Homepage » De Wetenschap

 

De funderingen van de wetenschap wankelen

 

Bron: "Ontheemde Zielen Ontwaken" van Jan Wicherink

De manier waarop wij denken over vrijwel alle onderwerpen in onze samenleving wordt sterk beïnvloed door ons wetenschappelijk inzicht in de wereld om ons heen. Het darwinisme heeft een belangrijk stempel gedrukt op ons geloof dat het leven vooral gaat over het overleven van de sterkste. We zien deze overtuiging weerspiegeld in ons kapitalistische systeem waar bedrijven worstelen om de sterkste te zijn. De strijd om te overleven is de motivatie voor bedrijven om voortdurend naar vooruitgang te streven om zo de concurrentie te verslaan. Onze samenleving loopt per definitie altijd achter op wetenschappelijke inzichten. Het duurt lang voordat oude wereldvisies, oude geloofsovertuigingen en oude gewoonten uitsterven. In deze eeuw is het darwinisme zelf stervende. Biologen zoals Lynn Margulis geloven niet langer in het overleven van ‘egoïstische genen’, anderen noemen het darwinisme al de grootste blunder van de wetenschap ooit. Op deze pagina zullen we aantonen dat de fundamenten, het paradigma, de heilige sacramenten van de wetenschap zelf t.w. het causaal determinisme en de objectieve realiteit, niet langer meer verdedigd kunnen worden. Wetenschap is stevig verankerd in het geloof dat er voor ieder effect een oorzaak moet bestaan. Dit effect wordt voorafgegaan door een oorzaak die vastgesteld kan worden. Dit concept wordt ‘causaal determinisme’ genoemd. De wetenschap sluit de mogelijkheid uit dat goddelijk bewustzijn een causale factor zou kunnen zijn in de natuur. Een ander heilig sacrament is de strikte scheiding en onafhankelijkheid van object en subject. De wetenschapper (het subject) beïnvloedt de natuur (het object) niet tijdens en door zijn observaties. Dit concept heet ‘objectiviteit’. Deze wortels van de wetenschap (‘objectiviteit’ en ‘causaal determinisme’) hebben grote invloed gehad op de manier van denken over onze wereld. De wetenschap heeft de mogelijkheid dat bewustzijn een rol speelt in de natuur volledig geëlimineerd en heeft ons daarmee gedreven in een blind geloof in materialisme. Laten we nu eens in de geschiedenis van de fysica duiken om te zien hoe deze oude en vastgeroeste overtuigingen van de wetenschap langzaam beginnen om te vallen om plaats te maken voor een veel grootsere visie.

 

Newtoniaanse fysica

 

Isaac Newton (1642-1727) wordt beschouwd als de grondlegger van de moderne Westerse wetenschap die gedurende 200 jaar toonaangevend was tot het begin van de 20e eeuw. Toen maakte Einstein met zijn algemene en speciale relativiteitstheorie een eind aan de hegemonie van de Newtoniaanse fysica. René Descartes die onze wereld in de twee domeinen van geest en materie verdeelde, werd later een inspiratiebron voor Newton. Dankzij René Descartes en Isaac Newton werd het inzicht dat God de enige causaliteit was achter alle fysieke fenomenen in de uiterlijke wereld uiteindelijk uitgebannen, waardoor een wetenschap geboren werd die bevrijd was van de last van theologische dogma’s. Uitgangspunt van de Newtoniaanse fysica is het causaal determinisme. Dit betekent dat men er vanuit gaat dat de natuur volledig kan worden bestudeerd en gedetermineerd op dezelfde manier als we de werking van een machine bestuderen. Laten we zeggen dat we willen weten hoe een klok tikt, dan moeten we, wanneer we alles over een klok aan de weet willen komen, ieder tandwiel van de klok apart onderzoeken om zo uiteindelijk de werking van de gehele klok te begrijpen. Dit is hoe de natuur werd bestudeerd sinds de dagen van Newton en lang daarna. In de Newtoniaanse fysica wordt het atoom beschouwd als een puntdeeltje in de ruimte. Wanneer we de inwendige structuur van het atoom willen begrijpen, moeten we het uit elkaar nemen en ieder inwendig deel ervan bestuderen. Wanneer we hiermee klaar zijn en het kleinst mogelijke deeltje hebben ontdekt, het kleinste radertje van de klok zogezegd, dan weten we uiteindelijk alles over het atoom wat er te weten valt, zo was lange tijd de heersende redenering. De wetenschap heeft altijd precies deze aanpak gevolgd. Zo heeft men een reusachtige deeltjesversneller gebouwd bij CERN (Conseil Européen pour la Recherche nucléaire), de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek in Zwitserland, om materie te studeren door haar uit elkaar te halen. In deeltjesversnellers wordt materie gebombardeerd met deeltjes die zijn versneld tot bijna de lichtsnelheid. Als een atoom wordt getroffen door een versneld deeltje, valt het uiteen als fijn porselein en al deze brokstukken worden bestudeerd in een nevelvat om de inwendige structuur van het atoom aan te tonen. De wetenschap heeft op deze manier al een hele verzameling deeltjes ontdekt waaruit het atoom bestaat, we kennen de elektronen, de neutronen en de protonen. De neutronen en protonen bestaan op hun beurt weer uit quarks. De lange lijst van allerlei verschillende deeltjes gaat maar door en lijkt eindeloos. Fysici ontdekken nog steeds weer nieuwe deeltjes in hun deeltjesversnellers en deze ontdekkingen halen de krantenkoppen allang niet meer! Ze hebben al zo’n driehonderd verschillende deeltjes ontdekt en gecatalogiseerd! Volgens de Newtoniaanse fysica is de fysieke wereld die we buiten onszelf ervaren zuiver objectief van aard, hetgeen betekent dat wetenschappelijke experimenten niet afhankelijk zijn van de waarnemer die het experiment uitvoert. De wetenschap heeft een protocol opgesteld waarin wordt voorgeschreven hoe alle wetenschappelijke experimenten dienen te worden uitgevoerd alvorens te worden geaccepteerd. Dit protocol benadrukt dat experimenten reproduceerbaar moeten zijn voor andere wetenschappers overal ter wereld. Newtoniaanse fysica beweert dat alle verschijnselen in de uiterlijke fysieke wereld een materiële oorzaak moeten hebben - de oorzaak moet te vinden zijn in meetbare krachten en energievelden die een interactie aangaan met het fysieke object. Van bewustzijn wordt aangenomen dat het ook een materiële oorzaak heeft. In de Newtoniaanse fysica is bewustzijn het epifenomeen of secondaire effect van chemische en elektrische processen die plaatsvinden in de hersenen. Anders gezegd is bewustzijn eenvoudigweg een bijproduct van het fysieke brein en heeft het geen oorzaak in zichzelf. Het wereldbeeld dat hierboven geschetst wordt door de Newtoniaanse fysica is tot op de dag van vandaag nog steeds het meest populaire wereldbeeld; zo ziet de meerderheid van de moderne westerse wereld hun wereld. Geen wonder want de Newtoniaanse fysica is ook perfect van toepassing op de macrokosmische wereld van materiële objecten die wij waarnemen met onze zintuigen. Het is hoe we verwachten dat de wereld werkt wanneer we ‘s morgens wakker worden, de ogen openen en een nieuwe dag aanvangen. Newtoniaanse fysica hebben de meesten van ons geleerd op de middelbare school en die is nog steeds van toepassing op onze macroscopische wereld. De omloopwetten van de planeten zoals deze door Johannes Kepler bijvoorbeeld werden vastgesteld, worden vandaag de dag nog steeds door NASA gebruikt om de banen van hun raketten te berekenen en ze zijn gebaseerd op pure Newtoniaanse fysica.

 

Relativiteitstheorie

 

In 1905 veranderde Albert Einstein het heersende wereldbeeld van de Newtoniaanse fysica voorgoed met de introductie van zijn speciale relativiteitstheorie, in 1915 gevolgd door de algemene relativiteitstheorie. Hij bewees dat Newton’s wetten van de fysica op generlei wijze statisch waren, maar dat ze relatief zijn ten opzichte van de waarnemer en het waargenomen object. Afhankelijk van het verschil in snelheid tussen de waarnemer en zijn waargenomen object, begint de ruimte ofwel te krimpen ofwel uit te dijen en de tijd verstrijkt ofwel langzamer ofwel sneller. Strikte objectiviteit van de fysieke realiteit die het uitgangsprincipe vormt van de Newtoniaanse fysica blijft gehandhaafd indien rekening wordt gehouden met de relativistische effecten die een rol spelen tussen waarnemer en waargenomen object. Einstein concludeerde in zijn relativiteitstheorie dat ruimte en tijd niet langer als twee afzonderlijke dingen gezien kunnen worden, maar dat ze beschouwd moeten worden als één verenigd ding. Hij noemde dit het ruimte-tijd continuüm. De relativiteitstheorie ondersteunt het principe van lokaliteit, wat zoveel betekent dat alle fysieke verschijnselen zich moeten afspelen in een beperkte tijd en in een beperkte ruimte. Acties op afstand hebben tijd nodig om te reizen door de ruimte omdat geen materieel ding of kracht sneller kan reizen dan de lichtsnelheid.

 

Kwantumfysica

 

De grondlegger van de kwantumfysica is Max Planck. In 1900 bestudeerde hij de spectraallijnen, de kleuren die voorkomen in de hitte die uitgestraald wordt door een zwart lichaam. Een zwart lichaam is een voorwerp dat alle straling volledig absorbeert, vervolgens een evenwichtstemperatuur bereikt en daarna alle straling weer volledig uitzendt. Planck ontdekte dat de hitte die uitgezonden werd door het zwarte lichaam geen onafgebroken stroom van energie was, maar dat de energie uitgezonden werd in gelijke en beperkte uitbarstingen van energiepakketjes met een bepaalde frequentie. Planck vermoedde dat de vibratie van de atomen van het zwarte lichaam de bron vormde van deze straling. De discrete lijnen in het energiespectrum konden alleen verklaard worden indien de atomen aangeslagen werden in een hogere energietoestand als gevolg van de absorptie van de hitte. Vervolgens wordt deze geabsorbeerde energie weer vrijgegeven en stralen de aangeslagen atomen elektromagnetische energiepakketjes uit wanneer ze weer terugvallen naar hun grondtoestand. Deze energiepakketjes worden kwanta genoemd en de energie van het pakketje is proportioneel met de frequentie van de straling. Planck’s concept van energiekwanta conflicteerde met de klassieke elektromagnetische theorie van Maxwell die voorspelde dat elektromagnetische energie zich in golven voortbeweegt die elke kleine hoeveelheid energie kan aannemen, en die zeker niet gekwantificeerd is. Het duurde dan ook jaren voordat de impact van de ontdekkingen van Planck uiteindelijk geaccepteerd en begrepen werden. Planck heeft altijd verwacht dat iemand anders zou opstaan met een betere verklaring voor zijn kwanta dan hijzelf, maar Einstein bevestigde zijn kwanta van elektromagnetische energie in experimenten met het foto-elektrische effect en noemde de lichtkwanta fotonen. Wat Einstein bewees was dat licht eigenlijk bestaat uit deeltjes, de fotonen. Hij ontving de Nobelprijs voor zijn werk met het foto-elektrisch effect. In 1905 ontdekte Rutherford de kern van het atoom en in 1913 stelde Niels Bohr, die gewerkt had voor Rutherford, een model van het atoom voor waarbij het werd voorgesteld als een miniatuur zonnestelsel waarin de elektronen om de kern draaien net zoals de planeten om de zon. De elektronen draaien, net als de planeten, op een discrete afstand van de kern in sferische lagen die elektronenbanen worden genoemd. De elektronenbaan was Bohr’s antwoord op de ontdekkingen van Max Planck, hij giste dat het atoom alleen kon bestaan in een discrete reeks stabiele energietoestanden. Verder legde hij uit dat de elektronen de kern alleen kunnen omcirkelen in een gegeven baan, maar dat ze vrij zijn om een kwantumsprong te maken van de ene baan naar de andere. Wanneer het elektron springt (kwantumsprong) van een hogere baan naar een lagere baan dan wordt een foton met een bepaalde golflengte uitgezonden. Het merkwaardige is dat het elektron hierbij niet reist door de ruimte tussen de banen maar een haasje-oversprong maakt van de ene baan naar de andere. Bohr lichtte vervolgens het raadsel waarom elektronen niet eenvoudigweg in de kern storten toe, door te zeggen dat de laagste baan niet overgestoken kan worden. Tot op de dag van vandaag is de kwantumfysica niet in staat gebleken om uit te leggen waarom een elektron gedwongen is om zijn weg te vervolgen in een gegeven baan. Het antwoord luidt eenvoudigweg dat dit de magie van de kwantumfysica is. Louis de Broglie stelde in 1924 in zijn doctorale studie ‘Recherches sur la théorie des kwanta’ de vraag of elektronen misschien golven konden zijn. Het was de introductie van de golfdeeltjes dualiteit van materie in de kwantumfysica. De Broglie stelde voor dat deeltjes (elektronen) in het ene geval konden worden waargenomen als vaste objecten en  zich in het andere geval gedroegen als golven. De kwantumfysica is in staat gebleken om dit vreemde dualistische gedrag van de materie in een consistent wiskundig model te gieten, hoewel ze nooit in staat is geweest om uit te leggen waarom een elektron of foton zich gedraagt als deeltje in de ene situatie en als golf in een andere situatie. Wanneer een elektron of foton als een deeltje wordt waargenomen, bevindt het zich in een beperkte ruimte; wanneer het echter wordt waargenomen als een golf, bevindt het zich overal omdat een golf zich verspreidt in de ruimte. Probeert u zich dit eens voor te stellen, het is compleet onmogelijk! Men noemde deze materie “golf-deeltjes” (Eng: wavicles) om hiermee de dubbele natuur van materie aan te duiden. De kwantumfysica is de vreemdste fysica die de wereld ooit gekend heeft. Men ontdekte bijvoorbeeld dat de wereld op het niveau van de subatomaire deeltjes ophield deterministisch te zijn. Tot de komst van de kwantumfysica nam de Newtoniaanse fysica aan dat alle eigenschappen en elk gedrag van onze fysieke realiteit bepaald konden worden omdat aangenomen werd dat de fysieke werkelijkheid zich op alle niveaus houdt aan natuurkundige wetten waarvoor geen uitzonderingen gelden. De kwantumfysica bewees echter dat deze aanname niet klopte voor elementaire deeltjes op het microkosmische niveau. Gebleken is dat de natuur zich op het microkosmische niveau wazig begint te gedragen en in het geheel niet langer deterministisch te noemen is. Absolute zekerheid over de exacte toestand en eigenschappen van deeltjes kan niet langer bepaald worden, ze kunnen alleen nog berekend worden als een statistische waarschijnlijkheid. Dit principe is bekend geworden als het Heisenberg onzekerheidsprincipe, genoemd naar Werner Heisenberg. Het is van groot belang in te zien dat deze nondeterministische aard van de subatomaire deeltjes niet te wijten is aan een gebrek aan nauwkeurigheid van onze meetapparatuur, maar dat dit een inherente eigenschap van de natuur zelf is. Op het kwantumniveau springen de elektronen in een atoom zo maar willekeurig naar hogere elektronenbanen. Wanneer ze terugvallen naar de grondtoestand, wordt een foton (elektromagnetische lichtenergie) vrijgegeven. Dit gedrag is waarneembaar in al onze elektronische apparatuur, bijvoorbeeld als ruis in een elektronische versterker. Het willekeurige gedrag van de natuur op het kwantumniveau verbaasde en shockeerde wetenschappers omdat ze altijd geloofd hadden in het Newtoniaanse axioma dat de natuur zich houdt aan welbepaalde wetten. Fysici moesten vanaf nu leren leven met het onzekerheidsprincipe van de kwantumfysica. Einstein, die het niet kon geloven, heeft hierover ooit gezegd ‘God dobbelt niet’. Wat is de oorzaak van deze kwantumenergie-fluctuaties op het kwantumniveau die niet voorspeld kunnen worden? Erwin Schrödinger bepaalde de vergelijking waarmee ofwel de snelheid (momentum) ofwel de exacte locatie van een elektron in een elektronenwolk bepaald kan worden. Het is volgens Heisenberg’s onzekerheidsprincipe niet mogelijk om beide tegelijkertijd vast te stellen; of je weet de positie van het elektron en zijn snelheid (momentum) is onzeker, of je bepaalt de snelheid en zijn locatie is onzeker. Om het raadsel op te lossen van de dualistische natuur van de golfdeeltjesmaterie, een deeltje dat tegelijkertijd een deeltje en een golf kan zijn, lichtte de kwantumfysica deze paradox toe door te zeggen dat het deeltje alleen denkbeeldig bestaat als een superpositie van alle mogelijkheden waar dit deeltje zich kan bevinden. In deze toestand heeft het deeltje een golfachtige waarschijnlijkheidsdistributie wanneer het niet wordt waargenomen. Zodra een waarnemer, in de meeste gevallen de wetenschapper in zijn laboratorium, het deeltje echter meet, vervalt de kwantumtoestand van dit deeltje. De superpositie van alle mogelijkheden eindigt hiermee in slechts één fysieke toestand ofwel één enkele werkelijkheid. Met andere woorden: het deeltje bestaat niet in de reële wereld voordat een waarnemer het waarneemt. Voor de observatie bestaat het slechts transcendent in een rijk der mogelijkheden. Wanneer het deeltje geobserveerd wordt, bevriest slechts één van deze mogelijkheden. Dit is bekend geworden als de Kopenhagen-interpretatie van de kwantumfysica zoals die werd voorgesteld door Niels Bohr. De Kopenhagen-interpretatie zegt dat het bewust observeren door de waarnemer het verval van de kwantumgolf, de toestand van de kwantumsuperpositie van alle mogelijkheden veroorzaakt. Met andere woorden de kwantumfysica zegt eigenlijk dat onze fysieke werkelijkheid subjectief is; de waarnemer speelt kennelijk een belangrijke rol in wat zich in de natuur manifesteert. In het domein van de subatomaire deeltjes zijn we dus medescheppers van onze eigen werkelijkheid! Einstein heeft ooit gezegd ‘Ik ben er niet meer zeker van of de maan er nog wel is wanneer ik mijn hoofd omdraai’. Hij bedoelde hiermee te zeggen dat de kwantumfysica aanneemt dat onze fysieke realiteit alleen bestaat wanneer deze geobserveerd wordt (deeltjestoestand) en dat materie terugkeert naar pure energie wanneer niemand oplet (golftoestand). De kwantumfysica betekende het einde van de Newtoniaanse objectiviteit en de causaal deterministisch te bepalen werkelijkheid omdat de bewuste observatie van de wetenschapper een actieve rol speelt in de fysieke observaties. Vandaag de dag wordt deze kennis gebruikt om kwantumcryptografietechnieken te ontwikkelen voor informatieoverdracht. Het onderscheppen van een bericht kan gedetecteerd worden doordat het geobserveerd is, de ongeautoriseerde lezer zal tot op zekere hoogte de inhoud van het bericht veranderd hebben. De kwantumfysica voorspelde het bestaan van zogeheten non-lokale effecten. Non-lokale effecten zijn effecten die instantaan plaatsvinden tussen twee fysieke objecten die gescheiden zijn door tijd en ruimte. Er bestaat in dit geval geen tijdsverschil tussen oorzaak en gevolg. Dit gaat strikt in tegen Einstein’s theorie dat niets in dit universum de lichtsnelheid kan overschrijden. Toen Einstein voor het eerst vernam dat de kwantumfysica het bestaan van non-lokale effecten voorspelde, noemde hij deze effecten ‘spookachtige actie op afstand’. Hij kon het eenvoudigweg niet geloven. In een wetenschappelijke publicatie, door Einstein, Podolsky en Rosen in 1935 opgesteld, stelden zij gezamenlijk de zogeheten Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) correlatie van kwantumverstrengelde deeltjes voor. Twee deeltjes heten kwantumverstrengeld te zijn wanneer hun kwantumtoestand gekoppeld is. Bij kwantumverstrengelde deeltjes lijkt er geen scheiding te bestaan tussen de deeltjes en reageren ze gezamenlijk als één lichaam. Wanneer de kwantumtoestand van het ene deeltje vervalt in een klassieke toestand, dan vervalt daarmee ook de kwantumtoestand van het andere deeltje in exact dezelfde toestand. Dit vereist dat de communicatie tussen de twee deeltjes instantaan moet zijn of met andere woorden non-lokaal. In het EPR-voorstel probeerde Einstein het bestaan van non-lokale kwantumverstrengelde deeltjes te ontkrachten door te stellen dat de kwantumwetenschap incompleet moest zijn en hij kwam met een alternatief voorstel van de zogeheten ‘lokaal verborgen variabelen’. In 1964 bewees John Bell echter dat het non-lokale effect van kwantumverstrengelde deeltjes in theorie wel degelijk bestaat en dit bewijs werd later bekend als het Theorema van Bell. En dus werd in het vervolg weer aangenomen dat de communicatie tussen twee verstrengelde deeltjes inderdaad non-lokaal en dus instantaan plaatsvindt. Als de toestand van het ene verstrengelde deeltje verandert, dan wijzigt de toestand van het andere deeltje ook, om exact dezelfde toestand aan te nemen. Technici bij IBM werken al vanaf 1993 aan kwantumteleportatie, gebruikmakend van kwantumverstrengeling als hun bouwsteen. Kwantumteleportatie is een techniek waarbij materie gedematerialiseerd wordt op de ene plaats om in een kwantumtoestand ‘gefaxt’ te worden naar een andere plaats alwaar het opnieuw geassembleerd wordt. Hoewel niemand in de nabije toekomst Star Trek-achtige sciencefictionscènes verwacht waarbij Scotty opgestraald wordt naar het moeder ruimtevaartschip U.S.S. Enterprise, blijft staan dat het fenomeen echt is. Waaraan de onderzoekers bij IBM werken is niet de teleportatie van de materie zelf, maar van haar eigenschappen in een kwantumtoestand. Men heeft lang gedacht dat teleportatie niet mogelijk zou zijn omdat de meting zelf, het scannen van het origineel, het verval van de kwantumtoestand teweeg zou brengen en daarmee het origineel zou vernietigen, anders gezegd het origineel zou doen degraderen naar zijn klassieke toestand. De IBM-wetenschappers hebben echter een soort truc voorgesteld waarbij het scannen niet volledig in de kwantumtoestand plaatsvindt maar half in de klassieke, half in de kwantumtoestand, zodanig dat het kwantumonzekerheidsprincipe geen geweld wordt aangedaan. In april 2004 rapporteerde het BBC-nieuws voor het eerst over doorbraken in kwantumteleportatie die behaald zijn door Oostenrijkse onderzoekers. Deze onderzoekers bleken in staat om met succes kwantumverstrengelde fotonen over een afstand van 800 meter de rivier de Donau over te laten steken waarbij gebruik werd gemaakt van glasvezeldraad. Deze gebeurtenis was de eerste keer dat kwantumteleportatie buiten het laboratorium werd aangetoond. Kwantumteleportatie is een belangrijk verschijnsel dat noodzakelijk is voor de ontwikkeling van een nieuw type supercomputer die gebaseerd is op kwantumberekeningen. Onze huidige computergeheugens gebruiken binaire toestanden, bits genaamd, die nodig zijn om de data op te slaan. Een bit kan de waarde van één of nul aannemen. Bij kwantumberekeningen worden de klassieke bits vervangen door kwantumbits of qubits (samenstelling van het Engelse “quantum bits”). Qubits nemen in hun kwantumtoestand de superpositie van zowel de waarde één als nul tegelijkertijd aan. De berekening vindt vervolgens in de kwantumtoestand plaats. Kwantumteleportatie is hierbij nodig om de data (qubits) te verplaatsen van de ene plaats in het geheugen naar de andere zoals dat gebeurt in onze huidige computers. Aan het eind van de berekening vervalt de kwantumtoestand van de computer en zijn geheugen weer terug in een klassieke toestand. Alle qubits in het geheugen nemen nu een klassieke toestand aan van ofwel een één ofwel een nul. Het voordeel van kwantumcomputers zal zijn, vooropgesteld dat ze gebouwd kunnen worden, dat ze een vrijwel ongelimiteerd aantal berekeningen parallel kunnen uitvoeren waardoor ze ongelooflijk snel en efficiënt zullen zijn. Non-lokaliteit en kwantumverstrengeling bestonden alleen in theorie totdat Alain Aspect van de ‘Instituut der Optica’ aan de universiteit van Parijs in 1982 in zijn laboratorium voor het eerst bewees dat deze effecten ook echt bestaan. Hij bleek in staat om een serie tweelingfotonen te produceren en deze in tegengestelde richting weg te sturen. De kwantumverstrengelde tweelingfotonen reisden in hun kwantumtoestand, hetgeen zoveel betekent dat ze als een kwantumwaarschijnlijkheid een oneindig aantal mogelijke spinrichtingen tegelijkertijd aangenomen hadden. Toen één van de fotonen onderschept werd en aldus gemeten, verviel de kwantumspintoestand van dit foton in een klassieke spintoestand die bepaald kon worden. Op exact hetzelfde tijdstip en zonder enig tijdverschil werd het andere foton gemeten dat verviel in exact dezelfde klassieke spintoestand als het eerste foton, ondanks de afstand tussen de twee fotonen. Dit experiment toonde aan dat er non-lokale communicatie moest hebben plaatsgevonden tussen de twee fotonen. Hoe zou anders het foton de exacte spintoestand van zijn tweelingfoton hebben kunnen aannemen? Deze ontdekking leidde tot grote opschudding in wetenschappelijke kringen. Indien non-lokale effecten echt bestaan, dan zouden er ofwel hyperruimtelijke dimensies moeten bestaan, andere bestaanniveaus buiten onze fysieke wereld waar deze non-lokaliteit plaatsvindt, ofwel Einstein’s aanname dat geen enkel lokaal effect in ons universum de lichtsnelheid kan overschrijden, is onjuist. Na de ontdekkingen van Aspect kwam David Bohm van de universiteit van Londen met een compleet andere verklaring. Wat we zien als twee verschillende fotonen zou wel eens illusoir kunnen zijn; de fotonen zouden wel eens één kunnen zijn, verenigd op een totnogtoe onbekend niveau. Hij veronderstelde dat ons universum wel eens holografisch van aard zou kunnen zijn. Hij licht dit mooi toe met een analogie. Stel dat we twee camera’s bij een aquarium plaatsen, één aan de voorzijde en één aan de zijkant. Stel nu dat we de verschillende opnamen van een zwemmende vis op twee verschillende beeldschermen tonen aan een toeschouwer. Wat onze toeschouwer zou kunnen concluderen na het intensief bestuderen van de beide beelden is dat, hoewel hij twee vissen ziet zwemmen, hun bewegingen gesynchroniseerd (verstrengeld) zijn omdat de ene vis dezelfde bewegingen maakt als de andere. Wat David Bohm met deze analogie suggereert is dat op een dieper niveau de twee fotonen misschien wel helemaal niet gescheiden zijn. Hij stelde een impliciete orde voor in het universum, een eenheid op een dieper niveau die zich naar buiten toe ontvouwt als gescheiden dingen. De implicaties van de kwantumfysica zijn duizelingwekkend, het toont ons dat we medescheppers zijn van onze eigen fysieke realiteit zolang het gaat om het microkosmische niveau van ons bestaan, omdat de waarnemer zelf een rol speelt in wat uiteindelijk wordt geobserveerd. Niels Bohr, oprichter van de kwantumfysica zei ooit: ‘een ieder die niet gechoqueerd is door de kwantumfysica, heeft er niets van begrepen’. De kwantumfysica is nog steeds de heersende wetenschap van alledag; ze is in staat om vele verschijnselen te verklaren, met uitzondering van gravitatie dan!

 

Snaartheorie

 

In een poging om Einstein’s relativiteitstheorie en de kwantumfysica te verenigen, is volgens de mainstream wetenschap de ‘snaartheorie’ de hedendaagse heilige graal van de fysica. De snaartheorie zou Einstein’s unificatietheorie moeten opleveren die verondersteld wordt de vier bestaande krachtvelden (t.w. sterke en zwakke kernkracht, elektromagnetisme en zwaartekracht) te kunnen verenigen in een ‘theorie voor alles’. Volgens de snaartheorie is een trillend snaartje het bouwblok van alle materie, die ofwel een open einde heeft ofwel een één dimensionale lus vormt. Afhankelijk van de verschillende spin en frequenties van de trillende snaar, manifesteren zich verschillende subatomaire deeltjes. In de snaartheorie is dus maar één fundamentele oorzaak voor het ontstaan van materie, het trillen van een snaar. Maar het is zogezegd de noot die gespeeld wordt die het soort deeltje bepaalt. De snaar zelf is zo klein dat je, je zelfs geen voorstelling kunt maken van zijn bestaan! Welnu, denkt u even mee in verhoudingen: van de snaar wordt gezegd dat deze de grootte van een atoom heeft wanneer we ons voorstellen dat het atoom zelf de grootte van de aarde heeft. Dit betekent dat de snaar dus onvoorstelbaar klein is. Als de theorie ooit zal werken, zal het dus nog maar helemaal de vraag zijn of wetenschappers ooit in staat zullen zijn om het bestaan van deze snaren ook werkelijk aan te tonen in hun laboratoria. Non-lokaliteit in de kwantumfysica suggereerde al dat er hogere bestaanswerelden moeten zijn, andere dimensies naast onze fysieke wereld omdat klaarblijkelijk informatie sneller kan reizen dan het licht in onze dimensie. De snaartheorie voorspelt het bestaan van tenminste tien andere dimensies. Fysici over de gehele wereld zijn het er nu over eens dat alleen onze eigen dimensie niet afdoende is om onze fysieke werkelijkheid te verklaren. Het probleem van de snaartheorie is echter dat er meer dan één snaartheorie nodig is om het model werkend te krijgen. En deze snaartheorieën tezamen zijn zo complex geworden dat slechts enkele van de briljantste wetenschappers nog in staat zijn om ze te begrijpen. Een van hen is Edward Witten, professor aan de universiteit van Princeton.

 

Chaostheorie

 

Zomaar uit het niets kwam er in de zeventiger jaren van de 20e eeuw ineens een nieuwe wetenschap op, chaostheorie! Toont de kwantumfysica al aan dat op nucleair niveau strikte objectiviteit niet langer van toepassing is, chaostheorie gaat nog een stap verder om Einstein, die geloofde dat God niet dobbelt, teleur te stellen. Chaostheorie toont namelijk aan dat de onvoorspelbaarheid, de onzekerheid van de kwantumwetenschap ook van toepassing was op wat men voorheen beschouwde als voorspelbare gebeurtenissen. Volgens de aanhangers van de chaostheorie hebben wetenschappers zichzelf eeuwenlang voor de gek gehouden! Door kleine afwijkingen in hun metingen te negeren en ze als meetfouten aan te merken, is hen de clue volledig ontgaan. Voorspelbare systemen die volledig konden worden verklaard met Newtoniaanse fysica, zoals het heen en weer zwaaien van de slinger van een klok en de omlooptijden van de planeten, gedroegen zich namelijk chaotische in plaats van perfect voorstelbaar. De nieuwe realiteit die in de chaostheorie geopenbaard wordt, is dat er zelfs chaos, ofwel onvoorspelbaarheid, te vinden is in het zwaaien van een slinger. Ons universum houdt zich dus in het geheel niet aan strikte natuurwetten. Fysieke wetten opereren slechts binnen bepaalde grenzen met een zekere vrijheidsgraad. Chaostheorie toont aan dat ons universum op geen enkele wijze deterministisch is; het is daarentegen creatief en eeuwig in ontwikkeling. In de Griekse mythologie wordt chaos beschouwd als de kosmische kracht die vorm schept vanuit de leegte, vanuit het niets. Fysieke wetten zouden zelfs niet eens bepaald zijn, maar in de tijd verder kunnen evolueren. In dit opzicht zou men beter kunnen spreken van fysieke gewoonten dan van fysieke wetten, de natuurlijke gewoonten die geëvolueerd zijn in biljoenen jaren en simpelweg de manier zijn geworden waarop het universum nu eenmaal werkt. Zo kan men dus het universum beschouwen als een evoluerend systeem van gewoonten. Fysieke wetten zijn dan ook min of meer het universele geheugen van hoe dingen gedaan worden. De chaostheorie legt vervolgens uit dat, hoewel gebeurtenissen op het eerste gezicht totaal willekeurig lijken, er op een dieper niveau toch orde bestaat! Voorbeelden van willekeurige gebeurtenissen met een chaotische ordening zijn het onregelmatig druppelen van een kraan en het kristalliseren van ijskristallen. Hoewel de volgorde van het vallen van de druppels van de kraan zelfs voor de chaostheorie totaal onvoorspelbaar is, is er toch sprake van een diepere orde, een patroon dat bepaald kan worden. Hoewel ijskristallen allemaal op elkaar lijken, zijn ze niet identiek en het is onmogelijk om te voorspellen hoe een ijskristal er precies uit zal gaan zien wanneer dit kristalliseert. De chaostheorie is echter wel in staat om aan te tonen dat ijskristallen een verborgen orde gemeen hebben. De oprichter van de chaostheorie is Benoit B. Mandelbrot. In dienst als wiskundige van IBM in New York ontdekte Mandelbrot dat er een verborgen mathematische orde in het op het eerste oog willekeurige verloop van prijsfluctuaties bestond. Hij bestudeerde de prijs van katoen, een handelswaar met een enorme databank aan prijsgegevens daterend van honderden jaren geleden. Mandelbrot vond een patroon in al die prijsfluctuaties, hetgeen op zijn zachts gezegd zeer revolutionair was. Het verbaasde economen die niet konden geloven dat zoiets als de prijs van katoen voorspelbaar zou kunnen zijn. Wat Mandelbrot ontdekte zou hij later een fractal noemen. Een fractal is een recursief geometrisch patroon dat oneindig herhaald wordt op verschillende schaalgroottes. De meest bekende fractal is de Mandelbrot-fractal. Fractals worden vaak gebruikt in screensaversofware van computers. Ze blijven het scherm eeuwig overschrijven met in toenemende mate complexere geometrische patronen. De ‘orde’ in de Mandelbrot chaotische fractal is erg eenvoudig, het is een formule: z -> z² + c, waarbij z een complex getal is en c een constante. De formule is recursief; iedere nieuwe waarde van z die weer opnieuw in de formule wordt ingevoerd, bepaalt de volgende waarde. De initiële waarde is 0. Z is een complex getal dat bestaat uit een reëel deel en een imaginair deel. De reële en imaginaire waarden voor Z kunnen geplot worden in een x-y-diagram dat deze verbazingwekkende plaatjes oplevert. Verschillende waarden voor de constante c leveren verschillende fractals en geeft de fractal zijn eigen vrijheidsgraad. Fractals komen we overal in de natuur tegen, bijvoorbeeld in de slagaderen en aders van het vasculaire systeem van het lichaam en in de bronchiën van de menselijke longen. Ook planten hebben een fractalsymmetrie; broccoli is een mooi voorbeeld maar ook een berglandschap is een fractal. Wanneer we inzoomen op een fractalobject zien we dat het patroon van het object op macroniveau herhaald wordt op micro-niveau, ongeacht hoe diep we inzoomen. Chaostheorie heeft het bestaan ontdekt van een viertal basale kosmische attractoren: de punt, de cyclus, de torus en de vreemde attractor. We zullen niet ingaan op hun verschillen, maar willen vermelden dat een attractor het best omschreven kan worden als de kracht in de natuur die orde schept uit chaos. De chaos wordt aangetrokken tot de attractor en creëert een verborgen orde. De vier typen attractoren werken door op ieder niveau van de werkelijkheid en creëren het universum vanuit chaos. De wereld is dus niet in zijn geheel bepaald door vaste fysische wetten zoals formeel wordt aangenomen, maar is zelforganiserend en de viervoudige attractoren organiseren haar. Chaostheorie maakt ook een einde aan een eeuwenoude natuurkundige wet, de Tweede Wet van de Thermodynamica, de Wet van de Entropie die zegt dat alle orde in het universum uiteindelijk moet vervallen tot wanorde. De attractoren van de chaostheorie bewijzen dat negentropie (negatieve entropie) die orde schept uit de chaos dus ook moet bestaan in het universum. Dit blijkt zelfs de regel te zijn in plaats van de uitzondering! De attractoren van de chaostheorie zetten het hele idee van oorzaak en gevolg op hun kop. Causaliteit is gebaseerd op de idee dat voor ieder effect een oorzaak moet bestaan in de tijd die voorafgaat aan het effect. In de chaostheorie is de attractor echter de oorzaak, de ongeziene kracht in de natuur die het effect, de gebeurtenissen uit zowel het verleden als uit het heden naar zich toe trekt. De attractoren in chaostheorie vormen de kracht die de Griekse filosoof Aristoteles entelechie (doelgerichtheid) noemde, het doel dat de gebeurtenissen naar zich toe trekt.