Het voorstel van Hugh Everett – alles wat gebeuren kan, gebeurt.

Een van de hypotheses die de verschijnselen in de kwantumfysica probeert te verklaren, met name de kwantumcollaps die bij de meting plaats vindt – het abrupte einde van de kwantumtoestandsgolf en het verschijnen van het deeltje – is de Multiversa hypothese van Hugh Everett. De toestandsgolf is een golf die al die mogelijke toestanden van het te meten deeltje bevat. In Everett’s voorstel gebeurt alles dat gebeuren kan ook fysiek. Daarvoor splitst het universum, waarin de meting plaatsvindt, in evenzovele universa als er mogelijkheden zijn. In al die afgesplitste universa bevindt zich een kopie van de bewuste experimentator. Elke kopie neemt dus één van de uitkomsten van het experiment waar. Er is dan helemaal geen kwantumcollaps die mysterieus plaatsvindt bij de meting.

Aanvankelijk waren er weinig aanhangers van Everett’s idee. Maar op dit moment heeft het idee best veel aanhangers onder de kwantumfysici. De aantrekkelijkheid ervan is simpel. Er is geen niet-materieel bewustzijn nodig in deze hypothese en we kunnen blijven aannemen dat het bewustzijn een product is van de materiële hersenen. Op dit moment nog steeds de meest populaire hypothese in de neurowetenschap ondanks een enorme hoeveelheid uitstekend forensisch materiaal dat het tegendeel aantoont. Men wenst daar blijkbaar onwetend van te blijven.

De dubbelspleet als toets

Nadenkend over de multiversa hypothese dacht ik aan de uitspraak van Richard Feynman; ‘De mysteries van kwantummechanica kunnen begrepen worden aan de hand van één experiment. Dat is het dubbele spleet experiment. Het experiment is simpel maar de resultaten laten ons versteld staan’. De vraag wordt dan: kan ik het dubbel spleet experiment begrijpen vanuit de Multiversa hypothese? Kan het dubbelspleet experiment als toets dienen voor deze hypothese?

Het dubbelspeet experiment is voor het eerst uitgevoerd door Thomas Young in 1805. Hij liet zonlicht door twee spleten – smalle evenwijdige krassen in een beroete glasplaat – vallen. Het resultaat daarvan zag en ziet er als volgt uit:

Evenwijdige gekleurde banen van licht gescheiden door donkere banen (fringes). Dit heet een interferentiepatroon. Dit patroon is goed te begrijpen met de golfopvatting van licht. De twee spleten fungeren als synchrone bronnen van licht. De golven uit de twee spleetbronnen ontmoeten elkaar en op elke plek worden hun uitwijkingen bij elkaar opgeteld. Het blijkt dat er aaneensluitende uitwaaierende lijnen van maximale trilling en daartussen eveneens aaneensluitende uitwaaierende lijnen van rust ontstaan. De gekleurde lijnen ontstaan omdat zonlicht uit een heel spectrum van golflengtes bestaat, van rood tot violet, en voor elke golflengte liggen de maxima buiten het middelste maximum op andere afstanden van het midden.

Voor meer info verwijs ik naar dit uitstekende YouTube fimpje van Veritasium.

Licht bestaat toch uit deeltjes

Het probleem is dat licht geen continu golfverschijnsel is maar dat het bestaat uit energiepakketjes, fotonen, waarbij de energie E van elk foton evenredig is met de frequentie f van de golf. Die evenredigheidsconstante is de constante van Planck, ontdekt rond 1900. Het is overigens lastig om een frequentie toe te kennen aan het foton zelf. Wat is de frequentie van een deeltje?

E = h.f – h is de constante van Planck: 6,626 x 10-34 J.s

Fotonen en de toestandsgolf

Fotonen zijn lichtdeeltjes waarvan het gedrag wordt ‘gestuurd’ door een kwantumtoestandsgolf, de Schrödinger toestandsgolf. (NB: Er is nog nooit een bewegend foton direct waargenomen, de waarneming betekent namelijk de annihilatie van het foton). Elk onderdeel van die toestandsgolf is te beschrijven als een vector, een pijl die de grootte en de richting van de uitwijking van de golf beschrijft. Deze vector moet beschreven worden in imaginaire dimensies, hetgeen voor de mathematicus geen probleem is, maar wel voor ons voorstellingsvermogen. Het is geen materiële golf, wat af te leiden is uit het feit dat deze vector niet iets is dat bestaat in onze 3-dimensionale ruimte. De absolute lengte van de vector in het kwadraat op een bepaalde plek geeft echter wel iets bruikbaars aan, de kans om het foton bij meting op die plek aan te treffen. Een kans is echter geen materieel fenomeen.

De frequentie en de golflengte van die niet-materiële toestandsgolf zijn de frequentie en golflengte die wij constateren bij waarnemingen van licht, al bestaat dat dan blijkbaar uit fotonen. Als wij een foton detecteren dan is dat het resultaat van de eerdergenoemde kwantumcollaps, het abrupte einde van de toestandsgolf, waarbij het foton zijn energie aan de detector – bijvoorbeeld ons netvlies – overdraagt. De fotonen die als lichtpuntjes op het detectiescherm verschijnen zijn dus het resultaat van de kwantumcollaps van de toestandsgolf bij aankomst op het scherm. De oorzaak van die kwantumcollaps is nog steeds niet experimenteel vastgesteld, hoewel recente experimenten lijken aan te tonen dat het om informatie over de toestand van de kwantumdeeltjes gaat. Everett zoekt dus de enigmatische kwantumcollaps totaal uit te bannen.

Elk foton heeft zijn eigen toestandsgolf met zijn eigen specifieke golflengte, behalve bij een laser. Daar is sprake van een toestandsgolf waar meerdere fotonen mee geassocieerd zijn. Dat is dus coherent, samenhangend, licht. Laser-fotonen zullen dus groepsgewijs bij voorkeur materialiseren op die plekken waar hun collectieve toestandsgolf maximaal is.

De toets – een continu interferentiepatroon

Terug naar de Multiversa hypothese nu. We doen een experiment. We sturen één enkel foton door een dubbele spleet. Volgens die hypothese splitst ons universum in evenzovele kopieën als nodig zijn om alle mogelijke foton-detecties te bevatten. En dat zijn er nogal wat. De kwantummechanica voorspelt namelijk een continu verloop van maximale en minimale intensiteiten. Dus niet een beperkt aantal discrete punten met daarbuiten niets.

Dat betekent een oneindig aantal mogelijke uitkomsten voor de plaats waar het foton terecht kan komen. Eventueel kunnen we die oneindigheid aanpassen tot een aftelbaar aantal mogelijkheden door de Plancklengte te nemen als kleinst mogelijke lengte-eenheid. Op een breedte van 10 cm geeft dat nog steeds een enorm aantal mogelijkheden, ergens in de buurt van 10³³. Dus één foton door een dubbelspleet sturen en detecteren resulteert dan in ca. 10³³ afgesplitste kopieën van ons universum met evenzovele kopieën van u en mij die elk één van die mogelijkheden in hun eigen universum observeren.

Op zich is dat enorme aantal nog geen bewijs dat de Multiversa hypothese niet de uiteindelijke waarheid is. Maar het lijkt me toch wel een stevige contra-indicatie en in elk geval een goede reden om niet zo serieus te nemen als door vele fysici wordt gedaan. Hij is nog volstrekt onbewezen en hoogstwaarschijnlijk onbewijsbaar.

Meten bij de spleet en de multiversa

De Multiversa hypothese dient ook nog een verklaring te kunnen leveren voor een bijzonder opmerkelijk, maar steeds weer experimenteel bevestigd, verschijnsel. Zodra we op een of andere manier, doet er niet toe hoe, het experiment zo inrichten dat we kunnen weten door welke spleet ons foton is gegaan, dan verdwijnt het interferentiepatroon. Het resultaat is een lichtvlek die het sterkst is in het midden en afneemt naar de zijkanten.

Als experimenteel vastgesteld kan worden dat het foton door de linker spleet gaat betekent dat namelijk dat de toestandsgolf zich aangepast moet hebben en een 100% kans op aanwezigheid in de spleet is gaan bevatten. Een kans van 100% is wat mij betreft identiek aan materiële aanwezigheid. In elk geval daar niet van te onderscheiden. Het is dan goed te begrijpen dat vanuit die locatie in de spleet van 100% kans op aanwezigheid een enkelvoudige toestandsgolf vertrekt en geen golf meer uit de andere spleet. En daarmee is dan de lichtvlek verklaard.

In de Multiversa hypothese is dus de manier waarop het universum zich afsplitst in zoveel universa als er mogelijkheden zijn, zoals die door de toestandsgolf worden weergegeven, door onze experimentele ingreep aanzienlijk gewijzigd. Hoe kan nu mijn beslissing om wel of niet te meten in welke spleet het foton verscheen deze enorme aanpassing in de creatie van kopieën van het universum teweegbrengen? Een hardnekkige materialist zal argumenteren dat die beslissing van mij al 100% voorbestemd was waarbij hij natuurlijk de demon van Laplace ook heeft uitgebreid in zijn mogelijkheden om al die afgesplitste universa volledig te kunnen kennen en voorspellen. Dat is bijvoorbeeld het – volstrekt onbewezen – standpunt van Gerard ’t Hooft, Nobelprijswinnaar.

Is dit nog wel aannemelijk?

Is dat, deze waanzinnige proliferatie van multiversa die in hun onvoorstelbare totaliteit ook nog eens volledig gepredestineerd zijn, nog steeds aanvaardbaarder dan de hypothese dat het bewustzijn van de waarnemer het gemanifesteerde creëert in overeenstemming met de informatie waarover hij kan beschikken? Dat is mijn vraag.

Keer het eens om

Maar toch heeft Everett wel iets waardevols opgemerkt, vind ik. Het enige dat nodig is om zijn hypothese, wat mij betreft, aanzienlijk aannemelijker te maken is een radicale verandering in perspectief. Zijn idee was dat alles wat kan gebeuren ook daadwerkelijk gebeurt. Die daadwerkelijkheid zag hij als materieel. Niet alleen de werkelijkheid die wij ervaren was materieel, maar ook al die afgesplitste en afsplitsende universa waren dat ook en dus niet in de aard van hun substantie van elkaar te onderscheiden. Bedenk nu dat dat laatste idee, in substantie niet van elkaar te onderscheiden, losgekoppeld kan worden van het idee van materialiteit. Dus als we al die multiversa zien als niet-materiële kansverdelingen in de toestandsgolf van het universum, dan moeten we dat, als we consequent zijn, ook doen voor het universum dat wij zelf ervaren. Onze dagelijkse belevingswereld is dan in feite net zo immaterieel als al die mogelijke universa die wel bestaan in die toestandsgolf.

Dat is inderdaad een radicale omkering van perspectief. Het voordeel daarvan is dat het enorme mogelijkheden biedt voor de rol van de geest waarmee wij blijkbaar uit al die mogelijke toestanden onze ervaringen kiezen en creëren. De vrije wil is terug, het voortbestaan van de geest na – en voor – de dood is weer mogelijk. De nabij-de-dood ervaring (NDE) past helemaal in dit kader en hoeft niet meer ontkend of weggezet te worden als de hallucinaties van een stervend brein. Dat laatste is trouwens een idee dat geen enkele verklaring biedt voor een belangrijke subset van deze ervaringen. Dat zijn die NDE-ervaringen waarbij er geen enkele plausibele materiële verklaring bestaat voor de inhoud van de ervaringen. En die zijn legio. Lees ‘Wat een stervend brein niet kan’ van Rivas en Dirven. Ook als u een verstokte materialist bent. Juist dan.