De vele-werelden theorie van de kwantummechanica veronderstelt dat voor elke mogelijke uitkomst van een gegeven actie, het universum zich splitst om aan elke uitkomst tegemoet te komen. Deze theorie haalt de waarnemer uit de vergelijking. We zijn niet langer in staat om de uitkomst van een gebeurtenis te beïnvloeden door deze simpelweg waar te nemen, zoals het Onzekerheidsbeginsel van Heisenberg stelt.
Maar de theorie van de Vele Werelden zet een algemeen aanvaarde theorie van de kwantummechanica op zijn kop. En in het onvoorspelbare kwantumuniversum zegt dat heel wat.
Advertentie
Voor het grootste deel van de vorige eeuw was de meest geaccepteerde verklaring voor waarom hetzelfde kwantumdeeltje zich op verschillende manieren kan gedragen de Kopenhageninterpretatie. Hoewel deze de laatste tijd steeds meer concurrentie krijgt van de Veel-Werelden interpretatie, gaan veel kwantumfysici er nog steeds van uit dat de Kopenhagen interpretatie correct is. De Kopenhagen interpretatie werd voor het eerst geponeerd door de natuurkundige Niels Bohr in 1920. Volgens deze interpretatie bestaat een kwantumdeeltje niet in de ene of de andere toestand, maar in al zijn mogelijke toestanden tegelijk. Pas wanneer we zijn toestand waarnemen, wordt een kwantumdeeltje in wezen gedwongen één waarschijnlijkheid te kiezen, en dat is de toestand die we waarnemen. Omdat het elke keer in een andere waarneembare toestand kan worden gedwongen, verklaart dit waarom een quantumdeeltje zich grillig gedraagt.
Deze toestand van het bestaan in alle mogelijke toestanden tegelijk wordt de coherente superpositie van een voorwerp genoemd. Het totaal van alle mogelijke toestanden waarin een voorwerp kan bestaan – bijvoorbeeld in de vorm van een golf of een deeltje voor fotonen die in beide richtingen tegelijk reizen – vormt de golffunctie van het voorwerp. Wanneer we een voorwerp waarnemen, stort de superpositie in en wordt het voorwerp gedwongen in één van de toestanden van zijn golffunctie.
Bohr’s Kopenhagen interpretatie van de kwantummechanica werd theoretisch bewezen door wat een beroemd gedachte-experiment is geworden met een kat en een doos. Het heet de kat van Schrödinger, en het werd voor het eerst geïntroduceerd door de Weense natuurkundige Erwin Schrödinger in 1935.
In zijn theoretische experiment, Schrödinger zette zijn kat in een doos, samen met een beetje radioactief materiaal en een geigerteller – een apparaat voor het detecteren van straling. De geigerteller was zo ontworpen dat wanneer het het verval van het radioactieve materiaal waarnam, het een hamer in werking stelde die klaar stond om een fles met blauwzuur te breken, die, wanneer het vrijkwam, de kat zou doden.
Om elke zekerheid omtrent het lot van de kat uit te sluiten, moest het experiment binnen een uur plaatsvinden, lang genoeg zodat een deel van het radioactieve materiaal mogelijk zou kunnen vervallen, maar kort genoeg zodat het ook mogelijk was dat niets zou vervallen.
In Schrödinger’s experiment werd de kat in de doos opgesloten. Tijdens zijn verblijf daar, kwam de kat tot bestaan in een onkenbare toestand. Omdat hij niet kon worden waargenomen, kon niet worden gezegd of de kat levend of dood was. In plaats daarvan bestond hij in de staat van zowel leven als dood. Het is zoiets als het antwoord van de kwantumfysica op de oude Zen-vraag: Als een boom valt in het bos en er is niemand in de buurt om het te horen, maakt hij dan geluid?
Omdat de Kopenhagen interpretatie zegt dat een object, wanneer het wordt waargenomen, gedwongen wordt de ene of de andere toestand aan te nemen, werkt het quantumzelfmoord experiment niet volgens deze theorie. Aangezien de richting van de quark, gemeten door de trekker, kan worden waargenomen, zal de quark uiteindelijk gedwongen worden de richting met de wijzers van de klok mee te nemen, waardoor het pistool wordt afgevuurd en de man wordt gedood.
Maar is dit alles niet gewoon dwaas? Leren deze gedachte-experimenten en kwantum-interpretaties ons werkelijk iets? In het volgende hoofdstuk zullen we enkele mogelijke implicaties van deze ideeën bekijken.