Astro-blog 25: Omgekeerde wereld

In hoeverre bestaat het heelal, als er niemand is om het waar te nemen?

15 april 2009

In 1771 ontdekte Charles Messier een sterrenhoop in het sterrenbeeld Zeeslang (Hydra). Die sterrenhoop was er al zo'n 300 miljoen jaar, maar nu had iemand 'm gezien. Messier nummerde zijn vondsten, en deze kreeg nummer 48. Helaas noteerde hij de positie onnauwkeurig en bleef het ruim anderhalve eeuw lang onduidelijk welk object hij nu precies bedoeld had. In 1934 leidden de naspeuringen van Oswald Thomas tot het weervinden van dit verloren object. Sinds die tijd heeft deze sterrenhoop een vaste plaats onder de populaire hemeljuwelen.

Met een goede verrekijker kunt u M48 zelf bewonderen:

  • Zoek op een heldere avond een flink donkere hemel, ver van steden en snelwegen.
  • Kijk om 22:00 uur recht naar het zuidwesten.
  • Op 3,5 vuistbreedten (op armlengte afstand) boven de horizon staat de heldere ster Procyon.
  • Rechts van Procyon staat een wat minder heldere ster, Gomeisa. Procyon en Gomeisa vormen samen het sterrenbeeld Kleine Hond (Canis Minor), weergegeven met een groene lijn rechts midden in bovenstaande figuur.
  • Kleine Hond past in het beeldveld van een gewone verrekijker dat zo'n 4,5° bedraagt. Dit beeldveld is aangegeven met de rechter donkerrode cirkel in de figuur.
  • Verplaats de kijker langs de rode pijl via de rode cirkels in stappen naar links, ongeveer in het verlengde van de groene lijn van Grote Hond. Een herkenningspunt is het gelijkzijdige driehoekje van sterren in de op één na linker cirkel, om de pijlpunt.
  • Verplaats de kijker nog één stap verder naar links, uw beeldveld is dan de helderrode cirkel. Doorzoek dit gebied systematisch tot u een vage gloed ontdekt, met daarin een paar afzonderlijk zichtbare sterren. Dit is M48. Gebruik steeds het gelijkzijdige driehoekje als thuisbasis voor een nieuwe zoekpoging. Ook het karakteristieke groepje van een heldere ster, geflankeerd door twee zwakkere, net rechts boven de heldere cirkel kan van pas komen.

Onderzoek maakt aannemelijk, dat babies er pas na enige tijd achter komen dat een voorwerp dat aan het oog onttrokken is, nog wel bestaat. Objectpersistentie, noemen psychologen dat. De vraag of M48 (of zelfs het hele heelal) ook bestaat als er geen bewuste waarnemers zijn, lijkt in eerste instantie dan ook te duiden op een ontwikkelingsstoornis bij de vragensteller.

Toch is er een tak van de natuurkunde waar dergelijke vragen het onderwerp zijn van een verhit debat. Ik heb het over de kwantummechanica. De plaats van een deeltje is volgens gangbare interpretaties van de kwantummechanica onbepaald (het HEEFT geen plaats, filosofen noemen dat "ontologische onzekerheid") in tegenstelling tot onbekend (we KENNEN de plaats niet, filosofen noemen dat "epistemische onzekerheid") indien het niet is waargenomen. Nu verschillen de opvattingen over wat waarnemen is.

1. Sommigen zijn van mening dat waarneming betekent: wisselwerking met een bewuste waarnemer.

2. Anderen zijn van mening dat waarneming betekent: wisselwerking met een als extern beschouwd "meetsysteem", dat echter geen bewustzijn hoeft te hebben.

Van nature ben ik geneigd aan opvatting 2 het meeste gewicht toe te kennen. Het lijkt erop dat deze het beste strookt met het scheermes van Ockham, dat de wetenschap van overbodige franje en folklore moet ontdoen. Toch zit er een vreemd kantje aan deze opvatting:

------
Stel er is nog een ander heelal, maar daar is niemand om het waar te nemen. Is deze veronderstelling eigenlijk zinnig, met andere woorden: kan mijn uitspraak, dat dit andere heelal echt bestaat, waar zijn? Als ik een heelal beschouw als een bepaald gesloten geheel zonder wisselwerking met andere heelallen, dan lijkt me dat het antwoord moet luiden: Nee. Immers zonder wisselwerking met ons eigen heelal (het meetsysteem) is dat andere heelal gezien vanuit het onze onbepaald (weer in tegenstelling tot onbekend), zelfs indien men voorzichtigheidshalve mening 2 voor waar houdt. Deze onbepaaldheid is echter subjectief, immers een bewust wezen in dat andere, hypothetische heelal kan met evenveel recht hetzelfde over ons heelal beweren.
------

Zo blijkt zelfs opvatting 2 te leiden tot een subjectieve invulling van het begrip "bestaan": Een bewuste waarnemer in ons heelal komt tot een andere conclusie dan een bewuste waarnemer in een ander, volledig van ons heelal geisoleerd, heelal. Dit niet op basis van een verschil in kennis, maar op basis van een verschil in subjectieve realiteit.(1)

Dezelfde kwantummechanica, die een stevig fundament vormt onder de werking van de computer(2) waarachter u deze blog zit te lezen, leidt tot diepgaande vragen over het ultieme karakter van de realiteit, een nuttige oefening in bescheidenheid in een tijd dat pretentieuze kreten zoals "theory of everything" (alomvattende theorie) met een serieus gezicht worden gebezigd door toonaangevende wetenschappers. Behalve tot diepgaande vragen leidt kwantummechanica helaas ook tot een vloedgolf van modieuze antwoorden die soms met rotsvaste stelligheid worden verkondigd(3). Indien ik niet onmiddelijk een antwoord eis, kan ik aan de vragen zelf veel plezier beleven, vooral wanneer ik ze behalve denk ook probeer te voelen.

JdeH

(1) Deze vreemde uitkomst is een gevolg van de aanname dat ook een macroscopisch (dwz. groot) systeem in een onbepaalde toestand (superpositie) kan verkeren. Deze aanname, die ten grondslag ligt aan het bekende gedachtenexperiment over Schrödingers kat is op zich omstreden. Met zijn kat probeerde Schrödinger de absurditeit van macroscopische superpositie aan te tonen. Sinds die tijd hebben echter meer "absurde" interpretaties het licht gezien zoals de many worlds interpretatie. Ook zijn er natuurkundigen die afzien van elke interpretatie en het puur bij de formules houden. Ik vind interpretaties leuk om over na te denken, mits ze niet te serieus genomen worden, inclusief de bovenstaande.

(2) Alle chips in uw computer werken bij de gratie van de kwantummechanica, zonder welke het meest fundamentele onderdeel ervan, de transistor, niet mogelijk zou zijn. Met andere woorden: Kwantummechanica op zich is geen hocus-pocus maar een nauwkeurige beschrijving van de alledaagse realiteit in de wereld van het heel kleine.

(3) Veel van die antwoorden hebben het karakter van een levensbeschouwing. Het ophangen van levensbeschouwing of zingeving aan een interpretatie van de kwantummechanica is zoiets als het ophangen van een geliefd schilderij aan een dubieus spijkertje.