2 God dobbelt! Of toch niet?

 2. God dobbelt! Of toch niet?

Deze titel geeft een diepgaande controverse aan die in het begin van de twintigste eeuw ontstaan is door de reactie van Einstein op de toenemende invloed van de quantummechanica. Kort gezegd gaat de hoofdstroom binnen de quantumtheorie uit van toeval en willekeurigheid. Voor verschillende visies erop geldt dat quantumprocessen bewijzen dat iedere causale oorzaak fictie is. Einstein kwam er met de uitspraak: ‘God dobbelt niet’, tegen in het geweer. Voor hem gold dat als we uitgaan van atomen en atomaire deeltjes, deze een welgedefinieerd bestaan moeten hebben, dat wil zeggen dat je ze altijd met een precisie moet kunnen beschrijven zodat je op ieder moment van de beweging van een deeltje zijn positie en impuls tegelijkertijd moet kunnen bepalen. Einstein was wat men later zo noemde een klassiek fysicus en zijn theorie, hoe diepgaand ook, de láátste klassieke theorie. Zo ontstonden er twee tegengestelde uitgangspunten. Binnen de klassieke theorieën beschreef men deeltjes als ware het biljardballen, kanonskogels of wat maar ook, als je het maar kon volgen in hun baan. In zekere zin weten we nu dat, dat een macroscopisch uitgangspunt is, niettemin als microscopische deeltjes hele kleine kogeltjes zouden zijn, dan zou je ze op dezelfde wijze als grote kogels moeten kunnen beschrijven. Althans dat is de gedachte van de voorstanders ervan. De quantumtheorie daarentegen gaat van heel andere uitgangspunten uit. Er zijn op microcroscopisch gebied helemaal geen welgedefinieerde dingen, er zijn alleen waarschijnlijkheden. Weliswaar kun je met de quantummechanica een vrij grote waarschijnlijkheid bereiken dat een deeltje ergens is, je bepaald dan de positie ervan, ook wel de plaats van het deeltje genoemd. Wat Einstein dwars zat, was dat je op hetzelfde moment, volgens de quantumtheorie, helemaal niets te weten kon komen over de beweging. Dat zou géén onkunde zijn, zo stelde men, het was inherent aan atomaire deeltjes. Het omgekeerde was ook waar. Als je met de waarschijnlijkheid in gedachte trachtte de beweging te bepalen, dan was op hetzelfde moment de positie van het deeltje weg.

            Daar zou nog mee te leven zijn, het hoeft niet zo heel vreemd te lijken dat op microscopisch niveau de dingen heel anders zijn dan op het macroscopische niveau. Toch komt het voor veel mensen wel degelijk vreemd over, de dagelijkse ervaring is nu eenmaal op een zeker niveau van maten gebaseerd. We hebben er dan ook helemaal geen moeite mee om te aanvaarden dat een hele grote machine in principe op dezelfde manier en met dezelfde soort gereedschappen vervaardigd wordt als een horloge. Alleen zijn de gereedschappen van het laatste heel wat fijner van afmeting. Nu zijn atomaire deeltjes vele orden van grootte kleiner, zo klein dat ons voorstellingsvermoegen tekort schiet. Zo is een atoom om en nabij de 10^-10 meter, dat is een doorsnee van 0,0000000001 meter, ofwel een tienmiljardste meter, en deeltjes zijn nog veel kleiner. Maar toch als een atoom of een deeltje nu eenmaal die maat heeft dan zou je het tóch als een kogeltje kunnen behandelen, zij het dat de maatvoering rekenkundig wel wat secuurder uitgevoerd zou moeten worden dan bij een groot omvangrijk voorwerp.

Een moeilijke klus voor ons bevattingsvermogen.

            Helaas zit de natuur zo niet in elkaar, er zijn redenen voor om aan te nemen dat bovenstaande over het niet tegelijkertijd kunnen meten inderdaad waar is. In feite lijkt het erop dat de waarschijnlijkheid zo groot is dat we niet eens van deeltjes kunnen spreken. Sommigen gaan er dan ook vanuit dat als we in deeltjestaal spreken, we dat alleen maar doen óm er überhaupt over te kunnen spreken. Uitgaande van die vergaande waarschijnlijkheid worden elektronen, de deeltjes die om de kern van een atoom lijken te bewegen, verbeeld als wolkjes om een kern. In veel beschrijvingen is de fysische werkelijkheid van zo’n wolkje niet erg groot, het verbeeld meer de waarschijnlijkheid van waar zo’n elektron zich kan bevinden. Met dit alles had Einstein niet zoveel op, hoewel hij de medegrondlegger ervan was, maar terug schrok voor de consequenties. Eerlijkheidshalve moet gezegd worden dat Einstein, hoewel hij trachtte met een eigen oplossing te komen, er toch niet uitkwam. Tientallen jaren trachtte hij met behulp van een veldenidee, tot een eigen concept voor deeltjes te komen, dat niet de bezwaren had die hem in de quantumtheorie zo tegenstonden. Zijn aanpak was tevergeefs. Dat wil niet zeggen dat Einstein géén bijzondere resultaten geboekt had, vooral met zijn beide relativiteitstheorieën, zeker wel. Ze veroorzaakten een vergaande verandering in de kijk op het heelal, niettemin was de brug naar de quantumtheorie onbegaanbaar, zo die er al was.

Een kloof!

Er was dus een kloof ontstaan tussen beide benaderingswijzen. Ondanks alle pogingen is er nog steeds geen sluitende theorie die de verworvenheden van beide in zich verenigd. Er is nog een groter probleem dat voortvloeit uit de uitgangspunten van de quantumtheorie. Dat probleem is van filosofische aard, dat klinkt misschien gek, want zo zou men kunnen zeggen het gaat toch om fysica? Het probleem komt echter voort uit de inherente onzekerheid van de theorie, want wat doet zich nu voor? Terwijl er over de ‘fysische’ aanpak een behoorlijke concensus bestaat, wat berekeningen en experimenten betreft lopen de meningen niet zo zeer uiteen, bestaat er nauwelijks overeenstemming over wat de quantumtheorie nu eigenlijk betekent in verband met de werkelijkheidswaarde. Dat komt enerzijds doordat men in de praktijk met formalismes werkt, dat wil zeggen wiskundige methodes, die niets zeggen over de werkelijke betekenis van wat men nu eigenlijk met die methodes waarneemt of vaststelt. Welke betekenis aan de gevonden resultaten men geeft hangt nogal samen met de instelling van de theoreticus of de onderzoeker. Het ligt voor de hand dat die instelling niet onbeïnvloed is door de tijdgeest, of door het millieu waar de onderzoeker uit komt. De geschiedenis van de wetenschap toont aan dat afhankelijk van welke filosofieën, ideologieën, maatschappelijke én religieuze normen en waarden, die maatgevend waren in de tijd dat een onderzoeker leefde, hij zijn wereldbeeld formeerde. Dat lijkt vreemd omdat algemeen wordt gedacht dat onderzoekers pioniers zijn en vooruitlopen op de gangbare meningen. Ten dele is dat natuurlijk ook zo, maar niettemin zie je duidelijk dat Einstein nog met een voet in het klassieke tijdperk stond, dat nog sterk geloofde in causaliteit. Dat wil zeggen dat gevolgen áltijd een oorzaak hebben. Toch was er vóór Einsteins tijd al een ontwikkeling gaande die neigde naar het verlaten van causaliteit. De weg daartoe werd reeds bereid door de ontwikkelingen in de thermodynamica, en dan vooral de statistische aanpak daarvan om tot probleemoplossing te komen.

De kloof komt tot uiting in de controverse tussen causaliteit en toeval.

            Zoals we hiervoor al benadrukten is er meer aan invloed. Buiten de ontwikkelingen op wetenschappelijk (fysisch) gebied, kwamen er ook filosofieën op die hun invloed uitoefenden om bijvoorbeeld de toevalsfactor in het bestaan als normaal te aanvaarden. Toeval en causaliteit verdragen elkaar slecht, vandaar dat de quantumtheorie, althans in zijn hoofdstroom, causaliteit aan de kant zette. Zekere nihilistische filosofieën zullen er zeker aan bijgedragen hebben dat men wende aan geponeerde ideëen als zou het bestaan geen doel hebben. Zingeving moest men er zelf aan geven, als dat al mogelijk was, dat waren zo ongeveer de opvattingen die langzamerhand gemeengoed werden, en nog heden ten dage vinden we de sporen daarvan terug bij tal van wetenschappers, ook dus bij fysici én astronomen. Deels is de kloof tussen Einstein en de quantumtheoretici hierop terug te voeren. Het is niet moeilijk te snappen dat in ieder geval interpretaties hoe ‘de dingen in elkaar zitten’, niet zo eenvoudig los te koppelen zijn van datgene wat ons denken gevormd heeft. Nog moeilijker is het om onze interpretaties objectief te krijgen als het er omgaat ‘wat de dingen betekenen’. Dat is ook de reden dat velen zich daar niet mee ophouden en louter alleen van experimenten uitgaan en/of zich er niet aan wagen om datgene wat door quantumformalismes te berekenen valt uit te breiden náár de betekenis ervan.

Waar zijn we mee tevreden? 

            Moeten we er nu mee tevreden zijn, om dan maar zo goed mogelijk binnen ons eigen denkpatroon de dingen te duiden? Dat kan natuurlijk, maar ondanks alles zitten er in iedere aanpak, iedere benaderingsmethode, aspecten die verder kúnnen gaan dan de afgeronde visie van zo’n methode. De kunst is nu om die aspecten te herkennen, en zo de vragen trachten te beantwoorden, die uit iedere methode voortvloeien, ook al is niet iedereen er zo blij mee dát er vragen komen. De bovenstaande titel wil exemplarisch zijn voor het probleem van de vraagstelling. Niet in de laatste plaats door wat er voor stáát. Dat is zodanig dat deze vraag ‘Dobbelt God nu wel of niet’ ondanks alle beweringen dat ze opgelost zou zijn, én de quantumtheorie dat aangetoond zou hebben, nog steeds onopgelost is. Dat lijkt boud temeer omdat niet alleen de theorie dat beweert, maar er zijn ook verschillende experimenten geweest die dat zouden hebben aangetoond. Hierbij wordt vergeten dat deze experimenten, bepaalde aspecten van het gedrag van deeltjes en/of quantumtoestanden weergeven, maar niet het bewijs geleverd hebben dat in de werkelijke natuur, en niet in laboratorium omstandigheden, werkelijk álles aan toeval en willekeurigheid onderhevig is. Dergelijke experimenten geven misschien niet méér weer, dan datgene wat wij meten. Het gekke is dat dat door de Kopenhaagse interpretatie ondersteund wordt, maar tegelijkertijd worden dergelijke proeven nogal eens als absoluut gesteld, dat wil zeggen dat het probleem ‘eens en voor altijd’ geslecht zou zijn. Bovendien als we de experimenten interpreteren naar het gebied van de ‘non-lokaliteit’ er wel eens een heel ander gebied in ons blikveld kan komen. Proeven als van Aspect gecombineerd met de theorie van Bell zouden hebben aangetoond dat de quantumtheorie correct is tot in de finesses. Tegenstanders als Einstein stellen dat er verborgen variabelen moeten zijn, dat wil zeggen waarden, constanten of mechanismes, die door de quantummechanica niet herkend worden. Deze proeven laten praktisch zeker zien dat er geen verborgen variabelen zijn, maar er wordt een ding vergeten dat, dat alleen maar geldt voor ‘lokale’ verborgen variabelen, die niet de Einsteinse lichtsnelheid schenden. Wat dat betreft zou Einstein er eigenlijk vrede mee dienen te hebben (als hij nog leefde), want volgens de speciale relativiteitstheorie kan niéts sneller dan het licht gaan. En daar zit het probleem, de proeven tonen een ‘meteen en onmiddelijke’ overdracht van informatie aan. Dat noemt men ‘non-lokaal’, het is een nog grotendeels onontgonnen gebied, dus de meeste quantumtheoretici houden zich vast aan de beperking van de lichtsnelheid en aan ‘lokale’ verschijnselen. Wat hen betreft is de quantumtheorie correct en zal dat ook zo blijven.

Non-lokale verschijnselen komen in het beeld.

            Omdat je de experimenten niet meer kan ontkennen, die komen er als maar meer, zullen we op zijn minst non-lokale verschijnselen een plaats in ons wereldbeeld moeten geven. Zolang dat niet op een heldere eenduidige manier gedaan is, kunnen we wellicht quantumwaarschijnlijkheid en willekeurigheid gewoon blijven aanvaarden. Dat betekent echter niet dat een helder inzicht in non-lokale verschijnselen daar geen ander licht op zou kunnen werpen. Het zou kunnen betekenen dat op ‘gewoon quantumniveau’ waarschijnlijkheid en willekeur ogenschijnlijk het laatste woord blijven, maar door dieper te graven en door non-lokale en lokale verschijnselen consistent met elkaar te krijgen, waarschijnlijkheden en willekeur een andere betekenis krijgen, of zelfs verdwijnen. Het quantum uitgangspunt over waarschijnlijkheid en willekeur berust voor een groot deel op de claim dat de quantumtheorie dé basistheorie zou zijn en de relativiteitstheorieën in wezen daaraan onderworpen blijken te zijn. Deze claim heeft men al tientallen jaren en heeft tot nu toe niet veel opgeleverd, en zeker géén quantum-zwaartekracht theorie. Het zou slechts een kwestie van tijd zijn, zo dacht men. Dat die hoop zolangzamerhand aan het vervliegen is blijkt wel uit het feit dat alle ogen nu gericht zijn op de snarentheorie, waarvan men zegt dat de zwaartekracht er vanzelf uit voort komt. Maar zoals we zullen zien heeft die zo zijn eigen problemen, waarvoor de oplossing bepaald niet in het verschiet ligt.

De vraag waar alles om draait.

Zo gezien blijft het thema: ‘God dobbelt! Of toch niet? ‘, voorlopig van groot belang, waarbij het eigenlijk gaat over de vraagstelling of het heelal in zijn geheel causaal óf willekeurig blijkt te zijn. Zoals we beredeneerd hebben is dat niet alleen van fysisch belang, maar zeker ook van filosofisch belang, omdat mensen nu eenmaal beïnvloed worden door de gangbare opvattingen. Het zou wel eens interessant kunnen zijn om te onderzoeken in hoeverre mensen beïnvloed zijn in hun acceptatie van toeval, door de verworvenheden van de quantumtheorie. Iets dergelijks speelt ook in het propageren van toeval, door evolutionisten. Mensen hebben toch altijd het idee dat, als het door ‘wetenschappers’ verkondigd wordt, het dan wel waar zál zijn! Maar dat is een ander verhaal dat buiten de strekking van dit boek valt. Wat wel binnen de strekking van dit boek valt, of wat te maken heeft met de vraag, ‘dobbelt God nu wel of niet’, zal in de verschillende delen worden behandeld. U vindt deze onderwerpen in de inhoudsopgave. Als eerste gaan we het hebben over de ‘Kopenhaagse interpretatie’, die keus is géén toeval omdat deze ‘Kopenhaagse interpretatie’ de filosofische grondslag vormde, van veel opvattingen die later naar voren kwamen.