Bewuste agenten en de emergentie van ruimtetijd

Een bewijs uit het ongerijmde

Ik had het al eerder op deze website over professor Donald Hoffman – cognitief psycholoog – en over zijn boek ‘The Case Against Reality. How evolution hid the truth from our eyes.’ Toen ik dat boek enige jaren terug voor het eerst las had ik nog wel wat bezwaren tegen de manier waarop hij tot de tegenintuïtieve conclusie kwam dat de werkelijkheid niet is wat hij lijkt en dat onze zintuigen juist niet geëvolueerd zijn om de werkelijkheid te representeren. Dat kwam omdat hij, uitgaande van het neo-darwinistische evolutie denkbeeld van de overleving van het DNA van de beter geschikte drager daarvan, tot zijn conclusie kwam. En ik ben, zoals ik al vaker betoogd heb, geen fan van dat materialistische neo-darwinistische idee hoewel Hoffman’s eindconclusie wel weer goed aansloot bij de conclusies die ik uit de kwantumfysica trok.

Een bewijs uit het ongerijmde is het mooiste soort bewijs en ook het leukste

Maar ik zat fout. Wat ik niet besefte is dat Hoffman juist laat zien dat de neo-darwinistische hypothese uiteindelijk, via de toepassing van daarop gebaseerde speltheorieën, evolutionaire games, uitkomt bij een logisch conflict. Met het uitvoeren van vele op het neo-darwinisme gebaseerde evolutiegames (simulaties) op computers heeft hij aangetoond dat die hypothese zichzelf uiteindelijk in de voet schiet. Evolutiegames gebaseerd op voortplanting van de geschiktere voor overleving leveren consequent op dat evolutie altijd kiest voor de aanpassing aan onze zintuiglijke verwerking die het minste kost maar wel effectief is terwijl een waarheidsgetrouwe interne weergave van de werkelijkheid veel meer kost dan een simpele effectieve die niet per se waarheidsgetrouw hoeft te zijn. De heerlijke sappige appel die je ziet hoeft daarom dat in werkelijkheid niet te zijn, als jouw actie – pakken en opeten – maar gunstig voor jouw organisme uitpakt. Dus juist als neo-darwinisme zou kloppen kan jouw beeld van de werkelijkheid dat niet. Dat is toch redelijk absurd, niet?

Neuronen zijn niet de bron van het bewustzijn

Hoffman gaat dan verder en zegt dat het beeld dat we hebben gevormd van fysieke hersens en neuronen dus volstrekt niet klopt. Zijn volgende stap is dan de afwijzing van de hypothese dat jouw neuronen de bron zijn van je bewustzijn. Dat kunnen ze niet zijn omdat het beeld van hersens en neuronen dat ons visueel systeem produceert niet overeenkomt met de werkelijkheid. Verder is de grote – onoplosbare – vraag hoe fysieke neuronen bewustzijn produceren. Ze zijn er alleen als we er onze aandacht op richten. En dat is nu net precies ook de conclusie die ik trek uit het waarnemerseffect in de kwantumfysica. Als de waarnemer, simpelweg door waar te nemen, de werkelijkheid kan beïnvloeden – denk aan het experimenteel bevestigde veranderde gedrag van de kwantumgolf als we kunnen zien door welke spleet het elektron gaat – dan kan dat niet gedaan worden door jouw fysieke neuronen.  Dat zou eveneens een redelijk absurde aanname zijn. Hoffman en ik komen via verschillende wegen tot dezelfde conclusie.

Een netwerk van ‘Conscious Agents’

Hoffman stelt dus – net als ik en vele anderen – dat bewustzijn primair moet zijn en heeft een complete wiskundige theorie – samen met zijn team – opgebouwd dat een netwerk van interacterende bewustzijnseenheden, Conscious Agents (CA’s), beschrijft. Zijn uitgebreide artikel met de naam ‘Objects of consciousness’  van 2014  is op het internet makkelijk te vinden en te downloaden. Hij laat daarin onder andere op mathematische wijze zien dat meerdere interacterende CA’s weer een grotere complexere CA vormen. De mathematische beschrijving van de eenvoudigste CA blijkt – heel verassend – identiek aan de kwantumfysische beschrijving van een vrij deeltje. Zo is elk mens dus een complexe CA, samengesteld uit biljoenen cellen, die op hun beurt ook weer complexe CA’s zijn. Enzovoort.

Een Virtual Reality spel

De interactie van het gehele netwerk van interacterende complexe CA’s levert uiteindelijk de ruimtetijd op zoals wij die ervaren. Die ruimtetijd is daarmee dan ook een illusie die door die complexe CA’s wordt ervaren. Hoffman gebruikt nogal eens de virtual reality metafoor van een VR spel waarin de spelers zich aan elkaar voordoen als actiefiguren, avatars. Hij maakt vaak de vergelijking van onze zintuigen – niet alleen de ogen dus – met een virtual reality bril. In dat geval is dat wat wij ervaren als een object of persoon niet veel anders dan een groepje pixels dat gegenereerd wordt door het VR-systeem op het moment dat wij ernaar kijken. Wanneer wij niet kijken hoeven die pixels niet gegenereerd te worden en zijn ze er dus niet.

Dit verklaart ook de plooibaarheid van ruimte en tijd zoals die uit de speciale relativiteit tevoorschijn komt. Als ruimte en tijd een gegenereerde ervaring zijn dan kunnen we dat ineens beter begrijpen.

NB: Een pixel is de kleinste eenheid in een beeld op een computerscherm. Alles wat je op een computerscherm ziet is opgebouwd uit pixels.

pixels uitvergroot

Wat niet waargenomen wordt bestaat niet

Dit past dus naadloos in de bevindingen van de kwantumfysica dat het waargenomen object niet bestaat voordat het waargenomen wordt. Het object – de pixels – wordt gegenereerd op het moment dat wij onze aandacht erop richten en het ervaren. Het interview van André Duqum met Donald Hoffman – twee uur – is bijzonder interessant en goed te volgen want Hoffman legt zeer geduldig uit. Maar neem wel een rustig niet-storen moment voor het bekijken. NB: De term ‘Markovian kernel’ valt nogal eens in het interview. Dat is een mathematisch begrip dat gebruikt wordt in Hoffman’s CA-model. Vertaal dat rustig door het tweeweg filter dat elke communicatie-combinatie van zintuig met expressiemogelijkheid eigenlijk is. Een technisch woord voor wat door ervaren en reageren uitgewisseld wordt dus. We leven in een VR Game. Een absurd lijkende conclusie. Maar dat is geen reden om het spel niet serieus te nemen. Maar wellicht ook om er zonder grote angst en meer in verwondering en bewondering van te genieten.

Proof That Reality Is An ILLUSION: The Mystery Beyond Space-Time – Donald Hoffman

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.

Yin en Yang

De waarneming veroorzaakt de manifestatie, 
de manifestatie veroorzaakt de waarneming.

Het eerste deel is kwantumfysica, het tweede deel is zo vanzelfsprekend dat we geneigd zijn om het verband niet te zien. Maar er is een rechtstreekse verbinding tussen de twee. Beiden lijken tegenstellingen en impliceren en initiëren elkaar. Het lijkt veel op het Yin-Yang-symbool voor gelijktijdige eenheid en dualiteit. Yin en Yang zijn geen echte tegenstellingen, maar complementair en vormen de realiteit, zoals observatie en manifestatie doen.

Wij zien de gebeurtenissen in de wereld als iets dat ons overkomt, maar de waarheid ligt dieper, wij zijn de auteur van ons eigen verhaal, maar we zijn zo verdiept in dat verhaal dat we ons auteurschap vergeten zijn.

De ervaring van een gedachte is het denken van die gedachte. Zie de overduidelijke parallel met het waarnemer effect.

Op het moment dat je je gedachten werkelijk in de hand hebt heb je ook je eigen verhaal in de hand. Dat is wat je zoekt te bereiken met meditatie.

Vandaar onze fascinatie met verhalen, zoals in een boek, een film, een toneelstuk. We zijn de verhalenverteller en de toehoorder tegelijk. Zelfs dromen zijn eigenlijk weer verhalen die we zelf creëren zonder dat we beseffen dat we die creëren. Op het moment dat we beseffen dat we dromen, dat we het zelf zijn die de droom creëren, dromen we lucide. Is de overgang van het sterven dan niet net zoiets? In de verhalen over het leven na de dood die tot ons komen via mediums lijkt het leven na de dood sterk op een overgang van een gewone naar een lucide droom.

The Realities of Heaven: Fifty Spirits Describe Your Future Home.
by Miles Allen.

Vragen naar de zin van het bestaan is vragen naar de zin van het luisteren naar en het creëren van verhalen, zoals naar de bioscoop gaan, een toneelvoorstelling bezoeken, het luisteren naar muziek, het lezen of schrijven van een boek. Vergaren van wijsheid.

Dit is de diepere boodschap van de kwantumfysica dus.

The One

De grond van de wereld

Fysici beginnen langzamerhand in te zien dat de kwantumfysica meer over de wereld te vertellen heeft dan dat de kwantummechanica een weergaloos goede voorspeller is van fysieke verschijnselen. Het boek ‘The One’ van Heinrich Päs, professor theoretische fysica aan de TU Dortmund, is daar een uitnemend voorbeeld van. Hij komt tot de conclusie dat de kwantumfysica pas goed te begrijpen valt als we het bestaan van het kwantumuniversum accepteren als de grond van de wereld die wij waarnemen.

Het kwantumuniversum is de – immateriële maar evengoed werkelijke – versie van Everett’s multiversum, metafysica dus. Päs legt uit dat het aan het publiek gepresenteerde beeld van zich eindeloos splitsende materiële universa een verkeerd beeld is, dat in de wereld gekomen is door tegenstanders van het idee. Al die mogelijke universa bestaan welzeker, maar dan als toestandsgolven die gezamenlijk door hun onderlinge superposities één toestand vormen waaruit alle oscillaties tegenover elkaar zijn weggevallen. De éne, de on-bewegende immateriële bron van alles, waar ruimte, tijd en materie niet meer bestaan, zelfs niet als gedachte, maar waar alle diversiteit uit voorkomt. De Tao van Lao Tze.

Wat is dan dat idee van Everett?

Daarvoor moeten we ons eerst verdiepen in het grootste raadsel waar de kwantumfysica ons voor plaatste, de kwantumcollaps; het einde van de – onbegrensd in ruimte en tijd uitgebreide (niet lokale) – immateriële toestandsgolf die volgens de kwantumfysica interpretatie de kans voorstelt om het materiële deeltje bij meting aan te treffen waar, bij die meting, die golf abrupt eindigt. Het einde van die golf wordt echter niet voorspeld door de mathematica die de toestandsgolf beschrijft. Hoe de meting die abrupte overgang teweegbrengt is nog steeds niet bevredigend verklaard. De verklaring die het meest wordt gegeven is decoherentie, maar dat is in feite geen verklaring. Dat is niet veel meer dan een beschrijving van wat er gebeurt; dat een samenhangend geheel – de golf – plotseling zijn samenhang verliest en er slechts één element van dat geheel – het aangetroffen deeltje – overblijft. De naam verklaart niet hoe het werkt. Päs verklaart decoherentie als een effect dat veroorzaakt wordt door het noodzakelijk beperkte perspectief van de waarnemer op de kwantumgolf van het universum, die ene totale toestandsgolf waarin de toestandsgolven van alle mogelijke universa zijn samengevat, ‘gesuperponeerd’ in de taal van de fysicus. Veel verder gaat zijn verklaring niet.

Een goede metafoor die hij gebruikt is die van een volkomen stille oceaan die vanuit een groter perspectief gezien geen beweging vertoont maar die in die bewegingloosheid evengoed het resultaat kan zijn van eindeloos veel golven die elkaar in hun totaliteit precies opheffen. Golven kunnen elkaar precies opheffen, dat is wat we destructieve interferentie noemen. In een veel beperkter perspectief wordt dan dat ene stukje van die oceaan zichtbaar als iets dat afgescheiden lijkt te zijn van de rest. Helemaal begrijpen hoe dat werkt met dat perspectief, doe ik niet maar het is een interessant beeld en het kan in elk geval dienen als bruikbare metafoor voor de uitleg van het idee. In dat geval is het dan zo dat bij decoherentie, bij meting, de toestandsgolf dus niet in het niets verdwijnt maar alleen niet meer waarneembaar is vanuit het beperkte perspectief van de waarnemer. De waarnemer ziet nog maar een deel van het totaal.

Alles is waarnemer

Dan zijn we daarmee weer bij de waarnemer aangeland. Everett’s idee is dat elke mogelijkheid in de toestandsgolf bestaat waarbij ‘bestaan’ niet een materieel maar wel een werkelijk bestaan betekent. Bij het twee-spleten experiment bestaan volgens zijn voorstel beide mogelijkheden – het object gaat door de linker spleet én het gaat door de rechter spleet – beide in hun afzonderlijke immateriële werkelijkheden. In elke versie van die twee werkelijkheden bevindt zich een immateriële waarnemer die binnen zijn werkelijkheid slechts één mogelijke toestand waarneemt. Elke waarnemer is immers een waarnemend onderdeel van zijn werkelijkheid, die daarom alleen zijn werkelijkheid waarneemt. Daarmee vervalt die onverklaarde invloed van de waarnemer op de toestandsgolf die de kwantumcollaps van die golf zou teweegbrengen, er is helemaal geen collaps. Maar in plaats daarvan zijn er nu wel twee volledig identieke waarnemers.

Ik hoop dat u hieruit begrijpt dat er bij deze verklaring geen bijzondere eisen aan de waarnemer gesteld worden, zoals een waarnemend bewustzijn, een fotocamera is al ruim voldoende. De onderliggende voorwaarde voor dit scenario is dan ook dat bewustzijn een emergente eigenschap van het immateriële maar wel werkelijke brein van de waarnemer is. Beide waarnemers in beide universa zijn in (im)materieel opzicht volledig identiek aan elkaar en hebben dan ook een identiek bewustzijn, met hun identieke herinneringen. Het enige verschil, is hun waarneming op het moment van het experiment. Daar splitst hun universum, met hun erin, in tweeën.

Wat is werkelijk?

Multiversum interpretatie van Schrödingers levende én dode kat

Dit voorbeeld van ‘splitsende’ waarnemers in hun universa is om redenen van uitleg eenvoudig gehouden, veel eenvoudiger dan in elke praktijk van een echt twee-spleten experiment aan de hand is. In de praktijk zijn er bij dat experiment namelijk vele, vrijwel ontelbare, mogelijkheden waarop het object zich op het achterliggend scherm kan manifesteren en elke mogelijkheid betekent dus een ‘afgesplitst’ universum, inclusief kopie van de waarnemer. Ik hoop dat u inziet dat behoorlijk kan oplopen. Daarom benadrukt Päs dat al die mogelijke universa niet materieel zijn, al zijn ze dan wel werkelijk. De definitie van wat werkelijk is dient daarom bijgesteld. Maar op die manier gezien wordt ook een illusie, zelfs een droom, werkelijk, al zal Päs dat niet zo bedoelen.

Het emergente bewustzijn als voorwaarde

Door het bewustzijn als emergente eigenschap van het fysieke brein te beschouwen is deze gedachtegang mogelijk, het is er beslist een vereiste voorwaarde voor, en dat stelt Päs ook herhaaldelijk in zijn boek: ‘Of course, as long as we stick to the reasonable hypothesis that our consciousness is confined within our brains, …’. Päs sluit zich – na het bewustzijn als mogelijke oorzaak van de collaps in navolging van o.a. John von Neumann wel overwogen te hebben – aan bij het vrijwel eenstemmige oordeel van de neurologen (Tononi e.a.) dat het bewustzijn een product is van het brein. Vergeet hij nu dat de neurologie bij uitstek een reductionistische tak van de wetenschap is waar hij nu zelf in dat reductionisme een revolutionaire omwenteling teweeg wil brengen?

Monisme – geen nieuw idee – als redding van de fysica?

Het idee van het bestaan van een uiteindelijke bron van de werkelijkheid die één is, die geen gescheidenheid kent, geen afzonderlijke elementen bevat, geen tijd en ruimte kent, heet monisme. Päs besteedt een groot en uitermate boeiend deel van zijn boek aan de geschiedenis van het monisme. Een opvatting die al te vinden is in de Griekse oudheid bij figuren als Thales, Plato, Parmenides, Pythagoras, Philolaus, en onder de gezamenlijke noemer Platonisme onder te brengen is. Later steekt monisme als tegenstrever van het monotheïstische maar duale beeld dat de christelijke kerk uitdraagt herhaaldelijk de kop op in figuren als Giordano Bruno, Kepler, Copernicus, Meister Eckhart, Eriugena en ook weer veel later bij Spinoza en Kierkegaard.

De sterke reactionaire onderdrukking van hun duidelijk monistische ideeën, door marteling, brandstapel, excommunicatie en sociale uitsluiting, is volgens Päs de grondoorzaak van het feit dat het idee van een niet-materiële basis van onze werkelijkheid momenteel niet erg populair is, zeker niet onder de meeste fysici, al is daar wel een verandering in houding te bespeuren. Bohr en Heisenberg hebben daar ook nog een belangrijke rol in gespeeld door met het idee van complementariteit de onderliggende werkelijkheid van de toestandsgolf als niet relevant voor fysische theorieën te bestempelen en de aldus ontstane tegenstellingen, zoals golf en deeltje, als fundamenteel, dus niet verder ontleedbaar, te beschouwen. Zaak gesloten.

Volgens Päs is dat de oorzaak dat de fysica, met haar sterk reductionistische aanpak, op dit moment in een crisis geraakt is. Het onderzoek van de grondslagen van de materie is tot nu toe gezocht in het steeds kleinere waarvoor de benodigde energieën navenant steeds groter worden. Er is een einde aan die weg van reductionistisch onderzoek en die is nu wel ongeveer bereikt. Het is daarom tijd volgens Päs om monisme als uitgangsprincipe in de fysica te introduceren. De kwantumfysica en het kwantumuniversum wijst ons daarbij de weg.

Verstrengeling als ultieme schepper van eenheid en universele liefde

Volgens Päs is verstrengeling verreweg de belangrijkste factor in het kwantumuniversum. Het zorgt voor een verbondenheid van alles met alles en dus voor de eenheid van De Ene. Individuele eigenschappen van de delen houden op te bestaan ten gunste van een sterk vereend totaal. Hij citeert de Neoplatonist John Scotus Eriugena in: ‘Just as entanglement unites the universe in quantum cosmology, for Eriugena it is “the pacific embrace of universal love” that “ gathers all things together into the indivisible unity which is what He Himself is, and holds them inseparably together”. Hier legt hij, Päs, blijkbaar een verband tussen kwantumverstrengeling en wat Eriugena universele liefde noemt. Dat doet me onmiddellijk denken aan de NDE verslagen die vrijwel altijd over de overweldigende ervaring van universele liefde gaan. Ze bestaat werkelijk. Nu kunt u protesteren dat u en uw ex een gemeenschappelijke historie hebben en dus verstrengeld moeten zijn maar dat er in de huidige relatie geen sprake meer is van liefde. Päs zou – denk ik – zeggen dat dat een kwestie is van uw beperkte perspectief.

Erkent Päs hiermee de werkelijkheid van de universele liefde? Het zou wel eens anders kunnen liggen. Door verstrengeling en universele liefde op deze manier te koppelen zou hij ook hij de laatste tot de eerste kunnen reduceren. Het wordt dan iets dat onderzocht kan worden in het laboratorium van de fysicus en waar via meting getallen aan toe gekend zouden kunnen worden. Hij zou dan hetzelfde doen dat fysici gedaan hebben met de eigenlijk onbegrijpelijke mystiek van krachten op afstand, zoals we die ervaren bij zwaartekracht, elektriciteit en magnetisme; er een ‘veld’ van maken dat mathematisch beschreven en gemeten kan worden en zodoende het verschijnsel te reduceren tot iets wat tot het materiële universum hoort, reïficeren heet dat.

Hoe konden ze dit zolang geleden al weten?

Een belangrijke vraag is dan natuurlijk hoe de oude filosofen dit principe van de grond van onze werkelijkheid al doorhadden zonder dat ze beschikten over het technische instrumentarium waarover de wetenschap nu beschikt. De oude Grieken hadden niet veel meer dan hun eigen zintuigen en hun scherpe geest. Päs gaat in zijn boek hier kort op in en veronderstelt dat de vroege en primitieve mensheid in staat was tot een directere waarneming van ‘De Ene’ dan wij en dat deze inzichten daarna van generatie op generatie zijn overgeleverd. Dat zit toch erg dicht in de buurt van de veronderstelling van de algemene validiteit van mystieke ervaringen.

Samenvatting en commentaar

Op het eind van deze boekbespreking is het goed om de ideeën van Päs nog kort samen te vatten, voorzien van mijn eveneens korte commentaar:

  1. De waargenomen werkelijkheid is een illusie en komt voort uit het kwantum universum. Dat is in elk geval een opmerkelijke uitspraak van een fysicus.
  2. Het multiversum is het kwantumuniversum en is niet materieel. Het is één. Ook dat is opmerkelijk.
  3. In de schijnbare splitsing van het universum splitst zich ook de fysieke waarnemer én zijn geest in meerdere waarnemers die elk één uitkomst waarnemen. De kwantumcollaps is daarmee de indruk die elke afgesplitste waarnemer heeft omdat elk slechts één van de vele mogelijke uitkomsten waarneemt. Dat betekent een onderliggende aanname dat de geest een product van de fysieke hersenen is en die aanname is essentieel in deze verklaring van de kwantumcollaps. Daarmee worden de grote aantallen, vaak door derden geverifieerde, waarnemingen van mensen die het lichaam verlaten bij een dreigend fysiek einde en hun omgeving correct waarnemen (de NDE)  volledig genegeerd dan wel tot illusie wegverklaard.
  4. De waarnemer is in die opvatting daarom een fysiek object zodat eigenlijk elk fysiek object een waarnemer wordt. Dat is ook de conclusie die Rovelli en Hertog op hun manier uitdragen. Waarom bepaalde objecten, zoals lenzen, spiegels en zelfs reflecterende kristallen, daarvan vrijgesteld zijn is mij niet duidelijk.
  5. Maar aangezien de fysieke werkelijkheid volgens Päs een illusie is hebben we dus een illusie die waarneemt en aldus de waargenomen illusie creëert. Wie zoiets gelooft houdt zichzelf, wat mij betreft, voor de gek.
  6. De kwantumcollaps wordt veroorzaakt door decoherentie die een effect is van het beperkte perspectief van de waarnemer. Het mechanisme van decoherentie, hoe die teweeggebracht wordt, blijft onverklaard.
  7. Gezien de interferentie die de toestandsgolf altijd laat zien wanneer die door de dubbelspleet golft moeten al die universa dus interferentie vertonen. Dat kan alleen als al die universa inderdaad zelf ook niet-materiële toestandsgolven zijn. Dan kunnen ze inderdaad interfereren met elkaar, want het zijn golven. Daarmee zijn ze dus inderdaad niet materieel en bevatten dus ook geen materiële afsplitsingen van de waarnemer. Hoe een niet-materiele toestandsgolf dan emergent bewustzijn kan produceren is een wel zeer bijzondere aanname.
  8. Zoals Päs het kwantumuniversum beschrijft zit hij al zeer dicht bij het idee van de universele geest die dit alles voortbrengt en die door vele nabij de dood ervaringen ook precies zo beschreven wordt. Hij is er bijna.

Kortom: een boeiend, leerzaam en in het algemeen eerlijk boek van de zoektocht van een kwantumfysicus naar de betekenis en de toekomst van de kwantumfysica en een hoognodig begin van een afscheid van de er-is-alleen-materie visie.

De waarnemer en zijn meetinstrument

De klassieke waarneming, de objectieve meting

In de klassieke fysica speelt de menselijke waarnemer geen rol in dat wat waargenomen wordt of hoort dat althans niet te doen. Alles wordt bestudeerd vanuit het zogenaamde 3e persoonsperspectief. In alle experimenten dient enige invloed van de meting zo goed mogelijk uitgesloten te worden, al is er natuurlijk wel altijd enige invloed. Denk bijvoorbeeld aan de radardetectie van de snelheid van een auto. Het radarfoton kaatst terug van de auto en heeft dus een minuscule invloed op de snelheid van de auto. Maar dat effect is zo klein dat we dat rustig kunnen negeren in de praktijk. Beroep op dat soort meetfouten bij het digitaal loket verkeer zal geen gehoor krijgen. De elektriciteitsmeter verbruikt zelf ook een heel klein beetje energie waar de klant niets aan heeft bij de meting. Maar protesteren bij de energieleverancier zal weinig opleveren, ben ik bang.

De waarneming in de kwantumfysica

In de kwantumfysica – een loot aan de tak van de fysica die in zijn enorme succes de fundamentele rol van klassieke fysica heeft overgenomen – is dat echter niet zo, de manier waarop we meten is van essentiële invloed op dat wat we meten. Daar is geen twijfel meer over. Is dat nu de invloed van het meetinstrument of van de experimentator? De discussie over wat precies een meting is, is na 120 jaar kwantumfysica nog steeds niet echt beslist. John von Neumann – een van de eerste kwantumfysici – heeft al gezegd dat het waargenomen object en het waarnemende instrument niet fysiek op een of andere manier met elkaar verbonden zijn om zo de kwantumcollaps te veroorzaken. Beide zijn uiteindelijk samengesteld uit fundamentele deeltjes die zolang ze niet gemeten zijn zich als een immateriële golf van potentie zullen gedragen, de toestandsgolf. Beide toestandsgolven zullen zich bij een meting met elkaar vermengen, maar elkaar daarbij niet laten instorten, net als twee elkaar ontmoetende golven door elkaar heen zullen lopen zonder elkaar te elimineren. Bij de ontmoeting golven ze even samen en daarna golven ze gewoon verder. Er is volgens von Neumann daarom geen enkele aanleiding om een speciale beïnvloedende rol aan het fysieke meetinstrument toe te kennen inzake het einde van de toestandsgolf, de zogenaamde kwantumcollaps. Zijn inzicht werd genegeerd aangezien de invloed van de waarnemer en zijn bewustzijn niet objectief meetbaar was en er dus liever buiten gelaten werd. Wat het nog erger maakt is dat de toestandsgolf wel een golf is die we met de fysica formeel – dwz met getallen en symbolen – in principe kunnen beschrijven, berekenen en voorspellen, maar dat die golf zelf niet materieel waarneembaar is, niet eens materieel bestaat. Het is een golf van waarschijnlijkheden en dat zijn uiteindelijk mathematische constructies van de geest.

Is dan alles waarnemer?

Zodra je meet echter, houdt de immateriële golf op te bestaan en vinden we een van de vele mogelijkheden, het deeltje, dat geen golf is. Dat wordt ook zo geformuleerd in de Kopenhaagse interpretatie van Bohr en Heisenberg. Langzamerhand is het inzicht van Von Neumann, Bohr en Heisenberg – vooral vanwege enkele geavanceerde kwantumfysische experimenten zoals het uitgestelde keuze-experiment – zodanig bevestigd dat de waarnemer, die het waargenomene fysiek verwerkelijkt, niet meer te negeren is bij het fundamentele begrip van de natuur, zoals de fysica dat nastreeft. Hetgeen o.a. Carlo Rovelli heeft genoopt om dan maar letterlijk alles tot waarnemer van elkaar te bombarderen. Elk deeltje bestaat volgens hem alleen in relatie tot een ander deeltje. Mijn vraag is natuurlijk hoe dat werkt als beide deeltjes – nog – niet materieel bestaan en het dan wel klaarspelen om eerst in relatie met elkaar te komen en dan daardoor materieel te worden. Naar mijn gevoel is hier de volgorde verkeerd. Kosmoloog en kwantumfysicus Thomas Hertog beschrijft in ‘Het Ontstaan van de Tijd’ ook iets dergelijks waardoor alle dingen waarnemers worden die de kwantumgolf doen instorten en materie verschijnt. Maar dingen zijn toch ook van materie gemaakt die eerst zelf moet instorten? Dus – om de echte vraag te stellen – wat verstaan we nu precies onder een waarnemer en wat voor rol speelt die eigenlijk?

Wat is een waarnemer volgens de kwantumfysica?

Alternative realities Wigner’s friend experiment 2019

In veel kwantumfysische experimenten – vooral die de afhankelijkheid van de waarnemer proberen te onderzoeken – wordt de rol van de waarnemer tot nog toe door een instrument uitgevoerd. De vraag is of dat het juiste perspectief is. In de bovenstaande figuur van een bijzonder ingewikkeld experiment, gebaseerd op Eugene Wigners gedachte-experiment met meerdere waarnemers, is dat in elk geval op die manier geïmplementeerd. In dat experiment wordt binnen een gesloten omgeving een experiment uitgevoerd. Een van de zogenaamde waarnemers bevindt zich binnen die gesloten omgeving en neemt dus het resultaat van zijn experiment direct waar, de toestandsgolf is voor die waarnemer en door de waarneming overgegaan in een waargenomen deeltje. Maar buiten de gesloten omgeving bevindt zich een tweede waarnemer waarvoor de inhoud van die gesloten omgeving nog steeds een toestandsgolf is omdat hij de inhoud van de grotere doos nog niet waargenomen heeft. Pas als die externe waarnemer de inhoud van de gesloten omgeving, de grotere doos, kan waarnemen eindigt voor hem de toestandsgolf en wordt de meting van het deeltje een feit, het krijgt wat de tweede waarnemer betreft dan pas zijn fysieke eigenschappen. Wie van deze waarnemers is nu degene die het gemeten deeltje met zijn eigenschappen teweegbrengt?

De poppetjes binnen en buiten de doosjes, die hier de waarnemers moeten voorstellen, zijn in dit experiment fysieke meetinstrumenten en missen dus het bewustzijn waardoor ze hun waarneming ook zouden kunnen interpreteren. Is dat interpreterende bewustzijn hier eigenlijk dus nodig? De experimentatoren denken blijkbaar van niet. Overigens was de uitkomst van het experiment al zodanig dat we aan het bestaan van een objectieve materiële wereld waar consensus regeert, waarin een feit gewoon een feit is, onafhankelijk van wie het waarneemt, zouden kunnen gaan twijfelen.

Is bewustzijn echt nodig? Is interpretatie nodig?

Kan een fysiek instrument zijn omgeving waarnemen en die waarneming dan interpreteren? Ik noem hier expres iets dat een fysiek instrument volgens mij niet kan, hoe geavanceerd ook, namelijk interpretatie. Het toekennen van betekenis, bedoel ik daarmee. Dat is hetgeen waar deze hele discussie eigenlijk om draait. Wat is interpreteren? Kan een fysiek instrument dat? De experimentatoren denken van wel en dat past helemaal in het materialistisch beeld van de wereld waarin de mens slechts een complexe machine is die in principe beschreven kan worden als het resultaat van zijn onderdelen. Het brein is in hun visie een geavanceerde computer, toevallig ontstaan in het evolutionaire proces van de overleving van de meest geschikte biologische machines, en kan dus qua brein rustig vervangen worden door een niet-biologische geavanceerde AI-machine zoals bijvoorbeeld ChatGPT. Interpretatie is in die visie niet verschillend van een berekening. Is er dus wel of geen verschil, en wat is dan het verschil? Omdat ook maar proberen te beantwoorden moeten we de discussie toch maar wat vereenvoudigen en maar eens kijken naar de essentiële verschillen tussen een eenvoudig ‘waarnemend’ meetinstrument als een cv-thermostaat en een biologische waarnemer.

Kan een fysiek instrument een waarnemer zijn?

Wat is het verschil tussen de cv-thermostaat en het biologische wezen dat voor een aangename omgevingstemperatuur afhankelijk is van zijn cv-thermostaat? Is er een fundamenteel verschil, fundamenteel in de fysieke zin? De thermostaat ‘voelt’ de omgevingstemperatuur, bepaalt of die afwijkt van de ingestelde waarde en stuurt vervolgens de cv aan. Is dat interpretatie? Is dat dus een meting? Dat lijken mij essentiële vragen al kan daar, vermoed ik, nog niet een echt 100% waterdicht antwoord op gegeven worden. Maar ik doe toch een poging.

Wat laat de toestandsgolf instorten?

We zouden daarvoor de volgende vraag kunnen stellen. Hoe is het mogelijk dat een fysiek instrument, dat zelf niet waargenomen wordt en dus in een toestandsgolf verkeert, de toestandsgolf doet instorten (reduceert)? Denk aan die cv-thermostaat. Die doet zijn werk ook als er niemand aanwezig is en men vergeten is om de gewenste temperatuur aan te passen bij een paar dagen afwezigheid. Als je dan na een paar dagen thuiskomt merk je dat het huis lekker warm is, dat de thermostaat dus nog aan staat en concludeer je op dat moment dat gedurende jouw afwezigheid de cv voor niets heeft staan stoken. Die conclusie – het was voor niks – is interpretatie. Dat kon je onbewuste thermostaat dus niet bedenken, anders had die wel iets anders gedaan. Kun je die onbewuste thermostaat nu een waarnemer noemen? Heeft de thermostaat de toestandsgolf die onder andere je cv-ketel, de radiatoren en de temperatuur in je huis bevat doen instorten tot een fysiek huisverwarmende cv? Elke keer dat die de temperatuur mat? Hoe dan?

Echte waarnemers interpreteren

Ik denk dat het inderdaad om interpretatie gaat. Het toekennen van de betekenis van een waarneming. Dat doet een instrument niet. Ik moet de thermostaat eerst vertellen, programmeren heet dat, wat een prettige temperatuur is, dat kan die zelf niet want een dergelijk instrument heeft geen weet van ‘prettig’. Nu zul je misschien aanvoeren dat een geavanceerde AI als ChatGPT dat wel zou kunnen. Maar daarvoor zou ChatGPT wel eerst een gigantische database moeten doorzoeken op gegevens over prettige temperaturen voor menselijke wezens. En hoe is die database gevoed? Juist. Door menselijke wezens die wat zij een prettige temperatuur vonden, er eerst in gebracht hebben. Hadden ze dat niet gedaan dan had ChatGPT geen antwoord geproduceerd. Niet op de vraag wat een aangename temperatuur is, misschien wel op de vraag welke temperatuur een biologisch wezen als de mens nodig heeft. Maar dat bedoel ik niet met aangenaam. Dat is namelijk geen in getallen uit te drukken ervaring. Altijd, en zonder uitzondering, is de vraag naar de betekenis van een waarneming, de interpretatie ervan, terug te voeren op een waarneming door een wezen dat zijn waarneming zelf bewust kon interpreteren als aangenaam of onaangenaam, rood of groen, hard of zacht, nat of droog, mooi of lelijk. Dan kun je pas beseffen dat in de afwezigheid van mensen het ‘aangenaam’ zijn van de temperatuur nergens op slaat. Zoiets zal de thermostaat uit eigen beweging niet bedenken. Natuurlijk kan zoiets geprogrammeerd worden, maar dan is daar altijd weer uiteindelijk iemand voor nodig die zoiets eerst bedenkt en dan als proces programmeert.

Bewuste interpretatie is altijd het slotstuk van het experiment

Dat er uiteindelijk een bewuste interpreteerder nodig is, geldt volgens mij zonder uitzondering voor elk experiment. Zelfs voor een run van de Large Hadron Collider in Geneve. Uiteindelijk wordt het resultaat bekeken door een bewust wezen dat er betekenis aan toekent. We vernemen dan uiteindelijk wel de betekenis, maar daar wordt meestal niet bij vermeld dat daar altijd weer een persoon aan te pas kwam. Dat is namelijk zo ontzettend vanzelfsprekend dat dat niet expliciet genoemd hoeft te worden. Dat betekent wel dat een essentieel onderdeel bij de rapportage van een experiment nooit wordt genoemd. De uitslag van de meting was X, en dat betekent Y. En dat laatste stukje ‘en dat betekent Y’, daar gaat het om. Dat is namelijk de interpretatie van een persoon en daarmee de eigenlijke beleving van de wereld. Daarmee is het einde van de toestandsgolf die daarvoor nog alle mogelijkheden bevatte een feit geworden. Dat einde met die ene mogelijkheid bevat dan ook de voorafgaande geschiedenis. Zoals in voorgaand voorbeeld over de cv meteen de geschiedenis van het ongewenste gasverbruik gedurende jouw afwezigheid een feit is geworden na jouw vaststelling ervan. Dat feit is dan na de kwantumcollaps door de waarneming – helaas – niet meer te veranderen. Dat noemen we dan een feit. Iets waarover consensus kan bestaan.

Wat is dan de rol van een registrerend meetinstrument?

Even genoeg stilgestaan bij de waarnemer. Wat is een meetinstrument in deze context? De eis lijkt te zijn dat het moet kunnen registreren. Daarmee vallen al een bepaalde klasse van passieve meetinstrumenten af. Denk aan de meetlat bijvoorbeeld, die verricht zelf geen registratie. Dat is dus een volstrekt passief meetinstrument in tegenstelling tot zo’n geavanceerde cv-thermostaat die het binnenshuis temperatuurverloop patroon onthoudt om te anticiperen op het volgende moment van opwarmen. Dat lijkt een mooi criterium, meten plus registratie, maar is nu een voltmeter aangesloten op een recorder wel of geen waarnemer? Is de fotondetector aangesloten op een coïncidentiedetector in een geavanceerd dubbelspleet experiment een waarnemer? Probeer daarom, om die vraag te kunnen beantwoorden, je eens in te denken hoe een registrerend meetinstrument het geregistreerde object of de toestandsgolf zou kunnen beïnvloeden en vooral waarom een ander gelijksoortig instrument dat niet zou doen. Neem bijvoorbeeld een massief ijzeren staaf. Dat lijkt geen registrerend instrument, tot je bedenkt dat de staaf uitzet of krimpt naargelang zijn temperatuur. De staaf meet op die manier de temperatuur. Als de staaf lang genoeg is en op een slimme manier verbonden aan een schrijfstift en een rol papier zou je het verloop van de temperatuur kunnen registreren. De verandering van de lengte van de staaf levert de informatie over het verloop van de temperatuur. Je kunt de staaf met stift en papier dus ook, in deze context, zien als een registrerend meetinstrument. Maar omdat we er op een ingenieuze wijze gebruik van maken zou hetzelfde passieve instrument ineens wel een waarnemer worden die de kwantumgolf doet instorten. Dat is inconsequent geredeneerd.

Je zult een willekeurige ijzeren staaf dus niet gauw aanmerken als waarnemend meetinstrument. Als je op deze wijze gaat nadenken over registrerende meetinstrumenten wordt het idee van het instrument als waarnemer dus inconsequent en daarmee uiterst aanvechtbaar. Of een instrument registreert of niet zou dan niet bepaald worden door zijn fysische eigenschappen maar door de manier waarop wij er gebruik van maken, en dan komt de bewuste waarnemer meteen weer om de hoek kijken. Uiteindelijk moeten we dus beginnen te erkennen dat ook bij een instrument dat meet en registreert de uitslag pas resulteert in een echte waarneming – de waarneming die de kwantumcollaps doet plaatsvinden – als er door een bewuste waarnemer naar gekeken wordt. Als we dat als werkelijke verklaring accepteren dan hebben we wellicht een aanvaardbaar bruikbaar en consequent criterium voor de definitie van een meting en meteen ook voor de aanleiding van de kwantumcollaps, de materiële manifestatie van de wereld.

Conclusie

Er is uiteindelijk dus altijd een bewuste waarnemer nodig voor een echte meting. Het meetinstrument is dan niets anders dan een verlengstuk van onze zintuigen en kan niet de aanleiding zijn voor de kwantumcollaps, het verschijnen van de materie in onze wereld. Dat heeft een diepgaande betekenis voor ons ervaren van de wereld. Wij zijn essentieel in het verhaal. Wij maken een essentieel onderdeel uit van de wereld. Door haar waar te nemen en dus te ervaren.

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.

Schrödinger’s stopwatch

Een retorische truc

Toen Erwin Schrödinger in 1935 zijn gedachte-experiment met een kat in een gesloten doos aan zijn collega’s, en in het bijzonder Bohr en Heisenberg, presenteerde om het absurde van de Kopenhaagse interpretatie van de kwantumfysica aan te tonen gebruikte hij een retorische truc. Hij introduceerde een levend wezen in het experiment dat in een kwantumsuperpositie zou komen te verkeren. Eigenlijk introduceerde hij daar tussen neus en lippen door bovendien al iets waar Bohr in datzelfde jaar een naam aan zou geven, verstrengeling, tegenwoordig breed geaccepteerd onder fysici. Maar mag je een element introduceren in je experiment, al is het een gedachte-experiment, waarvan eigenlijk niet bekend is wat het nu precies is? Want wat is leven?

Wat is leven eigenlijk?

We kennen het onderscheid tussen leven en dood, althans dat menen we te kennen. We herkennen het wanneer het leven uit een voorheen levend wezen verdwenen is, het overgegaan is in de staat van inerte dode materie. Laat nu de natuurkunde net die wetenschap zijn die zich bezighoudt met dode materie, niet met levende wezens. Een levend wezen heeft een aantal kenmerken, waaronder homeostase en doelgerichtheid, maar is het helder waar deze kenmerken op gebaseerd zijn, wat hun oorsprong is? Een van de grote problemen bij orgaandonors is het correct vaststellen van de dood van de donor zodat het verwijderen van de nog bruikbare organen kan beginnen. We hebben nog geen meetinstrument voor leven, een test die met 100% zekerheid vaststelt of een organisme leeft of dood is. Het is daarom niet zo gek dat Schrödinger in zijn latere carrière een serie lezingen heeft gegeven met als onderwerp “Wat is leven”. Daarmee gaf hij wel het startschot voor wat nu kwantumbiologie heet.

Een fysisch correct gedachte-experiment

Ook gedachte-experimenten dienen fysisch correct te zijn, alles wat in het experiment wordt gebruikt dient nauwkeurig en zonder ambivalentie omschreven te zijn. Einstein was daar een meester in. Dus eigenlijk mag Schrödingers gedachte-experiment niet als een correct fysisch experiment beschouwd worden. Dus laten we die valselijk geïntroduceerde levende kat er nu maar uit laten en vervangen door iets dat wel fysisch goed omschreven kan worden, dode materie. Een klokje of stopwatch bijvoorbeeld dat tot stilstand gebracht wordt door het vuren van de geigerteller.

Het Schrödinger stopwatch experiment: Een hermetisch gesloten doos bevat een radioactief atoom waarvan bekend is dat de kans dat het na een uur vervallen is 50% is. Het is volgens de Kopenhaagse interpretatie niet te voorspellen wanneer het atoom vervalt en dat is nog steeds de gangbare opinie onder fysici. Als het atoom vervalt produceert het radioactieve straling die door een geigerteller, ook in de doos, wordt gedetecteerd. Het signaal van de geigerteller wordt gebruikt om een lopende stopwatch, ook in de doos, te stoppen. We wachten nu een uur en openen dan de doos om te zien of en wanneer de stopwatch gestopt is.

De Kopenhaagse interpretatie zegt ons dat het atoom, de geigerteller en de stopwatch één gezamenlijke superpositie van kwantumtoestanden vormen, verstrengeling dus, zolang de doos dicht is en er nog niet gemeten is. Zodra wij de doos openen stort de kwantumgolf in en observeren wij de gematerialiseerde inhoud van de doos. Stel nu dat de stopwatch gestopt blijkt te zijn na 44 minuten, dus 16 minuten voordat de doos geopend werd. Wij constateren dus dat het atoom 16 minuten geleden verviel. Realiseer je nu eens dat de stopwatch pas materialiseerde – met de wijzer op 44 minuten – bij het openen van de doos. In het hele uur daarvoor was er geen lopende of stopgezette stopwatch, maar een niet-materiële verstrengelde toestandsfunctie van de inhoud van de doos.

De waarnemer creëert ook de tijd

Ziedaar – logisch voortvloeiend uit de Kopenhaagse interpretatie – de oorsprong van de tijd. De waarnemer creëert niet alleen de materie die zich aan ons voordoet, maar ook – met terugwerkende kracht in de tijd – het moment waarop dat gebeurde. We creëren dus met onze waarneming ook de tijd. Een verbluffende conclusie. Geen wonder dat de Kopenhaagse interpretatie niet zo populair is onder de fysici. Maar die andere hypotheses zijn nog veel onwaarschijnlijker.

Als u hier nog twijfelt, verwijs ik u daarom naar de uitgestelde keus experimenten die eveneens retrocausaliteit lijken aan te tonen – niet dat van Kim et al. van 1999, daar zit een fout in de opzet en in de interpretatie – maar die net zo goed of zelfs beter uit te leggen zijn als de achteraf creatie van historie en tijd.

Einstein en de maximumsnelheid

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

Speciale relativiteit

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

Een uiterst belangrijk uitgangspunt voor Einstein was dat het universum er in principe hetzelfde uit moet zien voor twee waarnemers die zich ten opzichte van elkaar bewegen. Uiteindelijk is dat een symmetrie overweging. Symmetrie is een belangrijk criterium in de theorieën van de fysica sinds Emmy Noether die introduceerde in 1918. Hij combineerde die symmetrie overweging met het inzicht dat de waargenomen lichtsnelheid – in vacuüm – in alle omstandigheden hetzelfde moest zijn. Dat volgde uit de vergelijkingen van Maxwell voor elektromagnetische golven en was indirect bevestigd door de experimenten van Michelson en Morley die de snelheid waarmee de aarde door de veronderstelde ether snelde wilden vaststellen door verschillen in de snelheid van het licht in verschillende richtingen te meten. De uitkomst daarvan was dat ze geen verschillen in snelheid konden meten, hoe nauwkeurig hun experimentele opzet ook was geconstrueerd.

Meerijden op een lichtgolf

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

Einstein meebewegend met een lichtgolf ziet de golf stilstaan. Dat kan niet.

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

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

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

Tijdsdilatatie T voor de klok van Bob die beweegt met snelheid v ten opzichte van een stilstaande klok van Alice. T0 is de tijd van de klok van Alice. Hoe dichter Bob bij de lichtsnelheid c komt hoe trager zijn klok loopt gezien vanuit Alice.

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

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

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

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

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

Einstein contra de kans-interpretatie van de kwantumfysica

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

Wet van Planck: de energie van een stralingskwantum γ is evenredig met de frequentie f.

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

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

Tijd en ruimte zijn concepten van de geest.

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

Science Fiction?

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

Als een uitdovende vuurpijl

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

Conclusie

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