De algemeen verspreide boodschap over het universum waarin wij leven is dat het vrijwel leeg, koud en onverschillig is en dat het leven slechts toevallig en hard is. Ik heb daar een volstrekt andere mening over. Het universum is beslist niet onverschillig tegenover ons, integendeel. Een studie van de gedragingen van het kwantumveld dat het universum eigenlijk is, laat ons zien dat het juist zeer zorgvuldig reageert op wat wij denken, weten en verwachten. Het kwantumveld houdt in zijn manifestaties zelfs rekening met onze eventuele toekomstige handelingen en bewustzijnsinhoud. Dat zijn de conclusies die getrokken kunnen worden uit de resultaten van bepaalde experimenten die zelfs door de niet-fysicus begrepen kunnen worden, mits in bezit van een open geest.
Het kwantumveld – zoals door de meest fysici op het moment erkend – is een non-lokaal overal aanwezig niet direct meetbaar en immaterieel veld waaruit alle materie en energie zich bij meting manifesteert. Vervang het woord meting hier maar meteen door waarneming. Veel fysici doen dat al. De waarnemer krijgt dan een rol in die manifestatie van materie en energie. Anders gezegd, het kwantumveld is de onzichtbare bron waaruit alles wat wij ervaren voortkomt, hetgeen sterk doet denken aan de TAO. Velen hebben die overeenkomst al opgemerkt.
Een veld in de fysische betekenis van het woord was tot halverwege de vorige eeuw een toestand van de ruimte waardoor objecten, die gevoelig voor dat veld zijn, krachten ondervinden afhankelijk van hun positie in dat veld. Het is een manier van de fysici om met krachten op afstand, die door de lege ruimte heen worden uitgeoefend, om te gaan. Zo’n veld is dus in essentie niet-materieel. De aard van die krachten is nog steeds een mysterie al kunnen we eraan rekenen en de effecten ervan voorspellen. Het kwantumveld is nóg een stapje minder fysiek, het oefent geen krachten uit maar is de bron waaruit de materie en energie verschijnt – en weer in verdwijnt. Hoogstwaarschijnlijk is het kwantumveld ook nog de bron van ruimte en tijd zelf maar daar zal ik het hier niet over hebben.
De waarnemer doet ertoe
De eigenschappen van het kwantumveld kunnen – ondanks die immateriële hoedanigheid – mathematisch beschreven worden. De Schrödingervergelijking is daar een goed voorbeeld van. De oplossing van de Schrödingervergelijking beschrijft een complexe golf. Complex wil zeggen dat de beschreven waarden niet in makkelijk voorstelbare getallen uitgedrukt kunnen worden. Imaginaire waarden, getallen waarvan het kwadraat negatief is – iets dat binnen ons denkraam niet past – spelen een essentiële rol. Gelukkig vallen die imaginaire waarden weg als we de golf willen gebruiken als een functie die de waarschijnlijkheid van het aantreffen van een object in onze metingen met verbluffende nauwkeurigheid voorspelt. Belangrijk is te bedenken dat die golf niet het effect van de waarneming, de meting, beschrijft. Zonder waarneming zou de immateriële golf van mogelijkheden tot in het oneindige doorgaan. De waarnemer speelt een essentiële rol in de materie en energie die uit het kwantumveld tevoorschijn komen.
Het effect van de waarneming is dat de oneindige verzameling van mogelijkheden, die zich als een golf door het kwantumveld bewegen, in een concrete ervaring resulteert, de zogenaamde kwantumcollaps. Ik vind dat eigenlijk een ongelukkige term. De term kwantumcollaps suggereert een ineenstorting van iets materieels waarbij er slecht één element overblijft. Het kwantumveld is echter niet materieel, ook niet een heel klein beetje. Een term die beter uitdrukt wat er gebeurt, is de ‘reductie van de kwantumgolf’. De kwantumgolf kan namelijk door onze informatie gereduceerd worden tot een kleinere golf van minder mogelijkheden. De uiteindelijke reductie is dan tot die van één mogelijkheid, die is dan 100% en is dus de waargenomen manifestatie. Dat is het lichtpuntje op het scherm bij de inslag van een foton, bijvoorbeeld. Het beeld wat de term ‘reductie van de kwantumgolf’ oproept helpt ons een stuk beter bij onze pogingen tot begrip.
Uitgestelde keus kwantumwisser en bewuste waarneming
Die uiteindelijke reductie als gevolg van de waarneming heet het waarnemereffect in de kwantumfysica, iets waar nog steeds veel discussie over bestaat. De grote vraag is of het de fysieke meting is, of dat het de waarnemer en zijn bewustzijn is, die het effect, de reductie (of collaps), teweegbrengt. Dat is een subtiel probleem waar geen experiment voor lijkt te kunnen opgezet dat hier een antwoord op zou kunnen geven. Metingen zonder waarneming lijken per definitie waardeloos. Zolang we het resultaat niet mogen waarnemen kunnen we de uitkomst vanzelfsprekend ook niet gebruiken. Een duidelijke catch-22-situatie. Maar er is een uitgevoerd experiment dat hier toch zeer dichtbij lijkt te komen. Dat experiment wil ik graag hier zodanig beschrijven dat de consequentie voor de lezer duidelijk en begrijpelijk wordt.
Dat is het tweespleten kwantumwisserexperiment met uitgestelde keus. De uitgestelde keus betreft het effect van het wel of niet onherroepelijk verwijderen (wissen) van meetinformatie vóórdat deze informatie in het bewustzijn van een waarnemer is gearriveerd of zodanig opgeslagen is – op de harde schijf van een computer bijvoorbeeld – zodat bewuste waarneming later nog mogelijk is.
Het kwantumwisserexperiment is een tweespleten experiment dat zodanig ingericht wordt dat we de spleet waardoor de golf gaat kunnen detecteren en vastleggen. De kwantumgolf reduceert dan ‘magischerwijs’ tot één van de twee spleten. Dat kunnen we constateren omdat er tussen de spleten en het scherm nu nog slechts één enkele golf is die zichzelf niet meer tegenkomt. We zien dan het typische tweespleten patroon van donkere en lichte banden niet meer, slechts één vage vlek is dan het resultaat. Einstein had dit vreemde kwantumeffect al door en gebruikte dat in een berucht gedachte-experiment waarmee hij hoopte de kwantummechanica te falsifiëren. Zijn idee is veel later technisch gerealiseerd en het verdwijnen van het interferentiepatroon is bevestigd. Einstein heeft daarmee op zijn geniale manier de rol van advocaat van de duivel gespeeld en daardoor veel bijgedragen aan de kwantumfysica.
De wet van het behoud van informatie
Dit kwantumgedrag kunnen we zien als het resultaat van informatie in beweging. Hoe meer informatie wij hebben, hoe meer de informatie in de kwantumgolf gereduceerd zal worden. Dat komt omdat door die informatie het – oneindige – aantal mogelijkheden in de kwantumgolf gereduceerd wordt doordat die informatie verplaatst wordt naar een voor ons toegankelijke locatie. Hoe meer we weten, hoe minder mogelijkheden zich zouden kunnen realiseren. Dat is een effect dat we dagelijks kunnen ervaren, zoals in het gebruik van 9292 om verrassingen bij onze geplande trips te voorkomen. Hoe meer informatie, hoe minder verrassingen. We kunnen het kwantumveld daarom ook zien als een informatieveld. Fysici hebben in dat kwantumveld ook een nieuwe behoudswet ontdekt, de wet van behoud van informatie. Als we meer informatie over het gemeten object kunnen vastleggen betekent dat de informatie in het kwantumveld zich naar een voor ons toegankelijke locatie verplaatst, maar wel nog binnen dat veld. De golf wordt daardoor gereduceerd. De informatie bevindt zich dan natuurlijk nog steeds binnen het kwantumveld, maar nu op een plaats waar we erbij kunnen.
Laten we dit eens visueel maken in diagrammen. Dan wordt het wellicht wat beter te vatten wat er gebeurt in een experiment. We kijken eerst naar de basis uitvoering van het tweespleten-experiment. Eén enkele golf arriveert tegelijk bij de twee spleten. De twee spleten worden bronnen van synchrone – gelijktijdig bewegende – golven. Die golven ontmoeten elkaar en versterken of doven elkaar op bepaalde plaatsen uit. Die plaatsen vormen aaneensluitende gebogen lijnen van versterkte respectievelijk uitgedoofde golfbeweging. Hierdoor ontstaat – bij lichtgolven – het bekende interferentiepatroon van donkere en lichte banden. Bij geluidsgolven van één enkele toon krijg je dan gebieden van luidheid en stilte. Dat tweespleten-experiment kun je thuis naspelen met twee simpele geluidsboxjes en een toongenerator. Bij een afstand tussen de luidsprekers van 50 cm en een toon van 800 Hz is het effect prima te horen.
Verzamelingen van informatie in Venndiagrammen
Hoe de informatie van een experiment in het kwantumveld verdeeld is kunnen we met een Venndiagram weergeven. De Venndiagrammen stellen dan verzamelingen van kwantuminformatie voor. Het kwantuminformatieveld is dan de verzameling die alle informatie in het universum bevat en alle andere verzamelingen zijn daar deelverzamelingen van. Ik maak, vooruitlopend op wat verderop betoogd zal worden, onderscheid tussen:
- De verzameling van informatie die het experiment oplevert (groen).
- De verzameling van informatie die het experiment oplevert en die al waargenomen is en in het bewustzijn is opgenomen (geel).
De gele verzameling is dus een deelverzameling van de groene. Het deel van de groene verzameling dat niet in het gele deel ligt kan bijvoorbeeld informatie bevatten die al wel op een harde schijf is opgeslagen maar nog door niemand is bekeken. Bij het bekijken van de inhoud van de harde schijf verplaatst die informatie zich van ergens in de groene verzameling naar de gele verzameling van bewust waargenomen en opgeslagen informatie. Omdat wij uiteindelijk ook verzamelingen van informatie zijn zou je de gele verzameling ook kunnen beschouwen als representatief voor onszelf, de waarnemers van het universum.
Als we het experiment nu zo inrichten dat we kunnen vastleggen door welke spleet de kwantumgolf gaat dan krijgen we het plaatje hierna. Probeer nu het volgende goed te begrijpen. Onthoud dat de kwantumgolf de som voorstelt van alle waarschijnlijkheden om het object bij waarneming aan te treffen. Als we kunnen weten door welke spleet de golf gaat of ging, dan is dat de spleet waar de som van alle waarschijnlijkheden 100% is, en dan staat het onomstotelijk vast dat die golf ook maar door slechts één spleet gaat. Ik hoop dat u dat inziet. Voor de andere spleet is er namelijk dan geen enkele waarschijnlijkheid, mogelijkheid, meer over voor het object om zich daar te manifesteren. Iets wat doorgaans – en onnodig – geïnterpreteerd wordt als dat het object zich daadwerkelijk even in één van de geobserveerde spleten bevond. Dat is het gevolg van het verwarrende duale golf-deeltje beeld dat zo vaak in de media gepresenteerd wordt over de kwantumfysica.
Even dit terzijde. In de gebruikelijke beschrijvingen van het tweespleten-experiment wordt er doorgaans gesproken over een object – een foton, een elektron, een molecuul, een virus – dat door de spleet gaat. Alsof dat object even tijdelijk verscheen in de spleet en daarna vrolijk weer als golf verder gaat. Ook in mijn eerste boek vindt u een dergelijke beschrijving. Eerlijk gezegd is dat een onbewijsbare en onnodige aanname. Het is nooit zo dat het object bij zijn doorgang door de spleet wordt waargenomen. Het beeld van een golf die gereduceerd wordt tot één spleet is een stuk eenvoudiger en daarom, wat mij betreft, beter. Het verklaart het verdwijnen van het interferentiepatroon net zo goed met minder aannamen en heeft daarom de voorkeur.
In een Koreaans experiment is het effect van informatie op de kwantumgolf mooi aangetoond. Hoe meer informatie we hebben over de ene weg die de golf kan gaan, hoe sterker de golf over de andere weg gereduceerd wordt. Dat verband is te vatten in een eenvoudige algebraïsche formule die sterk lijkt op de formule van Pythagoras voor de zijden van een rechthoekige driehoek: a2 + b2 = c2. De linker broekspijp van het figuurtje stelt dan de informatie voor die we hebben over de ene weg en de rechter broekspijp de kans om het deeltje op de andere weg te vinden. In de uiterste standen (van de broekspijpen) is de informatie maximaal en is de kans om het deeltje op de andere weg te vinden dus nul.
In onderstaand Venndiagram is weergegeven dat de informatie in het kwantuminformatieveld, die betrekking heeft op het object, zich bij meting verplaatst naar de groene verzameling, de informatie die we uit het experiment verkregen hebben. Er komt dus geen informatie bij in het kwantumveld van het universum, het verplaatst zich slechts en heeft daardoor een effect op de waargenomen wereld. Het interferentiepatroon verdwijnt. Het resultaat is nu een vage vlek.
Het wissen van informatie heeft gevolgen voor wat we waarnemen
In het voorgaande diagram heb ik de informatie over het object geplaatst in de groene verzameling – ‘De informatie uit het experiment’ – maar niet in de ‘Bewust waargenomen informatie’. Deze verplaatsing van informatie heeft, ondanks dat we die nog niet bewust verwerkt hebben, het telkens weer experimenteel aangetoonde effect van het verdwijnen van het interferentiepatroon. Maar als deze informatie nog niet in een waarnemend bewustzijn is beland – de gele verzameling – dan is het nog mogelijk om deze informatie radicaal te wissen met als resultaat dat we die informatie niet meer t.z.t. in ons bewustzijn kunnen laten belanden. Het waarneembare effect van dat wissen van die nog niet waargenomen informatie is – verrassend – de terugkeer van het interferentiepatroon. Dat is het kwantumwisser experiment waarbij – bijvoorbeeld via halfdoorlatende spiegels – de informatie willekeurig en onvoorspelbaar wel of niet wordt gewist voordat deze vastgelegd kan worden. Wissen is dus eigenlijk het verplaatsen van informatie naar een door ons nu niet meer bereikbare locatie in het kwantumveld.
De conclusie die uit de terugkeer van het interferentiepatroon getrokken kan worden is verbluffend wat mij betreft. De kwantumgolf reageert zelfs op informatie die nog niet in ons bewustzijn is maar er in de toekomst wel in zou kunnen belanden. Ook betekent dat dat de kwantumgolf zich met terugwerkende kracht wijzigt aangezien het wissen altijd in tijd ná de doorgang door de spleten ligt.
Toekomstbestendig gedrag
De kwantumgolf houdt dus ook rekening met onze eventuele toekomstige handelingen en bewustzijnsinhoud. Het kan en mag niet zo zijn dat de interferentie niet verdwijnt en de golf dus door beide spleten ging, maar dat we op een zeker moment in de toekomst het resultaat op de harde schijf zouden kunnen bekijken en dan moeten constateren dat we dan toch weten door welke spleet de golf ging en dus niet door de andere. Hetgeen onherroepelijk betekent dat we bij het experiment geen interferentie hadden mogen constateren terwijl we dat toch gedaan hadden en misschien zelf wel gepubliceerd. Een schending van de natuurwetten die alles wat we daarover dachten te weten radicaal omvergooit. Vooralsnog is het vastgelegde voltooide verleden onherroepelijk. Gelukkig.
Tat Vam Asi
De verbluffende conclusie is dus dat de reductie van de kwantumgolf tot één spleet, waardoor het interferentiepatroon verdwijnt, niet het directe resultaat van de fysieke meting is, maar afhangt van de mogelijkheid of dat resultaat nu of in de toekomst waargenomen kan worden. Het kwantumveld is dus zeer sterk met ons bewustzijn verbonden. Wellicht is dat hetzelfde en komt dan treffend overeen met het Tat Vam Asi (You Are the Absolute) van de Upanishaden.
Voor mij betekent dit in elk geval een verbijsterend intelligent en zorgvuldig universum dat voortdurend bezig is met aanpassingen in zijn kwantumveld opdat wij, bewuste wezens, de ervaring hebben van een universum dat zich doorgaans aan de wetten die wij gevonden hebben conformeert en zich daarom op een voor ons voorspelbare manier gedraagt. Wel zo prettig. Het kwantumveld gedraagt zich daarom als de intelligente regisseur van een verbijsterend rijk en complex toneelstuk met een onvoorstelbaar zorgvuldige aandacht voor al dat wat zich op dat toneel afspeelt. Dat kun je liefde noemen.
In the fury of the moment I can see the Master's hand
In every leaf that trembles, in every grain of sand.
Bob Dylan
Ir. Paul J. van Leeuwen MSc studeerde af in de technische natuurkunde in 1974 aan de TU Delft. Kwantumfysica was nog geen onderdeel van zijn curriculum toen. Hij behaalde tijdens zijn werk in de automatisering in 1993 een master of science in kennistechnologie bij het CIBIT verbonden aan de Utrechtse universiteit. Momenteel geeft hij cursussen kwantumfysica en bewustzijn aan de Academie voor geesteswetenschappen in Utrecht.