zondag 26 oktober 2014

Zijn de wonderen de wereld uit? [2]

De conclusie van het eerste deel was dat de quantummechanica allerlei verschijnselen voorspelt, zowel doodgewone als wonderbaarlijke. Maar doordat wij in een soort van evenwicht met de wereld leven, verwonderen (noch vervelen) we ons voortdurend. Het evenwicht is wel dusdanig dat er een tendens is naar het begrijpen van steeds meer voorheen wonderlijk geachte zaken.

Deze tendens wordt wel "de onttovering van de natuur" genoemd, vaak opgevat als een negatief gevolg van wetenschap. Dat onttoveren inderdaad tot ontluistering kan leiden heb ik een keer van nabij meegemaakt. Een vrouw bladerde wat door mijn boek "Het raadsel van alles wat leeft" van Jan Paul Schutten en Floor Rieder. Ze belandde op bladzijde 35 en las dat in een ver verleden een planeet zo groot als Mars botste met de aarde, wat resulteerde in een aantal brokstukken waarvan er een onze maan werd. Ze deinsde terug van het boek en stotterde: "Hè, is de maan een stuk van de aarde?". Toen realiseerde ik me hoe  onttovering kan ontluisteren. Voorheen was haar maan  een mysterieuze, onbereikbare,  zilveren, veranderlijke vorm hoog boven haar, geassocieerd met romantiek en huilende wolven. En nu opeens stond ze er bijna letterlijk bovenop, met haar beide benen op de grond!(*)

Onttovering kan echter ook betoverende gevolgen hebben. Eind 19e eeuw werden uitkomsten van diverse experimenten met straling en atomen niet begrepen.  Dat leidde tot de ontwikkeling van de quantummechanica. Die gaf de juiste uitkomsten en meer, zoals het een goede theorie betaamt. Als een soort van  extrapolatie: je baseert een theorie op een aantal vroegere waarnemingen betreffende bekende verschijnselen en verrassenderwijs voorspelt die theorie dan ook nieuwe verschijnselen:




Blijkbaar is de wereld zo sterk gestructureerd, zo samenhangend dat als je een aantal verschijnselen beschrijft met een goede theorie, die beschrijving ook opgaat voor nog onbekende verschijnselen. Dat krijg je er als het ware gratis en voor niets bij.

De quantummechanica is hier een goed voorbeeld van. In deel 1 had ik het over de ontsnappende leeuw, wat (letterlijk) praktisch nooit voorkomt. Bij kleine deeltjes gebeurt iets soortgelijks wel. Het heet het tunneleffect en het wordt gebruikt in bijvoorbeeld "scanning tunneling microscopy". Daarmee kun je oppervlakken tot op atomaire schaal in kaart brengen. Aan dit tunneleffect waren de vroege onderzoekers van de quantummechanica vrij snel gewend.

Een onverwachter, wonderbaarlijker fenomeen dat voorspeld werd was dat van verstrengeling. Dat is dat eigenschappen van twee deeltjes niet meer apart beschreven kunnen worden, maar juist sterk met elkaar samenhangen. Om een simpel voorbeeld op alledaagse schaal te geven: het is ongeveer alsof je met dobbelsteen A een 3 gooit waarna B ook 3 geeft. En bij 4 gooien geeft B ook een 4, enz. En dat hoe snel na A je B ook gooit. Dit laatste lijkt in tegenspraak met de relativiteitstheorie, die stelt dat niets sneller kan gaan dan het licht. Dus ook niet de beïnvloeding van de ene dobbelsteen door de andere. Einstein noemde dit dan ook "spooky action at a distance". Velen met hem hadden hun twijfels over dit effect en moesten er aan wennen. Het heeft tot in de jaren '70 geduurd voordat verstrengeling daadwerkelijk gedemonstreerd werd. Tot op heden wordt de nauwkeurigheid en algemeenheid van experimentele verificatie opgevoerd. Het effect van verstrengeling blijkt bijvoorbeeld minstens 10.000 keer sneller te gaan dan licht. Misschien is het werkelijk instantaan.

Wetenschap mag dan onttoveren, ze stelde ons tot nu toe ook voor telkens nieuwe raadselen die betoverend genoeg zijn om door te gaan met onderzoeken.

(*) Wellicht ter geruststelling: er is nog enige twijfel aan de botsingstheorie voor
     het ontstaan van de maan. Zie bijvoorbeeld:
     http://en.wikipedia.org/wiki/Origin_of_the_Moon.

Geen opmerkingen:

Een reactie posten