Een bijzonder hardnekkig misverstand

Het duikt steeds weer op in berichten over kwantumverschijnselen: ‘Afhankelijk van de wijze waarop wordt gemeten manifesteert het kwantumobject zich als deeltje of als golf.‘ Nee, nee en nog eens nee, dat is wat mij betreft niet het juiste beeld.

Zo’n uitspraak wekt de indruk van een object dat zich weloverwogen aanpast aan de gebruikte meetmethoden en dan beslist of het zich als golf of als deeltje laat zien. Geen wonder dat veel mensen hier al afhaken.

Dit verkeerde beeld, dit misverstand, heeft zijn oorsprong in het beeld dat wij vanaf onze vroegste herinneringen binnengelepeld hebben gekregen. Het beeld van de wereld die onafhankelijk van ons bestaat en waarin wij de rol van toeschouwer vervullen, als een toevallige omstander die er ook net zo goed niet had hoeven te zijn. We zijn gewend om ons iets, een ding, voor te stellen als iets dat er gewoon IS en er altijd geweest is. Dat doen we zelfs als het zich al naargelang de manier waarop we ernaar kijken ineens totaal anders en uiterst dubbelzinnig voordoet, zoals bovengenoemd kwantumobject.

Creëren wij onze wereld?

Het is veel ongebruikelijker om ons voor te stellen dat het ding er is OMDAT we het waarnemen, dat het vóór onze waarneming niet bestond en ná onze waarneming er niet meer is. Als we dat zouden doen krijgt dan het ding eigenschappen die we doorgaans aan dromen en gedachten toeschrijven en niet aan ‘echte’ dingen. Die manier van voorstellen past slecht in het gebruikelijke beeld van de permanentie van onze wereld. Toch leert de kwantumwereld ons dat dat beeld van een objectieve permanente wereld hoogstwaarschijnlijk niet waar is.

Kijken naar het dubbele spleet experiment

Het dubbele spleet experiment is een cruciaal experiment in de kwantumfysica. Laten we daarom eens gaan kijken naar dat dubbele spleet experiment.

Electronen die worden afgevuurd op een dubbele spleet vormen een interferentiepatroon.

Als we een groot aantal deeltjes, fotonen, electronen of zelfs grote moleculen, door een dubbele spleet vuren dan onstaat er een interferentiepatroon. Dat is een patroon van lichte en donkere banden. Dat patroon ontstaat ook als we dat deeltje voor deeltje doen. Ook na lange tijd vuren blijken bepaalde gebieden niet of nauwelijks geraakt te worden, dat zijn de lichte banden in bovenstaand plaatje.

Zo’n interferentiepatroon is het gevolg van golfgedrag. Het treedt op als golven elkaar op bepaalde plekken versterken of uitdoven al naargelang respectievelijk hun synchrone gelijkgerichte of juist tegengestelde beweging. Bekijk dit YouTube filmpje voor een zeer verhelderende demonstratie van twee spleten interferentie.

Er is een mathematisch verband tussen de onderlinge afstanden van de banden van het patroon, de afstand tussen de spleten, de afstand van de spleten tot het scherm en de golflengte maar daar hoeven we hier niet op in te gaan om te begrijpen wat er plaatsvindt.

Een dergelijk interferentiepatroon ontstaat alleen als de golven dezelfde frequentie en golflengte hebben. Dat is het geval als twee golfbronnen synchroon trillen. De twee spleten fungeren hier als die bronnen die in fase trillen. De nogal schokkende gevolgtrekking die uit dit patroon wordt gemaakt is: ‘Elk deeltje vertoonde golfgedrag en moet dus ook een golf geweest zijn’. Dat geldt dus ook voor electronen en zelfs voor grote moleculen van meer dan 800 atomen.

Kijken bij de spleet

Als we nu het experiment nu zodanig aanpassen zodat we van elk deeltje kunnen vaststellen door welke spleet het is gegaan dan verdwijnt het interferentiepatroon en krijgen we een patroon dat je het beste kunt beschouwen als twee enkele spleet patronen die over elkaar heen geprojecteerd worden en daardoor eigenlijk niet meer te onderscheiden zijn van een enkele spleet patroon. Elk van de twee spleten produceert nu een enkele spleet patroon, een lichtvlek met de hoogste intensiteit in het centrum, op vrijwel dezelfde plek op het scherm.

De correcte conclusie is dat de golven die door de spleten heen gaan nu niet meer met elkaar interfereren. De relatie tussen die twee golven waardoor ze elkaar op vaste voorspelbare plekken uitdoven of versterken is verdwenen. De conclusie die nu vaak wordt getrokken dat we nu deeltjesgedrag zien slaat eigenlijk nergens op. Het enkele spleet patroon is nog steeds voor 100% golfgedrag, alleen we zien geen interferentie meer zoals die optreedt bij twee synchrone golfbronnen. Het lijkt er meer op dat elke golf die bij een deeltje hoort nu uit maar een van de spleten komt en niet meer uit allebei. En dat is precies wat er hier aan de hand is.

Hoe wij de wereld zien als een verzameling van dingen

.. we van elk deeltje kunnen vaststellen door welke spleet het gegaan‘. Let op hoe deze zin is geformuleerd. Impliciet zit hier de aanname al in dat er sprake is van een deeltje dat een traject aflegt en dat daarbij door een van de spleten reist. Dat is een vooronderstelling die voortspruit uit de manier waarop wij van kindsaf aan de wereld om ons heen hebben leren kennen. En het blijkbaar ontzettend moeilijk vinden om die los te laten. Een op een doel afgeschoten kogel is toch op elk onderdeel van het afgelegde traject geweest? Of niet soms?

De simpele hypothese: de waarneming laat het deeltje verschijnen

Probeer nu , al is het maar voor even, die vooronderstelling los te laten. Stel je het even voor, er is geen deeltje dat een traject aflegt, er is alleen maar een golf. Een golf die bijzonder intiem verbonden blijkt met onze waarneming van het deeltje. Hoe dat werkt stellen we hier nog even uit. Een golf die eindigt als wij een waarneming doen. Een waarneming wil dan zeggen dat wij vaststellen dat er een deeltje op dat moment en op die plaats was. Meteen nadat onze waarneming gedaan is, is het deeltje er niet meer maar is er weer een golf die daar begint waar wij het deeltje het laatst hadden waargenomen. Kijk nu met deze hypothese weer naar de versie van het dubbele spleet experiment waar we konden vaststellen door welke spleet het deeltje ging. Kunnen we het verdwijnen van de interferentie dan beter begrijpen?

Probeer daarom de volgende vijf logische stappen te volgen:

  1. Volgens deze hypothese is het de waarneming, in dit geval door welke spleet het deeltje ging, die het deeltje in een van de spleten liet verschijnen.
  2. Dat verschijnen in de spleet betekent impliciet het eindigen van de golf.
  3. Als de waarneming gedaan is dan was het deeltje er alleen maar ‘daar en op dat moment’ en vertrekt er onmiddellijk daarna weer een golf uit de spleet om uiteindelijk op het scherm achter de spleet terecht te komen.
  4. Aangezien het deeltje niet in beide spleten verscheen – laten we in elk geval maar aannemen dat er geen magische deeltjesverdubbeling plaatsvindt – hebben we nu nog maar één enkele golfbron.
  5. Er is nu dus wél een golf – tussen de dubbele spleet in het scherm – maar er is geen interferentie meer, aangezien we daar nu eenmaal twee synchroon trillende golfbronnen voor nodig hebben.

Hiermee geeft deze hypothese, de waarneming laat het deeltje verschijnen, een volledige en logische verklaring van het verdwijnen van de interferentie wanneer we gaan meten bij de spleet.

Twee in tijd achtereenvolgende waarnemingen in één experiment

Als de golf op het scherm valt dan nemen we daar een lichtpuntje waar. Dat is in principe ook weer een waarneming. Dus als we de meetopstelling zo inrichten dat we kunnen waarnemen in welke spleet het deeltje verscheen dan hebben een meetopstelling gecreëerd met twee achtereenvolgende locaties voor waarnemingen. Eén in de spleet en de ander op het scherm achter de spleten. Dat is het cruciale aspect in een experiment waar we meten bij de spleet.

We moeten dus niet zeggen dat het waargenomen object zich gedraagt als een golf of een deeltje afhankelijk van de manier van waarnemen. In beide opstellingen is het consequent zo dat er een golf is die telkens door een waarneming even resulteert in de manifestatie van een deeltje. In de opstelling waar we kijken in welke spleet het deeltje verscheen doen dus we gewoon twee achtereenvolgende waarnemingen waardoor een golf zich twee keer achtereen manifesteert als deeltje. De meting beïnvloedt direct het gemetene en twee achtereenvolgende metingen op twee locaties binnen de opstelling geven daarom logischerwijs een andere uitkomst dan een enkele meting alleen bij het scherm. Alsof je bij biljarten de rollende bal onderweg nog een stoot geeft en dan verbaasd kijkt dat dat het resultaat beïnvloed. Daar hoeven we dan echt geen intelligente bal voor te veronderstellen.

Er is een speler nodig om de ballen in beweging te brengen.

Geen deeltje en golf tegelijk maar een kansgolf

Als we er op die manier naar kijken dan is er dus geen sprake meer van een deeltje dat zich qua eigenschappen aanpast aan onze manier van meten. Het hele proces verloopt duidelijk en uiterst voorspelbaar, zolang we niet meten is het object dat we willen meten een golf, zodra we meten waar het object zich bevond en wanneer dat was vinden we het object als daar geweest zijnde. Het meten en de manifestatie van het object worden daarmee identiek!

Nu wordt de vraag wat die golf dan is en waaruit die bestaat natuurlijk levensgroot. Het antwoord op die vraag is al voorgesteld door de fysicus Max Born in het begin van de 20e eeuw. De kwantumgolf is in zijn voorstel een golf die op de juiste manier geïnterpreteerd de waarschijnlijkheid per plaats en tijd, waar en wanneer, voorstelt om het object aan te treffen bij een meting. De kwantumgolf geeft ons dus een voorspelling maar geen exacte. Het is een statistische, net als bij het werpen met een dobbelsteen de kans om precies een zes te gooien 1/6 is en dat de voorspelling van de gemiddelde uitkomst van een worp 3,5 is. Overigens ging Max Born er nog van uit dat het deeltje door de golf ‘geleid’ werd. Die interpretatie is later losgelaten.

Kwantummechanica is statistiek

Statistiek is dé manier waarop in de kwantummechanica zeer precies de resultaten van experimenten worden voorspeld. Bij de grote aantallen elementaire deeltjes die bij objecten groter dan een paar micrometer al spelen is de uitkomst aan de hand van deze kansen uiterst precies te voorspellen. Net zo als de gemiddelde uitkomst van honderd miljard keer werpen met een ideale dobbelsteen precies 3,5 zal zijn met een afwijking die we pas ergens na de 8e decimaal zullen vinden. Veel kwantumfysici willen wel aanvaarden dat het deeltje zich slechts bij meting manifesteert maar over hoe de meting dat doet zijn ze het onderling nogal oneens gezien het grote aantal verschillende interpretaties. De meeste interpretaties proberen de objectieve permanentie van de wereld te redden maar slagen daar nog steeds niet overtuigend in. In technische toepassingen gebruiken kwantumfysici gewoon de statistische berekeningsmethoden – shut up and calculate – en laten de interpretatie over aan de twistende theoretici.

De eenvoudigste verklaring is meestal de beste

Zoals ik in het begin al schreef betekent de aanname, dat het ‘ding’ alleen verschijnt omdat we kijken en dat het er niet is als we niet kijken, dat de werkelijkheid die we waarnemen dezelfde kwaliteit krijgt als gedachten en dromen. Als dat nu de aanname is die ons de meest simpele ondubbelzinnige verklaring geeft van het dubbele spleet experiment dan is die misschien toch niet zo gek als het u waarschijnlijk aanvankelijk in de oren klonk. We kunnen ons met deze hypothese elk onderdeel in het dubbelspleet experiment goed voorstellen zonder te pogen om deeltjes die tegelijkertijd golven zijn te visualiseren. Wellicht is het idee dat de wereld er altijd is, onafhankelijk van ons, een zeer hardnekkig misverstand. Dat is mijn overtuiging. De wereld is er omdat wij die waarnemen. Dat geldt dan ook voor het Covid-19 virus uiteindelijk. Natuurlijk roept dat weer een aantal andere vragen op. Kijkt u daarvoor maar eens op een andere pagina op deze website.

Wat is werkelijkheid eigenlijk?

De kwantumfysica vertelt ons dus een heel andere boodschap dan onze zintuigen. De wereld bestaat omdat wij die al ervarend creëren. Als dat nog niet geloofwaardig mocht zijn, bekijk dan eens deze video.

Experimentator effect?

In TVP 86 (Tijdschrift voor parapsychologisch onderzoek) kom ik een artikel tegen van professor Dick Bierman betreffende het experimentator effect dat onvoorzien is opgetreden bij een experiment dat ik in mijn cursus – en ook in mijn boek – ten tonele voer als bevestiging van het de rol van het bewustzijn bij beïnvloeding van de interferentie van een twee-spleten experiment. Het experimentator effect is dat de verwachting van de experimentator de uitkomst van het experiment zodanig beïnvloedt dat die uitkomst diens verwachtingen bevestigd. Geen beste boodschap voor mijn cursus respectievelijk boek op het eerste gezicht. Maar op het tweede gezicht is het experiment juist een prima bevestiging van mijn opvatting dat het bewustzijn de ervaren werkelijkheid én haar historie creeert.

Uitslag beïnvloed door weglaten van onwelkome resultaten

Dubbele spleet beïnvloeding door de geest

Het artikel van Bierman betreft een experiment van Dean Radin waarbij proefpersonen gevraagd worden om zich te concentreren op een dubbele spleet opstelling in een electromagnetisch afgeschermde ruimte en zich daarbij voor te stellen dat de fotonen door een bepaalde spleet gaan. Het is zo langzamerhand wel experimenteel bevestigd en ook een door fysici geaccepteerd feit dat het inwinnen van informatie over welke spleet het foton op weg naar het scherm passeert het interferentiepatroon laat verdwijnen. Een veel geopperde verklaring daarvoor is dat die informatie de toestandsgolf al in de spleet in doet storten zodat het foton zich daar manifesteert. Onmiddellijk daarna ontstaat er dan weer een nieuwe toestandsgolf vanuit het in die ene spleet gemanifesteerde foton die tenslotte op het scherm als een waargenomen lichtpuntje arriveert. Maar aangezien er dan geen synchrone toestandsgolf uit de andere spleet meer komt kan er ook geen interferentie meer plaatsvinden waardoor het lichtpuntje ook op een normaal donkere plek terecht kan komen. Dus buiten de interferentie’banden’. Daar heb je nu eenmaal twee golven voor nodig.

Dubbele spleet experiment met intensiteitsverdeling op scherm

Er zijn tussen 2011 en 2014 zes series experimenten uitgevoerd, met in principe steeds dezelfde opzet. Proefpersonen werden gevraagd om met hun geest te proberen om het foton door één spleet te laten gaan. Als hun dat zou lukken dan zou, volgens de hypothese, de interferentie minder scherp worden, omdat, zoals hierboven uitgelegd, informatie over welke spleet het foton passeert de interferentie doet verdwijnen.

Experimentele opzet bij experimenten 1 t/m 4 zoals beschreven in de publikatie. De proefpersoon zit in de stoel, T3 is het dubbelspleet apparaat inclusief laser, dubbelspleet en CCD voor registratie van het interferentiepatroon . De PC is voor het tonen van het fringe-effect.

Het afnemen van de interferentie werd bepaald en vastgelegd door het verschil in helderheid tussen een maximum en een minimum te meten. De zogenaamde fringe-index. De procedure was enigszins geavanceerder dan dat maar in principe komt het daarop neer. De experimenten zijn in totaal zeven keer uitgevoerd, de zevende keer in 2013 en 2014 online, dus met proefpersonen via het internet op fysiek grote afstand van het experiment. Het totaal aantal sessies in de eerste zes experimenten (niet online) was 250 met 153 deelnemers, in het online experiment was dat 5738 sessies met 1479 deelnemers.

De totale uitkomst was dat er inderdaad een significant effect was met een kans van minder dan 1:166.000 op toeval. De proefpersonen kregen van tevoren uitgelegd wat het experiment behelsde en om ze te helpen bij het concentreren op de dubbelspleet kregen ze feedback door het verloop van de fringe-index te tonen op een scherm in de vorm van een lijn die omhoog (verslechteren) of omlaag (verbeteren) bewoog. Ze konden dus onmiddellijk hun resultaat zien en dát blijkt belangrijk.

Een programmeerfout en het einde van een interessante hypothese

Het computerprogramma dat de fringe-index aan de proefpersonen toonde bleek in de verbeterde 2014 versie een programmmeerfout opgelopen te hebben, zodanig dat het teken van de fringe-index consequent werd omgekeerd. Een verslechtering werd, vanwege die aanpassing aan het programma, getoond als een verbetering en omgekeerd. Wat bij die sessies van 2014 als een verslechtering van de fringe-index werd geïnterpreteerd door de proefpersoon bleek juist een verbetering ervan te zijn, het tegengestelde van de verwachting dus. De uitslag van het onderzoek van 2014 was dus ook dat er een significante verbetering van de fringe-index werd geconstateerd. Ineens gaf het experiment regelrecht aan de verwachting van de experimentatoren tegengestelde resultaten.

Dat betekent dat het idee van de directe beïnvloeding van de fotonen zoals die door de spleten zouden gaan van de tafel was. De visuele en auditieve terugkoppeling plus wat de proefpersonen daarover was geïnformeerd toonden dus consequent een positieve correlatie met hun pogingen om de getoonde fringe index ‘positief’ te beïnvloeden, in de richting dus van verslechterde interferentie. Maar het betekende nu dat bij deze ‘verkeerde’ sessies het interferentiepatroon juist verbeterde – scherper werd – in plaats van te verslechteren. Dat is niet meer in overeenstemming te brengen met de hypothese dat geconcentreerde aandacht fotonen in de spleten zou manifesteren.

De betere interpretatie

Wat betekent deze uitslag dan wel? Wat niet te ontkennen valt is dat de proefpersonen er in slaagden om met hun geest de interferentie meetbaar te beïnvloeden. Niet door aan fotonen in spleten te denken maar simpelweg door een lijntje op een scherm omhoog te proberen te ‘denken’. Net zoals de proefpersonen bij Helmut Schmidt de opdracht kregen om meer groene dan rode lampjes op te laten lichten. Dat die lampjes gestuurd werden door een QRNG die willekeurige nullen en enen produceerde die de lampjes aanstuurden is een technisch gegeven maar dat was niet de opdracht aan de proefpersonen. Die werden ook niet gevraagd meer nullen dan enen uit de QRNG te laten komen. Bedenk ook dat die nullen en enen op hun beurt weer een interpretatie zijn van elektrische spanningsverschillen.

Mensen blijken dus in elk geval in staat om de materiële werkelijkheid die ze waarnemen te beïnvloeden. Maar die beïnvloeding moet blijkbaar wel geholpen worden door een min of meer direct ervaarbare terugkoppeling zoals een lampje of een stipje op een scherm. In mijn ogen is dat zelfs bijzonderder dan directe effecten op fotonen. Het gaat hier om beïnvloeding van de onderliggende oorzaken van de waargenomen werkelijkheid zonder dat bewust aan de oorzaken gedacht wordt. De processen ‘onder de motorkap’ van die werkelijkheid worden dus zodanig beïnvloed dat datgene wat we waarnemen ‘meebeweegt’ met wat onze geest verwacht. Alsof je je auto bestuurt door op je tomtom een andere route op te geven.

Om namelijk de lijn op het scherm omhoog te laten bewegen moest, bij het gebruik van het 2014 computerprogramma, de interferentie verscherpen in plaats van verslechteren. Interferentie is de uitkomst van een kwantumfysische waarschijnlijkheidsverdeling. De intentie van de proefpersonen om de lijn op het scherm omhoog te bewegen had dus invloed op die waarschijnlijkheidsverdeling en wel zodanig dat de waargenomen werkelijkheid, de manifestatie van die waarschijnlijkheden, meer aan hun verwachtingen ging voldoen.

Het lijkt mij in elk geval onwaarschijnlijk dat de proefpersonen in staat waren met hun geest de lijn op het scherm rechtstreeks te beïnvloeden en dat die beweging omhoog op zijn beurt weer een in de tijd terugwerkend effect had op de interferentie. Dat is omgekeerde causaliteit. De interferentie was er in tijd namelijk eerder, al was het maar een microseconde, dan het beeld op het scherm. Daar zat namelijk een computerproces tussen dat nu eenmaal tijd nodig had.

Creeren wij de historie van de gebeurtenissen?

Dus inderdaad heeft de geest blijkbaar invloed op de kwantumtoestanden die onder onze werkelijkheid zitten maar we hoeven die onderliggende kwantumtoestanden zelf niet bewust te kennen. We veranderen onbewust de basis van de waargenomen werkelijkheid en daarmee creëren we ook de hele historie van de fysische gebeurtenissen die uiteindelijk tot de bedoelde uitkomst leiden. Dát is nog eens een krachtige vaardigheid van de geest!

Imaginaire fotonen

Physics – Focus: Measuring the Shape of a Photon

Elders op deze website zijn argumenten gepresenteerd voor de opvatting dat fotonen niets meer zijn dan denkbeeldige deeltjes die geen werkelijk fysiek bestaan hebben. Het foton als deeltje is prima bruikbaar als model in diverse verklaringen maar bij uitgestelde kwantumwisser experimenten schiet dat model duidelijk tekort. Het is wellicht beter om het oorspronkelijke idee van Planck te volgen en alleen te spreken van de uitwisseling van EM-energie pakketjes en om je niet proberen voor te stellen dat die pakketjes een weg afleggen.

Als het klopt dat het slechts imaginaire deeltjes zijn dan kun je je gaan afvragen waar iemand mee bezig is als die met zijn geest denkbeeldige fotonen door één van de twee spleten tracht te sturen. Zoiets is natuurlijk gedoemd te mislukken als ze niet bestaan. Ook de verklaring dat het foton zich in de spleet manifesteert als daar geobserveerd wordt wordt nogal wankel. Want wat betekent dat? De manifestatie van een puur energiepakketje? Eenvoudiger is mijns inziens aan te nemen dat bij een observatie, die informatie over het foton oplevert, de niet fysieke toestandsgolf zich aanpast aan die informatie en nog slechts door één spleet gaat zodat de interferentie verdwijnt. Meer veronderstellen is niet nodig.

Experimentator effect?

Is dit nu een experimentator effect? In elk geval niet in de zin dat de experimentator resultaten negeerde die hem niet welkom waren. Toen Radin de softwarefout en het resultaat ervan ontdekte publiceerde hij dit uitgebreid in 2016 in Physics Essays nr 29 (lees sectie D paragraaf 3). Het idee dat mensen met hun geest fotonen direct zouden kunnen manifesteren in een van de spleten was meteen van tafel. Wat overeind bleef was dat mensen wel met hun geest invloed kunnen uitoefenen op de waarschijnlijkheidverdeling in de toestandgolf, dat ze dat niet rechtstreeks doen maar dat ze dat doen door een direct waarneembaar verschijnsel te beïnvloeden.

Is het nu een effect dat bewerkstelligt wordt door de verwachting/wens van de experimentator of die van de proefpersonen? De proefpersonen werden duidelijk op de hoogte gesteld van het doel van het experiment en wat de verwachting was. Diegenen die regelmatig mediteerden presteerden meetbaar veel beter dan de niet-mediteerders. Maar wat er uiteindelijk toe deed was de methode van feedback, een lijn op het scherm die omhoog zou gaan indien het de proefpersoon lukte om de uitslag van het experiment positief te beïnvloeden. Blijkbaar verwachtten de meeste proefpersonen dat hun dat zou lukken. Voor wat de experimentator betreft, die is voorzover ik weet meer geïnteresseerd in geest-materie wisselwerking, die hier ondubbelzinnig is aangetoond, dan op de mogelijkheid dat onze geest fotonen rechtstreeks zou kunnen beïnvloeden.

Zelf experimenteren?

Op het internet is de ANU Quantum Random Numbers Server te vinden. Daar kun je zelf experimenteren met het genereren van kwantum gegenereerde getallen. Een van de mogelijkheden daar is proberen of je het verschijnen van rode stippen in een 16 x 16 rooster kunt beïnvloeden.

Resultaat van willekeurig met een kwantumproces gegenereerde coördinaten in een 16 x 16 rooster. Probeer bijvoorbeeld de heldere rode stippen te ‘dwingen’ om in het centrum te verschijnen. Maak van elke sessie een screenshot en bekijk dan het resultaat van een groot aantal sessies. Gooi de ‘mislukte’ shots dus niet weg.