Iets is absurd tot bewezen kan worden dat het dat niet is. En dat kan in de kwantumwereld lang duren. Einstein heeft driftig gezocht naar experimenten waarmee hij de juistheid van de kwantumtheorie kon weerleggen. Zo poneerde hij in 1935 samen met twee collega’s een ‘onmogelijke’ stelling die – als de kwantumtheorie ‘volledig’ was – zou moeten kloppen. Wat voor onmogelijk werd gehouden, bleek waar. Al kon dit in 2015 pas echt experimenteel bewezen worden.
Samen met zijn collega’s Podolsky en Rosen bedacht Einstein de zogenoemde EPR-paradox. Een gedachte-experiment waarin gesteld werd dat als de kwantumtheorie klopt, dan zou een kwantumdeeltje zoals een elektron als het in tweeën gesplitst wordt, elkaar op grote afstand, onmiddellijk – dus sneller dan licht, de hoogst mogelijke snelheid – moeten kunnen beïnvloeden. Onmogelijk, stelde Einstein, hij noemde het ‘spukhafte fernwirkung’ ofwel een ‘spookachtige-werking- op-afstand’. Het druiste in tegen zijn speciale relativiteitstheorie, die onder andere stelt dat gelijktijdigheid relatief is.
Kwantumverstrengeling
David Bohm bedacht een manier om dit gedachte-experiment te vertalen naar een meting die in de praktijk uitgevoerd kon worden. Hiermee introduceerde hij de term verstrengeling in de kwantumfysica. Hoewel de hieruit voorkomende resultaten door metingen van John Bell later nog eens werden bevestigd, bleef Einstein volhouden dat de kwantumtheorie niet ‘volledig’ kon zijn en de hiervoor benodigde kennis gewoonweg nog ontbrak.
*Een metaforische uitleg van verstrengeling, vind je onderaan dit blog.
Onbegrijpelijk
Medio 2015 werd bekend dat het een onderzoeksgroep van TU Delft gelukt is, om experimenteel aan te tonen dat verstrengeling écht bestaat. Er werden twee elektronen door middel van een foton aan elkaar verstrengeld. Terwijl ze op 1,3 kilometer afstand van elkaar waren, bleek dat bij meting van het ene deeltje, dit ook meteen effect had op het andere deeltje. Hoewel nog steeds niemand snapt hoe verstrengeling fysiek nu echt werkt, staat wel vast dat die aanvankelijk absurde veronderstelling zo absurd niet is. De natuurkundige Richard Feynman zei ooit: “Wie zegt dat hij de kwantumfysica begrijpt, die snapt het niet.” De kwantumwereld druist in tegen onze ratio, al bewijst ze daarmee vooral ook dat die ratio het lang niet altijd bij het juiste eind heeft. Hoe meer we proberen te begrijpen, hoe minder we snappen, hoe ingewikkelder het wordt.
*Verstrengeling metaforisch uitgelegd: stel je hebt twee dobbelstenen in een doosje en je schudt ze door elkaar. Daarmee zijn ze verstrengeld. Ik pak er eentje en jij pakt die ander. Ik blijf hier en jij vliegt naar de VS. Als we vervolgens – 7.500 kilometer van elkaar verwijderd – op exact hetzelfde moment onze dobbelstenen opgooien, dan is de worp in Nederland bepalend voor die in de VS. Het dobbelen is en blijft natuurlijk in zekere mate een toevalsproces, maar er geldt wel een bepaalde regel, dat de som van de twee worpen bijvoorbeeld altijd gelijk is.
Literatuurlijst: Webredactie Communication TU Delft (2015, 21 oktober). Einsteins ongelijk: Delfts experiment beëindigt 80 jaar oude discussie. Geraadpleegd op 1 maart 2024, van https://www.tudelft.nl/dossiers.
Leeuwen van P.J. (2019). Kwantumfysica, Informatie en Bewustzijn – Harde wetenschap ondersteunt de illusie van de objectieve werkelijkheid. Rotterdam, Nederland, Mijnbestseller.nl
Kumar M. (2010). Quantum – Einstein, Bohr and the Great Debate about the Nature of Reality. London, UK, Icon Books.
Clegg B. (2017). Kwantum Theorie – De belangrijkste inzichten en stellingen uit de geschiedenis van de kwantummechanica. Kerkdriel, Nederland, Librero b.v.