De beroemde natuurkundige Richard Feynman beweerde ooit dat “If you think you understand quantum mechanics, you don’t understand quantum mechanics”. Dit is een associatie die vele hebben bij dit wonderlijke deelgebied van de natuurkunde. Maar wat is het dan precies dat het zo moeilijk zou maken om kwantummechanica te begrijpen? De wiskunde erachter wordt redelijk goed begrepen. Ook lukt het prima om met de theorie te werken en er allerlei nieuwe technologie mee te vinden.
Een andere belangrijke kwantumnatuurkundige in de vorm van Paul Dirac kan ons hier wellicht een hint geven. Hij stelde dat “The problem of getting the interpretation proved to be rather more difficult than just working out the equations”. Vanaf het moment dat de kwantummechanica namelijk voor het eerst op het toneel verscheen, struikelden natuurkundigen over wat de theorie nou precies zegt over hoe natuurlijk werkelijk in elkaar zit. De vele eigenaardigheden die naar voren komen in kwantummechanische experimenten kunnen niet eenduidig geïnterpreteerd worden. Dit leidde soms tot diepe debatten tussen bijvoorbeeld Albert Einstein en Niels Bohr. Want heeft alles wat er in de wereld gebeurt altijd een oorzaak, of zijn sommige dingen pure willekeur? Kan een kat in een doos theoretisch gezien tegelijkertijd levend én dood zijn? En zijn er in de kwantummechanica situaties mogelijk waar een deeltje aan de ene kant van het universum, instantaan iets aan een deeltje aan de andere kant van het universum kan veranderen?
De bizarre wereld van de kwantummechanica is misschien niet begrijpelijk, maar wel fascinerend! En het mooie is: deze vraagstukken bieden ook nog eens genoeg ruimte voor experimenten, zoals het beroemde dubbelspleetexperiment en het testen van de Bellongelijkheiden met polarisatiefilters. Vind jij het leuk om met een filosofische blik naar de natuurkunde te kunnen kijken, en je te verdiepen in tot op de dag van vandaag onopgeloste vraagstukken over wat de fundamentele aard van ons heelal is? Dan is dit een PWS-onderwerp voor jou!
Vragen ter inspiratie
- Hoe kan het wiskundig model achter Bohmiaanse mechanica worden afgeleid, waarmee David Bohm probeerde de kwantummechanica weer begrijpelijk te maken?
- Hoe kan het dubbelspleetexperiment worden gebruikt als demonstratie van de dualiteit tussen golven en deeltjes?
- Hoe probeerde Einstein met zijn gedachte-experimenten tegenover Bohr aan te tonen dat de kwantummechanica niet het laatste woord kon zijn?
- Wat bedoelde Einstein met de uitspraken ‘spooky action at a distance’ en ‘God dobbelt niet’?
- Wat zijn de mogelijke problemen van de populaire Copenhaagse interpretatie van de kwantummechanica?
- Hoe liet John Bell zien dat er (gegeven wat aannames) geen diepere theorie onder de kwantummechanica kan liggen? Hoe kun je zijn resultaat experimenteel toetsen door polarisatiefilters voor licht te gebruiken?
- Hoe proberen wiskundige modellen binnen ‘objective-collapse theories’ het probleem dat ten grondslag ligt aan het beroemde Schrödingers kat gedachte-experiment op te lossen?
- Kun je op basis van het bestuderen van verschillende interpretatie tot een beargumenteerde eigen mening komen over jouw favoriete interpretatie?