Oorzaak, gevolg en tijd

Een nogal cryptisch stukje tekst

In het vorige bericht, over het boek ‘The Idea of the World’ van Bernardo Kastrup schreef ik:

‘Een beeld van een universum met alleen materie biedt hier geen enkele verklaring voor het feit dat de detectie van de spleet die gepasseerd moet zijn terug in de tijd werkt. Dat is omdat de oorsprong van het effect dat de interferentie verdwijnt – het verschijnen van het foton in een van de spleten – vóór het moment van detectie plaats gevonden moet hebben.’

Daar struikelde een lezer over en eigenlijk wel terecht. In mijn antwoord op haar bericht beloofde ik uitgebreid aandacht aan retrocausaliteit, oorzaak en gevolg, zoals dat in uitgestelde dubbelspleet experimenten naar voren komt, te besteden. Bij deze dus een poging om dat een stuk helderder te krijgen.

Interferentie bij de dubbelspleet

Afbeelding: Joerg Enderlein

Eerst kijken we naar de gewone dubbelspleet. Of daar nu fotonen, elektronen of buckeyballs van 64 koolstofatomen op worden afgeschoten, het resultaat is steeds interferentie. Dat komt omdat deze objecten de dubbelspleet, in de vorm van een kwantumgolf met een zekere frequentie en golflengte, passeren op weg naar detectie. In beide spleten ontstaat er dan voor elk passerend object een eigen synchrone golfbron. Die synchrone golven die uit die twee spleten komen zullen op bepaalde plekken elkaar versterken of uitdoven. In de figuur 1 zullen de twee golven elkaar langs de stippellijnen versterken. De interpretatie van de kwantumgolf is dat daar de hoogste kans is dat het object bij meting wordt aangetroffen. Het resultaat op een scherm erachter is een patroon van lichte en donkere banden. Dat is niet het resultaat van één object. Om zo’n patroon te krijgen moet je wel minstens duizenden objecten, die allemaal dezelfde golflengte hebben, op de dubbelspleet afvuren. Zo’n patroon is het resultaat van interferentie.

Figuur 1 – Interferentie bij de dubbelspleet

Kijken bij de spleet

De golf gaat dus steeds door beide spleten. Gaan we nu observeren door welke van de twee spleten elk object gaat dan gebeurt er iets merkwaardigs. Elke golf past zich dan zodanig aan dat die nog maar door één van beide spleten gaat. De kans om het object dan bij meting in die spleet aan te treffen wordt ter plekke van die spleet blijkbaar 100%. Een golf die uit één spleet komt kan niet met zichzelf interfereren. In figuur 2 het resultaat als er gemeten wordt door welke spleet het object gaat. In figuur 2 gaat het object dus door de linker spleet. Maar de kans dat het door de rechter spleet had gegaan is vanzelfsprekend even groot. Er vertrekt nu maar per object één enkele golf uit een van beide spleten. Het resultaat op het scherm is nu een vage vlek in het midden achter de dubbelspleet omdat de afzonderlijke objecten afwisselend door maar één van beide spleten gaan. Eigenlijk twee vlekken dus die over elkaar heen liggen.

Figuur 2 – Kijken bij de spleet – geen interferentie

Verstrengelde fotonen met gezamenlijke informatie

Meten bij de spleet met fotonen wordt gedaan door eerst twee fotonen met elkaar te verstrengelen en er dan één, het signaalfoton, door de dubbelspleet te sturen. Dit experiment beschrijf ik in mijn boek in hoofdstuk 7. Het andere foton, de idler, bezit vanwege die verstrengeling informatie over de spleet waar het signaalfoton doorheen gaat. De idler bezit dus informatie over welke spleet gepasseerd wordt. Als die informatie verloren gaat dan is het resultaat interferentie als in figuur 1. Als die informatie niet verloren gaat is het resultaat een vage vlek als in figuur 2.

De kwantuminformatie wisser

Het al dan niet wissen van informatie wordt gedaan door het idler foton een halfdoorlatende spiegel te laten passeren. Passeren of reflecteren is een niet voorspelbaar kwantumproces met 50/50 kansverdeling. Bij passeren blijft de informatie behouden, bij reflecteren gaat de informatie verloren. In het eerste geval is het experimentele resultaat van de signaalfotonen inderdaad een vage vlek, in het tweede geval een duidelijk interferentiepatroon.

Tot zover is het een belangrijk en hopelijk nu beter begrijpelijk kwantum experiment. Het al dan niet wissen van informatie bepaalt het patroon dat op het scherm ontstaat. Het interessante is nu dat we de halfdoorlatende spiegel zover weg kunnen zetten dat het signaalfoton al lang en breed door de dubbelspleet is gegaan wanneer de idler de halfdoorlatende spiegel bereikt waar beslist wordt voor passeren (informatie behouden) of reflecteren (informatie wissen). Ook dan is het experimenteel gemeten effect dat het interferentiepatroon wel of niet verdwijnt als de informatie niet, respectievelijk wel, verloren gaat, ook al is dat pas in verstreken tijd nadat de golf van het signaalfoton de dubbelspleet al gepasseerd is en het interferentiepatroon dus al – gedeeltelijk – gevormd zou moeten zijn.

Figuur 3 – Tijdlijn van het twee fotonen experiment

Retrocausaliteit? Of een waarnemer effect?

Dit lijkt dus een effect met terugwerkende kracht in de tijd, retrocausaliteit. Zie de tijdlijn in figuur 3. Een andere interpretatie, waar ik de voorkeur aan geef, is dat de kwantumgolf van de fotonen verstrengeld raakt met de meetopstelling en dat de echte kwantumcollaps, de manifestatie van het gemeten object, pas plaats vindt wanneer de waarnemer de resultaten bekijkt. Zie figuur 3.

Gemiste kans?

Dit experiment, Random Delayed-Choice Quantum Eraser via Two-Photon Imaging, is uitgevoerd in 2007. De resultaten bevestigen de ogenschijnlijke retrocausaliteit. Wat ik echter niet in de beschrijving van het experiment gevonden heb is het idee om de informatie wissende halfdoorlatende spiegel zover weg te zetten dat het signaal foton al is gedetecteerd, en het interferentiepatroon of de vage vlek dus al zou bestaan, vóórdat de idler de spiegel passeert. Dat zou nog sterker aantonen dat het uiteindelijk om de waarnemer gaat en dat het niet een effect is van de meetopstelling. Een gemiste kans.

Oorzaak, gevolg en tijd worden daarmee iets dat de waarnemer creëert.

Ik hoop hiermee de cryptische tekst aan het begin zodanig uitgelegd te hebben dat die een stuk begrijpelijker wordt. Op- en aanmerkingen zijn welkom.

Wat is informatie? Wat is observatie?

Als reactie op de vraag van een lezer.

Dat is de grote vraag binnen de kwantumfysica: Wat betekent het als er geobserveerd wordt? wat is informatie? Het lijken zulke eenvoudige woorden die iedereen gebruikt en begrijpt maar blijkbaar is het dat niet.


Wat mij betreft is alles wat mijn bewustzijn binnenkomt als ervaring een observatie. Of ik dat nu rechtstreeks met mijn fysieke zintuigen doe of dat ik een gigantisch instrument als de Large Hadron Collider in Geneve gebruik voor mijn metingen. In beide gevallen krijg ik informatie over de wereld. En uiteindelijk altijd via mijn zintuigen. Pas als die informatie zich in mijn bewustzijn manifesteert kan ik zeggen dat ik informatie heb gekregen en dat ik begrijp wat die betekent. Tegelijk is er dan historie vastgelegd, en tijd.


In het geval van het beschreven experiment zal de informatie over het resultaat opgeslagen worden in een computer. Dat wordt door een programma bewerkt zodat het op een beeldscherm getoond kan worden. De experimentator ziet op zijn beeldscherm het resultaat. Maar het kan natuurlijk ook eerst afgedrukt worden op papier waarna de experimentator het papier bekijkt. Pas op dat moment komt de informatie binnen in zijn bewustzijn.

Wanneer gaat informatie onherroepelijk verloren?


Wat betekent het nu wanneer we zeggen dat de informatie verloren gaat? Als die informatie al geobserveerd is dan is die wat mij betreft niet verloren gegaan, al is de informatie daarna van de harde schijf gewist. In dit soort experimenten is het een vereiste voor het resultaat dat de informatie, die zich op dat moment nog in de verstrengelde ongemanifesteerde kwantumgolf bevindt, dermate onherroepelijk verloren gaat, dat de kans dat die ooit nog een waarnemer kan bereiken absoluut nul is.


In alle experimenten, die ik erover gelezen heb, gaat de informatie verloren vóórdat de kwantumgolf de detector kan bereiken. Daar is een halfdoorlatende spiegel heel geschikt voor. Alleen bij passeren bereikt die de detector. Reflectie betekent dat de informatie, al zat die nog in de kwantumgolf, verloren gaat. De informatie kan nooit meer de waarnemer bereiken. Als de golf daarentegen de halfdoorlatende spiegel wel passeert zit die informatie nog in die verstrengelde golf. Die bereikt de detector die in feite ook bestaat uit een complex van kwantumgolven. De detector en de kwantumgolf raken verstrengeld. Die verstrengeling strekt zich vervolgens uit tot de computer waarmee de detector verbonden is en eindigt pas bij de observatie door de experimentator. Dan pas is de informatie die in de kwantumgolf zat het bewustzijn binnengekomen als ervaring van de wereld. Dat is het projectiepostulaat van John van Neumann dat ik nog steeds de meest aannemelijke verklaring vind van de zogenaamde kwantumcollaps.


Maar als het nu gaat om de informatie die uiteindelijk de waarnemer bereikt dan kan het onherroepelijk vernietigen natuurlijk ook gedaan worden door er voor te zorgen dat die niet op de harde schijf van de computer terecht komt. Of onmiddelijk weer onherstelbaar gewist wordt. Dat lijkt me ook nogal onherroepelijk. Ik beschrijf zo’n experiment in mijn boek Hoofdstuk 13, Falsifieerbaarheid van het bewustzijnsmodel, paragraaf ‘Aangepaste kwantumwisser’.

The idea of the World, volgens Bernardo Kastrup

After we came out of the church, we stood talking for some time together of Bishop Berkeley’ ingenious sophistry to prove the nonexistence of matter, and that everything in the universe is merely ideal. I observed, that though we are satisfied his doctrine is not true, it is impossible to refute it. I never shall forget the alacrity with which Johnson answered, striking his foot with mighty force against a large stone, till he rebounded from it – ‘I refute it thus.’

James Boswell: The Life of Samuel Johnson

Kastrup’s boek is niet echt gemakkelijk lezen. Elke zin moet uitgepakt worden als een zipfile. Je moet echt een aantal begrippen uit de filosofie paraat hebben. Zijn redeneringen zijn dan echter glashelder en het is niet gemakkelijk om er nog iets tussen te krijgen. Het is mijns inziens de moeite waard om hier zijn argumenten te bespreken die verrassend dicht tegen mijn visie op de betekenis van de kwantumfysica voor een interpretatie van de wereld aan liggen. Diezelfde visie vindt u aan het eind van mijn boek. Daar aangekomen breek ik een lans voor het idee van een kosmisch bewustzijn dat zich dit universum met ons erin ‘droomt’, net zoals wij in onze slaap complete werelden kunnen dromen die in de droomtoestand doorgaans als ‘echt’ ervaren worden. Als ik Kastrup’s boek vergelijk met dat van mij, dan pel ik langzaam alle lagen weg van de manier waarop ons geleerd is dat de werkelijkheid in elkaar zou zitten, om uiteindelijk bij Idealisme aan te komen. Kastrup gaat rechtstreeks naar de kern van de zaak, Idealisme, vertrekt daarvan en argumenteert vervolgens waarom dat een beter en vruchtbaarder beeld van de werkelijkheid is dan Fysicalisme.

Dat idee van een dromend kosmisch bewustzijn is identiek aan het Idealisme van bisschop Berkeley. Kastrup betoogt dat dat Idealisme de beste verklaring levert, met de minste ontologische aannames, voor een groot aantal fenomenen waarvoor het Fysicalisme geen enkele verklaring weet te leveren. Er zijn ook fenomenen die zelfs in tegenspraak zijn met die opvatting van de wereld.

Elke interpretatie van de wereld, zowel Idealisme als Fysicalisme, stoelt uiteindelijk op een aantal metafysische aannamen die niet bewezen kunnen worden. Hoe minder hoe beter lijkt daarbij een goed uitgangspunt voor een verstandige keuze tussen die twee. Laten we voor beide systemen de voor en tegens eens op een rijtje zetten en er meteen bij zetten of we op een of andere manier zeker kunnen weten of het uitgangspunt wel of niet klopt en of dit in overeenstemming is met experimentele bevindingen.

Fysicalisme, de problemen

De wereld bestaat volgens Fysicalisme objectief en permanent. Er is alleen materie. Alles heeft uiteindelijk een materiële oorzaak. Ons bewustzijn is een product van de materie, een emergent epifenomeen. Maar hoe kunnen we dat idee eigenlijk hard aantonen? Bedenk dat de wereld zich zonder uitzondering aan ons voordoet als ervaringen die in ons bewustzijn verschijnen. Pas als ze in ons bewustzijn verschijnen zijn die ervaringen voor ons werkelijk. Ervaringen die in ons bewustzijn verschijnen zijn de enige fenomenen waarvan we ondubbelzinnig kunnen zeggen dat ze werkelijk zijn. We kunnen er ons echter op geen enkele manier van verzekeren dat de bron van onze ervaring objectief en fysiek bestond voordat ze als ervaring in ons bewustzijn is verschenen.

De ervaring van Samuel Johnson van zijn voet tegen de grote steen is een ervaring binnen zijn bewustzijn. Niet erbuiten. Het bewijst dus niets. Het feit dat we het er met andere mensen over eens zijn dat iets zich in de wereld voordoet lijkt een argument voor het objectieve fysieke bestaan ervan maar is uiteindelijk ook een ervaring binnen ons bewustzijn en bewijst dus niet het objectieve bestaan ervan. In een droom kan iemand mij ook bevestigen dat hij eveneens ziet wat ik zie. Toch blijkt die bevestiging bij het wakker worden waardeloos.

Fysicalisme en de kwantumfysica

Fysicalisme moet logischerwijs volgens zijn materiële uitgangspunt aannemen dat bewustzijn een product van de materie is want er is alleen materie. Bewustzijn als emergent fenomeen van de hersens biedt echter geen verklaring voor de ontdekkingen in de kwantumfysica dat de waarneming de uitslag van de waarneming beïnvloedt. Zelfs terug in de tijd. Dat zijn de onontkoombare conclusies van de zogenaamde uitgestelde keus experimenten, zoals die van Scarcelli, Zhou en Shih in 2007. Voor een uitgebreide beschrijving daarvan verwijs ik naar mijn boek, hoofdstuk 7, Uitgestelde kwantumwisser vs. 2007. Een beeld van een universum met alleen materie biedt hier geen enkele verklaring voor het feit dat de detectie van de spleet die gepasseerd moet zijn terug in de tijd werkt. Dat is omdat de oorsprong van het effect dat de interferentie verdwijnt – het verschijnen van het foton in een van de spleten – vóór het moment van detectie plaats gevonden moet hebben.

delayed choice quantum eraser timeline

En dat is beslist niet het enige experiment waar het Fysicalisme niet in staat is tot een verklaring. Alle Bell experimenten tot nog toe hebben met toenemende betrouwbaarheid aangetoond dat de meting aan deeltje A – al is de locatie van die meting nog zo ver verwijderd van die van de meting aan deeltje B – de uitslag van de meting aan deeltje B vastlegt en dat vóór de meting aan deeltje A de toestand van A noch B bestond. Je kunt dan niet met goed fatsoen zeggen dat de deeltjes al wel bestonden, maar dan wel zonder hun eigenschappen. Ik spreek hier daarom expres van metingen en niet van uit elkaar vliegende deeltjes aangezien we niet kunnen spreken van een eigenschapsloos bestaan van een deeltje vóór de meting. Iets dat bestaat heeft per definitie eigenschappen, toch? Fysicalisme biedt hier geen oplossing.

Daarbovenop is het verschijnen van het deeltje in het meetinstrument dat onmiddellijk daarvoor nog een coherente waarschijnlijkheidsgolf was, nog steeds een onopgelost raadsel waarvoor nog steeds een werkelijk fundamentele verklaring niet gevonden is vanuit het Fysicalisme. Decoherentie biedt geen verklaring maar is alleen een andere naam voor dit verschijnsel. Het verklaart niets. Het verklaart overigens ook niet hoe een niet-fysieke waarschijnlijkheidsgolf coherent blijft. Coherentie – samenhang – is een verschijnsel dat bij uitstek fysiek verklaard wordt. Hoe waarschijnlijkheden – getallen – een samenhangende golf kunnen zijn is nog steeds niet verklaard.

Fysicalisme houdt ook niet-contextualiteit in. Dat wil zeggen dat de uitslag van een waarneming niet mag afhangen van de manier waarop andere tegelijkertijd uitgevoerde waarnemingen gedaan worden. Ook dat wordt tegengesproken door de Bell experimenten. In dat kader is er in 2019 een experiment gedaan waarvan de voorlopige uitslag ook weer is dan niet-contextualiteit geschonden lijkt te worden. Ik verwijs naar mijn bericht: ‘Het consensus probleem in de kwantumfysica’.

Los van deze fysische experimenten zijn er talloze verschijnselen in de wereld die niet goed of volstrekt niet met het Fysicalisme te verklaren zijn. Die worden dan ook vaak onmogelijk geacht en geschreven op conto van fantasie, illusie, bedrog, ondeugdelijk onderzoek, anekdotisch en wat die meer zij. De nabij-de-dood-ervaring (NDE) is hier een goed voorbeeld van, dat overigens uitstekend te verklaren valt met Idealisme, sterker nog, het voorspelt het.

Idealisme, de bezwaren

Idealisme zegt dit: er is alleen een universeel bewustzijn waarin de werkelijkheid zoals wij die ervaren zich afspeelt op dezelfde manier als wanneer wij dromen. Binnen het bewustzijn dus. De materialiteit en de permanentie van de waargenomen wereld is een illusie. Kastrup somt de belangrijkste tegenwerpingen op:

  1. De ervaren concreetheid van de wereld.
  2. Het persoonlijke privé bewustzijn.
  3. Bestaat alleen de waargenomen werkelijkheid?
  4. Mijn bewustzijn is niet in staat om de waargenomen werkelijkheid aan te passen.
  5. Als de wereld een droom is hoe komt het dat wij die met elkaar delen?
  6. Wat is de oorsprong van de wetten van de natuur?
  7. Dat fenomenen zich buiten onze persoonlijke psyche afspelen wordt evengoed verklaard met Fysicalisme. Waarom dan een andere verklaring?
  8. Hoe komt het dat wat er zich in onze psyche afspeelt correleert met de waarneembare processen in ons brein?
  9. Hoe komt het dat, kort voordat wij een beslissing nemen, de hersenactiviteit al toeneemt? (Libet)
  10. Waar is dat niet-materieel bewustzijn wanneer we bewusteloos zijn?
  11. Is Idealisme niet hetzelfde als solipsisme?
  12. Hoe kwam de Big Bang tot stand zonder bewustzijn?
  13. Als ik naar het universum kijk dan zie ik daar geen bewustzijn.

Het gaat te ver om hier op al die tegenwerpingen in te gaan. Ik verwijs daarvoor naar het boek van Kastrup, deel III: Refuting objections. Maar op punt 1 t/m 4 ga ik hier in:

  1. Ook de concreetheid van de wereld is uiteindelijk een ervaring binnen het bewustzijn. Een goede definitie van bewustzijn is ‘Dat wat ervaart’. Volgens die definitie is er geen enkele manier om de objectieve wereld te ervaren zonder dat het bewustzijn daarbij betrokken is.
  2. Dat we allemaal een persoonlijk privé bewustzijn ervaren is volstrekt mogelijk als elk privé bewustzijn een zelfstandig functionerend onderdeel (subroutine) van het universele bewustzijn is, maar dat slechts in zeer beperkte mate met dat universele bewustzijn kan communiceren.
    • Een technisch voorbeeld: Virtuele computers binnen computers. De virtuele computer heeft geen rechtstreekse verbinding met de hardware en kan die ook niet direct aansturen. Ik heb zelf een volledig functionele -– en legale – Windows 10 draaien in een virtuele omgeving op een Apple computer.
    • Een menselijk voorbeeld: Dissociatieve Identiteitsstoornis (DID – voorheen MPS). In één persoon kunnen meerdere persoonlijkheden huizen. Een uitstekend voorbeeld is het geval van een vrouw die zowel blinde als ziende persoonlijkheden heeft. Als de blinde persoonlijkheid naar voren is gekomen dan zijn aantoonbaar de visuele hersencentra niet meer actief. Die worden actief als een niet-blinde persoonlijkheid naar voren treedt. Lees: ‘Sight and blindness in the same person: Gating in the visual system’.
  3. Dat de maan alleen bestaat als ik ernaar kijk, dat kan toch niet? Wat bedoelen we met ‘de maan bestaat’? Als ik naar de maan kijk dan zie ik die doordat zich een aantal fotonen op mijn netvlies manifesteren. Dat zijn niet dezelfde fotonen die een ander ziet. Die ander die samen met mij constateert dat de maan aan de hemel staat ontvangt zijn eigen fotonen, niet de mijne. Op het moment dat dat nodig is binnen mijn ervaringen zal het universele bewustzijn ervoor zorgen dat ik de juiste fotonen ontvang conform het beeld van de wereld dat dat universele bewustzijn voortdurend creëert en volgens patronen die wij herkennen als wetten van de natuur. Denk aan een VR-bril, als ik die opzet en om me heen kijk (mijn hoofd beweeg) projecteert de VR het overeenkomstige beeld. Het beeld dat overeenkomt met dat wat zich achter mij zou moeten bevinden wordt nog niet in de bril geprojecteerd, bestaat (nog) niet.
  4. Als bewustzijn de wereld creëert, waarom kan ik dan met mijn gedachten de wereld niet naar mijn wens creëren? Het eenvoudigste antwoord daarop is dat ik – dat wat ik momenteel als ik ervaar – een afgesplitst deel ben van het universele bewustzijn. Ik ben een geval van DID dus. Dat afgesplitste fragment dat ik ben, is niet in staat om het totaalplaatje van de wereld te beïnvloeden met een actie van de wil. Dat is afgeschermd. Overigens is het in talloze parapsychologische experimenten aangetoond dat de geest de werkelijkheid wel degelijk beïnvloedt. Er zijn NDE’s gerapporteerd die bevestigen dat de van het fysieke lichaam bevrijde geest uitstekend in staat is om elke ervaring te creëren die het zich maar voorstelt. Een goed voorbeeld is de NDE van Nancy L. Danison waar ze zich in haar lichaamloze toestand, terwijl haar lichaam op dat moment levenloos in een stoel in een ziekenhuiskamer zat, bedacht dat ze toch eigenlijk in een ziekenhuis was en het volgende moment met een verpleegster naast haar door een volledig werkelijkheidsgetrouwe ziekenhuisgang liep – totdat ze aan iets anders dacht.

Voor de overige punten verwijs ik verder naar Kastrup’s boek. Ik kan u wel zeggen dat hij op overtuigende wijze afrekent met al die bezwaren.

Idealisme tegenover Fysicalisme

Idealisme doet metafysische aannames. Daar kom je niet onderuit. Volgens Kastrup:

  • Universeel bewustzijn is primair. Het is de grond van alles.
  • Universeel bewustzijn moet de eigenschap hebben van zelf-excitatie, zoals bij een snaar die spontaan in een toestand van trilling komt.
  • Die zelf-excitatie moet de oorsprong zijn van elke ervaring.

Verdedigers van Fysicalisme brengen vaak – in de geest van Samuel Johnson – naar voren dat voor Fysicalisme geen metafysische aannames gedaan hoeven te worden. Alles is al voorhanden. Niets is minder waar. Waar komen de fysische wetten vandaan? Hoe komt het dat de materie zich volgens mathematische wetten gedraagt?

Kwantumfysische verschijnselen worden door fysicalisten verklaard met de aanname van het kwantumveld. Dat is een veld van potentie dat het hele universum doordringt, dat op elk punt voortdurend actief is met virtuele deeltjes die uit het niets verschijnen en weer razendsnel in dat niets verdwijnen tenzij het – onvoorspelbaar – verandert in een niet-virtueel – waarneembaar – deeltje. Dus:

  • Het kwantumveld is primair, het is de grond van alles.
  • Het kwantumveld heeft de eigenschap van zelf-excitatie. Het produceert voortdurend virtuele deeltjes die objectief reëel kunnen worden.
  • Die zelf-excitatie is de bron van elke waarneming.

Kortom, wat is in deze de meest spaarzame hypothese denkend aan de fenomenen die het Fysicalisme niet kan verklaren?

Niets dan voordelen

Als je er even over nadenkt dan blijkt Idealisme uitstekende verklaringen te bieden voor een aantal verschijnselen waar Fysicalisme het spoor bijster raakt:

  • De NDE
  • De verrassende geschiktheid van de wiskunde om de fenomenen in de wereld te beschrijven terwijl wiskunde bij uitstek een product van de geest is.
  • Het feit dat ruimte en tijd afhankelijk zijn van de positie van de waarnemer. Dat ruimte gekromd kan zijn. Dat wijst er op dat ruimte en tijd een product van de geest zijn.
  • Synchroniciteit. Gebeurtenissen die geen causale samenhang hebben maar wel een gemeenschappelijke betekenis voor degene die de synchroniciteit ervaart. Het stoppen van klokken op het moment van overlijden van een familielid is er zo een die best vaak voorkomt.
  • De verrassende precisie waarmee de fysische constanten op elkaar afgestemd zijn zodat leven mogelijk is. Een minieme afwijking daarvan zou al resulteren in een universum zonder enig leven zoals wij dat kennen.
  • De kwantumcoherentie in levende systemen die veel langer blijft bestaan dan mogelijk wordt geacht.
  • De kwantumefficiency van metabolische processen.
  • Etc.

Tenslotte. Idealisme biedt ook een aanzienlijk hoopvollere boodschap dan Fysicalisme. Het einde van het fysieke lichaam is niet het einde van het bewustzijn. Het universum is verre van zinloos.

Denken is verrukkelijk

Een prachtige beschrijving van twee intens bij de opkomst van de moderne fysica betrokken mensen.

Op deze website houd ik me eigenlijk bezig met wat ik wil vertellen over kwantumfysica en bewustzijn, niet zozeer met de bijbehorende mensenlevens en carrières in de wetenschap. Maar niet omdat ze in dat kader niet interessant zouden zijn. Integendeel. Daarom wil ik dit boek graag onder de aandacht brengen.

Margriet van der Heijden heeft een prachtig en aangrijpend boek opgeleverd. Zij is deeltjesfysicus en wetenschapsjournalist en geeft les aan het Amsterdam University College. Het levenspad van Tatiana Afanassjewa en Paul Ehrenfest zoals zij dat beschrijft is intensief verbonden met de ontwikkeling van de natuurkunde in de eerste helft van de vorige eeuw en met haar ontwikkelaars. De thermodynamica, ontdekking van het kwantum van energie door Planck, het vreemde gedrag van de materie op atomaire schaal, de relativiteitstheorie. Het komt allemaal langs waarbij duidelijk wordt dat het allemaal mensenwerk is, dat is verricht in af en toe uiterst roerige en levens ontwrichtende omstandigheden. Een verbazingwekkende prestatie.

Het is bijzonder om kennis te maken met al die wetenschappers in hun ontwikkeling, Planck, Heisenberg, Schrödinger, Bohr, Einstein om maar een paar van de vele namen op te noemen, terwijl ze de verbijsterende puzzels van de kwantumfysica, ruimte en tijd proberen op te lossen. Het wordt duidelijk dat Tatiana en Paul daarin een belangrijke, verbindende en kritische rol gespeeld hebben. Tussen 1912 en 1933 waren ze in Leiden een uiterst belangrijke en energieke verbindingsschakel tussen al die fysici. De handtekeningenmuur in hun huis in Leiden met de handtekeningen van vele Nobelprijswinnaars daartussen is daar een belangrijke getuige van. En al lezend krijgen we intussen ook een goed begrijpelijke uitleg over de de vraagstukken in de fysica die in die tijd aan de orde waren.

Handtekeningenmuur huize Ehrenfest. Zoek de Nobelprijswinnaars.

Opmerkelijk: In de Wikipedia pagina over het Ehrenfesthuis staat ‘Daar Ehrenfest geen professoraat in Petersburg kon krijgen door het voor joden intolerante regime maar door bemoeienis van Einstein en zijn Leidse vrienden hier hoogleraar was geworden, is het huis met recht, zoals het dispuut Huygens memoreert, een monument voor de vrijheid van meningsuiting in Holland’. Geen woord over het feit dat Tatiana een afgestudeerd wiskundige was, op minstens gelijkwaardig niveau als haar man Paul, en in datzelfde Holland niet mocht werken als getrouwde vrouw. Verder meldt Margriet van de Heijden mij nog het volgende ten aanzien van de gesuggereerde bemoeienis van Einstein: ‘Ik heb nergens aanwijzingen kunnen vinden dat Einstein zich bemoeid heeft met de benoeming van Ehrenfest in Leiden; niet in het Ehrenfest-archief, maar ook niet in de archieven van het Einstein Papers Project. Ik heb dit punt ook met bijvoorbeeld Anne Kox, Frits Berends en Diana Kormos besproken, allemaal geleerden die zich er in meerdere of mindere mate in verdiept hebben, en zij hebben evenmin ooit een aanwijzing daarvoor gevonden. Wel lijkt het erop dat anderen, niet per se met zuivere motieven, in de jaren na de benoeming gesuggereerd hebben dat er ‘vriendjespolitiek’ in het spel zou zijn geweest‘. Zo zie je maar weer. Wikipedia is niet echt de betrouwbare bron waar het nogal eens voor gehouden wordt.

Dus voor mensen die ook geïnteresseerd zijn in de geschiedenis van de fysica, de fysici en de aanpalende ontwikkelingen in de wiskunde is dit boek een grote aanrader.

Kijktip: Dood aan het dataïsme

VPRO Tegenlicht
NPO 2, Zondag 24 januari 22.10-23.05 uur

Volgens mij een echte kijktip voor lezers van mijn nieuwsbrieven en iedereen die geïnteresseerd is in hoe de werkelijkheid nu echt in elkaar zit en hoe onze geest werkt. Lees vooral het artikel van Hans van Wetering in de VPRO gids 4 – 23 t/m 29 januari . Ook als je geen VPRO lid bent, kun je waarschijnlijk het artikel gratis lezen. Maar voor alle zekerheid zal ik hier ook mijn redenen beschrijven om de uitzending aan te bevelen.

Uit het artikel in de gids:

Regisseur Hans Busstra gaat in Technologie als religie op zoek naar zingeving in de wereld van de moderne technologie, en stuit daarbij op het dataïsme. ‘Het is volgens mij gewoon onzin.’

Wat is dataïsme?

Dat is het idee dat het menselijk brein niet fundamenteel anders is dan een computer. Dat houdt in dat je geest niet meer is dan een verzameling bits en een algoritme dat die bits verwerkt. Je zou je geest volgens die visie ook kunnen uploaden naar de harde schijf van een computer. Een soort onsterfelijkheid, zolang de computer blijft functioneren.

Recreating the Human Mind in a Computer

of deze Ted-talk:

How close are we to uploading our minds? – Michael S.A. Graziano
321.870 weergaven•28 okt. 2019

Klinkt bovenstaande gek? Er zijn mensen die dit serieus geloven. In mijn opinie wordt de mens – en zijn omgeving – daarmee ontdaan van elke echte zin en is de weg vrij voor liefdeloze uitbuiting. De dood en de angst daarvoor zijn daarmee echter niet uitgebannen. Ik vermoed eerder dat hiermee een uitweg wordt gezocht uit de onontkoombaarheid van het einde van je lichaam en daarmee voor deze gelovers het einde van hun geest. Zoals Busstra merkt brengt het dataïsme vreug nog troost. Volgens hem onzin dus.

Busstra merkt terecht op dat dataïsme en de materialistische metafysica – zoals die algemeen beleden wordt – nauw verwant zijn. Beide zijn niet meer dan een geloof.

Kosmisch bewustzijn

Zoals Bernardo Kastrup ons wil zeggen: Materialism is Baloney

Busstra is uiteindelijk veel meer gaan voelen voor de ideeën van Kastrup. En die komen behoorlijk overeen met de conclusie die ik in mijn boek trek. Er is één kosmisch bewustzijn, wij – de multiple personality fragmenten ervan – zijn de spelers en de belevers in het grote verhaal dat dat kosmische bewustzijn bedenkt.

En ik weet zeker dat die rol die ik speel niet afgelopen zal zijn met het einde van mijn fysieke lichaam.

Ik ben heel benieuwd wat Busstra er van maakt.

De uitzending is te bekijken via NPO start: Technologie als religie

Quantum Physics is NOT Weird. On the Contrary.

De vertaling van mijn boek is gedaan. De Engelse versie, die niet alleen een vertaling is maar ook een verbetering en een uitbreiding met consilience, is afgelopen weekend als Ebook gepubliceerd. Het is de bedoeling dat die buiten Nederland ook te koop is maar in elk geval staat het Ebook al bij Bol.com in de etalage.

Agenda 2021

De eerste cursussen – verdieping kwantumfysica, tijd & licht – zijn al gepland in 2021. Bekijk de cursus agenda hier. De cursussen bij de Volksuniversiteit Den Haag zijn in principe klassikaal, dus op lokatie in Den Haag, maar het is ook mogelijk deze online te volgen.

Elke keer dat er een cursus bekend is zal die in de agenda geplaatst worden en via een nieuwsbrief bericht bekend gemaakt worden.

Het consensus probleem in de kwantumfysica

Is de werkelijkheid die wij ervaren een objectief feit? Kan het zijn dat ik een andere werkelijkheid ervaar dan mijn vrienden? Wie heeft er gelijk? Of allemaal? Denk eens aan tegenstrijdige getuigenverklaringen, iets dat regelmatig voorkomt in processen. Was die auto nu rood of blauw?

Wigners’s Friend

Een van de problemen bij de interpretatie van de kwantumfysica is het consensusprobleem. Nobelprijswinnaar Eugene Wigner heeft daar al op gewezen met zijn gedachte-experiment Wigner’s Friend.

In het gedachte-experiment van Wigner bevindt een persoon die we de vriend van Wigner zullen noemen, zich in een laboratorium. De vriend meet de toestand van een deeltje dat zich in een superpositie van twee toestanden bevindt, zeg 0 en 1. De meting laat de kwantumtoestand van het deeltje tot 0 of 1 instorten, de kwantumcollaps, en het resultaat wordt geregistreerd door de vriend.

Wigner staat zelf buiten het lab. Vanuit zijn perspectief blijven het laboratorium en zijn vriend – ervan uitgaande dat ze volledig geïsoleerd zijn van alle omgevingsinvloeden – kwantummechanisch samen evolueren. De kwantummechanica doet immers geen uitspraken over de grootte van het systeem waarop de theorie van toepassing is. In principe is het van toepassing op elementaire deeltjes, op de zon en de maan, en op mensen.

Als de kwantummechanica universeel toepasbaar is, betoogde Wigner, dan zijn zowel het deeltje als de vriend van Wigner nu verstrengeld en in een kwantumsuperpositie, hoewel de meting van de vriend ogenschijnlijk de superpositie van het deeltje al heeft doen instorten.

Wigner was oorspronkelijk van oordeel dat het bewustzijn van de waarnemer een belangrijke rol speelde in de kwantumcollaps, maar vanwege dit gedachte-experiment en de tegenstrijdigheden die dit opleverde is hij daarvan teruggekomen. De consensus die waarnemers over de waargenomen werkelijkheid hebben is hier namelijk verbroken. Iedere waarnemer neemt zijn eigen werkelijkheid waar. Voor Wigner was dit blijkbaar voldoende onaanvaardbaar om van zijn idee dat het bewustzijn van de waarnemer een rol speelde af te zien.

Alternatieve realiteiten?

Net als bij het theorema van Bell, dat een uitspraak kan doen over de geldigheid van de aanname dat de werkelijkheid permanent is en geregeerd wordt door de relativiteitswetten – de zogenaamde lokale verborgen variabelen hypothese – hebben onderzoekers van het  Center for Quantum Dynamics at Griffith University in Australia geconcludeerd dat het Wigner’s Friend experiment de mogelijkheid biedt om antwoord te geven op de vraag of kwantum manifestaties de – voor iedereen waarneembare en dezelfde – objectieve werkelijkheid zijn. Als dat niet zo blijkt te zijn, dan beleeft elke waarnemer zijn eigen alternatieve feiten, zoals blijkbaar Kellyanne Conway gelooft. Dan leeft Trump ook in zijn eigen alternatieve werkelijkheid waarin hij inderdaad van zijn rechtmatige meerderheid van stemmen is beroofd.

Alternative facts are real?

Eerlijk gezegd is dit experiment al uitgevoerd in 2019. Zie figuur. De dozen stellen het laboratorium voor met Wigner’s friend. Wigner staat naast de doos. Hierbij zijn wel de menselijke waarnemers vervangen door zogenaamde photonic memories. De onderzoekers zeggen zelf:

One might further be tempted to deny our photonic memories the status of “observer.” This, however, would require a convincing revision of our minimal definition of what qualifies as an observer, which typically comes at the cost of introducing new physics that is not described by standard quantum theory.

In dit Wigner’s Friend experiment werd, net als bij een Bell test, gekeken of er een ongelijkheid geschonden zou worden, de zogenaamde Clause-Horne-Shimony-Holt ongelijkheid. Voor de volledigheid:

S =〈A1B1〉+〈A1B0〉+〈A0B1〉-〈A0B0〉≤ 2

A0, A1, B0 en B1 zijn de resultaten van de metingen van de twee onafhankelijke onderzoekers, zeg Alice en Bob.

Er zijn drie voorwaarden voor deze ongelijkheid – V, L en O:

  • Vrije keus: Alice en Bob kunnen vrij kiezen wat ze zullen meten.
  • Localiteit: De keuzes van Alice en Bob beïnvloeden elkaars uitkomsten niet.
  • Waarnemer Onafhankelijke Feiten: Alle waarnemers kunnen hun uitkomsten met elkaar overeenstemmen.

Als deze ongelijkheid geschonden wordt dan is minstens één van bovenstaande aannamen over de werkelijkheid niet waar.

De ongelijkheid werd geschonden: S = 2,416 ± 0,075.

In de discussie presenteren de onderzoekers de nodige caveats. Het was niet mogelijk om in deze uitvoering alle mogelijke ‘achterdeurtjes’ (loopholes) te sluiten en, zijn “photonic memories” wel te beschouwen als waarnemers. Maar het resultaat is niettemin intrigerend. Als we het resultaat accepteren en aannemen dat V waar is, dan is het is dus ook waar dat er:

  • of geen waarnemer onafhankelijke feiten bestaan
  • of dat onze keuzes elkaars waarnemingen beïnvloeden.

Nu maar wachten op de resultaten van de Griffith University in Australië.

Als u mijn oplossing zou willen weten: Er is maar een bewustzijn. En daar zijn wij allemaal fragmenten van. Maar dan roept de uitslag van dit experiment nog steeds de vraag op of de fragmenten verschillende werkelijkheden kunnen waarnemen.

Is onze werkelijkheid een mathematische constructie?

As far as the laws of mathematics refer to reality, they are not certain, and as far as they are certain, they do not refer to reality. – Albert Einstein

How can it be that mathematics, being after all a product of human thought which is independent of experience, is so admirably appropriate to the objects of reality? – Albert Einstein

1905 – het einde van het biljartbal universum van Newton

De publicatie van Albert Einstein’s speciale relativiteitstheorie in 1905 had het einde moeten betekenen van het Newtoniaanse beeld van de werkelijkheid als een toneel opgebouwd uit permanente objecten. De net opkomende kwantumfysica zou dat beeld nog verder ondermijnen. Toch is dat einde blijkbaar nog niet echt algemeen doorgedrongen.

De speciale relativiteit is een speciaal geval van de algemene relativiteitstheorie – ook wel de gravitatietheorie genoemd. Die speciale relativiteit gaat over waarnemers die ten opzichte van elkaar eenparig – dat wil zeggen, zonder te versnellen of te vertragen – bewegen, waarbij de zwaartekracht geen rol speelt. Laten we Alice en Bob maar weer eens ten tonele voeren. Dat vertelt wat makkelijker. Elk van die twee zal zichzelf ervaren en beschouwen als in rust terwijl de ander beweegt. Elk zal constateren dat de klokken van de ander langzamer lopen dan zijn of haar eigen klokken en dat de meetlatten van de ander korter zijn dan zijn of haar eigen meetlatten. Dat effect neemt toe naarmate het verschil in snelheid groter wordt en wordt pas goed merkbaar als dat verschil in de buurt van de lichtsnelheid komt. Maar dat verschil is er in principe altijd. Als Bob langs de snelweg staat en Alice ziet langsrijden met 100 km/u zal voor Bob het klokje van Alice langzamer lopen en haar meetlat korter zijn geworden. Wat hem betreft is Alice ook iets zwaarder geworden. Maar Alice versnelt en vertraagt niet, beschouwt zichzelf als in rust in de auto, en ziet Bob langskomen met 100 km/u. Voor haar is juist Bob iets zwaarder geworden, loopt Bobs klok langzamer en is zijn meetlat korter.

Geen illusie?

De ruimte vervormt door de aanwezigheid van massa en volgens de algemene relativiteitstheorie ervaren wij die vervorming als zwaartekracht . Onderstaande afbeelding probeert dat effect – wat mijn voorstellingsvermogen betreft tevergeefs – te verduidelijken. De massa van de aarde vervormt de ruimte. Maar helaas hier als een tweedimensionaal vlak omdat we dat in drie dimensies niet weer kunnen geven. Maar mathematisch klopt het.

‘Die relativistische effecten zijn geen illusie’ verzekerde mij een docent fysica in een cursus in 2018, ‘Het is echt zo’. Relativistische effecten zijn inderdaad experimenteel veelvuldig bevestigd. In uw gps moet rekening gehouden worden met sneller lopende klokken – 38 μs/24u – in de satellieten. Denk ook aan deeltjesversnellers zoals de Large Hadron Collider in Geneve waar protonen met 99,996% van de lichtsnelheid in een ondergrondse tunnel met een diameter van 8,4858 km rondcirkelen om uiteindelijk op elkaar te botsen. Om die protonen in hun cirkelbaan te houden moet rekening gehouden worden de relativistische toename van hun massa.


CERN – Large Hadron Collider (LHC)

Echt?

Wat bedoelde de docent hier met ‘echt’? Dat het een gemeten effect is dus en daarom waar? In onze ‘echte’ ervaring is het blijkbaar zo dat massieve objecten die ten opzichte van ons bewegen een gedrag vertonen dat we niet kunnen rijmen met de manier waarop wij onze werkelijkheid begrijpen. Dat is een werkelijkheid die opgebouwd is uit tastbare massieve objecten die alleen vervormen als we daar krachten op uitoefenen. Maar die krachten zijn er niet in objecten die met constante snelheden ten opzichte van elkaar bewegen. Vergeet vooral niet dat die snelheden relatief ten opzichte van elkaar zijn. Vanuit het gezichtspunt van Bob is hij in rust maar vanuit Alice gezien beweegt hij met 100 km/u en zijn meetlatten zijn korter dan de hare. Kortom, dit is niet te vatten als we het idee van een objectieve wereld buiten ons die uit massieve materiële objecten bestaat willen handhaven én begrijpen.

9. At the same moment Agent X spots the steeple clock, leaps from his seat in disbelief and rushes to the car door to check the clock on the flatcar. Sure enough, it says 12:40, although the steeple clock reads 1:00. “Ye gods!” he shouts. ” That steeple clock must be wrong! It must be fast- or else it was set wrong! I know the train clock was correct back at the master time station.” The whole plan is in danger! In near- panic, X looks for the conductor to tell him that the world has gone mad; the clocks are all wrong. – The relativity express.

Werkelijkheid als een reflectie van het kosmisch bewustzijn

Relativistische effecten zijn daarentegen heel goed te begrijpen als wij onze waarnemingen gaan opvatten als projecties van de inhoud van de geest(*) . Die waarnemingen zijn de reflecties van de inhoud van het kosmisch bewustzijn in de spiegel van onze individuele geest. Dat ene kosmisch bewustzijn ziet zichzelf gereflecteerd in myriaden spiegeltjes. Die spiegeltjes zijn wij. Die gespiegelde inhoud gedraagt zich volgens mathematische wetten omdat de inhoud van het kosmische bewustzijn de bron is van de mathematische wetten. Ik ben zeker de enige niet die dit zegt. Dan beginnen we wellicht te begrijpen waarom wiskunde, een product van de geest, zo goed overeenkomt met de waargenomen werkelijkheid. De wiskunde en de werkelijkheid die wij ervaren, zijn beide producten van de geest(*). De werkelijkheid die wij in die spiegel zien is een mathematische constructie.

(*) Ik bedoel hier niet de individuele geest maar de geest waar wij allemaal een deel van zijn, het kosmisch bewustzijn.

Materiële oneindigheden?

Denk ook eens aan de zwarte gaten. Toen voor het eerst de mogelijkheid van zwarte gaten werd geopperd werd dat idee door verschillende fysici afgewezen. Die afwijzing was gebaseerd op het feit dat een zwart gat volgens de algemene relativiteit een singulier punt moest zijn, een wiskundige oneindigheid. Een punt zonder afmetingen waarin een enorme hoeveelheid massa zit. In een Newtoniaans universum dat bestaat uit een aftelbaar aantal materiële objecten kunnen geen oneindigheden voorkomen. Tegenwoordig worden zwarte gaten algemeen aanvaard als reëel bestaand. We hebben er zelfs een foto van. Maar de meeste mensen leven nog steeds in een materiële werkelijkheid die bestaat uit eindige aantallen massieve objecten.

The first image of a black hole, from the galaxy Messier 87. Credit: Event Horizon Telescope Collaboration, via National Science Foundation

De kwantumfysica en het meetprobleem

Dat de wereld een projectie is van de inhoud van het kosmisch bewustzijn is door mij ook voorgesteld in mijn boek als oplossing voor het meetprobleem in de kwantumfysica. Dat is, heel kort gezegd, het idee in de kwantumfysica dat elk object een coherente (**) niet-materiële kansgolf is, in principe onbegrensd uitgebreid in de ruimte, die abrupt eindigt in de materiële manifestatie van het object op het moment dat het gemeten wordt. Hoe de meting dat doet is in een puur materiële visie van het universum niet te verklaren. De waarneming is in de visie dat de wereld een projectie van de inhoud van het kosmisch bewustzijn is, vrijwel identiek geworden aan de creatie. Het materiële is net als de ervaring ervan ook een gedachte.

Lezen: Lothar SchäferInfinite Potential.

(**) Een golf is een onderling samenhangend (coherent) fenomeen. Hoe het kan dat de niet-materiële kansgolf van de kwantumfysica een dergelijke samenhang bezit is niet verklaarbaar vanuit de materiële visie.

Einstein en de maximumsnelheid

Einstein was geen voorstander van de fundamentele onzekerheid van de kwantumfysica. Het idee dat de werkelijkheid permanent en objectief was en dat de waarnemer geen rol van betekenis speelde heeft hij hardnekkig volgehouden. Toch speelt de waarnemer best een belangrijke rol in zijn bekendste werk, de relativiteitstheorie. Juist als je aanneemt dat de waarnemer het waargenomene ‘waar’ maakt en dus eigenlijk creëert dan biedt zijn aanpak van de relativiteit van ruimte en tijd een verrassende uitkomst.

Speciale relativiteit

De speciale relativiteitstheorie is heel goed te volgen met Pythagoras en een dosis middelbare school algebra. Maar dat ga ik hier nu niet doen. Daar is heel wat over te vinden op het internet. Lees daarvoor bijvoorbeeld: https://www.quantumuniverse.nl/relativiteit-6-tijdsdilatatie.

Een uiterst belangrijk uitgangspunt voor Einstein was dat het universum er in principe hetzelfde uit moet zien voor twee waarnemers die zich ten opzichte van elkaar bewegen. Uiteindelijk is dat een symmetrie overweging. Hij combineerde dat met het inzicht dat de waargenomen lichtsnelheid – in vacuüm – in alle omstandigheden hetzelfde moest zijn. Dat volgde uit de vergelijkingen van Maxwell voor elektromagnetische golven en was indirect bevestigd door de experimenten van Michelson en Morley die de snelheid waarmee de aarde door de veronderstelde ether snelde wilden vaststellen door verschillen in de snelheid van het licht in verschillende richtingen te meten. De uitkomst daarvan was dat ze geen verschillen in snelheid konden meten, hoe nauwkeurig hun experimentele opzet ook was geconstrueerd.

Meerijden op een lichtgolf

Daarbij kwam dat Einstein zich al jong had gerealiseerd dat je licht niet kunt inhalen of zelfs maar bijhouden. Als je licht zou kunnen bijhouden dan zou de elektromagnetische golf van Maxwell vanuit dat meebewegende standpunt gezien niet meer oscilleren maar er vanaf dat standpunt uitzien als een bevroren golf. Maar omdat de voortplanting van de golf juist wordt veroorzaakt én in stand wordt gehouden door de onophoudelijk oscillerende beweging ervan kon dat niet kloppen. Licht moet daarom voor elke waarnemer altijd met 300.000 km/s bewegen. Dat volgt onbetwist uit Maxwells vergelijkingen.

Einstein stelde zich nu twee waarnemers voor die zich ten opzichte van elkaar bewegen en die allebei dezelfde snelheid van het licht zouden moeten waarnemen. Stel je een lichtbron C voor die voor waarnemer Alice stilstaat. Alice ziet het licht van C met c = 300.000 km/s op haar af komen. Waarnemer Bob suist met grote snelheid, zeg 1/10 van c, op bron C af. Alice bedenkt nu dat het licht dat van C Bob tegemoet komt voor Bob dus met 11/10 van de lichtsnelheid moet bewegen. Ik hoop dat je de redenering van Alice kunt volgen. Probeer anders aan twee auto’s te denken die elkaar tegemoet rijden terwijl Alice langs de kant van de weg toekijkt. Auto met bestuurder Bob rijdt met 10 km/u en auto C rijdt met 100 km/u Bob en Alice tegemoet. Auto C staat hier voor het licht dat op Bob en Alice afkomt. Alice constateert (met radar) dat de snelheid van auto C 100 km/u is en ook dat Bob en auto C elkaar tegemoet snellen met 110 km/u. Stel nu dat Bob de snelheid van de tegemoetkomende auto C ten opzichte van hem ook als 100 km/u zou ervaren. Dat zou kunnen als het klokje van Bob met 10/11 van de snelheid van het horloge van Alice beweegt. En niet alleen het klokje van Bob maar ook Bobs volledige beleving van tijd zou vertraagd moeten worden opdat Bob de snelheid van auto C ook echt als 100 km/u beleeft. Bob gaat in dat geval wat trager leven. Wat Alice betreft wordt Bob nu ook langzamer ouder dan Alice.

Tijd vertraagt en ruimte krimpt

Terug naar het licht nu dat altijd door elke waarnemer wordt ervaren met een constante snelheid. Als Bob ten opzichte van Alice beweegt met 1/10 van de lichtsnelheid én Bob ziet het licht toch bewegen met 300.000 km/s dan kan dat als de tijd voor Bob vertraagt met 10/11. Bob ervaart dat niet zo omdat hijzelf in zijn vertraagde tijdcapsule zit.

Deze versimpelde inschatting van de tijdvertraging van Bob is niet 100% correct want er gebeurt ook wat met de meetlatten van Bob, maar het gaat er mij om dat je de manier van redeneren aanvoelt. Wil je dit helemaal goed doen dan komt daar zoals al gezegd wat algebra en Pythagoras aan te pas en wordt de tijdsdilatatie, het uitrekken van de tijd van Bob, beschreven met:

Tijdsdilatatie voor een klok A die beweegt met snelheid v ten opzichte van stilstaande klok B.

Hier is v de snelheid van Bob ten opzichte van Alice (of van Alice ten opzichte van Bob). Als je hier voor v 1/10 van de lichtsnelheid c invult dan blijkt het klokje van Bob 0,5 % langzamer te moeten lopen dan het klokje van Alice. Nu halen we het symmetrie principe dat Einstein toepaste erbij. Er is geen absolute snelheid, snelheid is altijd relatief. Bob, die zichzelf als stilstaand ervaart, ziet Alice zich met 1/10 van de lichtsnelheid van hem af bewegen. Dus Bob ziet het klokje van Alice ook met 0,5 % vertraagd.  Dit lijkt paradoxaal maar de theorie klopt en is talloze malen experimenteel bevestigd. Het gaat er om dat Bob en Alice hun klokken pas kunnen vergelijken als ze bij elkaar komen en daarvoor moet minstens een van hen omkeren en versnellen en vertragen. Dat doorbreekt de symmetrie.

Aan de bovenstaande tijdsdilatieformule kun je al zien dat de maximumsnelheid die in het universum geldt 300.000 km/s is. De term onder het wortelteken wordt negatief als v groter wordt dan c, wat de tijdsdilatatie imaginair zou maken. Dat is jammer want daarmee zijn niet-imaginaire uitstapjes naar zelfs de dichtstbijzijnde sterren voor ons onmogelijk geworden.

Vanuit Alice gezien worden Bobs meetlatten ook korter in de richting van de beweging. Voor volledigheid is daarom hier ook de formule voor het korter worden van snel bewegende meetlatten weergegeven, de zogenaamde Lorentzcontractie (L0 is de lengte van de stilstaande meetlat):

Lorenzcontractie van een meetlat L die met snelheid v beweegt ten opzichte van een stilstaande waarnemer. L0 is de lengte van de meetlat in rust.

Dat dit de gemoederen in de eerste helft van de 20e eeuw zeer bezighield hoeft geen betoog. Einstein vond dat de waarnemers in dit verhaal geen essentiële rol speelden. Ze konden volgens hem net zo goed weggedacht uit de vergelijkingen. Snel bewegende klokken zouden vanzelf langzamer lopen, snel bewegende meetlatten zouden korter worden zonder dat daar een waarnemer aan te pas hoefde te komen. Een dergelijke elasticiteit van ruimte en tijd en van de materiële objecten daarin was en is moeilijk te bevatten maar is steeds weer experimenteel bevestigd. Wij, de fysici, zijn er nu min of meer aan gewend geraakt maar echt begrijpen doen we het niet.

Einstein contra de kans-interpretatie van de kwantumfysica

Einstein heeft de kwantumfysica op de kaart gezet door zijn verklaring van het foto-elektrisch effect, waar hij de Nobelprijs voor ontving. Licht bestaat uit deeltjes met een energie per deeltje volgens de Planck-formule (ν staat hier voor de frequentie):

Wet van Planck: de energie van een stralingskwantum is evenredig met de frequentie ν

Maar daarna heeft hij vrijwel alleen maar tegen de kwantumfysica en vooral haar implicaties geageerd, tevergeefs. Vooral tegen de kans-interpretatie van Bohr, Heisenberg en Born: dat de toestandsgolf, de oplossing van de Schrödingervergelijking, de kans weergeeft dat het deeltje bij meting op een gegeven locatie en tijd wordt aangetroffen. Dat ging recht tegen Einsteins beeld van de wereld als een objectief permanent bestaande verzameling van materiële objecten in. Einsteins bezwaar is in die geest begrijpelijk want een kans is geen objectief materieel object, maar het is iets dat zich in onze geest afspeelt. Een gedachte.

En dat is nu precies mijn eigen beeld van hoe het universum werkt. Alles wat we ervaren speelt zich af in de geest. De waarneming van het gemeten deeltje wordt daarmee identiek aan de gedachte eraan. De ervaring is dan hetzelfde als de creatie ervan. Dat verklaart voor mij ook zo goed waarom de wetten van de natuurkunde zich gedragen volgens wiskundige formules. Dat is iets waar veel fysici, ook Einstein, hun verwondering over hebben uitgesproken. Waarnemers spelen dus juist een onmisbare rol in het universum, ze creëren het. De geest gebruikt wiskunde voor de creatie van het universum.

Tijd en ruimte zijn concepten van de geest.

Dat idee maakt zaken als de trager verstrijkende tijd, de krimpende meetlatten en de gekromde ruimte van de algemene relativiteit ineens veel begrijpelijker. In een droom kijken we daar ook niet echt van op. Er is geen echte objectieve tijd buiten ons die vertraagt, er is geen objectieve ruimte die krimpt, het speelt zich allemaal af in de geest van iedere waarnemer.

Science Fiction?

Dat geeft hoop voor de mogelijkheid van exploratie van de kosmos. De maximumsnelheid in het universum dat wij waarnemen, die van het licht, is dus iets dat de geest zich op dit moment zelf heeft opgelegd. Maar zodra we zouden kunnen aanvaarden dat tijd en ruimte zich binnen de geest afspeelt gaat de mogelijkheid open dat we die beperking zouden kunnen afleggen. Reizen binnen de geest is niet aan de relativiteitsbeperkingen gebonden. Dit is volgens mij ook de juiste interpretatie van verstrengeling en instantane werking over grote afstanden zoals door alle Bell testen steeds wordt bevestigd. Reizen door het universum door middel van de geest zou zelfs dé manier kunnen zijn, een die elders in dit onafzienbaar groot universum bestaande intelligente wezens hebben ontdekt om ondanks Einsteins snelheidslimiet door de kosmos te reizen. En ons te bezoeken.

Als een uitdovende vuurpijl

Dat het universum een creatie is van de geest geeft ook hoop voor wat betreft de entropie-dood van het universum die de fysica ons al anderhalve eeuw voorspelt. Al is dat dan in de onafzienbaar verre toekomst, het blijft een somber beeld. Waar is dat fantastische schouwspel eigenlijk allemaal voor geweest als dat het einde moet zijn? Maar als het universum het product van de creatieve geest is, dan is dat beslist geen noodzakelijk einde van alles. Integendeel.

Conclusie

Wat ik wil met dit verhaal wil zeggen is dat de kans groot is dat twee ogenschijnlijk onverenigbare theorieën heel goed samen te voegen zijn als we de rol van het bewustzijn er in gaan betrekken. En dat de begrijpelijkheid daardoor alleen maar zou toenemen.

Epicykels

Feynmandiagrammen

Feynmandiagrammen worden door de fysici gebruikt om de mogelijke interacties tussen elementaire deeltjes weer te geven.

Wikipedia: De lijnen stellen deeltjes voor die een zekere interactie met elkaar hebben. Wiskundige uitdrukkingen corresponderen met elke lijn en elk knooppunt. De waarschijnlijkheid dat bepaalde interacties plaatsvinden, kunnen berekend worden door de bijbehorende diagrammen te tekenen en deze te gebruiken om de juiste wiskundige expressie te vinden. Het zijn in principe boekhoudkundige gereedschappen met een eenvoudige visuele voorstelling van een wisselwerking van deeltjes.

Het is dus niet zo dat fysici denken dat die deeltjes gedurende hun leven al die tijd objectief bestaan en trajecten afleggen, dat is in tegenspraak met het golfaspect dat de kwantumfysica aan ze toekent. Ze nemen liever aan dat ze alle mogelijke paden ‘uitproberen’ waarna er bij meting altijd een gekozen wordt. Het diagram is alleen maar een manier om de mogelijke interacties visueel te maken. Maar de verleiding om dit als objectieve fysieke gebeurtenissen te zien is er natuurlijk altijd wel.

Een eenvoudig voorbeeld

Feynmandiagram met twee electronen en één foton voor de interactie.

Hierboven staat een van de eenvoudigste Feynmandiagrammen die je kunt tegenkomen op het internet. Verticaal is hier de tijd (t), horizontaal de plaats (x) weergegeven. Dit diagram geeft de eenvoudigste manier weer waarop twee elektronen elkaar kunnen beïnvloeden. Twee elektronen vliegen op elkaar af, stoten elkaar af op t0 en vliegen weer met dezelfde snelheid uit elkaar. Op het moment t0 wisselen ze een foton uit. Ze zijn dan op posities x1 en x2. Een foton bezit een zekere impuls, draagt die over en wisselt daarmee de impuls van beide elektronen uit. Na de uitwisseling vliegen de elektronen uit elkaar met dezelfde snelheid waarmee ze elkaar eerst naderden. Het is de vraag natuurlijk hoe elektronen ‘weten’ dat er andere elektronen in de buurt zijn zodat ze fotonen gaan uitwisselen. De uitwisseling, zoals hier weergegeven, is een instantaan proces, het pad van het foton loopt horizontaal op t0.

Het foton wisselt de impulsen uit

Hé, dat is merkwaardig, daarmee is de snelheid van het foton oneindig. Dat zal niet de bedoeling zijn van het diagram. Maar er is nog meer dat vragen oproept. De richting van het foton is hier niet aangegeven. Het foton zou van rechts naar links maar even goed van links naar rechts kunnen bewegen. De elektronen ondergaan door de uitwisseling van het foton allebei een impulsverandering. Impuls is de hoeveelheid beweging uitgedrukt in massa m maal snelheid v: p = mv. Het linker elektron ondergaat een snelheidsverandering Δv1. Daaruit volgt een impulsverandering Δp1= mΔv1, het rechter elektron idem dito: Δp2= mΔv2. De snelheidsveranderingen Δv1 enΔv2 zijn even groot en tegengesteld gericht: Δv1 = -Δv2. Dat betekent dat de totale impuls niet verandert: Δv1 + Δv2 = 0 dus Δp1 + Δp2 = 0. Dat is 100% in overeenstemming met een belangrijke wet in de fysica: De totale impuls van een gesloten systeem verandert niet.

De boekhouding klopt voor de impulsen

Het foton zorgt hier voor de overdracht van de impuls, een foton heeft namelijk een impuls volgens De Broglie: p=h/λ. Beide elektronen ondergaan een gelijke en tegengestelde impulsverandering die wordt overgebracht via het foton, of het foton nu naar links of naar rechts beweegt. Stel bijvoorbeeld dat het foton naar rechts beweegt. Het linker elektron ondergaat een impulsverandering Δp1= mΔv1 = h/λ, het rechter Δp2= mΔv2 = – h/λ. Dat laatste minteken komt omdat het foton zijn impuls verliest bij de interactie met het rechter elektron. Aangezien geldt: Δv1 = – Δv2 blijft de totale impuls Δp1 +Δp2 behouden. Als het foton in de omgekeerde richting gaat is het resultaat hetzelfde. Het maakt hier dus niet uit in welke richting het foton beweegt. Als het foton de lichtsnelheid heeft dan zullen de impulsveranderingen wel in tijd iets na elkaar liggen. Het uitzendende elektron verandert het eerst in tijd van impuls, het ontvangende elektron ietsje later. Maar dat is geen echt probleem. De boekhouding klopt.

Er zijn minstens twee fotonen nodig.

Maar hoe gaat het met de energie? Een foton transporteert namelijk ook energie als gevolg van zijn frequentie f: E=hf. Dat is de wet van Planck. Als het foton naar rechts beweegt moet het linker elektron een hoeveelheid bewegingsenergie verloren hebben omdat die het aan het wegvliegende foton heeft afgestaan: ΔE= – hf. Het linker elektron heeft daardoor snelheid verloren. Die energie krijgt het ontvangende rechter elektron er vervolgens bij als bewegingsenergie. Die heeft dus een hogere snelheid verkregen. En als het foton naar links zou bewegen verliest het rechter elektron bewegingsenergie die het linker elektron erbij krijgt. Dat kan niet kloppen. Beide scenario’s zijn in conflict met de elastische botsing van twee objecten en veroorzaken een asymmetrie in het verloop van de interactie. Als we hetzelfde als bij een elastische botsing willen bereiken moeten we twee gelijktijdige fotonen veronderstellen, één van links naar rechts en één van rechts naar links. Beide dragen energie en impuls over. Dan klopt de boekhouding weer. De som van de overgedragen impulsen is nul en er is in totaal geen overgedragen energie. Daar hebben we dan wel twee fotonen voor nodig. Op zich kan een Feynmandiagram op die manier aangevuld worden. Daar is geen enkel bezwaar tegen.

Feynmandiagram met twee electronen en twee fotonen.

Het kan eenvoudiger

Het verhaal met uitwisseling van fotonen wordt aanzienlijk moeilijker bij deeltjes die elkaar aantrekken. Is het nu eigenlijk niet eenvoudiger om een enkele interactie te veronderstellen waarbij de elektronen wel hun impuls uitwisselen maar geen energie? Een foton is volgens mij niets meer of minder dan de constatering van een energie-uitwisseling die plaatsgevonden moet hebben. De aanname dat het daarbij een fysiek deeltje zou moeten zijn is het resultaat van het beeld dat de klassieke fysica ons opdringt. Een foton kan dus ook beschouwd worden als de constatering van een impulsuitwisseling. Elders op deze website, en ook in mijn boek, heb ik uitgebreid beargumenteerd dat het foton niet fysiek bestaat en dus ook niet reist. Het foton is volgens mij een gereïficeerde abstractie.

Kwantumveldtheorie

In de kwantumveldtheorie wordt verondersteld dat een bewegend elektron, dat zolang het niet gemeten is een niet-fysieke kansgolf is, omringd wordt door een wolk virtuele (!) fotonen waarvan er dan twee in dit geval echte fotonen worden om voor de impulsuitwisseling zorg te dragen. Deze voorstelling van zaken vervangt het elektromagnetische veld idee van Maxwell. Een idee waar Maxwell al niet heel gelukkig mee was aangezien hij eigenschappen aan de lege ruimte moest toekennen. De kwantumveldtheorie vervangt nu dat elektromagnetische veld door grote hoeveelheden virtuele fotonen uit het niets te veronderstellen. Op die manier voorkom je het lastige idee dat elektronen elkaars nabijheid zouden ‘voelen’ en ‘op tijd’ beslissen om een impulsuitwisseling uit te voeren om daardoor weer van elkaar te gaan bewegen. Het objectieve elektromagnetische veld is dus vervangen door iets dat nog complexer is en uiteindelijk toch ook weer gebaseerd is op het veld-idee, een toestand van de lege ruimte, dit keer tjokvol met virtuele deeltjes. Deze kwantumveldtheorie levert wel zeer precieze voorspellingen op.

Dansen met kwantumvelden

Voor 1900 hadden we het biljartballenmodel van het universum. Daar is nu de kwantumveldtheorie voor in de plaats gekomen. Stel dat je hebt liggen piekeren over dat kwantumveld en die virtuele fotonen. Je valt in slaap en je droomt. Je staat in danstenue op een enorm uitgestrekte spiegelgladde dansvloer waar je de muren niet van ziet. Overal bewegen zich andere dansers, het krioelt door elkaar op sommige plekken. Op andere wat stillere plekken staat er een rustig een pirouette te draaien. Het is zo glad dat je met geen mogelijkheid van je plaats komt. Hoe doen die anderen dat? Dan merk je op dat er voortdurend biljartballen in je buurt verschijnen en weer verdwijnen. Hoe groter de bal, hoe zwaarder en hoe sneller die weer verdwijnt. De kleinere en lichtere blijven wat langer bestaan maar verdwijnen tenslotte ook. Je wilt dansen en je kijkt uit naar een partner. Dan zie je iemand van hetzelfde geslacht als jij op je af glijden. Daar wil je niet mee dansen. Je grijpt een grote zware biljartbal die net verschijnt en gooit die in zijn/haar richting . Die ander vangt de bal netjes op waarna die bal meteen weer in het niets verdwijnt. Jullie glijden weer uit elkaar. Dan zie je iemand van het andere geslacht. Daar wil je best mee dansen maar die beweegt zich glijdend over een traject dat niet bij jou in de buurt komt. Je grijpt weer een biljartbal die net verschijnt en die gooi je nu tegengesteld aan de richting waarin jij wilt bewegen en je ziet tot je plezier dat de ander dat ook doet. Jullie bewegen naar elkaar toe en beginnen te dansen … maar dan wordt je net wakker. Einde droom. Jammer. Maar je begrijpt nu wel het idee van het kwantumveld beter. Gewoon weer biljartballen. Maar nu ‘virtueel’.

NB: Ik ben niet homofoob, maar ik zag geen mogelijkheid om dit verhaal genderneutraal te maken. Ik heb er geen totaal geen probleem mee als er anders dan +/- wordt gedanst, gekust of gevreën.

Virtuele epicykels

Als ik die verklaring met virtuele fotonen overdenk dan doet me dat onwillekeurig denken aan de epicykels van Ptolemaeus waarmee de bewegingen van de planeten in het uitspansel op een zeer complexe manier verklaard werden en dat 1400 jaar standhield omdat men het idee van de aarde in het middelpunt niet wilde loslaten en omdat het zo nauwkeurig was in zijn voorspellingen.

Het Ptolemeïsch model van het zonnestelsel. De aarde (blauw) vlak naast het middelpunt van de deferent, de grote cirkel. Mars beweegt rond de aarde in epicykels, kleine cirkelbanen waarvan het middelpunt in een jaar beweegt over de deferent. Het gele balletje is de zon zoals die zich in een jaar door de dierenriem verplaatst. Klik voor simulaties van andere planeten.