Coherentie, decoherentie en de waarnemer van de toestandsgolf

De toestandsgolf is een kansgolf

De toestandsgolf in de kwantumfysica is het fenomeen dat uit de Schrödingervergelijking rolt, daardoor mathematisch beschreven wordt, en dat de kans voorspelt om het object, waarop die toestandsgolf betrekking heeft, op een gegeven tijdstip en locatie aan te treffen bij meting. In de kwantumfysica speelt de coherentie van die toestandsgolf een belangrijke rol. Wanneer de meting plaatsvindt eindigt de toestandsgolf en wordt het object waargenomen. Dat einde van die toestandsgolf wordt vaak decoherentie genoemd. Een goed begrip van wat onder coherentie en decoherentie wordt verstaan is dus belangrijk.

Een samenhangend fenomeen

Coherentie betekent samenhang. Om golfgedrag te kunnen vertonen is een vorm van samenhang nodig plus een kracht die naar de middenpositie streeft. Bij water is die samenhang de direct fysieke connectie van de watermoleculen. Het is de zwaartekracht die voor een terugkeer naar de middenpositie, het stille wateroppervlak zorgt. De zwaartekracht zorgt hier dus voor de terugkeer naar de middenpositie van de golf, de fysieke connectie, de coherentie, van de watermoleculen zorgt voor het doorgeven van de beweging.

Surface Wave Motion
Oppervlaktegolf in een vloeistof. De vloeistofdeeltjes voeren daarbij een cirkelvormige beweging uit. Er wordt dus geen vloeistof naar rechts getransporteerd door de golf.

Bij een geluidsgolf in lucht is de luchtdruk de kracht die naar middenpositie streeft. Die druk zorgt voor een terugkeren naar de middenpositie. In de middenpositie is de druk dus gelijk aan de omgevingsdruk. De samenhang bij geluid in lucht komt voort uit het voortdurende botsen van luchtmoleculen waardoor ze hun energie voortdurend uitwisselen. Een geluidsgolf is dus een coherent verschijnsel. Dat wil zeggen dat het medium de coherentie verschaft, net als bij een vloeistof.

Sound Wave GIF - Sound Wave - Discover & Share GIFs
Ook in een geluidsgolf worden er geen luchtmoleculen getransporteerd, alleen gebiedjes van hoge en lage druk. De geluidsinstallatie aanzetten zorgt niet voor een lagere druk in de kamer.© ar.inspiredpencil.com

Bij elektromagnetische golven, EM-golven, zoals licht, wordt de samenhang, de coherentie, verzorgt door het feit dat een veranderend magnetisch veld ook een veranderend elektrisch veld veroorzaakt. En andersom ook. Die veranderingen hangen dus nauw samen. De kracht die de EM-golf terug doet keren naar de middenpositie is wat lastiger. Elektrische en magnetische velden hebben de neiging om geleidelijk uit te doven als er geen elektrische resp. magnetische lading in de buurt is. Alleen hun wederzijdse dynamiek houdt ze dus in beweging. De kracht naar de middenpositie is daarmee een gevolg van de neiging tot het verlies aan dynamiek. Dat is weer een gevolg van de neiging van een elektrisch of magnetisch veld om zich in te ruimte met de snelheid van het licht naar alle kanten te verspreiden waardoor de plaatselijke sterkte snel moet afnemen. Dat een elektrisch of magnetisch veld zich in de ruimte op die manier verspreidt is een fundamenteel en ook onverklaard gegeven. We weten nog steeds niet eens wat het is. Alleen hoe het zich gedraagt.

Intro to SDR and RF Signal Analysis
EM-golf. De elektrische (E) en de magnetische (B) veldkrachten staan loodrecht op elkaar. De verandering in de elektrische veldsterkte veroorzaakt een verandering in de magnetische veldsterkte .. en andersom. Dat werkt alleen indien de golf beweegt met de lichtsnelheid.

De kwantumtoestandsgolf en de waarnemer

De kwantumfysische toestandsgolf is nog weer een stap lastiger. Het is voor zover we dat kunnen beoordelen en weten, een golf van potentie, van mogelijke waarnemingen, waarbij positie en beweging, de kansen daarop bij meting, elkaar afwisselen. Potentie is duidelijk immaterieel. Het object is er – nog – niet. Positie en beweging zijn strijdig met elkaar. Als de positie verandert dan is dat beweging. Zodra er beweging is, wordt de positie veranderlijk dus onzekerder. Zodra de positie zekerder is wordt de beweging juist minder. Heel kort door de bocht, stilstand is de afwezigheid van beweging, beweging is de afwezigheid van stilstand. Dat is daarom ook een vorm van samenhang tussen die twee fenomenen, positie en beweging, waarbij het willen kennen van zowel positie als beweging de terugdrijvende kracht is. In het willen kennen zien we meteen, hopelijk, de invloed van de waarnemer op zijn ervaring terug en begrijpen we misschien iets meer van het niet-materiële karakter van de toestandsgolf. Het is ook een prachtige expressie van het Yin en Yang principe.

Yin yang gif - Imagui
Yin en Yang, stilstand is de afwezigheid van beweging, beweging is de afwezigheid van stilstand

Verlies aan samenhang

Wat is nu decoherentie dan? Letterlijk is dat het verlies aan samenhang in het medium van de golf. Decoherentie is door veel fysici aangevoerd als het mechanisme waardoor de kwantumtoestandsgolf eindigt en het waargenomen deeltje verschijnt. Hier zitten verschillende aannamen in. Een belangrijke is die van het verdwijnen van de golf, de ineenstorting, door de invloed van de meting. Dat dat een aanname is blijkt uit het feit dat de toestandsgolf vóór de meting ook niet waargenomen kan worden. De golf is dus niet materieel. Kun je dan nog van ineenstorten spreken? Kan iets wat niet materieel is, er dus niet is in de zin die wij aan er zijn toekennen, ineenstorten? Zo’n plotseling verlies van samenhang zien we bij de golven die we wel kunnen waarnemen nooit tenzij we heel speciale maatregelen nemen waarbij we het medium waarin de golf zich voortplant plotseling wegnemen. In het luchtledig heb je geen geluid meer. Een meting zou dan, analoog, het medium waarin de toestandsgolf zich voortplant plotseling annihileren.

Decoherentie aanvoeren als een oorzaak van het verlies aan samenhang is een tautologische truc. De beschrijving van de gebeurtenis, de naam die we eraan geven, hanteren als een logische verklaring is een tautologie. Het regent omdat het regent. De golf verdwijnt omdat de golf verdwijnt. Decoherentie is slechts een label.

Een immateriële golf van potentie

Terug nu naar de, wat mij betreft meest waarschijnlijke, oorzaak van de overgang van de toestandsgolf, die golf van potentie, naar het waargenomene. Dat is onze waarneming, het overgaan van potentie in de realisatie, de bewustwording van het waargenomene. Dat is de invloed van de waarnemer. Wat niet wil zeggen dat de bewustwording van het waargenomene onverbiddelijk betekent dat het waargenomene concreet materieel bestaat. Denk maar eens aan dromen.

O ja, waarom we ervan overtuigd zijn dat de kwantumtoestandsgolf bestaat terwijl we die niet kunnen waarnemen, dat is vanwege al die dubbelspleet experimenten waarvan het resultaat alleen verklaard kan worden als het resultaat van een golfverschijnsel. Daarom.

Over de invloed van de waarnemer heb ik elders al het nodige gezegd. Dat is iets dat Einstein al vroeg inzag als consequentie van de kwantummechanica en het stond hem volstrekt niet aan. Hij gebruikte het voorspelde effect, dat simpelweg kijken de uitslag van het experiment beïnvloedt, daarom als argument voor zijn idee dat de kwantummechanica nog geen complete theorie kon zijn. Hij heeft in zekere zin gelijk gekregen door diverse experimenten die het door hem voorspelde waarnemer effect inderdaad aantoonden. De kwantummechanica klopte dus uitstekend. Jammer voor Einstein. Twijfelaars aan het waarnemereffect verwijs ik naar dit boeiende interview met professor Donald Hoffman die een overtuigend betoog voert voor het primaire bewustzijn dat in zijn ogen een netwerk is van bewuste agenten. Voor een artikel van hem hierover zoek op het internet naar ‘Objects of Consciousness’ of klik hier voor de pdf.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *