5 bizarre feiten over kwantummechanica

5-bizarre-feiten-over-kwantummechanica-4

De kwantumwereld is absurd; daar zijn zelfs vooraanstaande natuurkundigen het over eens. In het boek ‘Quantum: A Guide For the Perplexed’, beschrijft de natuurkundige Jim Al-Khalili 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.

UPDATE JUNI 2024: DE BIZARRE VERSCHIJNSELEN VAN KWANTUM MECANICA UITGELEGD
Ik heb inmiddels een (voor mijzelf) bevredigende verklaring gevonden en deel deze op mijn nieuwe website Free-Consciousness.com:

>>>Finally An Explanation For The Bizarre Phenomena In Quantum Mechanics

 

Antifragiel (over dingen die sterker worden van volatiliteit)

antifragiel-3

Een van de belangrijkste denkers van onze tijd (lees ook De Zwarte Zwaan) komt met een boek over een onderwerp dat de mensheid zo vreemd is dat er niet eens een woord voor bestaat of liever gezegd bestond. Antifragiel, oftewel het tegenovergestelde van fragiel, gaat over dingen die sterker worden van schokken, volatiliteit en chaos. Zoals de evolutie van de mensheid, computersystemen die worden aangevallen door hackers, bacteriën, immuunsystemen, terrorisme, informatie en sommige politieke systemen. Een belichaming van antifragiel is het monster Hydra uit Griekse mythologie dat er voor elke kop die er wordt afhakt twee hoofden bijkrijgt; hij houdt van pijn.

Een porseleinen vaas die op een plank in je huis staat is fragiel. Het houdt absoluut niet van schokken en volatiliteit. Dat komt omdat het gevoelig is voor non-lineaire effecten. Bijvoorbeeld, één keer vallen van drie meter heeft een groter effect op de vaas dan 300 keer vallen van één centimeter. Net zoals dat een groot rotsblok dat op je hoofd valt meer schade aanricht dan wanneer 1000 kiezelsteentjes met bij elkaar hetzelfde gewicht dat zouden doen. Stel dat de vaas van rubber is, dan is hij robuust geworden. Of hij nou van één of 100 meter valt, de impact is hetzelfde. En wat is dan een vaas die antifragiel is? Deze vaas zou van elke grote schok mooier en steviger worden.

Deze effecten kun je gebruiken om vast te stellen wat in onze omgeving fragiel is. En dat moeten we weten om geen sucker te zijn. Dat hebben we al geleerd van het personage Fat Tony in De Zwarte Zwaan, en in Antifragiel maakt hij zijn comeback. Hij was zelf geen sucker doordat hij voor de bankencrisis van 2008 zag dat iedereen om hem heen in New York dat wel was; ze deden allemaal hetzelfde en waren fragiel geworden voor een extreme gebeurtenis (geen Zwarte Zwaan, want als je een brokkenpiloot in een cockpit zet weet je dat vroeg of laat het vliegtuig zal crashen). Fat Tony wist genoeg om zwaar in te zetten tegen het financiële systeem en rijk te worden. Een simpele formule om vast te stellen wat fragiel is, is kijken naar convexiteitseffecten. Bijvoorbeeld, wil je weten of een gebied gevoelig is voor files? Stel dat er bij 100.000 auto’s 10 minuten vertraging is en bij 110.000 auto’s 40 minuten vertraging. Dan weet je genoeg.

De evolutie houdt van verstoringen. En ontdekkingen, in bijvoorbeeld wetenschap of ondernemerschap, houden er ook van. Een continu proces van knutselen zonder grote, fatale fouten (of Zwarte Zwaan-gebeurtenissen). Zo hebben luchtvaartmaatschappijen zoveel geleerd over crashes dat ze nu bijna uitgebannen zijn. Voor het individu (of in dit geval het individuele vliegtuig) pakt dit minder goed uit. Een opoffering om het systeem sterker te maken. Net als een proefpatiënt die sterft aan een behandeling, maar zijn doctoren daar heel veel mee leert.

antifragiel-1

Mensen houden niet van willekeur (‘randomness’). Bijvoorbeeld, veel mensen zijn bang voor (fatale) ziektes en zouden vaker gecheckt willen worden. Dit brengt het risico van overmatig ingrijpen met zich mee. Wil je iemand vermoorden? Geeft hem een privé arts, suggereert Taleb. Kijk naar Michael Jackson met al zijn pillen. Met teveel interventie halen we de willekeur weg uit het leven en worden we fragiel. Daar gebruikt de risico-expert en filosoof de metafoor van het Procrustesbed voor. Procrustes was een sadistische herbergier die eiste dat zijn gasten precies in het bed pasten: van degenen die te lang waren, hakte hij ledematen af en degenen die te klein waren, rekte hij uit.

Vanwege onze angst voor willekeur hebben we in de samenleving ook de neiging om Procrustesbedden te creëren. Als je de randomness weghaalt ontstaan er extreme risico’s (Zwarte Zwanen) onder het oppervlakte. In het geval van teveel medische check-ups is dat wellicht een dodelijk virus dat de mensheid om zeep helpt. Zonder blootstelling aan willekeur worden dingen fragieler. Het is een bouwsteen van het succes van de evolutie. Evolutie kan niet zonder. Daarom is Taleb tegen medisch ingrijpen wanneer een patiënt dicht tegen gezondheid aanzit. Moeder natuur is dan de beste dokter. Daarentegen; als de patiënt dicht tegen de dood aanzit is Taleb voor heftig ingrijpen; negatieve effecten wegen dan op tegen de mogelijke genezing. De farmaceutische industrie zou zich volgens hem puur moeten richten op extreme gevallen en niet met het pushen van dokters om generieke medicijnen voor te schrijven. Dat doet meer kwaad dan goed. Hetzelfde geldt voor overmatige hygiëne: hygiëne over een bepaald punt heen is het ontkennen van het antifragiele.

Informatie is ook antifragiel. Noem een boek schadelijk of schandalig en je maakt het sterker; meer mensen zullen er benieuwd naar worden. Of sla als schrijver eens een criticus in elkaar tijdens een boekbespreking. De headlines zullen de verkoop van je boek geen kwaad doen. Genen zijn ook informatie, dus door die door te geven maak je het systeem antifragieler (dit kan ook door te schrijven). Taleb walgt dan ook van de ideeën van Mr. Ray Kurzweil over onsterfelijkheid. Ik ben er niet om eeuwig te leven als een ziek oud dier, schrijft hij. Zoals de ancients zich opofferden voor volgende generaties moeten wij dat ook doen. Maak ruimte voor anderen door dood te gaan. De antifragiliteit van het systeem is afhankelijk van de sterfelijkheid van de componenten. Helaas ziet hij in onze wereld een tegenovergestelde beweging; we zadelen volgende generaties met schulden op om onze decadente levensstijl voort te zetten.

Tijd is ook een stressfactor net als chaos en volatiliteit dat zijn. Hoe langer de porseleinen vaas bestaat, hoe langer hij blootgesteld wordt aan de kans op impactvolle schokken. Tijd kan daarom een test zijn hoe fragiel/antifragiel iets is. Hoe langer iets bestaat (levende wezens en porseleinen vazen niet meegerekend), hoe langer ze nog zullen bestaan. Een boek van dit jaar zal volgend jaar niet meer gelezen worden. Een boek van 50 jaar oud zal nog 50 jaar meegaan. Dat is de reden dat we nog steeds op stoelen zitten en eten met bestek; deze dingen bestaan al duizenden jaren en zullen nog duizenden jaren bestaan. Wil je weten hoe de toekomst eruit ziet? Kijk naar het verleden. En drink alleen dranken die de tand des tijds doorstaan hebben; wijn, water en koffie.

Antifragiel bevat uiteraard ook Taleb’s gebruikelijke beledigingen aan het adres van beleidsmakers, economen en bankiers. Zijn vermeende arrogantie heeft hem vele tegenstanders opgeleverd, maar – volgens zijn eigen ideeën over antifragiliteit – heeft dat de verkoop van zijn boeken geen kwaad gedaan. Antifragiel is zonder twijfel een intellectueel hoogtepunt in de hedendaagse literatuur. Taleb pleit voor het herontwerpen van onze samenlevingen in antifragiele systemen, die – in tegenstelling tot onze huidige maatschappij – bestand zijn tegen Zwarte Zwaan-gebeurtenissen, onvoorspelbare gebeurtenissen met een enorme impact, die in de huidige complexe wereld steeds vaker zullen voorkomen. Met Antifragiel heeft Taleb zijn vierdelige Incerto(onzekerheid)-serie (verder bestaande uit Misleid door Toeval, De Zwarte Zwaan en Het Bed van Procrustes) afgesloten.

Jeppe Kleijngeld, 2016

antifragiel-2

5 geheimen van uitschieters (waar je geen invloed op hebt)

5 geheimen van uitschieters 1
Als het aankomt op geniën en uitblinkers in welk veld dan ook, zijn we geneigd te kijken naar hun unieke talenten en geniale prestaties. In ‘Outliers: The Story of Succes’ kijkt Malcolm Gladwell juist naar de dingen die hen zijn overkomen die hun succes verklaren. Hiermee zegt hij niet dat de bestudeerde uitschieters geen bijzondere talenten hebben, alleen dat de omstandigheden ervoor gezorgd hebben dat ze hun talenten optimaal hebben kunnen benutten. Hun succes komt niet alleen uit hun eigen acties voort. Welke toevalligheden kunnen bijdragen aan succes?

1. Geboortedatum
Hoe komt het dat Canadese tophockeyers en Kroatische topvoetballers bijna allemaal geboren zijn in januari, februari of maart? Omdat jonge spelers die in deze maanden geboren zijn, veel meer hebben kunnen oefenen dan anderen op het moment dat de selectie voor het volgende niveau plaatsvindt. Vervolgens stromen ze door en kunnen ze weer meer oefenen en zo gaat het door en door. De voorsprong die ze daarmee krijgen is al snel niet meer in te halen. De manier waarop het selectieproces is ingericht vormt in dit geval de omstandigheid waardoor spelers die in januari, februari of maart geboren zijn in staat worden gesteld door te breken.

2. Geboortejaar
Waarom zijn veel leidende figuren uit de computerindustrie uit Silicon Valley allemaal geboren in 1955 (zoals Bill Gates en Steve Jobs)? Omdat op het moment dat de eerste doe-het-zelf thuiscomputer uitkwam (een zeer belangrijk moment in de opkomst van de PC), deze pioniers precies op de leeftijd waren dat ze op deze ontwikkeling konden inspelen. Al waren ze jonger geweest hadden ze de kans gemist, en als ze ouder waren geweest waren ze ongetwijfeld al aan het werk geweest voor een multinational, zoals IBM. Nu waren ze begin 20 toen dit gebeurde: precies de juiste leeftijd om dit unieke moment in de geschiedenis aan te grijpen.

5 geheimen van uitschieters 2
Zelfs uitblinkers die bovenstaande opgave kunnen oplossen (ik niet dus), hoeven het nog niet te maken zonder de juiste omstandigheden. Het antwoord* vind je onderaan deze blog.

3. Oefentijd
Gladwell is niet de eerste die de 10.000 uur regel beschrijft; de tijd die je minimaal moet oefenen om ergens meester in te worden. The Beatles (toen nog The Quarrymen) werden geselecteerd voor een clubtour in Hamburg. Daar speelden ze avond aan avond wel 8 uur achter elkaar. Dit dwong ze een enorm repertoire op te bouwen en zich te bekwamen in optreden. Er was na deze periode geen band te vinden die beter op elkaar ingespeeld was en die een groter uithoudingsvermogen had. De kans om zoveel te oefenen is onbetaalbaar, ervoer ook Bill Gates die op de enige universiteit ter wereld terecht kwam waar hij bijna onbeperkt kon oefenen in programmeren (computers – die toen nog een hele kamer in beslag namen – waren zeer schaars).

4. Sociale achtergrond
Gladwell brengt een bezoekje aan Christopher Langan – ook wel de slimste man ter wereld genoemd met een IQ van rond de 200. Waarom heeft dit genie het ondanks zijn verbluffende cognitieve capaciteiten niet gemaakt als Einstein-opvolger? Gladwell wijt het aan zijn sociale achtergrond. Langan groeide op in een arm gezin en zijn ouders brachten hem geen praktische intelligentie bij, iets wat volgens de auteur onmisbaar is voor succes. Een kenmerkend voorbeeld uit Langlan’s leven is dat hij door omstandigheden niet op de normale schooltijden aanwezig kon zijn, en hij er niet in slaagde de docenten te overtuigen voor hem een aanpassing te maken. Hadden ze geweten van zijn enorme intellect hadden ze hem zeker geholpen, maar helaas. Langan is er nooit in geslaagd door te breken en anderen heel erg geïnteresseerd te krijgen in zijn theorieën.

5. Culturele achtergrond
In China hebben ze de uitdrukking: ‘niemand die 360 dagen per jaar voor 6 uur opstaat, zal er niet in slagen zijn familie rijk te maken’. 360 dagen per jaar! Dat zijn nog eens werktijden. De meeste Chinezen waren in het verleden rijstboeren en het onderhouden van een rijstveld (gemiddeld zo groot als een hotelkamer) is ongelofelijk zwaar en precies werk. Deze werkijver is steeds genetisch doorgegeven aan de volgende generatie. Zou het kunnen dat Chinese studenten hierdoor gemiddeld veel beter zijn in wiskunde dan hun Amerikaanse medestudenten?

De niet-succesvolle onder ons kunnen zich met deze wetenschap iets beter over zichzelf gaan voelen (en de uitschieters iets minder goed).

* Het correcte antwoord van de puzzel is A. Geen idee waarom. Probeer er maar eens een patroon in te ontdekken; ik ben er niet in geslaagd.

Man’s Search For Meaning

‘He who has a why can almost endure any how’
NIETZSCHE

Mijn zoektocht naar de betekenis van het leven lijkt voltooid na het lezen van Viktor Frankl’s ‘Man’s Search for Meaning’ uit 1946.

Man's Search For Meaning15

Frankl overleefde in de Tweede Wereldoorlog verschillende concentratiekampen, waaronder Auschwitz, en bedacht vervolgens – deels gebaseerd op basis van zijn eigen ervaringen en observaties in het kamp – een nieuw soort psychotherapie genaamd ‘logotherapy’. Logotherapie is een vorm van existentiële analyse, een zoektocht naar betekenis voor de patiënt. De meeste, zo niet alle, levensproblemen zijn terug te voeren op de zoektocht naar betekenis, volgens Frankl.

Dit is een positiever uitgangspunt van Ernest Becker die in ‘The Denial of Death’ stelt dat angst voor de dood onze voornaamste drijfveer is.

Volgens Frankl heeft ieder mens een vrijelijk gekozen taak nodig voor hem of haar om te vervullen. Deze taak geeft betekenis aan zijn/haar leven. De betekenis van het leven verschilt van persoon tot persoon en van moment tot moment. Vraag aan een schaakmeester wat de best mogelijke zet is en dan kan hij dat niet in zijn algemeenheid beantwoorden. Het hangt af van de tegenstander en de positie van de stukken. Zo is het ook met onze individuele zoektocht naar betekenis. Iedereen kan de vraag alleen voor zichzelf beantwoorden en – heel belangrijk – is daar zelf verantwoordelijk voor.

De logotherapeut helpt de patiënt om het hele veld rondom hem/haar zichtbaar te maken zodat de keuzes duidelijker worden. Frankl beschrijft de situatie van een man die bij hem kwam en er niet overheen kwam dat zijn vrouw was overleden. Frankl vroeg hem; ‘wat als het andersom was geweest?’ De man antwoorde dat dat rampzalig was geweest; zijn vrouw was kapot geweest. Frankl vertelde hem toen dat hij hier al veel betekenis uit kon halen; door zijn opoffering hoefde zijn vrouw niet te lijden. De man begreep het en hij liep zonder nog wat te zeggen het kantoor uit.

Er zijn drie manieren om betekenis te ontdekken:
1. Een werk voltooien of een daad stellen.
2. Iets ervaren of een bijzondere ontmoeting meemaken (liefde, natuur, schoonheid, waarheid, goedheid).
3. De houding die we aannemen ten aanzien van onvermijdelijk lijden.

Die laatste licht Frankl toe aan de hand van zijn Holocaust-ervaring. Zelfs in die horror kun je je nog voorstellen dat jouw dierbaren naar je kijken en aan je denken. Hoe wil jij dat ze zien hoe jij je lijden draagt? Dat is betekenis geven aan onvermijdelijk lijden. En het lijden houdt op lijden te zijn wanneer er betekenis gevonden wordt.

Tot slot een waardevol advies voor het ontdekken van betekenis; leef je leven alsof je het al voor de tweede keer leeft, en dat je het tijdens je eerste leven al zo verkeerd hebt gedaan als je nu op het punt staat te doen.