Einstein’s inzicht én blinde vlek

Het verzet van Einstein tegen de kwantuminterpretatie van Bohr

Einstein was, ondanks zijn bijdrage aan de kwantumfysica met zijn uitleg van het foto-elektrisch effect met de kwanta van Planck, sterk gekant tegen de kwantummechanica van Bohr, Heisenberg, Pauli, Born en von Neumann. Volgens Einstein ontbrak er aan de theorie nog het een en ander ondanks de geboekte successen. Einstein was ondanks zijn scherpe inzicht een materialistische denker die nog helemaal in de geest van de klassieke fysica met echte harde deeltjes met massa, snelheid en energie dacht. Fotonen waren volgens hem echte permanent bestaande deeltjes met een energie en impuls (stoot) die rechtstreeks afhingen van hun frequentie, hoewel de filosofische vraag nog stond wat de frequentie van zo’n deeltje eigenlijk betekende. De groep van Bohr propageerde juist het idee dat er vóór de meting alleen een niet-materiële toestandsgolf bestond die pas bij meting overging in een materieel deeltje.

Einstein was vooral een uitstekende bedenker van gedachte-experimenten (gedanken-experimenten), op die manier had hij ook zijn relativiteitstheorie ontwikkeld. Hij bedacht dan ook een aantal gedachte-experimenten waarmee hij hoopte Bohr en de zijnen te kunnen overtuigen dat hun kwantumtheorie in elk geval nog verre van compleet was. Hij vroeg zich in het eerste gedachte-experiment, dat hij op de Solway conferentie van 1927 in de strijd gooide, af wat er zou gebeuren als je bij een dubbele spleet experiment wist door welke spleet een foton ging. Volgens hem voorspelde de kwantumtheorie, zoals die op dat moment was, twee tegenstrijdige uitkomsten, namelijk wel en geen interferentiepatroon op het scherm achter de dubbele spleet.

‘Gedanken’-experiment met bewegende spleet en fotonen

Licht kan een stootje uitdelen

Einstein’s redenering ging aldus:

  • Een foton bezit een impuls. Impuls is een fysieke grootheid die de stoot aangeeft die een deeltje kan uitdelen. Die impuls is evenredig met de frequentie van het foton. Hoewel het foton geen rustmassa heeft en altijd met de snelheid van het licht beweegt kan het toch een stoot uitdelen op een voorwerp dat het raakt. Bekijk eventueel de YouTube video hierboven. Of als je liever leest: Fotonen, geen massa wel impuls? op natuurwetenschappen.nl
  • We schieten enkele fotonen – monochromatisch, dus allemaal dezelfde frequentie en golflengte – af met een fotonenkanon. Die fotonen moeten eerst door een beweegbare spleet waarvan we de op en neergaande beweging kunnen meten. Na de beweegbare spleet moeten de fotonen omlaag of omhoog om door de dubbele spleet te kunnen. We meten de terugstoot van een passerend foton met die be­weegbare spleet. Het foton heeft een snelheid en een richting die worden beïnvloed door de spleet wat klassiek fysiek betekent dat de spleet ook op zijn beurt moet gaan bewegen. Actie is gelijk aan reactie en tegengesteld gericht. Die tegengestelde beweging van de spleet kunnen we – in principe – meten.
Einstein’s bewegende spleet experiment – versie 1. Geen interferentie. Elk foton gaat door maar één spleet omdat we dat kunnen weten via de bewegende spleet.
  • Achter de beweegbare spleet bevindt zich weer de gewone dubbelspleet en scherm. De beweegbare spleet in de figuur is een tekening die daadwerkelijk door Bohr gemaakt is in het vinden van een antwoord op de uitdaging van Einstein. Hij tekende zelfs de moertjes waarmee de spleethouder op de drager van de opstelling vastgemaakt zou moeten worden.
  • Uit de terugstoot van de beweegbare spleet weten we welke spleet het foton gekozen heeft.  Als de spleet omlaag beweegt dan moet het foton omhooggaan en dus door de bovenste spleet gaan. Als de spleet omhoogschiet dan moet het elektron omlaaggaan en dus door de onderste spleet gaan.
  • We weten dus nu door welke spleet het foton is gegaan. Volgens de kwantumtheorie zal er zich nu een toestandsgolf uitbreiden vanaf die ene spleet. Maar vanaf de andere spleet zal er zich nu geen toestandsgolf uitbreiden. Er is daarom geen mogelijkheid tot interferentie, we zullen geen interferentiepatroon op het scherm zien. Het resultaat van het schieten van een groot aantal fotonen ziet er dan uit als een enkele vage vlek met midden achter de dubbele spleten de grootste intensiteit.
  • Tot zover uitstekend geredeneerd en niets tegen in te brengen.
  • Maar je kunt, zegt Einstein, het fotonenkanon samen met die enkele spleet ook beschouwen als een samengestelde bron van fotonen, zodat het experiment nu een gewoon dubbelspleet experiment wordt waarmee we fotonen op een dubbele spleet afvuren.
Hetzelfde bewegende spleet experiment – maar nu anders bekeken. De bewegende spleet is nu onderdeel van het fotonenkanon. We weten niet welke weg het foton kiest. We zien nu interferentie.

Bij deze alternatieve opzet van het experiment, die eigenlijk mechanisch exact gelijk is maar alleen in gedachten qua onderdelen anders ingedeeld, verwachten we nu wél interferentie. De reden daarvoor is dat het niet zou mogen uitmaken wat voor fotonenbron er precies wordt gebruikt. Als de fotonen maar allemaal dezelfde frequentie hebben.

Een verontrustende contradictie

Met dezelfde opzet, alleen in gedachten anders ingedeeld, verwachten we dus én wel én geen interferentie. De kwantumtheorie voorspelt twee tegenstrijdige uitkomsten en dat betekent dat ze niet volledig is.

Bohr vond na een nachtje piekeren min of meer een antwoord op deze uitdaging. Het foton dat door de enkele spleet gaat en daar van richting verandert verliest daardoor een deel van zijn impuls. Die is overgegaan op de bewegende spleet. Dat is volkomen in overeenstemming met de wet van impulsbehoud. Dat betekent dat het foton iets van zijn frequentie verliest door de interactie met de bewegende spleet. De frequenties van de fotonen zijn nu niet meer allemaal gelijk waardoor het interferentiepatroon verstoord wordt omdat de maxima per foton anders zijn, en zelfs kan overgaan in een vage vlek.

Een echt experiment

Een wat zwak verweer van Bohr in mijn ogen en ook nog vrijwel volledig klassiek natuurkundig geredeneerd. Maar het was dan ook in 1927, de kwantumtheorie was nog volop in ontwikkeling en de techniek was er nog niet om het experiment echt uit te voeren. In 2014 was de techniek zover gevorderd dat het gedachte-experiment van Einstein daadwerkelijk uitgevoerd kon worden. Ik beschrijf dat uitgevoerde experiment uitgebreid in mijn boek, hoofdstuk 5. De dubbelspleet is vervangen door de twee atomen van een zuurstof molecuul. Welk zuurstofatoom geraakt is door het foton wordt gemeten via het opgevangen elektron dat wegvliegt van het geraakte atoom. Er wordt onderzocht of het interferentiepatroon afhangt van het wel of niet kunnen vaststellen van welk atoom door het foton geraakt is.

Figuur uit de publicatie – het principe. Klik voor het gehele artikel op IOPScience.

Het resultaat van het experiment is dat de interferentie verdwijnt zodra we kunnen weten welk zuurstofatoom door het foton geraakt is. Het artikel is nogal technisch maar in de ‘Abstract’ wordt inderdaad het effect van wel of niet beschikbare informatie op de interferentie beschreven. “This wave-like behaviour and corresponding interference is absent if ‘which-slit’ information exists.”. Er wordt echter ook uitdrukkelijk gerefereerd aan de overdracht van de impuls van het foton aan de bewegende spleet zoals Bohr in zijn antwoord aan Einstein beargumenteerde. Bohr kreeg dus gelijk en Einstein zat fout. Maar dat is wat mij betreft wat kort door de bocht. Ik wil toch even aandacht geven aan iets wat Einstein uitstekend zag waarna zowel hij als Bohr blijkbaar blind waren voor wat er werkelijk aan de hand was.

De blinde vlekken van Einstein én Bohr

Waar Einstein en Bohr beide aan voorbijgingen was dat er wel een essentieel verschil is tussen de twee manieren waarop we het “dubbele spleet met bewegende spleet experiment” beschouwen. Misschien heeft u het opgemerkt maar het heeft bij mij best lang geduurd voordat ik het zag.

In de indeling waarbij de bewegende spleet geen deel uitmaakt van de fotonenbron kunnen we weten door welke spleet het foton ging. Uit dat ‘kunnen weten’ wordt door Einstein ingezien dat afgeleid kan worden dat de toestandsgolf nog maar uit één spleet komt. Dat is een diep en uiterst belangrijk inzicht. In de alternatieve indeling waarbij de bewegende spleet als een onderdeel van de fotonenbron wordt gezien kunnen we dat ineens niet meer weten; het wordt daar min of meer stilzwijgend aangenomen dat dat zo is. Dat is een uitermate belangrijk verschil. Dat dat niet zo gemakkelijk herkend wordt komt volgens mij doordat materieel gezien beide versies volledig identiek zijn en dat ze zich dus identiek zouden moeten gedragen. Het verschil in indeling is alleen in gedachten gemaakt. Er zit nog steeds een bewegende enkele spleet tussen de primaire fotonenbron en de dubbele spleet. Alleen wordt nu stilzwijgend aangenomen dat we die niet kunnen bekijken. In beide gevallen zou Bohrs argument van impulsverlies van toepassing zijn, het verschil zit ‘m dus eigenlijk alleen in het wel of niet kunnen weten welke spleet gekozen is.

U zou dus nu de conclusie kunnen trekken, zoals de onderzoekers dat lijken te doen, dat het inderdaad de impulsoverdracht is die de interferentie zou laten verdwijnen maar daar zijn meerdere argumenten tegen in te brengen. Ten eerste is dat ook van toepassing in het geval dat de onderzoekers niet konden bepalen welk atoom geraakt was omdat de atomen aan elkaar bleven zitten. Daar was natuurlijk net zo goed impulsoverdracht, dus dat kan het verschil niet uitmaken. Ten tweede is dit niet het enige experiment waarbij de interferentie verdwijnt zodra we kunnen weten welke weg door het kwantumobject is gekozen. Ik beschrijf er twee in mijn boek: Het uitgestelde keus experiment met enkele atomen in Australië aan de universiteit van Canberra en het uitgestelde keus experiment met beeldvorming door twee fotonen aan de Universiteit van Maryland, Baltimore.

Kortom; meten is weten is realiseren

Zodra we kunnen weten welke weg het kwantumobject afgelegd heeft blijkt dat de toestandsgolf zich daaraan heeft aangepast. Zodra we kunnen weten welke spleet is gekozen zal de toestandsgolf nog maar door één spleet zijn gegaan. Ik spreek hier expres over de toestandsgolf en niet over het deeltje om de reden dat we nooit het verschil vast zullen kunnen stellen tussen ‘er was even een materieel deeltje in de spleet’ en ‘de toestandsgolf ging door één spleet dus de waarschijnlijkheid om het foton daar bij meting aan te treffen was 100%’. Ik heb mijn voorkeur voor de laatste optie aangezien die minder veronderstelt ten aanzien van de zogenaamde kwantumcollaps, die gebeurt dan pas op het scherm en niet in de spleet, en daarom een grotere kans heeft om dichter bij de waarheid te zitten. Ockham’s Scheermes.

Tenslotte; als het inderdaad gaat om het ‘kunnen weten’, dan ligt de connectie met het bewustzijn van de waarnemer natuurlijk voor de hand.

Verwarrende en verhullende misverstanden over de kwantumfysica

Wie denkt dat hij de kwantumfysica begrijpt, die begrijpt er niets van.

Aldus stelde Richard Feynman dat zijn vakgebied fundamenteel onbegrijpelijk was. Hij had het niet over de kwantummechanica, de wiskunde die ongeëvenaard precieze voorspellingen deed over het gedrag van atomaire objecten, maar over de interpretatie ervan. Maar is het waar? Is de kwantumfysica fundamenteel onbegrijpelijk? Het lijkt wel zo, maar dat is volgens mij veeleer het gevolg van misverstanden, foutieve beschrijvingen en de ingebrande overtuiging dat de wereld alleen bestaat uit vaste permanente materie.

De misverstanden en foute beschrijvingen (en conclusies) ten aanzien van de kwantumfysica die ik nogal eens tegenkom in boeken en artikelen beperken zich beslist niet tot de domeinen van spirituele literatuur en/of de populairwetenschappelijke media. Dat draagt allemaal niet bij tot het werkelijk begrip van de kwantumfysica en wat dat betekent voor ons beeld van de werkelijkheid. Het is beslist mogelijk om de kwantumfysica te begrijpen op hetzelfde begripsniveau als het begrijpen van de baan die een kogel aflegt zonder dat daarvoor wiskunde aan te pas hoeft te komen. Ik probeer dat in mijn boek uit te leggen en dat zonder dat daar enige wiskunde aan te pas komt zodat de volhardende leek de kwantumfysica kan gaan begrijpen. De vele misverstanden over kwantumfysica verhinderen dat begrip met verwarrende, versluierende en elkaar zelfs tegensprekende uitspraken.

Uit een brochure voor een cursus kwantumfysica

Als voorbeeld van de invloed van die verhullende misverstanden op niet kwantumfysici citeer ik hier de ondertitel van een brochure voor een workshop in het kader van een opleiding voor psychotherapie: ‘Quantummechanica en de invloed daarvan op de werkelijkheid’, georganiseerd door Coach & Care, Utrecht, die op 29 januari 2023 gegeven wordt door Pierre Capel, emeritus professor immunologie:

Alleen geschikt voor hen, die alle zekerheden kunnen loslaten en accepteren dat wij de werkelijkheid niet kunnen begrijpen.”

Als je zoiets leest dan zou je het bijna opgeven om er ook maar iets van te begrijpen. Ter compensatie daarom dit overzicht van misverstanden en foute voorstellingen van zaken.

Misverstanden en andere kronkels

  1. Kwantumfysica is ontdekt door onderzoek op atomaire schaal, maar het is niet beperkt tot atomaire dimensies. Zelfs het gedrag van biljartballen is na enige botsingen 100% onderhevig aan kwantumonzekerheid. Zelfs de maan bestaat door haar te observeren. Kwantummechanica is de grotere theorie die volledig de klassieke materiële Newton-mechanica omvat.
  2. Verstrengeling en telepathie hebben niets met elkaar te maken. Informatie kan niet worden getransporteerd door verstrengeling en telepathie is het transport van informatie van de ene geest naar de andere. Verstrengeling heeft hoogstwaarschijnlijk te maken met de informatie die de waarnemer al heeft over de deeltjes voordat die uit elkaar gingen.
  3. De dualiteit van de deeltjesgolf wordt vaak voorgesteld als ofwel het deeltje dat zich ook als een golf gedraagt, ofwel de golf die zich ook als een deeltje gedraagt. Dit is een verwarrende en verkeerde voorstelling van zaken. Er is helemaal geen deeltje tot het moment dat het wordt waargenomen. Dat volgt althans uit experimenten. Vóór de waarneming was er een golf van mogelijkheden die in locatie en tijd oscilleerde en die op elke locatie de waarschijnlijkheid vertegenwoordigde om het deeltje te vinden als we op die specifieke locatie op die tijd zouden kijken. Het is dus of een golf of een deeltje, maar niet allebei tegelijk. Het is dus niet een deeltje dat zich ook als een golf gedraagt.
  4. Een oscillerende en zich voortplantende golf van waarschijnlijkheden is geen materie, het is mind-stuff. Kansen zijn getallen. Cijfers bestaan ​​niet buiten de geest, althans buiten de geest hebben ze geen betekenis.
  5. We zien de kwantumgolf zelf niet, nooit. Ook niet met de meest geavanceerde instrumenten. Uit de uitkomsten van onze experimenten deduceren we achteraf dat er sprake was van golfgedrag.
  6. Het bij een dubbele spleet afgevuurd elektron gaat niet door beide spleten. Dat is wat de niet-materiële kwantumgolf, die het gedrag van het elektron voorstelt, doet, door twee spleten gaan. Het is pas bij de detector dat de golf eindigt en het elektron zich manifesteert. Dus je hoeft je geen deeltje voor te stellen dat zich op twee plekken tegelijk bevindt.
  7. Er wordt vaak gezegd, wanneer we in een dubbelspletenexperiment observeren door welke spleet het deeltje gaat, dat we dan deeltjesgedrag zien. Dit is beslist niet wat er gebeurt. We zien nog steeds golfgedrag. Wanneer de doorgang door de spleten wordt geobserveerd, zal de kwantumgolf altijd weer gereduceerd worden tot slechts één van de spleten en dus niet door beide spleten gaan zoals in het standaard dubbelspleetexperiment. Dit is kwantumreductie, een gedeeltelijke kwantumcollaps. De golf reageert dus blijkbaar op de informatie die de experimentele opstelling kan opleveren. Maar uiteindelijk is dit nog steeds golfgedrag. De golf gaat door één van de waargenomen spleten – welke is onvoorspelbaar – en breidt zich vervolgens weer uit totdat hij de detector bereikt waar het deeltje zich dan uiteindelijk materialiseert. Dat golfgedrag in en na de spleet verklaart het beste het over één enkele vlek uitgespreide patroon van treffers dat we dan zien in plaats van de gebruikelijke lichte en donkere banden.
  8. Het vaak geuite idee dat deeltjes alle mogelijke paden tegelijk naar de detector nemen, is duidelijk in tegenspraak met het realistische concept van een deeltje. Echter, als puur wiskundig apparaat om de numerieke kans te voorspellen waar het deeltje het doel zal bereiken, is het idee inderdaad nuttig. Maar dat maakt het nog geen realistische beschrijving van de werkelijke stand van zaken.
  9. Uitgestelde keuze-experimenten lijken retro-causaliteit aan te tonen. Dit lijkt alleen zo omdat het uiteindelijk observeren van het resultaat door een waarnemer als belangrijke component in het experiment wordt genegeerd als onderdeel van het experiment. Menselijke observatie is echter altijd de onmisbare laatste handeling van een meting. Zonder observatie en rapportage weten we niets. Wanneer de waarneming de deeltjesmanifestatie creëert, creëert ze deze ook noodzakelijkerwijs als bestaand in de tijd inclusief een historie. Dit werd overigens al geïmpliceerd door de Kopenhagen-interpretatie die zegt dat het geen zin heeft om te spreken over het bestaan van het deeltje vóór de meting.
  10. In tegenstelling tot wat sommige spirituele leraren zeggen, bewijst kwantumfysica niet het voortbestaan ​​van de geest. Maar je kunt prima verdedigen dat de kwantumfysica het overleven van de geest bij het overlijden van het lichaam weliswaar niet bewijst maar wel ondersteunt. De hypothese dat het de geest van de waarnemer is die de kwantumgolf bij observatie doet ‘instorten’, is zeer goed verdedigbaar, is ook vaak verdedigd en verklaart veel kwantumverschijnselen die in geen enkel opzicht materieel verklaarbaar zijn uitstekend. Veel van de eerste kwantumfysici ondersteunden de hypothese van de ineenstorting van de kwantumgolf door de observatie gedaan door de niet-materiële geest van de waarnemer. Wanneer deze hypothese wordt aanvaard, moet de voor de hand liggende conclusie zijn dat de geest dan geen product van de hersenen kan zijn en daarom een ​​goede kans heeft om de materiële ondergang van de hersenen te overleven.

De 10 dogma’s van de wetenschap

In het kader van bovenstaande misverstanden en hun oorzaak is het goed om hier de tien kernovertuigingen eens op te sommen die de meeste wetenschappers zonder bewijs als vanzelfsprekend beschouwen en van waaruit ze – onder andere – proberen de kwantumfysische verschijnselen als verstrengeling en kwantumcollaps te begrijpen. Geen wonder dat de kwantumfysica onbegrijpelijk wordt verklaard:

  1. Alles is in wezen mechanisch. Honden zijn bijvoorbeeld complexe mechanismen, in plaats van levende organismen met eigen doelen. Zelfs mensen zijn machines, “Lumbering robots”; in de aanschouwelijke beschrijving van Richard Dawkins, met hersenen die lijken op genetisch geprogrammeerde computers.
  2. Alle materie is onbewust. Het bezit geen innerlijk leven of subjectiviteit of gezichtspunt. Zelfs het menselijk bewustzijn is een illusie die wordt voortgebracht door de materiële activiteiten van de hersenen.
  3. De totale hoeveelheid materie en energie is altijd hetzelfde (met uitzondering van de oerknal, toen ineens alle materie en energie van het heelal verscheen).
  4. De natuurwetten staan ​​vast. Ze zijn vandaag hetzelfde als in het begin, en ze zullen voor altijd hetzelfde blijven.
  5. De natuur is doelloos en evolutie heeft geen doel of richting.
  6. Alle biologische overerving is materieel, en wordt gedragen in het genetische materiaal, DNA en in andere materiële structuren.
  7. De geest zit in de hoofden en is niets anders dan de activiteiten van de hersenen. Als je naar een boom kijkt, is het beeld van de boom die je ziet niet “daarbuiten”, waar het lijkt te zijn, maar in je hersenen.
  8. Herinneringen worden als stoffelijke sporen in de hersenen opgeslagen en bij overlijden uitgewist.
  9. Onverklaarbare verschijnselen zoals telepathie zijn illusoir.
  10. Mechanistische geneeskunde is de enige soort die echt werkt.

Bovenstaande is overgenomen uit ‘Science Set Free’ van Rupert Sheldrake. Bekijk ook vooral deze YouTube video van zijn presentatie op de EU2013 Thunderbolts Conferentie waarin hij deze dogma’s van de wetenschap op zijn eigen vriendelijk humoristische wijze bespreekt en afbreekt.

En de multiversa dan?

Dr. Strange in the Multiverse of Madness © Marvel Studios

Als je bovenstaande rijtje dogma’s goed leest begrijp je waarschijnlijk heel goed waar die waanzinnige multiversa hypothese zijn oorsprong heeft. Gewoon materie erbij verzinnen.

Angst? Waarvoor?

De felle oppositie van materialistisch denkende personen tegen de gedachte dat de geest van de waarnemer een actieve factor is in kwantumverschijnselen, is niet op feiten gefundeerd maar het gevolg van een geloof dat alles verklaard kan en moet worden uit permanente materie en de interactie daartussen. Dat is een geloof, geen bewezen feit als u dat nog steeds mocht denken. Zaken die niet verklaard kunnen worden uit dat geloof in permanente materie bestaan volgens deze gelovigen niet of horen dat in elk geval niet te doen. Wanneer die tegenstand zo fel is dan is die zeer waarschijnlijk gebaseerd op een diep verborgen angst. Wat die angst is, dat is de vraag.

Nobelprijs natuurkunde voor aantonen non-lokaliteit kwantumverstrengeling

Het werd tijd dat de Bell gehoord werd.

John Clauser, Anton Zeilinger, Alain Aspect. Nobelprijs natuurkunde 2022.

Alain Aspect, Anton Zeilinger en John Clauser hebben samen de 2022 Nobelprijs toegekend gekregen voor hun inspanningen om aan te tonen dat kwantumverstrengeling bestaat en dat die non-lokaal is. John Clauser was de eerste die dat experimenteel aantoonde met een Bell test in 1972. In 1982 wordt zijn resultaat bevestigd door Alain Aspect, maar er zijn dan nog achterdeurtjes (loopholes) te bedenken die zijn resultaten op een klassiek fysische manier zouden kunnen verklaren. Dan – 35 jaar later in 2017 – voert Anton Zeilinger een test uit die alle eventuele loopholes definitief uitsluit.

Kwantumverstrengeling bestaat en is non-lokaal, dat wil zeggen de relatie die de deeltjes met elkaar hebben is instantaan en niet afhankelijk van hun onderlinge afstand en is dus strijdig met de relativiteitswetten van Einstein omdat zo’n relatie onmiddellijke communicatie tussen de deeltjes zou inhouden.

Eerlijk gezegd was een test die de eventuele loopholes uitsluit al in 2015 gedaan door het team van Hanson en Henson in Delft. Maar het is de heren Clauser, Aspect en Zeilinger van harte gegund, deze prijs. Het was in 1972 nog een heftig omstreden punt en dit soort onderzoek werd in die tijd nog niet echt gezien als bevorderlijk voor je wetenschappelijke carrière. Non-lokaliteit zette (te) grote vragen bij het beeld van de natuur zoals dat toen algemeen bestond. Het kon gewoon niet. Clauser en Aspect zetten hun carrière dus op het spel. Zie deze quote op Quanta Magazin in het artikel over de Nobelprijs onder de kop “Who performed Bell’s experiment?”: “Initially, physicists including Richard Feynman discouraged Clauser from pursuing the experiment, arguing that quantum mechanics needed no further experimental proof.

Misschien maar even kort uiteenzetten wat de zogenaamde Bell test in principe inhoudt, de meer uitgebreide beschrijving vind je in mijn boek, hoofdstuk 5, “Het theorema van Bell”.

Het theorema van Bell

John Stewart Bell (1928-1990) publiceerde in 1964 wat nu het Bell theorema heet. Met dit theorema kan in principe experimenteel aangetoond worden of lokale variabe­len wel of geen rol spelen in kwantumverschijnselen. Lokale variabelen leg ik nu hier niet uit maar het betekent uiteindelijk dat de kwantumdeeltjes permanent bestaan gedurende hun reis van bron naar detector – zoals wij aannemen dat kogels permanent bestaan over hun hele traject van bron tot doel, en zelfs eigenlijk al daarvoor. Onthoudt dat. De experimentele opzet van een Bell experiment moet zodanig zijn dat sneller-dan-licht communicatie tussen verstrengelde objecten uitgesloten is.

De meeste Bell-tests zijn uitgevoerd met gepo­lariseerd licht – dat wil zeggen gepolariseerde fotonenparen. Een EM-golf bestaat uit een elektrische en een magnetische veld component, deze oscilleren loodrecht op elkaar en allebei oscilleren loodrecht op de richting waarin het licht reist. De trillingsrichting van de elektrische component van de EM-golf wordt de polarisatierichting genoemd. Een polarisatiefilter, zoals een polaroid bril, laat alleen licht door dat in een bepaalde richting trilt. Als het licht in onder schuine hoek ten opzichte van de oriëntatie van het filter oscilleert wordt maar een deel van het licht doorgelaten. Het gepasseerde licht trilt in de richting die het filter heeft afgedwongen. Als het invallende licht loodrecht op de richting van het filter trilt dan wordt er niets doorgelaten. Licht is een EM-golf maar die golf bestaat kwantumfysisch gezien uit massa’s fotonen die stuk voor stuk gepolariseerd zijn. Hoe we ons de polarisatie van een enkel foton moeten voorstellen is niet duidelijk en dat doen we dan ook maar niet.

Verticaal gepolariseerd licht kan 90o gedraaid naar horizontaal in twee stappen. Daarbij blijft er 50% over van de verticaal gepolariseerde fotonen.

Geen gehalveerde fotonen maar waarschijnlijkheden

Bij polarisatie geldt dat fotonen die niet precies in de richting van het polariserende filter trillen, bijvoorbeeld onder een hoek van 30o, voor 50% doorgelaten worden maar daarbij niet gehalveerd worden. Hun frequentie wordt niet aange­tast, maar de waarschijnlijkheid dat ze door het filter heen gaan hangt wel af van de hoek die hun polarisatie maakt met de oriëntatie van het filter. Dus als ze lood­recht op die oriëntatie gepolariseerd zijn is de kans dat ze erdoorheen gaan nul. Onder een hoek van 45o is de kans volgens de kwantummechanica dat ze door het filter komen ca. 71%. De fotonen die door het filter gaan zijn niet veranderd van energie, golflengte en frequentie. Ze zijn beslist niet gehalveerd. Het gaat dus puur om kansen.

De Bell test met gepolariseerde fotonen

Schema van een Bell twee kanalen experiment. A en B zijn de polarisators die ten opzichte van elkaar geroteerd kunnen worden.

De fotonen worden gedetecteerd (D+ of D-) en bij elke onderlinge hoek van de polarisators (A en B) worden de coïncidenties (tegelijk optredende detecties) en de hoek tussen A en B geregistreerd in de coïncidentiedetector. Volgens de behoudswetten van de fysica dienen de polarisatierichtingen van beide fotonen identiek te zijn indien ze als paar zijn gecreëerd.  Maar deze gezamenlijke polarisatie is wel weer een kwantummanifestatie bij meting en is dus volstrekt willekeurig bij detectie van een foton.

Spooky action at a distance?

Als het linker foton bij detectie een bepaalde polarisatie blijkt te hebben, dan moet het rechter foton op dat moment dezelfde polarisatie hebben aangezien ze als paar gecreëerd zijn. En dat is vreemd als hun polarisatie pas ‘echt’ bestaat bij detectie zoals de kwantummechanica lijkt te zeggen. Dat lijkt op onderlinge communicatie. Maar zodra je dat veronderstelt moet je je ook afvragen hoe die communicatie tussen die twee verloopt: “Hallo ik ben gemeten, nu moet jij onmiddellijk ook je polarisatie laten zien en wel dezelfde als die ik op dit moment laat zien”. Dat is Einstein’s “spooky action at a distance”.

Klassiek permanente deeltjes of materialisatie door observatie

Het gaat er dus bij het Bell experiment om of vastgesteld kan worden of de polarisatie van de fotonen al bestond vanaf het moment van hun creatie (klassieke permanente deeltjes) of dat ze pas ‘materialiseren’ op het moment van hun detectie (non-lokale kwantum interpretatie). Volgens de non-lokale kwantumtheorie moet, in­dien de twee polarisators ten opzichte van elkaar niet gelijk georiënteerd zijn, de correlatie tussen de polarisaties van de fotonenparen – de [D-/D-] of [D+/D+] coïncidenties – groter uitvallen dan de correlatie die de klassieke permanente deeltjes theorie voorspelt.

Die van de hoek afhankelijke correlatie tussen de coïncidenties kan voor beide theorieën, klassiek lokaal of non-lokaal kwantum, voorspeld worden. Het geniale van Bell was dat hij inzag dat verschillen tussen klassieke lokale en kwantumtheorie optraden indien de polarisators (A en B) andere hoeken met elkaar maakten dan 0o, 90o, 180o of 270o. Zie figuur voor de voorspellingen van de correlaties zoals berekend in beide theorieën. Zo laat de figuur zien dat voor bijvoorbeeld een hoek van 158o tussen de twee polarisators de klassiek lokale verwachting voor de correlatie 0,75 (75%) zal zijn, maar voor de non-lokale kwantum verwachting zal dat 0,85 (85%) zijn.

De klassieke en de kwantummechanisch voorspelde correlaties tussen detecties van de gepolariseerde fotonenparen, gemeten bij verschillende hoeken tussen de polarisators in een Bell experiment. De blauwe kromme komt overeen met non-lokaliteit.

Lokaliteit gefalsifieerd

Als de gemeten correlatie van alle coïncidenties bij die hoek van 158o dus groter is dan 75% dan zijn lokale verborgen variabelen gefalsifieerd en is experimenteel bevestigd dat de polarisaties van beide fotonen pas ‘materialiseren’ bij meting in de D+ en D- detectoren. Op die manier kan aangetoond worden dat onderlinge communicatie met een snelheid die maximaal die van het licht is, in elk geval uitgesloten is en wordt de hypothese dat deeltjes pas bestaan bij detectie sterk bevestigd. Daarvoor is dus bij een Bell experiment vereist dat communicatie tussen de fotonen met maximaal de lichtsnelheid wordt uitgesloten.

Het betekent in elk geval dat er zeer hoge eisen aan Bell experimenten worden gesteld. Twee absolute eisen zijn:

  • Communicatie met maximaal de lichtsnelheid dient uitgesloten zijn; dat betekent dat de onderlinge afstand van de detectoren links en rechts zeer groot moet zijn of het tijdsverschil tussen de coïnciderende detecties links en rechts juist zeer klein.
  • Alle in het experiment verzonden fotonen dienen ook gemeten te zijn om te voorkomen dat er fotonparen die geen coïncidentie van dezelfde polarisatie vertonen buiten de meting vallen en daarmee de gemeten correlatie groter kunnen doen lijken.
  • Alle fotonen dienen van een bron te zijn die uitsluit dat hun creatie afhankelijk zou kunnen zijn van de experimentatoren.

Het experiment van Anton Zeilinger in 2017 heeft volledig aan al deze eisen voldaan. Hij gebruikte sterrenlicht fotonen.

Wat nu? Wanneer bestaat iets?

Elke Bell test – zie de tijdlijn op Quanta Magazine – heeft tot nu toe met toenemende bewijskracht bevestigd dat de kwantumdeeltjes hun eigenschappen – zoals polarisatie – pas ‘krijgen’ bij detectie. Met andere woorden, ze bestaan niet materieel totdat ze gedetecteerd worden.

Dat is nogal wat. Zeker als je bedenkt dat de kwantumwetten beslist niet beperkt zijn tot het atomaire domein maar ook gelden voor objecten met afmetingen in de grootteorde die wij met onze eigen zintuigen kunnen waarnemen, of groter. Er bestaat geen enkel goed argument waarom de kwantumwetten niet meer zouden gelden op ons dagelijks ervaringsniveau. De maan bestaat pas bij detectie. Punt. Sorry, professor Einstein.

Nu kun je eens over de volgende vraag gaan nadenken: als de polarisatie van een foton pas bestaat op het moment van detectie, hoe kan een polaroid filter dan werken? Ik laat je hierover voorlopig zelf even piekeren.

Daarom moet je je ten diepste gaan afvragen wat detectie en observatie eigenlijk zijn en wat het betekent als je de deur van je huis achter je dichtdoet en er niemand meer in huis achterblijft. De inhoud van je huis bestaat niet materieel zolang er niemand kijkt. De waarschijnlijkheid dat de inhoud zich vrijwel precies weer materialiseert zoals je die had achtergelaten is 99,999999999% (of nog dichterbij 100% maar nooit precies 100%). Dat is weer geruststellend natuurlijk. Zolang we de rol die de waarnemer speelt niet erkennen blijft de interpretatie van de kwantumfysica een vraagstuk dat dringend om een oplossing vraagt. Dat is mijn mening, en daar sta ik zeker niet alleen in. Veel fysici zijn al overtuigd van de rol van de waarnemer in experimenten, zoals Carlo Rovelli bijna met zijn hypothese dat alle eigenschappen van objecten ook – net als snelheden dat nu al zijn – relatief zijn. Lees Bernardo Kastrup, ook volgens hem is de permanentie van materie een verkeerd beeld van de werkelijkheid.

In elk geval wordt kwantumverstrengeling nu als vaststaand aangetoond beschouwd en wordt tegenwoordig gezien als een kwantumfenomeen dat uiterst interessante toepassingen mogelijk maakt, zoals kwantumcomputers op basis van licht die nu door de Twentse startup Quix Quantum worden geleverd. Maar daarover in een volgend bericht.

Decoherentie en Informatie

Het dubbele spleetexperiment

Figuur 1: Dubbele spleet interferentie met oppervlaktegolven.© Joerg Enderlein
Richard Feynman zei graag dat alle kwantumfysica kan worden afgeleid door zorgvuldig na te denken over de implicaties van dit enkele experiment, dat het daarom de moeite waard is om het te bespreken.

Die aanbeveling van Feynman is inderdaad een uitstekende en die zullen we volgen. Je hoeft er geen wiskundeknobbel voor te hebben maar alleen maar logisch te kunnen denken. Op zich is dat al vrij lastig voor veel mensen natuurlijk (lees Thinking Fast and Slow van Kahnemann) maar beslist niet buiten het bereik van mensen met een gemiddelde intelligentie als ze de moeite nemen om zorgvuldig te denken.

Vrijwel alles wat ik over de kwantumfysica en haar interpretatie te zeggen heb is uiteindelijk gebaseerd op het in wezen simpele dubbele spleet experiment. Een groot deel van de meeste actuele en interessante kwantum experimenten is ook hierop gebaseerd. Het betreft steevast kwantumgolven die – na even verschillende wegen afgelegd te hebben – weer bij elkaar komen om met zichzelf te interfereren. Ze doven elkaar uit of versterken elkaar op verschillende plekken in een vast patroon. Andere interessante interferentie experimenten zijn de Mach-Zehnder experimenten maar daar gaat het hier nu even niet over.

Een eindeloze golf van mogelijkheden

Figuur 2: Dubbelspleet experiment met golven. Uitwaaierende lijnen van maximale uitwijking ontstaan door superpositie van twee golfpatronen.

De praktische interpretatie van de kwantumgolf, ook wel toestandsgolf genoemd, is dat het een golf is die alle potentiële materiële manifestaties van het bestudeerde object in zich heeft (superposities) en die zich dynamisch in ruimte en tijd uitbreidt totdat de golf op zijn weg een fysisch detectie instrument raakt.

Bij die ontmoeting manifesteert het object zich, potentie wordt fysieke presentie, en de golf verdwijnt tegelijkertijd in het niets.

Je kunt ook zeggen dat er slechts één van het oneindige spectrum van mogelijke materiële manifestaties die de golf bevat, overblijft en zich dus manifesteert en dat de rest daarvan spoorloos in het niets verdwijnt. De golf is dan het deeltje geworden.

Figuur 3: De blinde monniken en de olifant.

Die abrupte overgang is de zogenaamde kwantumcollaps waarvoor er meer hypotheses zijn bedacht dan er waren in het geval van de acht blinde monniken en de olifant.

Dubbele en enkele spleet patronen

Bij een dubbele spleet krijgen we een interferentiepatroon te zien, bij een enkele spleet overigens ook maar dat ziet er heel anders uit. In het midden van het enkele spleet patroon zien we een vlek met in het midden een maximale helderheid die naar de randen afneemt tot nul en dan nog enkele kleine maxima links en rechts daarvan. Die kleine maxima zijn het resultaat van effecten die de golf ondervindt bij de randen van de enkele spleet. Dat heet diffractie. De golf buigt bij de randen namelijk af van zijn hoofdrichting. De golven die van de linker- en van de rechterzijde van de spleet komen interfereren ook op hun weg naar het scherm.

Figuur 4: Huygens principe voor golven die een enkele spleet passeren

Er is dus een zeer duidelijk verschil tussen het patroon dat ontstaat achter een enkele spleet en achter een dubbelspleet. Beide patronen laten interferentie zien en zijn daarom het gevolg van golfgedrag.

Figuur 5: Het diagram aan de linkerkant toont het diffractiepatroon als gevolg van een enkele spleet. De breedte van dat patroon wordt bepaald door de spleetbreedte. @physics.stackexchange.com

Wat als we bij de spleten gaan kijken wat daar gebeurt?

Er wordt bij deze dubbele spleet experimenten duidelijk een belangrijke rol gespeeld door informatie. Dat ga ik uitleggen. Als we bij een willekeurig tweespleten experiment, of het nu om fotonen, elektronen, buckeyballs of nog grotere objecten gaat, het experiment zo inrichten dat het ook informatie beschikbaar maakt over de gekozen spleet, verschijnt het kenmerkende interferentiepatroon, de donkere en lichte banden, niet. In plaats daarvan is het resultaat een vlek die recht achter de spleten het helderst is en naar buiten in helderheid afneemt. Die vlek is het opgetelde resultaat van twee enkele spleet projecties die enigszins verschoven zijn ten opzichte van elkaar.

Figuur 6: Kijken bij de spleet – geen interferentie. Het object manifesteert zich in één van de twee spleten of lijkt dat te doen.
Figuur 7: Resultaat van ‘kijken’ bij de dubbelspleet door welke spleet het object ging. De grijze lijn is de opgetelde projectie van golven die telkens door maar één spleet gaan.

De meest voor de hand liggende en eenvoudige interpretatie van bovenstaand patroon is dat de kwantumgolf voor elk geobserveerd object slechts door één van beide spleten is gegaan. Het hoeft dus niet zo te zijn dat het object zich daadwerkelijk in de spleet heeft gemanifesteerd. De kans om het aan te treffen in de spleet was daar 100% op een zeker moment, maar de filosofisch interessante vraag is of dat hetzelfde is als een materiële aanwezigheid.

De invloed van informatie gemeten

In een belangrijk experiment uitgevoerd aan het Korea’s Institute for Basic Sciences (IBS) in 2021 is het effect op de interferentie gemeten van de hoeveelheid informatie over de gekozen spleet. In het artikel in Physicsworld zie ik de veelvuldig gemaakte denkfout dat het experiment de scheiding aantoont tussen kwantumgolfgedrag en deeltjesgedrag, door Niels Bohr complementariteit genoemd. Ik vind dat principieel fout omdat we in alle gevallen – achteraf – golfgedrag constateren dat uiteindelijk pas bij de detector in een waargenomen deeltje resulteert. Er is dus altijd een golf die zelf niet waargenomen wordt maar wordt aangenomen als verklaring van de verschijnselen, en er is altijd uiteindelijk een deeltje dat wel waargenomen wordt. Als u dat een subtiel verschil vindt dan heeft u gelijk, maar het is in de interpretatie die ik hieronder zal geven desalniettemin belangrijk.

Het effect in het Koreaans experiment is dat het interferentiepatroon dat we zien als we geen informatie over de gepasseerde spleet kunnen vaststellen, geleidelijk overgaat van een patroon als in figuur 2 – donkere en lichte banden – in een patroon als in figuur 7 – twee over elkaar gelegde enkele spleet projecties. Naarmate er meer informatie beschikbaar gemaakt wordt over de gepasseerde spleet komt het patroon meer overeen met figuur 7. De experimentatoren konden die informatie dus gecontroleerd gradueel vermeerderen of verminderen.

Conclusie: de informatie die het experiment kan opleveren speelt een cruciale rol in hoe de kwantumgolf zich door de spleten heen beweegt. Hoe meer informatie, hoe meer de golf door één van de spleten gaat lopen en hoe meer het enkele spleetpatroon getoond wordt. Er is in het experiment zelfs een mathematische relatie vastgesteld tussen de beschikbare informatie en de verdeling van de kwantumgolf over de spleten. Die ziet er zo uit: V (interferentiepatroon duidelijk twee spleten) en P (spleetinformatie) zijn gerelateerd volgens de mathematische expressie P2 + V2 = constant. Pythagoras kijkt weer eens mee over onze schouders zoals zo vaak in de kwantumfysica.

Decoherentie

Eigenlijk kun je dus zeggen, wanneer de golf door maar één spleet gaat, dat de kwantumgolf de helft van de mogelijkheden die de golf bezit voor de manifestatie van het deeltje verloren heeft. Dat is niets meer of minder dan decoherentie, zij het een gedeeltelijke. Dus decoherentie en informatie zijn positief gecorreleerd, hoe meer informatie, hoe meer decoherentie. Zo bezien neemt men dus een zodanige decoherentie van de kwantumgolf waar dat het deeltje nog door één spleet lijkt te gaan. En dan is de meestal getrokken conclusie dus dat het deeltje in de spleet was terwijl we strikt genomen alleen zouden mogen zeggen dat de golf slechts door één spleet ging.

Hier hebben we dus een andere interpretatie van decoherentie te pakken dan die waarin de moleculaire onrust van het meetinstrument die decoherentie veroorzaakt, een hypothese waar Von Neumann al tegen protesteerde en Schrödinger met zijn kat in doos gedachte-experiment juist indirect voor pleitte.

Maar de totale decoherentie dan bij de detector? Wordt die dan ook veroorzaakt door de informatie die we hebben? Dat is inderdaad prima te verdedigen. De informatie die we namelijk hebben is dat de detector altijd een fysieke barrière vormt voor het deeltje. Mee eens? Die informatie is voor 100% gecorreleerd met de volledige decoherentie van de kwantumgolf bij de detector.

Met deze interpretatie kunnen we ook de uitzonderingen verklaren op wat moleculaire onrust decoherentie veroorzaakt. Dat zijn de optische onderdelen, zoals lenzen en spiegels die geen decoherentie veroorzaken terwijl ze groot en onrustig genoeg zijn. En dat de uitzonderingen wegvallen pleit natuurlijk extra voor deze informatie-decoherentie interpretatie. Denk daar maar eens over na. Misschien goed nieuws voor de bouwers van kwantumcomputers waar de decoherentie van hun verstrengelde qubits het grote probleem is.

De rol van de waarnemer

Om terug te komen op die acht blinde monniken en hun olifant, volgens mij is het onderdeel van deze experimenten waar veel fysici een blinde vlek voor lijken te hebben juist het onmisbare onderdeel waarvoor informatie een grote rol speelt: de waarnemer. Die is de olifant in de kamer.

Quantum: nieuwe regels of een heel nieuw spel?

Op vrijdag 23 september aanstaande is er in het kader van het Better Future Now Festival in De Waag in Amsterdam een hele dag, met workshops en sprekers, met als motto ‘Quantum: nieuwe regels of een heel nieuw spel?’. Van ca. 15:30 tot 17u wordt daar door experts op diverse terreinen, onder andere Deborah Nas, Carlo Beenakker, Andrija Pavlovic, Douwe-Sjoerd Bosman, Hairi Oumaima, Lieven Vandersypen en Caiseal Beardow, hun visie op de kwantumfysica gebracht. Van 17 tot 18u is er een paneldiscussie. Ik ben ook uitgenodigd als een van de sprekers. Daar ga ik het, binnen de toegestane tijd van tien minuten, over dit onderwerp hebben. Als u bovenstaande in dit bericht gelezen en begrepen hebt, dan weet u al meer dan ik in die tien minuten kwijt kan. Maar er is gelukkig daarna ook nog gelegenheid voor vragen.

Inschrijving voor het festival is gratis.

Kwantumbewustzijn gefalsifiëerd?

Quantumbewustzijn op losse schroeven door ondergronds experiment

Op vrijdag 5 augustus 2022 verschijnt dit artikel met bovenstaande naam in NewScientist. Ik kreeg meteen van twee kanten vragen over wat dit betekent voor de hypothese van het primaire bewustzijn die ik verdedig in mijn boek en op mijn website. Eigenlijk goed nieuws, maar dat zal ik wel even uit moeten leggen.

Het artikel gaat over de zogenaamde Orchestrated Objective Reduction (Orch OR)-theorie van fysicus Roger Penrose en anesthesioloog Stuart Hameroff. Dit is wat deze theorie zegt in het kort:

Er kunnen superposities van kwantumtoestanden ontstaan in je brein, in zogeheten microtubuli (kleine eiwitstructuren in de zenuwcellen in het brein). Een bewuste ervaring vindt plaats op het moment dat die superposities instorten’.

Orchestrated Objective Reduction – Orch OR gefalsifiëerd

Afbeelding uit ‘A review of the ‘Orch OR’ theory’: Microtubules die via de kwantumcollaps informatie verwerken. Dat zou dan bewuste ervaring genereren.

Dit is dus goedbeschouwd een van de theorieën die bewustzijn proberen te verklaren als uiteindelijk een product van de hersenen. Dit keer dan wel als een product van kwantumtoestanden in de hersenen. Het instorten van de superposities – de kwantumcollaps – wordt gezien als fysiek, de superposities zijn alle fysiek – alle mogelijkheden bestaan echt – en gaan dan bij de ineenstorting over in slechts één van alle mogelijkheden, de rest verdwijnt spoorloos in het ‘kwantumniets’.

Als die ineenstorting fysiek is, en dat denken Penrose en Hameroff, dan betekent het een kleine verandering in de totale elektrische lading en volgens de wetten van Maxwell moet er dan een klein elektromagnetisch signaal gegenereerd worden. Dat is dan het signaal wat de onderzoekers, die de Orch OR theorie wilden testen, onderzochten in de diepe grotten van Gran Sasso waar verstoringen van de metingen door kosmische straling zo klein mogelijk zijn omdat die eerst door dikke lagen gesteente heen moeten. Een hoogstwaarschijnlijk kostbaar onderzoek dat opleverde dat de kwantumcollaps geen elektrische signalen genereert. Hiermee is dan een van de basisveronderstellingen van Orch OR gefalsifieerd. Mooi, opgeruimd staat netjes. Eén hypothese minder over de relatie kwantumfysica en bewustzijn. Goed nieuws dus. We hebben er al meer dan genoeg.

Maar de Orch OR theorie heeft volstrekt niets te maken met de hypothese van het primair bewustzijn. Ik hoop dat u dat begrijpt. Orch OR is een loot van de theorieën die bewustzijn proberen te verklaren vanuit het materiële, hier met een snufje kwantumfysica waarbij dat snufje uiteindelijk ook weer een materiële hypothese is. De primair bewustzijn hypothese is dat materie een secundair verschijnsel is dat door dat bewustzijn wordt gecreëerd bij de waarneming. Dat is iets volstrekt anders.

Kan Primair Bewustzijn ook gefalisifiëerd?

Mocht je de hypothese van het primair bewustzijn willen falsifiëren dan kan dat een stuk eenvoudiger en goedkoper dan met een mediageniek experiment diep onder de Gran Sasso. De hypothese van primair bewustzijn is in mijn boek gebaseerd op het begrip informatie. De informatie die een meting of observatie kan opleveren bepaalt hoe het geobserveerde object zich gedraagt of heeft gedragen. Het is steeds duidelijker aan het worden in experimenten dat hoe minder informatie een meting oplevert hoe meer golfgedrag wordt vertoond. Het meest extreme voorbeeld daarvan is het effect dat wanneer gekeken wordt door welke spleet van de dubbelspleet het object ging, het kenmerkende interferentiepatroon, de lichte en donkere banden verdwijnen in een enkele uitgespreide vlek. Nog steeds het resultaat van een golf maar nu van een die door slechts één spleet ging. De onontkoombare conclusie is dan dat het object zich in slechts één spleet gemanifesteerd moet hebben – als antwoord op het feit dat de informatie die we konden verkrijgen daar precies over ging. Dat het om informatie gaat is echter geen bewijs dat het om het bewustzijn van de waarnemer gaat al moeten we ons afvragen of informatie nog wel iets betekent als het niet in ons bewustzijn verschijnt. Maar, net zoals het ineenstorten van de kwantumgolf een elektrisch signaal zou moeten produceren een basisaanname is van Orch OR, is de ineenstorting van de kwantumgolf door beschikbare informatie een basisaanname van het primair bewustzijn. Als we die aanname kunnen falsifiëren dan wordt het lastig voor die hypothese.

De kwantuminformatiewisser kan dat

De kwantum informatiewisser experimenten zijn een goede stap in die richting maar voor het falsifiëren van de informatiehypothese moet er nog iets aan gesleuteld worden. In alle kwantumwisser experimenten gebeurt het onherroepelijk vernietigen van de informatie over de gekozen spleet door een halfdoorlatende spiegel. En laat dat nu net een fysiek onderdeel zijn waarvan elke fysicus, die de Kopenhaagse interpretatie min of meer volgt, vreemd genoeg automatisch aanneemt dat het een uitzondering vormt op de regel dat een fysiek object, als het maar massief genoeg is, de kwantumcollaps teweegbrengt. De kwantumcollaps vindt volgens zo’n fysicus plaats in en door de detector en niet door de halfdoorlatende spiegel of andere optische onderdelen. Mijn suggestie is echter dat de kwantumgolf pas instort op grond van de informatie die beschikbaar is. Dus niet door de detector maar door het vernemen van het resultaat van de detector. Dat wil zeggen dat, als we die informatie pas na het passeren van de detector onherroepelijk vernietigen vóórdat iemand die gezien kan hebben, het interferentiepatroon van lichte en donkere lijnen weer getoond wordt. Zo’n precisie experiment is zonder meer uitvoerbaar in een willekeurig goed uitgerust universitair optisch laboratorium.

Aangepaste kwantumwisser. Het wel of niet wissen van de pad informatie gebeurt hier ná detectie door D3 en D4 en wordt gestuurd door de QRNG toevalsgenerator.© Paul J. van Leeuwen

In het bovenstaande figuur kun je zien dat de kwantumwisser onderdelen – twee simpele schakelaars – zich direct achter de detectoren bevinden. De set-up is een redelijk eenvoudige aanpassing, eigenlijk een drastische versimpeling, van een in 1999 uitgevoerd kwantumwisser experiment op de Maryland universiteit in Baltimore. Dat experiment wordt nogal eens ge- of misbruikt door er-is-alleen-materie fysici om de onzin van de kwantumwisser aan te tonen aangezien het 1999 Maryland experiment een fundamentele fout in zijn opzet had waardoor de conclusie niet gewettigd was. De debunkers gaan dan gemakshalve voorbij aan de correcte én geslaagde kwantumwisser experimenten die naderhand gedaan zijn aan dezelfde universiteit. Voor diegenen die zich willen verdiepen in deze ‘harde’ kwantumwisser verwijs ik naar deze pagina op mijn website of naar hoofdstuk 13: ’Falsifieerbaarheid van het bewustzijnsmodel’ in mijn boek.

Het wachten is dus op onderzoekers die deze kans om de primaire bewustzijn hypothese te kunnen falsifiëren niet voorbij willen laten gaan. Geen Gran Sasso nodig. De NewScientist lezer wacht op ze en ik ook.

Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Italië

Wat als ..?

Een goede manier om wetenschap te bedrijven is de vraag ‘Wat als .. ?’ stellen. Doorgaans is dat de eerste stap in een hypothese. De volgende stap in zo’n exercitie is dan onderzoeken op hoeveel onbeantwoorde vragen je daarmee een bevredigend antwoord vindt. Ook de verschijnselen en experimenten die niet kloppen met de hypothese dienen aan bod te komen. Als die niet kloppen kan de ‘Wat als ..?’ aanname verworpen te worden als onmogelijk of onwaarschijnlijk. Vooroordelen dienen daarbij vermeden te worden. Bij elkaar is dat wat ik noem: ‘Onderzoek met een open geest’. Zet de bullshit detector daarom even uit. Die is wel snel maar niet echt betrouwbaar. Denk aan ‘Thinking Fast and Slow’ door Daniël Kahnemann.

Isaac Newton moet op die manier ook een wat-als gedachte gevolgd hebben: ‘Wat als de hemellichamen elkaar aantrekken met een kracht die afhangt van hun onderlinge afstand?’. Een in zijn tijd behoorlijk absurde veronderstelling gezien de vraag hoe een dergelijke kracht door de lege ruimte uitgeoefend kon worden, al hadden we al wel ervaring met krachten op afstand zoals magnetisme. Die kracht-op-afstand kwestie is in feite vandaag nog steeds niet echt beantwoord maar zijn wat-als vraag leverde wel de klassieke zwaartekracht mechanica op die prachtig bevestigd werd door Edmund Halley’s komeet.

The Case against Reality

Een meer recent voorbeeld van wat-als denken en dan kijken of er naast verklaringen aperte conflicten met de harde feiten ontstaan is wat mij betreft ‘The Case against Reality’ van Donald Hoffman. Wat als de werkelijkheid die onze zintuigen ons voorschotelt slechts een constructie is die onze zintuigen er samen met onze hersenen ervan fabriceren? Hoffman is cognitief psycholoog en beargumenteert op overtuigende manier dat onze zintuigen ontwikkeld zijn in een darwinistische evolutie waarin het verschijnen van het meest geschikte organisme – lees hier ook zintuig voor – steeds de beste kansen voor het voortbestaan bood.

Daarvan uitgaande kunnen we het volgende zeggen:

  • Het is niet nodig dat het beeld dat onze zintuigen ons voorschotelen overeenkomt met de werkelijkheid, wat die ook moge zijn. Wat wij zien als gunstig voor ons overleven – een appel aan een boom, een boterham, een glas water – is slechts een vertaling die maakt dat wij zodanig handelen dat wij voortbestaan en kunnen voortplanten, in dit geval het voedsel pakken en consumeren. Vergelijkbaar met een VR programma waar de werkelijke acties in de computer ook verborgen zijn en voor ons vertaald worden in een voor ons begrijpelijk beeld. Het is volstrekt niet nodig dat die vertaling ook de werkelijkheid is, als onze reactie maar adequaat is. Dus hier zien we geen apert conflict met onze ervaringen.
  • Hoffmans idee sluit in grote trekken aan bij het idealisme van Bernardo Kastrup. Onze zintuigen en hersenen, zeg maar ons hele lichaam, zijn volgens Kastrup niet materieel en bestaan niet in een van ons gescheiden toestand.  Het zijn complexe ervaringen die ons bewustzijn binnenkomen via een soort vertaalslag (Kastrup spreekt over een dashboard) en slechts binnen dat bewustzijn ervaren worden. De materiële werkelijkheid als iets dat buiten ons bestaat is een illusie. Ook hier geen aperte conflicten met onze ervaringen, al is daar wel voor nodig dat we onze bullshit detector uitzetten.
  • De vraag wat bewustzijn ­– datgene wat ervaart – is, is niet beantwoord, noch door Hoffman, noch door Kastrup. Het is echter wel de grond waar beider filosofie op rust. Op zich is dat geen argument ertegen aangezien er geen enkele filosofie is waar bewustzijn fundamenteel verklaard wordt. Neurologen komen ook niet verder dan speculeren over een wazige onbegrepen emergentie uit een complex brein zoals mist uit water oprijst, maar dat is beslist geen fundamentele verklaring.

Al met al arriveren we daarmee bij het wat-als idee van het primaire bewustzijn. Materie, en de ervaring ervan, zijn producten van het bewustzijn. Met primair bewustzijn bedoel ik veel meer dan ons dagelijkse waakbewustzijn dat daar waarschijnlijk maar een klein deel van uit maakt. De volgende stap is nu of we met de hypothese van het primaire bewustzijn verschijnselen kunnen verklaren die we tot nog toe niet konden verklaren met het materialistische paradigma – het zogenaamde fysicalisme. Vervolgens moeten we dan natuurlijk ook kijken of er verschijnselen zijn die ermee in tegenspraak zijn. Dat is de wetenschappelijke manier.

Stap 1 – Verklaringen van waargenomen verschijnselen

Welke verschijnselen kan de hypothese van het primaire bewustzijn verklaren waar het fysicalisme het volledig laat afweten, ik noem er hier negen:

  • Kwantumfysica: De kwantumfysica lijkt ons te zeggen dat de informatie die de waarnemer tot zijn beschikking heeft de geobserveerde werkelijkheid in tijd en ruimte creëert. Daar zijn uitstekende argumenten voor. Ik heb daar een heel boek over gepubliceerd. Als de werkelijkheid een constructie is van ons bewustzijn – inclusief onze zintuigen – dan biedt dat een verklaring voor de anders onbegrijpelijke resultaten van de kwantumfysica zoals objecten die op meerdere plaatsen tegelijk kunnen zijn en met elkaar verstrengeld zijn over astronomische afstanden.
  • Relativiteitsdilatatie: De speciale relativiteit zegt dat wanneer wij een bewegend object zoals een raket, een kogel of een elementair deeltje, waarnemen, de meetlatten, of wat daarvoor door kan gaan, in dat object korter worden en de tijd langzamer verloopt naarmate de relatieve snelheid ten opzichte van ons groter is. Dit is door vele experimenten bevestigd. Dit relativiteitseffect is niet te begrijpen vanuit de ideeën van solide permanente materie, vaste ruimte en tijd. Maar als het bewustzijn van de waarnemer de wereld creëert is dat ineens beter te begrijpen. Materie, ruimte en tijd krijgen dan dezelfde eigenschappen als gedachten (James Jeans: ‘The stream of knowledge is heading towards a non-mechanical reality; the Universe begins to look more like a great thought than like a great machine. Mind no longer appears to be an accidental intruder into the realm of matter… we ought rather hail it as the creator and governor of the realm of matter.’.
  • Veldkrachten: Zwaartekracht, elektromagnetische kracht, de sterke en de zwakke kernkracht zijn allemaal veldkrachten. Ze werken op afstand zonder dat er via direct contact kracht overbrengende materie aan te pas komt, zoals bij biljartballen. Als de wereld alleen uit materie bestaat dan zijn veldkrachten eigenlijk niet goed te begrijpen, ook niet via de gekromde ruimtetijd dimensies van de algemene relativiteit van Einstein. Maar als het bewustzijn de werkelijkheid creëert dan worden veldkrachten ook weer niet fundamenteel verschillend van gedachten.
  • Dromen: Al dromend creëren we fantastische virtuele werkelijkheden soms compleet met alle mogelijke zintuigelijke indrukken, zien, horen, voelen, proeven, ruiken. Je ziet kleuren, hoort geluiden, betast voorwerpen. Maar probeer eens zo’n realistische ervaring op te roepen in de waaktoestand (zonder hallucinogene middelen). Probeer de ervaring van het zien van de kleur rood of het oppakken en voelen van de afmetingen en de zwaarte van een voorwerp maar eens op te roepen als een echte beleving. Desnoods met de ogen dicht. Het resultaat is nooit meer dan een flauwe afschaduwing van een echte ervaring. Het verbaast mij altijd hoe weinig verbazingwekkend het wordt gevonden dat we überhaupt kunnen dromen. Als het bewustzijn inderdaad in staat is om de realiteit te creëren dan is dromen niet meer zo verschillend van wat we in onze dagelijkse wereld doen.
  • Blindzien: Nicola Farmer heeft een school opgericht – de ICU-academie – waar kinderen kunnen leren om geblinddoekt te lezen, te tekenen en met ballen te spelen. Nicola leidt ook leraren op die dit aan kinderen kunnen leren. Dit blindzien is door onafhankelijke waarnemers bevestigd en vastgelegd in een reportage. Blijkbaar hebben we onze ogen niet per se nodig om te kunnen waarnemen. Vanuit het idee van het primaire bewustzijn is dit te begrijpen aangezien dat wat de kinderen ‘zien’ de creatie is van het bewustzijn zelf. Blindzien is ook een door neurologen erkend fenomeen, maar die wijten het aan een anders dan normale visuele verwerking die uiteindelijk toch gebaseerd is op de signalen die onze ogen aan de hersenen doorgeven. Dat kan bij deze kinderen niet het geval zijn.
  • Psychokinese (Pk): Pk is in laboratoriumexperimenten bevestigd, al gaat het dan doorgaans om micro-Pk.  Dit is niets anders dan het primaire bewustzijn in directe actie.
  • De NDE (Nabij-de-dood-ervaring): Sinds het boek ‘Life After Life’ van Raymond Moody – uitgekomen in 1975 – is de wereldwijde belangstelling voor de NDE geëxplodeerd en zijn grote aantallen mensen met hun ervaring naar voren gekomen. De Near-Death Experience Research Foundation (NDERF) heeft op haar website sinds 2000 meer dan 5000 ervaringen verzameld. De schatting is dat tussen 3 en 5% van de wereldbevolking een NDE heeft gehad. Het primaire bewustzijn geeft een uitstekende verklaring voor een dergelijk breed gerapporteerd verschijnsel aangezien het primair zijn van het bewustzijn betekent dat het niet afhankelijk kan zijn van een materieel brein en dus – na het overlijden van het lichaam – zelfstandig kan blijven bestaan en waarnemen. De bewering van skeptici dat de NDE neurologisch verklaard is, is – sorry – bullshit.
  • De ADC (After-death-communication): De After Death Communication Research Foundation (ADCERF) heeft sinds het begin van deze eeuw ruim 2000 gerapporteerde ervaringen van contact met kortgeleden overleden geliefde personen en dieren verzameld. Peilingen leveren op dat meer dan 50% van de mensen kort na het overlijden van een partner, kind of geliefd huisdier een ADC-ervaring heeft. Lees ‘The Departed among the Living‘ van Erlendur Haraldsson. Ook dit verschijnsel is prima verklaarbaar vanuit het niet-materieel voortlevend primair bewustzijn.
  • Evolutie: De overheersende neodarwinistische visie op het ontstaan van het leven en de evolutie – alles berust op toeval en het overleven van het geschiktste organisme plus een paar miljard jaar van enkelvoudige lokale mutaties in het DNA – staat op het punt van omvallen. Lees ‘Evolution 2.0’ van Perry Marshall, ‘Evolution: A view from the 21th Century, Fortified’ van James Shapiro of ‘Active Biological Evolution’ van Frank Laukien. Alle leven, van virussen en eencellige organismen tot ‘moderne’ dieren en planten, reageert op uitdagingen van zijn omgeving door actief zijn hele genetische machinerie (niet slechts het DNA) aan te passen. Verbazingwekkend vaak met succes en ook nog eens overerfbaar naar de volgende generaties. Het niet meer de kop in te drukken vermoeden dat hier een intelligente reactie op de ervaringen van het organisme plaatsvindt begint steeds meer aandacht te krijgen. Het primair bewustzijn, aangenomen dat het ook intelligent is (een tamelijk voor de hand liggende veronderstelling), biedt een goede verklaring.

Stap 2 – Conflicten met ervaringen

Zijn er verschijnselen die in conflict zijn met de hypothese van het primaire bewustzijn? Het lijkt op het eerste gezicht (onze bullshit detector) wel zo:

  • De ervaring van soliditeit: De werkelijkheid zoals wij die ervaren is solide. We kunnen niet door een muur wandelen. Als we ons stoten doet dat zeer. Als we vallen raken we gewond. Voorwerpen die ergens zijn achtergelaten blijven daar totdat wij – of anderen – ze weer verplaatsen. Materie verschijnt niet uit het niets en verdwijnt ook niet zomaar in het niets. Dat zou tegen de bekende en bevestigde behoudswetten ingaan.
  • Meerdere waarnemers: Als mijn bewustzijn de wereld en alles daarin creëert dan ontstaat er een probleem met meerdere waarnemers (lees ‘Tom Poes en de Kwanten’ van Marten Toonder, een aanrader).
  • De vrije wil: Waarom – aangenomen dat ik een vrije wil heb – kan ik niet de wereld creëren die ik mij wens. Ik kan geen materie naar wens creëren of laten verdwijnen. Dat laatste kan overigens betwijfeld worden als je het boek – JOTT – van Mary Rose Barrington serieus neemt.
  • Het ‘Kwaad’: Waarom bestaat het kwaad? Op zich is dat niet een fysisch te omschrijven conflict maar desalniettemin een terechte vraag. Als het bewustzijn de wereld creëert waarom dan ook het Kwaad? Die vraag is voer voor filosofen.

Ik hoop dat u inziet dat in alle bovenstaande punten de aanname verborgen zit dat het primaire bewustzijn identiek is aan het individuele dagbewustzijn van de mens. Dat is niet noodzakelijk het geval. Wanneer we die aanname kunnen laten vervallen, verdwijnen alle bovenstaande punten als geldige conflicten waarmee de hypothese van het primaire bewustzijn verworpen zou kunnen worden.

Verder is het bovenstaand niet bedoeld als een pleidooi voor idealistisch monisme, zoals bijvoorbeeld Kastrup voorstaat, en dat het bestaan van materie volledig ontkent. De meeste punten in stap 1 kunnen ook verklaard worden vanuit de dualistische visie dat materie en bewustzijn naast elkaar bestaan en elkaar kunnen beïnvloeden. Iets dat René Descartes in zijn Discours de la Méthode veronderstelde. De vraag die in dat dualisme echter niet beantwoord wordt is hoe die twee intrinsiek verschillende zaken, materie en bewustzijn, elkaar kunnen beïnvloeden.

Conclusie

Deze wat-als exercitie levert wat mij betreft in ruime mate bevestiging op dat de hypothese van het primaire bewustzijn op zijn minst de moeite waard is om serieus te nemen. Al is het vast niet de ultieme wetenschappelijke verklaring van alles, het kan veel verklaren wat vanuit het fysicalistische perspectief gezien domweg onverklaarbaar is en vanwege de algemene voorkeur voor dat perspectief het liefst wordt genegeerd of ontkend.

Nog een boekentip

Through Two Doors at Once van Anil Ananthaswamy. Het twee-spleten experiment, dat door Richard Feynman als de deur naar het begrijpen van de onbegrijpelijkheid van de kwantumfysica wordt genoemd, wordt door Anasthaswamy boeiend en over het algemeen helder behandeld. Van het eerste experiment door Young tot de uitgestelde keus kwantumwisser experimenten. Engels. In de boekhandel € 17,95, bij Parimar Den Haag slechts €7,90.

Wat is ‘echt’? Een kleine oefening in realiteit

Wanneer ik in gezelschap of in een cursussituatie de onderbouwde conclusie trek uit de kwantumfysische experimenten – met name de uitgestelde keus experimenten van John Wheeler – dat wij de realiteit creëren door te observeren dan is de – begrijpelijke – reactie nogal eens dat mensen terugdeinzen voor de onvoorstelbaarheid daarvan. Alsof ik impliceer dat de dagelijkse wereld een illusie is en daardoor niet ‘echt’.  De uitspraak dat de kwantumwereld niet ‘echt’ is bestrijd ik dan doorgaans met de toepasselijke metafoor van de regenboog, die is beslist ‘echt’ en geen illusie maar als je denkt dat daar een materiële boog staat, dan heb je het mis.

De woorden ‘echt’ en ‘materieel’ zijn zo sterk gekoppeld geraakt in onze opvoeding dat ze voor de meeste mensen dezelfde betekenis gekregen hebben. Wat ‘echt’ is dat kun je – bij wijze van spreken – langs een meetlat leggen; wanneer dat niet kan dan is het dus niet ‘echt’.  ‘Echt’ betekent permanent, zonder dat daar een waarnemer aan te pas komt. Ik vraag me dan wel af: Zijn gedachten, dromen, fantasieën dan niet echt? Zijn mijn gedachten pas echt als ik ze in woorden heb uitgedrukt, zoals ik hier nu doe?

Een VR fantasie

Om die automatische – maar aangeleerde – koppeling tussen ‘echt’ en materieel wat losser te maken heb ik de volgende oefening bedacht. Mocht je toevallig in het bezit zijn van een VR bril dan is dat meegenomen maar niet echt nodig. Een beetje fantasie volstaat.

Bewoners verpleeghuizen met VR-bril ‘op bezoek’ in het Rijksmuseum

Stel je voor dat de VR bril voor je klaarligt op tafel, inclusief een paar draadloze oordopjes. Je zet de bril op, doet de oordopjes in en je merkt dat je uitkijkt over een vlakte met frisgroen gras, bloeiende bloemen en hier en daar een struik. Boven je de blauwe hemel met enkele witte wolken die rustig hoog over drijven. Er vliegen vogels over, en je hoort hun geluiden. In de verre verte zie je een indrukwekkende berg die hoog de lucht in torent, een soort super Mount Everest. Er ligt sneeuw op en er hangen wat wolkenslierten om de top.

Dan draai je je 180 graden om. Nu zie je dat je op een plateau staat dat over zee uitkijkt. Beneden zie een strand waar de golven op aanrollen. Nu begrijp je waar dat geruis vandaan kwam. Ver weg op zee vaart een zeilboot. De mensen zwaaien naar je.

Nu de vraag. Waar is die berg die je net nog zag heen? Is die verdwenen? Bestaat die nog? Je draait weer 180 graden en daar is de berg weer. Heb jij die nu net opnieuw gecreëerd? Door te observeren?

Creëren door observeren?

Ik dacht het niet. Die berg stond alleen even niet op het lcd-scherm van de VR bril toen je in de richting van de zee keek, maar hij bestond nog wel degelijk. Hij bestond al die tijd al in het geheugen van de VR software van de bril, klaar om getoond te worden als je je hoofd in de juiste richting draaide. De berg bestaat dus voortdurend als een mogelijkheid om getoond en daarmee gezien te worden.

Dat is wat mij betreft het kwantum idee van de werkelijkheid die wij ervaren. Ik kijk nog even naar de tafel waar de VR bril op ligt. Die wordt op dat moment werkelijk door mijn observeren. Maar hij bestond wel degelijk ‘echt’ voordat ik ernaar keek. Namelijk als een welomschreven stabiel mogelijkheids-golfpatroon in het kwantumveld. Hoe groter het voorwerp, hoe kleiner de relatieve afwijkingen die de kwantumwaarschijnlijkheidsgolf toestaat.  Dat is wat het maakt dat de wereld zo scherp en concreet op ons overkomt. Wat mij betreft ‘echt’ genoeg om voorzichtig te zijn bij het oversteken van een drukke weg.

Geen creatie uit het niets dus

Het is dus niet zo dat wij door te observeren iets creëren uit het lege niets. Het is er al, maar dan in een nog niet gematerialiseerde vorm die ruimte laat voor afwijkingen van de door de Newtoniaanse mechanica voorspelde absolute uitkomsten. Er is uitgerekend dat na 7 of 8 botsingen de beweging van een biljartbal al fundamenteel niet meer te voorspellen is vanwege de exponentieel toenemende Heisenberg onzekerheid. Daarmee is de deterministische mechanische voorspelbaarheid van het universum, á la Laplace, dus omgevallen. We creëren de wereld, maar niet altijd zoals we willen.

Nog niet, tenminste.

Help, ik word uitgezet!

Is mijn computer bewust? Zou die het vervelend vinden om uitgezet te worden? Soms vraag je je dat misschien wel eens af met je vinger op de uitknop. Niet waarschijnlijk, maar toch …..?

Free vector graphic: Computer, Glitch, Laptop, Notebook - Free Image on ...

Het PEAR-laboratorium

Het PEAR-laboratorium – Princeton Engineering Anomalies Research Laboratory – werd in 1979 opgericht door Robert Jahn, hoogleraar in luchtvaart techniek samen met Brenda Dunne, een ontwikkelingspsychologe. In het PEAR-laboratorium werd de bijzondere invloed die de geest zou kunnen uitoefenen op fysieke apparaten, waaronder elektronische generatoren voor willekeurige signalen (REG’s), op allerlei manieren bestudeerd. Hieronder een voorbeeld van de uitkomst van hun experimenten met beïnvloeding van een REG.

De gekleurde grafieken geven de cumulatieve afwijking van de standaard verwachting (fifty-fifty) van de uitvoer van een REG weer. De gebogen lijnen geven de grenzen aan waarbinnen het resultaat binnen de geaccepteerde standaard verwachting van 5% ligt. De rode grafiek is dus een uitstekend voorbeeld van duidelijke invloed van intentie. Maar blijkbaar is een omgekeerde werking van intentie ook mogelijk (blauwe grafiek). Vergelijk onder voor het gedrag van een REG zonder beïnvloeding. De grafiek blijft duidelijk in de buurt van de nullijn.

REG baseline cumulatieve afwijking zonder beïnvloeding

Psyleron

Een van de medewerkers van het lab was Herbert Mertz die zich vooral bezighield met de REG’s die gebruikt werden in de experimenten. Samen met collega’s en vrienden richtte hij in 2005 Psyleron op. Psyleron leverde betaalbare REG kits op QRNG basis (QRNG: Quantum Random Number Generator) met bijbehorende software waarmee iedereen zelfstandig de effecten van de geest op materie zou kunnen onderzoeken. Een van hun meer speelse producten was de Psyleron Mind Lamp, een lamp die van kleur wisselt als de resultaten van de ingebouwde REG even afwijken van de standaard verwachting. Lees vooral de gebruikerservaringen op de Psyleron Mind Lamp pagina.

De Mind Lamp van Psyleron. Verandert van kleur door aandacht, lijkt het. Helaas niet meer te koop.

Het boek ‘The Selection Effect’ van Herb Mertz is een verslag van zijn fascinatie met kwantum nummer generatoren en hoe hij daar invloed op probeert te ontwikkelen. Hij constateert dat hij dat inderdaad kan maar dat die invloed vervliegt zodra het speelse element verdwijnt uit zijn pogingen en hij te serieus wordt. Hij opent zijn boek met een verslag van een experiment dat beslist lijkt thuis te horen in de categorie bijzondere experimentator effecten. Dat experiment is uitgevoerd in 2013 door professor Garret Moddel van de universiteit van Colorado Boulder, een van zijn studenten, James Zhu, en Adam Curry van de Psyleron Company.

De Colorado onderzoeksvraag: Is een machine bewust?

De vraag was of een machine, zoals een QRNG genoemd mag worden, aan ‘voelt’ komen dat hij wordt uitgezet en dat in zijn reactie laat merken. Een QRNG is gebaseerd op een kwantumfysisch proces en de uitvoer ervan, een 0 of een 1 is volgens de kwantumfysica fundamenteel onvoorspelbaar. De enige manier waarop een QRNG kan ‘reageren’ is een afwijking in de gegenereerde rij van enen en nullen. Die rij is dus volstrekt willekeurig, de kans op een 0 – of een 1 – is niet afhankelijk van de serie nullen en enen daarvoor. De kans op een serie van bijvoorbeeld 20 opeenvolgende nullen is kleiner dan 1:1.000.000. De verwachting voor de gemiddelde waarde van een serie enen en nullen is 0,5. Als de afwijking van de verwachte gemiddelde waarde van zo’n serie statistisch significant wordt, kun je spreken van een reactie van de QRNG. Dit is overigens precies wat er gedaan wordt in het Global Consciousness Project. Over de wereld verspreid staan QRNG’s  continu nullen en enen te produceren (de zogenaamde EGG sites) en wordt er real-time gekeken of er belangrijke afwijkingen van de gemiddelde waarde van de bit-rijen optreden en of die gecorreleerd zijn met belangrijke globale gebeurtenissen met aanmerkelijk emotionele impact. En het blijkt dat dat zo is. Op zich al opmerkelijk. En genegeerd in veel academische kringen die nog vastzitten in een puur materialistisch wereldbeeld.

Global Consciousness Project: Cumulatieve afwijking over 12 jaar van de standaard verwachting

Er zijn vele experimenten gedaan om te testen of mensen een negatieve gebeurtenis aan voelen komen. Dat wordt gedaan door proefpersonen die voor een beeldscherm zitten, vijf seconden nadat ze een toets hebben ingedrukt, een afbeelding te tonen. De getoonde afbeelding kan neutraal of emotioneel aangrijpend zijn. Via de QRNG in de computer wordt vijf seconden na het indrukken van de toets een willekeurige afbeelding gekozen en getoond uit een database met evenveel neutrale als emotionele afbeeldingen. Via monitoring van de fysiologische zaken als hartslag en/of huidweerstand kan onderzocht worden of de proefpersoon al vóór het tijdstip dat de QRNG kiest onbewust voelt wat er aankomt. In dit soort voorgevoel experimenten is dat inderdaad aangetoond. Lees het voorgevoel experiment onderzoek van Dean Radin van 2004. Het wordt ook besproken in mijn boek.

De bewaker en de gevangene

Het idee van Garret was dat als een machine met een ingebouwde QRNG iets van bewustzijn bezat, dat deze het onaangenaam zou vinden om uitgezet te worden, en dat die ook, net als die menselijke proefpersonen, een voorgevoel zou hebben en in die laatste paar seconden voor het uitschakelen zou reageren met een meetbare afwijking in de gegenereerde serie nullen en enen.

Het onvoorspelbaar aan- en uitschakelen van de QRNG werd gedaan door een tweede QRNG, de bewaker. Het slachtoffer, de eerste QRNG, is de gevangene. De gegenereerde nullen en enen van bewaker en gevangene werden geregistreerd. Het hele apparaat was uit en te na getest op correct functioneren, er waren ‘nul’-testen gedaan, het experiment kon beginnen. De verwachtingen waren gespannen. Het apparaat werd ‘s avonds aangezet en de volgende dag zouden de resultaten bekeken worden.

En ziedaar, de volgende ochtend bleek dat de ‘gevangene’ kort tevoren al reageerde op de in principe onvoorspelbare tijdstippen dat de ‘bewaker’ de ‘gevangene’ uitschakelde. Statistisch zo significant dat de uitslag niet te negeren was als een toevallige storing in de experimentele opstelling. Had men hier een ontdekking gedaan die over de hele wereld stof zou doen laten opwaaien in universiteiten en laboratoria die onderzoek doen naar bewustzijn en zijn effecten? Nog even wachten was wel verstandig dus en nog maar een nachtje laten draaien. De tweede dag was de uitslag zo mogelijk nog sterker. De derde nacht leverde weer hetzelfde resultaat, de gevangene reageerde steeds kort voordat die werd uitgeschakeld met een significant afwijkende serie nullen en enen.

De serieus wetenschappelijke aanpak

Nu werd het inderdaad hoogst interessant. Mogelijk lag er een publicatie in wetenschappelijke tijdschriften in het verschiet. Maar daar zijn strikte voorwaarden aan verbonden ten aanzien van de testprocedures. Heeft de lengte van het interval tussen uit en aan invloed bijvoorbeeld? De frequentie van de gegenereerde nullen en enen misschien? De manier van uit en aanschakelen? De experimentatoren draaiden aan de knopjes, verdubbelden de frequentie en dan maar weer een nachtje wachten op het resultaat. Het resultaat was nu ineens dat de afwijkingen in het gedrag van de gevangene niet meer vertoond werden. De frequentie halveren dan. Ook nu weer geen resultaat. De frequentie weer op de oorspronkelijke waarde zetten dan. Ook nu bleef het resultaat nul-komma-nul. Het effect was en bleef weg.

Wat was er veranderd?

Het vermoeden van Mertz, en ook het mijne, is dat op het moment dat de experimentatoren ‘echt’ wetenschappelijk aan de slag gingen hun onbewuste verwachtingspatroon zich wijzigde. Met andere woorden, dat de verwachtingen van de experimentatoren in het begin van het experiment, toen onbevangen open nieuwsgierigheid een belangrijke rol speelde en academische wetenschappelijk aantoonbaarheid nog niet zo, veranderd waren in academische doelen. Het was geen spel meer maar ernst. Met een rol spelen bedoel ik dat de experimentatoren met hun verwachtingen de uitkomst van het kwantumproces van de QRNG, de gevangene, beïnvloedden en wel zo dat die significant veranderde in de korte tijd voordat de bewaker de gevangene uitzette.

Naar mijn mening deden de geesten van de onderzoekers, of van minimaal één van hen, twee dingen. De eerste was het voorvoelen van het afsluiten van de gevangene in de toekomst, het tweede de beïnvloeding van de gevangene REG om een reeks bits te produceren afwijkend van de normaal gelijkmatig verdeelde waarden.

Toch geen panpsychisme?

Het panpsychisme, alle materie is bewust, wordt populairder bij de filosofen. Volg de podcasts van Wouter van Noort en Jessica van der Schalk over het mysterie van het bewustzijn. Jammer voor de panpsychisten dat het bewaker en gevangene experiment zo teleurstellend afliep toen de onderzoeksmethoden werden aangescherpt. Maar ik vermoed toch dat het bewustzijn en met name de verwachtingen van de onderzoekers hier een rol speelden.

Wat als de natuur om ons heen fundamenteel bewust is?

Wouter van Noort, NRC journalist schrijft in de NRC, is LinkedIn-influencer en heeft een eigen zondagse nieuwsbrief, Transcend, over wetenschap, toekomst en over onderzoeken die de grenzen van wetenschap laten zien. Hij houdt zich druk bezig met het mysterie van het bewustzijn en signaleert een toenemende belangstelling voor bewustzijn in harde wetenschap en filosofie. Is het primair, is bewustzijn overal in de natuur aanwezig (panpsychisme), is het een kwantumeffect?

Uit een recent bericht van Wouter op LinkedIn:

De kern: onze verhouding met de natuur gaat waarschijnlijk echt een andere fase in, en dat is niets te vroeg. In allerlei vakgebieden doemen radicale ideeën op over de fundamentele verbondenheid van mensen met de rest van de natuur. Het is allemaal nog behoorlijk hypothetisch en er is ook veel kritiek op, maar er begint wel behoorlijk wat te schuiven in het wetenschappelijke denken.

Wouter heeft een gratis nieuwsbrief, Future Affairs. Aanstaande zaterdag zet hij de beste artikelen over onderwerpen betreffende bewustzijn op een rij, plus een samenvatting van de inzichten van het live-event van 29 april jongstleden – NRC Future Affairs Live bij Leiden City of Science 2022 . Abonneer je hier op Wouters nieuwsbrief Future Affairs. Hieronder de YouTube registratie van dit gebeuren (4 uur).

Hoe komen ruimte, tijd en zwaartekracht tevoorschijn uit de kwantumfysica?

In een eerder bericht van mij schreef ik al hoe volgens de Kopenhaagse interpretatie niet alleen materie maar ook tijd gecreëerd wordt door de meting.

Deze keer mijn kanttekeningen bij een bijzonder interessant interview van Steven Strogatz met Sean Carroll geplaatst in Quanta Magazine op 4 mei 2022. Steven Strogatz is een hoogleraar wiskunde, Sean Carroll een kwantumfysicus die zich bezighoudt met kwantumzwaartekracht.

De uitspraken van Sean Carroll in dit interview vond ik uiterst boeiend. Ik neem daarom hier de moeite om op een aantal van zijn uitspraken in te gaan. Het hele interview is hier te lezen. Over het onderwerp – de emergentie van ruimtetijd uit de kwantumwereld heeft hij ook een boek gepubliceerd.

Overigens is Sean Carroll ook een advocaat van de vele-werelden interpretatie van de kwantumfysica. Een hypothese die niet de mijne is. Lees ‘Multiversa en de dubbelspleet‘.

Relativiteit en kwantumfysica

Ten eerste relativeert Carroll het belang van de relativiteitstheorie van Einstein vanuit de positie van de kwantumfysica:

C: ‘Yeah, you know, we think of relativity, the birth of relativity in the early 20th century, as a giant revolution in physics. But it was nothing compared to the quantum revolution that happened a few years later’.

Toch wordt in de speciale relativiteitstheorie al uiterst revolutionair de relatie gelegd tussen tijd en ruimte, tussen energie en materie, al wordt de theorie nog gerekend tot de klassieke fysica. Tijd en ruimte zijn elastisch en relatief ten opzichte van de waarnemer. Dat elastische is beslist niet meer klassiek te noemen. De belangrijke rol van de waarnemer komt al naar voren, al heeft Einstein die ontkend. Je zou kunnen zeggen dat relativiteit de weg heeft voorbereid voor de nog schokkender boodschap van de kwantumfysica.

Kwantumfysica is de echte fundamentele fysica – op elke schaal

C: ‘We’ve accepted that quantum mechanics is a more fundamental version of how nature works. Quantum mechanics is the theory of how the world works. What happens at small scales is that classical mechanics fails. So, you need quantum mechanics. Classical mechanics turns out to be a limit, an approximation, a little tiny baby version of quantum mechanics, but it’s not the fundamental one.’.

Eindelijk iemand die het duidelijk zegt. Kwantumfysica is niet beperkt tot de wereld van het atomaire, het is een fundamenteel correctere beschrijving van de wereld op elke schaal. Klassieke fysica is het speciale geval, die juist goed voorspelt op de schaal van onze zintuigen.

C: ‘And we kind of tend to think of the world in classical terms. Classically, things have positions, and they have locations — positions and velocities. Quantum mechanically, that’s not true.’

De ervaring van de wereld op onze zintuig schaal bepaalt hoe wij over de wereld denken, over wat wij ons kunnen voorstellen. Er zijn dingen, permanent een positie in de ruimte innemend. Maar het is een fout beeld. De wereld zoals wij die ervaren bestaat niet echt zo.

Er is geen procedure die je van de klassieke fysica naar de kwantumfysica brengt

C: ‘So there’s supposed to be, in some sense a map from the space of classical theories to quantum theories, okay? The quantization procedure. This is all a complete fake. I mean, it sort of is a kludge that works sometimes, but this purported map from classical theories to quantum theories is not very well-defined’

We proberen nog steeds de kwantumfysica te begrijpen vanuit een klassieke basis. De basis van de concrete dingen. We gebruikten en gebruiken nog steeds een procedure om de klassieke beschrijving om te zetten naar de kwantumfysische, de kwantisatie. Zo leren fysicastudenten om van de klassieke basis, die ze daarvoor geleerd hebben, over te stappen naar de kwantumfysica. Maar het klopt helemaal niet. Kwantisatie levert oneindigheden op in je vergelijkingen en die konden we nog met mathematische trucs weg normaliseren bij de elektromagnetische krachten. Maar bij de zwaartekracht lukken dat soort trucs niet meer. Kwantisatie levert daar volledige onzin op.

C: ‘But then there’s a whole set of more deep conceptual issues, not only do you not know what to do, you don’t know what you’re doing. Because, with everything else, every other theory other than gravity, it’s very clear what’s going on. You have stuff inside space-time. The stuff has a location, right? It has a point in space, it’s moving through time. Even if you have a field, it has a value at every point in space, etc.’

 Zolang je uit blijft gaan van de klassieke concepten, zoals objecten in ruimte en tijd, gaat het mis. Je weet niet echt wat je aan het doen bent. Je begrijpt het niet.

Vóór de kwantumfysica was het vanzelfsprekend wat een meting was

C: ‘Well, it is, because remember, [..] classically, for a particle, you have a very clear notion of where it is, its location, and how fast it’s moving. And you could measure those things. The whole spookiness of quantum mechanics is that to define what you mean by quantum mechanics; you have to use words like “observation” and “measurement.” That was never true in classical mechanics, you just measure whatever you want, it was perfectly trivial and straightforward. [..] But we don’t understand quantum mechanics. Even though it’s been around for almost 100 years. We don’t agree on what quantum mechanics is saying, because of these weird words like measurement and observation.’

Hier komen duidelijk de grote pijnpunten ter sprake. In de klassieke fysica was het niet nodig om zaken als waarneming en meting te omschrijven, in de kwantumfysica zijn die wel nodig, maar we zijn het er nog steeds niet over eens wat dat nu precies is.

C: ‘So I don’t think that there is any such thing as a position or a velocity of a particle. I think those are things you observe, when you measure it, they’re possible observational outcomes, but they’re not what is — okay, they’re not what truly exists. And if you extend that to gravity, you’re saying that what we call the geometry of space-time, or things like location in space, they don’t exist. They are some approximation that you get at the classical level in the right circumstances. And that’s a very deep conceptual shift that people kind of lose their way in very quickly.’

Er zijn geen dingen met een positie en snelheid. Wat er uit een meting mogelijk tevoorschijn komt is niet dat wat al bestaat. Dat is nogal een uitspraak, niet?  Maar Bohr en Heisenberg hadden dit al gezegd.

Emergentie van ruimte en tijd

Daarna spreekt Carroll over zijn idee dat ruimtetijd emergent is op dezelfde manier als de macroscopische eigenschappen van een gas emergent zijn en voortkomen uit de atomaire eigenschappen waarbij er bij die emergentie niets eigenlijk fundamenteel nieuws ontstaat. Dat heet zwakke emergentie. De ruimtetijd emergentie is ook een zwakke emergentie volgens Carroll. Dat betekent dat er een fundamenteel andere werkelijkheid ligt onder de macrowerkelijkheid en dat we die eerst onder de knie moeten krijgen. Dus niet onze klassieke modellen kwantiseren maar iets heel fundamenteel nieuws opzetten. We moeten daarom afscheid nemen van het klassieke idee van lokaliteit. Dat is de boodschap van verstrengeling. Verstrengeling schendt lokaliteit. Carroll keert dan de vraag om, waarom is er zoveel lokaliteit in het universum dat wij waarnemen als het niet fundamenteel is?

C: ‘Locality is just the idea that if I poke the universe at one point in space-time, the effects of that poke will happen at that point, and then they will ripple out…. So then, if you believe that locality is fundamental like that, then you’re sort of asking this question, why does the universe almost violate that but seem to not quite? That’s the puzzle that we have. It’s “why is there locality at all?”’

Kunnen we dus de werkelijkheid zoals wij die ervaren met haar lokaliteit in ruimte en tijd afleiden uit wat we weten van de kwantumfysica?

C:’ We just have an abstract quantum wavefunction and we’re asking, can we extract reality as we know it from the wavefunction? Space-time, quantum fields, all of those things’
C: ‘So, in the real world, we have, to a very good approximation, the world is run by what we call quantum field theory. Okay, so, the stuff of the world, the particles and the, you know, the forces, etc., all come from fields that spread all throughout space and time and have a quantum mechanical nature.

Ruimte, tijd en verstrengeling

Kunnen we dan via de kwantumgolffunctie de relatie vaststellen tussen non-lokale verstrengeling en fysieke afstand in ruimtetijd?

C: ’Okay, so, the stuff of the world, the particles and the, you know, the forces, etc., all come from fields that spread all throughout space and time and have a quantum mechanical nature. The quantum state of the fields at these two points in space, is it entangled? And then what you can do is take two different points of space-time, at some distance between them, and because there’s still things there, because there still are fields even in empty space, you can say, is there entanglement between these two points of space? And the answer is yes, it is always going to be entangled. And in fact, more than that, if the points are nearby, the fields will be highly entangled with each other. And if the fields are far away, the entanglement will be very, very low. Not zero, but very, very low. So, in other words, there is a relationship between the distance between two points and their amount of entanglement in the lowest-energy state of a conventional quantum field theory. Let me assume, let me put out there as an ansatz [a mathematical assumption], that when the entanglement is strong, the distance is short. And I’m going to define something called the distance. And it’s a small number when the entanglement is large, it’s a big number when the entanglement is small. But the point is that if we follow our nose, if we say we start not with space, but with entanglement, how should it behave? How should it interact?

Kort gezegd, hoe krachtiger de verstrengeling tussen twee punten in de ruimte, hoe dichter ze bij elkaar zijn. Dat is Carrolls hypothese. Met andere woorden, wij ervaren (meten) afstand in de ruimte en tijd via kwantumverstrengeling in het non-lokale kwantumveld! Afstand in ruimte en tijd zijn geen fundamentele begrippen meer. Daarmee wordt de door de waarnemer ervaren elasticiteit in afmetingen in tijd en ruimte die volgt uit de relativiteitstheorie, wat mij betreft een stuk begrijpelijker.

Ik ben benieuwd waar dit heengaat.