5 bizarre feiten over kwantummechanica

5-bizarre-feiten-over-kwantummechanica-4

De kwantumwereld is absurd; daar zijn zelfs vooraanstaande natuurkundigen het over eens. Hieronder beschrijf ik vijf eigenschappen van kwantummechanica die wetenschappelijk zijn aangetoond en gelijktijdig onmogelijk te begrijpen zijn door de menselijke geest.

1. Zowel golf als deeltje
Een los kwantumdeeltje kan zich zowel gedragen als een golf als een deeltje. Dit is aangetoond met het beroemde ‘two-slit’ experiment waarin een atomenpistool één enkele atoom per keer afvuurt op een plaatje waar de atoom belandt tussen twee openingen in. Wanneer men door blijft gaan met het afvuren van losse atomen ontstaat op de achterwand een zelfde patroon als wanneer men er licht doorheen zou schijnen.

5-bizarre-feiten-over-kwantummechanica-15-bizarre-feiten-over-kwantummechanica-2

Wanneer men vervolgens één van de openingen afsluit gedragen de losse kwantumdeeltjes zich hetzelfde als zandkorrels zich zouden gedragen.

De deeltjes kunnen ook in beide staten tegelijk verkeren, de zogeheten ‘superpositie’. De vreemdheid hiervan werd door de Oostenrijkse natuurkundige Schrödinger benadrukt in een beroemd gedachte-experiment. Schrödinger toonde aan dat een kat in een afgesloten doos met een gifcapsule zowel dood als levend op hetzelfde moment kan zijn.

5-bizarre-feiten-over-kwantummechanica-5

2. Niet te observeren
Nog vreemder dan de dubbele staat, is dat het kwantumdeeltje zich anders gedraagt als het geobserveerd wordt. Wanneer deeltjes zich in golven bewegen toont het patroon aan dat ze door beide openingen tegelijk moeten gaan. Wil je dit echter vast leggen met een detector, dan gaat het deeltje zich spontaan anders gedragen, namelijk weer als een zandkorrel in plaats van als een golf. Alsof het niet betrapt wil worden in zijn speciale goochelaarstruc. Hoe dit kan? Er zijn verschillende theorieën voor, maar nog geen hele bevredigende…

5-bizarre-feiten-over-kwantummechanica-3

3. Het noodlot bestaat niet
Stel dat je de computerkracht had om de positie van ieder deeltje in het universum te kennen. Dan zou het mogelijk zijn precies te weten hoe de voorbestemde toekomst zich zou gaan voltrekken. Kwantummechanica heeft bewezen dat deze deterministische toekomst niet bestaat omdat het volstrekt onvoorspelbaar is waar deeltjes, zoals elektronen, zich in de toekomst gaan bevinden. We kunnen alleen de waarschijnlijkheid bepalen waar de elektronen zich zullen bevinden. We kunnen de toekomst dus nooit met zekerheid voorspellen, maar wel – in theorie – de waarschijnlijkheid berekenen van verschillende uitkomsten. Dit is de essentie van quantum indeterminism.

4. Communicatie zonder signaal
Lichtsnelheid is de absolute snelheid in het universum. Dus als je telepathisch een boodschap wilt overbrengen naar je broer die op de zon staat, dan is je boodschap acht minuten onderweg (150 miljoen kilometer met 300 000 kilometer per seconde). In het geval van de kwantumwereld hebben natuurkundigen er geen twijfel meer over dat instante communicatie tussen meerdere objecten op afstand een algemene eigenschap is. Dat komt omdat ze verstrengeld met elkaar zijn geraakt. Deze eigenschap heet nonlocality en stelt dat twee deeltjes met elkaar in contact kunnen blijven ongeacht hoe ver ze van elkaar verwijderd zijn. Dit is wederom een eigenschap van kwantummechanica dat indruist tegen onze menselijke intuïtie.

5. Quantum tunnelling
Wanneer je een bal een heuvel oprolt moet het voldoende energie gegeven worden om het hoogste punt te bereiken en dan aan de andere kan weer naar beneden te rollen. Wanneer de bal te weinig energie gegeven is, rolt hij logischerwijs weer naar beneden. In de wereld van de kwantummechanica is er altijd de waarschijnlijkheid dat het object spontaan aan de ene kant zou verdwijnen en weer aan de andere kant zou opduiken. Dit zou ook gebeuren als het object te weinig energie zou hebben om de top te bereiken.

Tja, wat kun je hier over zeggen? Niet veel behalve dat we nog weinig weten over hoe de natuur echt werkt. Het wachten is op een theorie die zowel Einsteins relativiteitstheorie als kwantummechanica combineert in één ultieme theorie over de werking van het universum. Het kan nog even duren voordat deze gevonden wordt; ik hoop dat het in mijn leven nog lukt. In de tussentijd ga ik me verdiepen in de biocentrisme-gedachte van Robert Lanza die de mens centraal stelt en daarmee een verklaring geeft voor een aantal van bovenstaande vaagheden, waaronder de tweede waarin de rol van de observant duidelijk een verschil maakt. Wordt vervolgd.

5-bizarre-feiten-over-kwantummechanica-0

Bron: ‘Quantum: A Guide For the Perplexed’ by Jim Al-Khalili

Advertenties

Een Reactie op “5 bizarre feiten over kwantummechanica

  1. Pingback: Espresso drinkende George Clooney toch niet ontstaan uit toevallig botsende moleculen? | jkleyngeld.com

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit /  Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit /  Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit /  Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit /  Bijwerken )

w

Verbinden met %s