Een van de meest verbijsterende aspecten van de kwantummechanica is dat kleine subatomaire deeltjes geen toestand lijken te "kiezen" totdat een buitenstaander ze meet. Het meten zet alle vage mogelijkheden van wat er zou kunnen gebeuren om in een definitieve, concrete uitkomst. Hoewel de wiskunde van de kwantummechanica regels geeft voor hoe dat proces werkt, verklaart die wiskunde niet echt wat dat in de praktijk betekent;
Eén idee is dat bewustzijn — een bewustzijn van ons eigen zelf en de impact die we hebben op onze omgeving — een sleutelrol speelt bij het meten en dat het onze ervaring van het universum is die het van louter ingebeeld tot echt maakt.
Maar als dit het geval is, is het dan mogelijk dat het menselijk bewustzijn een deel van de vreemdheid van de kwantummechanica kan verklaren?
Kwantummeting
Kwantummechanica zijn de regels die gelden voor de dierentuin van subatomaire deeltjes waaruit het universum bestaat. De kwantummechanica vertelt ons dat we in een fundamentele, niet-deterministische wereld leven. Met andere woorden, ten minste als het gaat om de wereld van kleine deeltjes, het is onmogelijk, hoe slim wetenschappers ook zijn in hun experimentele opzet of hoe perfect ze de beginvoorwaarden van dat experiment ook kennen, om met zekerheid de uitkomst van een experiment te voorspellen. Ken je de kracht die op een proton werkt? Er is geen vaste plaats waar het over enkele seconden zeker zal zijn — alleen een reeks waarschijnlijkheden van waar het zou kunnen zijn.
Gelukkig treedt dit indeterminisme alleen op in de subatomaire wereld; in de macroscopische wereld werkt alles volgens deterministische natuurkundige wetten (en nee, we weten niet precies waarom die splitsing plaatsvindt, maar dat is een probleem voor een andere dag).
Wanneer natuurkundigen een experiment uitvoeren op kwantumsystemen (bijvoorbeeld om de energieniveaus van een elektron in een atoom te meten), weten zij nooit zeker welk antwoord zij zullen krijgen. In plaats daarvan voorspellen de vergelijkingen van de kwantummechanica de waarschijnlijkheid van deze energieniveaus. Zodra wetenschappers echter het experiment daadwerkelijk uitvoeren, krijgen zij een van die resultaten, en wordt het universum plotseling weer deterministisch; zodra wetenschappers bijvoorbeeld het energieniveau van het elektron kennen, weten zij precies wat het gaat doen, omdat zijn "golffunctie" instort en het deeltje een bepaald energieniveau kiest.
Deze omslag van indeterminisme naar determinisme is ronduit vreemd, en er is geen enkele andere theorie in de natuurkunde die op dezelfde manier werkt. Wat maakt het meten zo speciaal? In het universum vinden voortdurend talloze kwantuminteracties plaats. Ervaren die interacties dezelfde soort omslag, zelfs als niemand kijkt?
De rol van het bewustzijn
De standaardinterpretatie van de kwantummechanica, bekend als de interpretatie van Kopenhagen, zegt dat men dit alles moet negeren en zich gewoon moet concentreren op het verkrijgen van resultaten. In die opvatting is de subatomaire wereld fundamenteel ondoorgrondelijk en moet men niet proberen een samenhangend beeld te ontwikkelen van wat er gebeurt. In plaats daarvan moeten wetenschappers zich gelukkig prijzen dat ze tenminste voorspellingen kunnen doen met behulp van de vergelijkingen van de kwantummechanica.
Maar voor veel mensen is dat niet bevredigend. Het lijkt erop dat er iets ongelooflijk bijzonders is aan het proces van meten dat alleen in de kwantumtheorie voorkomt. Deze bijzonderheid wordt nog opvallender als je metingen vergelijkt met, zeg maar, letterlijk elke andere interactie.
Bijvoorbeeld, in een verre gaswolk, diep in de uitgestrektheid van de interstellaire ruimte, is niemand in de buurt; niemand kijkt toe. Als in die gaswolk twee atomen tegen elkaar botsen, is dat een kwantuminteractie, dus zouden de regels van de kwantummechanica moeten gelden. Maar er is geen "meting" en geen resultaat — het is gewoon een van de triljoenen willekeurige interacties die elke dag plaatsvinden, niet waargenomen door mensen. En dus vertellen de regels van de kwantummechanica ons dat de interactie indeterministisch blijft;
Maar als diezelfde twee atomen in een laboratorium tegen elkaar botsen, kunnen wetenschappers meten en registreren wat er is gebeurd. Omdat er een meting plaatsvond, vertellen dezelfde regels van de kwantummechanica ons dat het indeterminisme omsloeg in determinisme &mdash.
Wat is er zo verschillend tussen deze twee gevallen? In beide gevallen gaat het om subatomaire deeltjes die interacteren met andere subatomaire deeltjes. En bij elke stap van het meetproces zijn subatomaire deeltjes op een bepaald niveau betrokken, dus zou er geen ontsnapping mogen zijn aan de gebruikelijke kwantumregels die zeggen dat de uitkomst onbepaald moet zijn.
Sommige theoretici, zoals de baanbrekende kwantumfysicus Eugene Wigner (opent in nieuw tabblad), wijzen erop dat het enige verschil tussen deze twee scenario's is dat bij het ene een bewuste, denkende waarnemer betrokken is en bij het andere niet. Dus, wat in de kwantummechanica een "ineenstorting" wordt genoemd (de overgang van indeterministische waarschijnlijkheden naar een concreet resultaat) berust op bewustzijn.
Dromen van het universum
Omdat bewustzijn zo belangrijk is voor mensen, zijn we geneigd te denken dat er iets speciaals aan is. Dieren zijn immers de enige bekende bewuste entiteiten in het universum. En één manier om de regels van de kwantummechanica te interpreteren is de bovenstaande logica tot het uiterste te volgen: Wat wij een meting noemen, is in werkelijkheid de tussenkomst van een bewuste actor in een keten van anders alledaagse subatomaire interacties.
Deze gedachtegang vereist dat het bewustzijn verschilt van alle andere fysica in het universum. Anders zouden wetenschappers kunnen beweren (en doen dat ook) dat het bewustzijn slechts de som is van verschillende subatomaire interacties. Als dat het geval is, is er geen eindpunt in de meetketen. En als dat zo is, dan is wat wetenschappers in het laboratorium doen echt niet anders dan wat er gebeurt in willekeurige gaswolken.
Hoewel strikt genomen geen natuurkundige theorie, heeft het concept van bewustzijn als verschillend en gescheiden van het materiële universum een lange traditie in de filosofie en theologie.
Maar totdat iemand een manier kan vinden om dit concept van bewustzijn als gescheiden van de rest van de natuurkundige wetten in een wetenschappelijk experiment te testen, zal het in het domein van de filosofie en speculatie moeten blijven.
Dit maakt deel uit van een lopende serie waarin mogelijke interpretaties van de kwantummechanica worden beschreven.
