat de meerdere universa uit de kwantummechanica niet van ons gescheiden zijn door afstand, maar juist dichtbij, naast elkaar liggen. Slechts door het complexe karakter van de kwantumdynamica zouden de verschillende universa niet met elkaar kunnen communiceren. Hij stelt zich de complexiteit van steeds afsplitsende (dochter-) universa binnen een multiversum voor als een oneindige tuin met paden, die zich steeds in verschillende richtingen opsplitsen. Wij kunnen bij een wandeling steeds maar voor één pad tegelijk kiezen om op verder te wandelen, maar dat doet niet af aan het bestaan van al de andere, niet gekozen paden.

c20ab05542615849479b93e197435cff_medium.Het multiversum is - volgens de kwantummechanica - dan te beschrijven als een ruimte met zich oneindig opsplitsende/vertakkende paden en evenzovele parallelle universa. Deze ruimte staat ook wel bekend als de Hilbert Space (naar de Duitse wiskundige David Hilbert (1862-1943), zie abstracte tekening links). Hierin zou elke keuze, elke versie van elke gebeurtenis voor elk levend organisme op aarde ergens plaatsvinden, eentje op aarde en de rest in parallelle of dochteruniversa. Het aantal mogelijkheden (en dus dochteruniversa) groeit daarbij exponentieel.

Kwantummultiversum als idee blijft nog omstreden

Als er iets op het eerst gezicht lijkt op een science-fiction filmscenario, dan is het zeker de theorie van het kwantummultiversum. Voor veel van vooral kwantummechanicawetenschappers is het inmiddels echter een onontkoombare conclusie. Door weer andere academici wordt het hele concept echter als onwetenschappelijk beschouwd. Waarom? Omdat de theorieën (met de huidige wetenschappelijke middelen en onderzoekmethoden) niet kunnen worden getoetst of getest en dus niet kunnen worden bewezen of weerlegd.

5c2959834aaacd2b871f6cb3b3705540_medium.Parallelle universa met parallelle individuen, die ieder in hun eigen realiteit bestaan en hun eigen onafhankelijke toekomst hebben, dat valt inderdaad (nog) niet te bewijzen. Totdat de bijzondere structuur tussen ‘ons’ en een parallel universum ooit doorlaatbaar genoeg zal worden om onderling contact te kunnen leggen; pas dan zouden de vreemde theorieën uit de kwantummechanica over een multiversum – die nu zowel waar als niet waar kunnen zijn – worden bewezen.

 

Verteld door:

© ZiaRia.

(2019) Foto's: Office.microsoft.com, Pixabay.com, Wikimedia Commons.

 

80299db0beba6cc4881aae7518def06e_medium.Kijk voor andere artikelen en verhalen eventueel ook eens naar:

Universum-of-multiversum?-(1)-in-welke-zitten-wij?

Universum-of-multiversum?-(2)-theorieën-van-einde-en-begin

Zon-en-zonnestelsel-(2)-sterrenleven-van-de-zon

Zon-en-zonnestelsel-(3)-hoe-zal-het-ons-zonnestelsel-vergaan?

Zon-en-zonnestelsel-(4)-sterrenstelsels-op-ramkoers!

Of lees verder op:

https://tallsay.com/ziaria of

https://ziariasblog.wordpress.com/

 

21/03/2019 08:46

Reacties (10) 

1
07/04/2019 21:54
De vraag wordt dan: 'welke van de parallelle individuen zijn als echt aan te merken of ervaart elk parallelle individu zichzelf als de enige werkelijke, dit als wij afspiegelingen zouden zijn van ander werkelijkheden'. Of zijn wij dan allen even écht? Eigenlijk wel het laatste veronderstel ik.. Food for thought!!
10/04/2019 07:30
Inderdaad. Elk universum zou, denk ik, 'echt' zijn, omdat ze allemaal - misschien wel tegelijkertijd - een individuele ontwikkeling doormaakten. Daaruit zou dan volgen, dat ook elk levend wezen daarin 'echt' is. Duizelingwekkend eigenlijk.
1
21/03/2019 16:19
Oh heerlijk artikel. Natuurkunde vond ik altijd al boeiend, net als wiskunde en scheikunde en ben zelf bezig met een artikel over Thermodynamica. Is wel iets anders ... maar is ook natuurkunde.
1
22/03/2019 07:16
Natuurkunde is niet zo mijn ding, maar ik ben benieuwd naar je artikel!
U bent niet ingelogd. Wilt u nu inloggen of een account aanmaken?
1
21/03/2019 14:07
Weer zo'n boeiende theorie.
Dat gaat boven het menselijk begrip uit. De vraag is natuurlijk of deze multiuniversa dan in stoffelijke vorm (dus als realiteit) bestaan of alleen maar 'virtueel'.
Zeg het maar. Ik neig eerder tot het laatste.
Die wonderbaarlijke vermenigvuldiging van de spleten: kan het niet ook zijn dat de elektronen door de oorspronkelijke twee spleten terugkaatsen en dan weer opnieuw spiegelen? Als je twee spiegels tegen elkaar opstelt krijg je ook zo'n onbegrijpelijke 'oneindige' vermenigvuldiging. En dat zijn geen universa, maar gewoon spiegelingen.
Ma...
1
22/03/2019 07:15
Wat de double split betreft: wetenschappers zijn daar al sinds de ontdekking in de jaren 1950 mee bezig, dus elke mogelijke verklaring zal al wel gevonden en doorgerekend zijn. En als al het logische niet past, dan kijkt men verder naar al het (voor ons) onlogische, denk ik.
1
21/03/2019 10:16
Onvoorstelbaar ingewikkeld en knap om daar nog uit te komen! Triest hoe het met Hugh Everett III, de bedenker van de 'vele wereldentheorie', is vergaan; typisch een verhaal van een miskend genie.
1
21/03/2019 10:12
Mindboggling zoals de Amerikanen zeggen. Eigenlijk niet meer te bevatten hoe dat in oneindige universa (en ook multiversa?) zou werken.
1
21/03/2019 10:19
Nee, ongelooflijk ingewikkeld hoe een en ander in de kwantummechanica wordt berekend en uitgewerkt. Voor andere wetenschappers is het soms al niet meer te bevatten; voor een leek al snel helemaal niet meer en zal het klinken als een science-fictionverhaal.
1
21/03/2019 10:09
Waanzinnig, dat double slit-experiment! Inderdaad een schijnbaar krankzinnige wetenschap, de kwantummechanica, die iedere logica lijkt te tarten. Goed artikel!
Copyright © Tallsay.com. Alle rechten voorbehouden.
Door gebruik te maken van deze website geef je aan dat je onze Algemene voorwaarden en ons Privacy statement accepteert