Denkrevoluties: over kwantumtheorie en kwantumdenken

Tenzij u niet goed bij uw hoofd bent, gelooft u niet dat de aarde plat is. Het heeft destijds wel even geduurd voordat het oude wereldbeeld van een platte naar een bolvormige aarde verschoof, zoals het wereldbeeld ook weer verschoof toen Galilei vaststelde dat de aarde beweegt en om de zon draait, en niet andersom. 

De natuur- en wiskunde zorgde opnieuw voor een denkrevolutie toen Newton zijn natuurkundige wetten formuleerde en poneerde dat de wereld, het universum, op een materialistische, mechanistische manier in elkaar zit. Massa, beweging, en zwaartekracht zijn constanten die in formules waren te vangen. En het universum bestaat uit atomaire deeltjes die zich volgens mechanistische wetten tot elkaar verhouden, en dus zitten ook wij als mensen als samengeklonterde deeltjes in zijn formules. 

Opnieuw veranderde het wereldbeeld toen Einstein in 1905 en 1915 zijn specifieke en algemene relativiteitstheorie poneerde: ruimte en tijd zijn nu geen vaste gegevens meer, ze krommen, buigen, krimpen en rekken naargelang de plaats waar je ze in het universum meet. Ook dat had filosofische consequenties, het veranderde opnieuw onze kijk op het universum (en kort daarvoor (1859) veranderden Wallace en Darwin met hun ‘evolutionaire relativiteitswetten’ ook nog even ons mensbeeld in een mens-dierbeeld). 

Die vijf grote revoluties in ons denken over de werkelijkheid gaven de mens een alsmaar bescheidener plaats in het universum maar nog steeds zijn er kleine restjes mensen die maar niet van hun troon willen afstappen: ‘de platte aarde’-wappies, de ‘creationisten’, de ‘god bestiert alles’-volhouders, en de ‘alles bestaat uit kleine deeltjes’-gelovigen. 

En toen kwam de grote klapper, de zesde, en wellicht de grootste denkrevolutie aller tijden: de kwantumtheorie. De destijds 23 -jarige Heisenberg formuleerde in 1925 op het kale Noordzee-eiland Helgoland de grondbeginselen van de kwantummechanica, nota bene geïnspireerd door Einstein. Een theorie die korte tijd daarna verder werd uitgediept door zijn tijdgenoten: o.a. Born, Bohr, Schrödinger, Pauli, Dirac, Heisenberg, Fermi… allemaal Nobelprijswinnaars. 

Het probleem echter met de kwantummechanica is: 

  • dat hij zeer moeilijk te begrijpen en uit te leggen is. Je moet zeer diep in de wis en natuurkunde zitten om er chocola van te maken. Einsteins relativiteitstheorie is een stuk gemakkelijker te volgen. Heisenbergs kwantummechanica is duister, totaal out of the box, toverachtig, maar… hij klopt wel. En hij klopt al bijna100 jaar! Er is geen theoretisch natuurkundige die de kwantumtheorie met experimenten onderuit heeft kunnen halen (*). En u weet ook dat de kwantumtheorie klopt, want de technische consequenties ervan zitten in uw computer, smartphone, TV, in de MRI scan, de elektronenmicroscoop, de laser, het internet, etc. Ze draaien uiteindelijk allemaal op kwantummechanische principes. Niks zo praktisch als een goeie theorie!
  • dat de oude Newtoniaanse en de daarop aansluitende moderne Einsteiniaanse relativiteitstheorie, met hun mechanistische wetten van massa, ruimte en tijd, ons intuïtief meer aanspreken, want ze gaan niet in tegen onze dagelijkse ervaring van de zichtbaarheid van materie en de meetbaarheid van ruimte en tijd en tegen het idee van actie = reactie. In de kwantummechanica daarentegen gelden geen mechanistische wetten en is er geen materie, maar kansgolven. Het probleem is dat je zowel met de relativiteitstheorie als met de kwantumtheorie steeds kloppend kan rekenen en er overtuigende experimenten mee kan uitvoeren, maar dan wel binnen de context van hun eigen theorie. Jammer genoeg is er nog geen theorie die beide omvat, een Theorie van Alles. Maar inmiddels rekenen chemici, biologen, ingenieurs, astrofysici, kernfysici wel dagelijks met de kwantummechanica.
  • dat er verschillende interpretaties van de basis kwantumtheorie bestaan (**), hetgeen verwarrend is en het nog moeilijker maakt e.e.a. te begrijpen, zodat men geneigd is vast te houden aan het oude Newton/Einstein paradigma.
  • dat de afstand van de theoretische natuurkunde tot de filosofische kennisleer, laat staan tot de man in de straat, enorm is. De regel ‘schoenmaker hou je bij je leest’ wordt in natuurkundige kringen nog volop toegepast; er zijn zeer weinig interdisciplinaire bruggenbouwers.
  • dat niet alleen de kwantummechanica maar alle grote denkrevoluties enige generaties vergen alvorens ze gemeengoed worden en een brede invloed krijgen op andere cultuurgebieden zoals religie, filosofie, menswetenschappen, kunst en de politiek. Alhoewel vrijwel alle natuurkundigen in de vorige eeuw al snel de kwantummechanica omarmden is hij nog maar zelden en in zeer oppervlakkige zin in de leerboekjes van middelbare scholieren te vinden. 

Ik ga u de kwantumtheorie niet uitleggen, want dat kan ik niet goed. Mijn hersens zijn erop gebroken, het gaat me eigenlijk nog steeds boven de pet. Het beste begrip dat ik nu na jaren worstelen heb, ontleen ik aan Carlo Rovelli, theoretisch natuurkundige, die zijn professionele leven wijdde aan de kwantumtheorie. Onlangs verscheen zijn fenomenale boek, voor het grote publiek geschreven, over de aard en geschiedenis van de kwantummechanica: Helgoland (***). Dat boek is ook de reden dat ik dit artikel schrijf: een absolute aanrader (tenminste, als u de ‘kwantumsprong’ in uw denken wil maken).

Plat gezegd: wanneer je de materie tot zijn kleine deeltjes uitpelt hou je niets anders over dan golven met kleine pakketjes informatie. Materie met zijn eigenschappen, zoals die zich aan ons manifesteert, staat niet op zichzelf, materie kan zich alleen aan ons tonen in relatie tot andere materie (waaronder de mens of zijn meetapparatuur).

D.w.z. we moeten niet meer denken in dingen maar in relaties tussen dingen. Relaties vormen dus de bouwstenen van de werkelijkheid, niet materie. De tegenstelling: ik (subject) versus de wereld buiten het ik (object) vervalt daarmee, evenals de tegenstelling lichaam/geest en werkelijkheid/denken. Omdat wijzelf onderdeel van de fysische natuur zijn kunnen we de werkelijkheid niet als observator van buiten beschrijven, maar alleen van binnenuit. Er bestaat geen ‘buiten’ de totaliteit van de dingen. Ook ons ik bestaat bij de gratie van relaties, evenals samenlevingen, ons culturele, geestelijke en politieke leven. De kwantummechanica is duizelingwekkend omdat ze de klassieke visie op de materiële wereld in rook doet opgaan en de werkelijkheid tot hallucinatie maakt (maar die hallucinatie klopt wel!). De kwantummechanica zet daarmee een andere manier van denken in werking: relationeel denken. 

Dus vraag je je af wat de impact van de kwantumtheorie op onze cultuur gaat worden, of hij invloed gaat hebben op de manier waarop we met elkaar omgaan, of hij gevolgen heeft voor de manier waarop we met de grote wereldvraagstukken omgaan. Omgaan is relationeel denken, is kwantumdenken.

Fascinerend. Meer dan fascinerend. De volgende keer een poging om enige grip te krijgen op het verschil tussen materialistisch object-denken en relationeel kwantum-denken. 

(*) Zelfs de geniale Einstein moest uiteindelijk buigen (hij verzette zich hevig) voor de supergenialiteit van de kwantumtheorie. 

(**) Rovelli behandeld kort enkele kwantuminterpretaties: de Kopenhagen-, de veel werelden-, de verborgen variabelen- en de relationele-interpretatie, waarvan de laatste hem het meest aanspreekt.

(***) Helgoland, het verhaal van de kwantumfysica, de ingrijpendste wetenschappelijke revolutie aller tijden. Carlo Rovelli; 2021. Uiteraard is Rovelli ook op YouTube te volgen.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *