De quantumwereld

Eindelijk is het zover. De quantumwereld behoort tot de eindexamenstof voor het vak natuurkunde! Ik ben benieuwd hoe mijn bijlesleerlingen dat onderdeel gaan ervaren. In Systematische Natuurkunde is het hoofdstuk 13. Beter kan eigenlijk niet. Alles wat je in de voorafgaande twaalf hoofdstukken hebt geleerd wordt in het laatste hoofdstuk op losse schroeven gezet. Want uiteindelijk blijkt dat natuurkundigen in hun zoektocht naar wat licht en materie zijn op vreemde paradoxen zijn gestuit.

Nee, zo zit Systematische Natuurkunde niet in elkaar. Het hoofdstuk Quantumwereld gaat niet over paradoxen. En in feite begint de kwantumfysica al in het elfde hoofdstuk over astrofysica. Daar wordt het deeltjesmodel van licht aan Max Planck wordt toegeschreven, hoewel de eigenlijke bedenker ervan Albert Einstein was. Sinds 1905 weten we dat licht zowel deeltje als golf is en pas nu wordt die ontdekking voorzichtig aan de zesde groep VWO gepresenteerd op een manier die suggereert dat er niets bijzonders aan de hand is. Terwijl met die ontdekking het fundament van de klassieke fysica instortte!

Natuurkundigen hebben de neiging net te doen alsof zij de quantumwereld begrijpen en dat doen zij soms op een inventieve wijze. In Zwaartekracht bestaat niet schetst Vincent Icke het probleem dat de twee takken van de hedendaagse natuurkunde – relativiteitstheorie en kwantumfysica – onverzoenlijk met elkaar zijn waar het de zwaartekracht betreft. Dit noemt hij een vraagstuk voor de 21^ste eeuw. Toen ik natuurkunde studeerde in de jaren zeventig van de vorige eeuw, was het ook al het grote vraagstuk. Ik was zo verstandig om mij daarin niet te verdiepen. Ik ging de dromen van theoretisch fysicus Wolfgang Pauli bestuderen om te zien wat het onbewuste van de huidige natuurkunde vond. Te moeilijk, was het antwoord van het onbewuste. Het onbewuste had een eigen taal om de natuur te beschrijven. En in die taal begreep Pauli de kosmos niet.

Het wiel van Icke in een meer wiskundige vorm.

Uiteindelijk bleef er één symbool uit de kwantumfysica over dat wel de instemming van het onbewuste had. Dat symbool heb ik in mijn sprookje Joël en de verloren Graalprinses gebruikt om mijn held Joël vanuit de natuurkunde te laten vertrekken naar de wereld van de magie. Het gaat om een cirkel die in de wiskunde een specifieke betekenis heeft. Maar in de droomwereld van Pauli is het een ring die aanvankelijk aan de hand van een Chinese dame zit. Voor haar is de ring een symbool voor het huwelijk der tegendelen. Zij schenkt de ring aan Pauli, maar deze aarzelt hem in ontvangst te nemen en zonder een verbinding met de Chinese dame keert hij terug in de wereld van de natuurkunde.

Wat kun je over deze ring zeggen als je niet weet dat dit symbool het geschenk van het vrouwelijke principe is? Icke doet zijn best. Hij noemt de ring een wiel. Materie of licht bestaat normaal gesproken uit een heleboel kleine deeltjes. Op het atomaire niveau gaat het om elementaire deeltjes. Maar dit zijn volgens de kwantumtheorie helemaal geen deeltjes, het zijn kwanta die tegelijk golf en deeltje zijn. Zij bewegen niet langs specifieke paden in ruimte en tijd, maar bevinden zich als golven langs alle mogelijke paden door ruimte en tijd. Dit zijn de kwantumpaden waaraan het wiel een bepaalde amplitude toekent:

‘Op het wiel is een pijl getekend van de as naar het ventiel op de rand. Dat heet de amplitude van het kwantum. Wanneer het wiel doorrolt, wentelt de pijl rond de as. De hoek waarover het wiel is gedraaid heet de fase van het kwantum.’ Fase is een begrip uit de wereld van golven. Golven die op een bepaald punt met elkaar in fase zijn versterken elkaar. Zijn zij uit fase, dan doven zij elkaar uit.

Icke doet net alsof dit voor deeltjes niet zo bijzonder is: ‘Soms wordt een kwantum “afwisselend een golf of deeltje” genoemd, maar dat is fout. Een kwantum is een deeltje met fase. Mocht dat eerst vreemd klinken, denk dan aan een neutron is een deeltje met massa, of bijvoorbeeld een elektron is een deeltje met lading. Deze zinnen zijn niet moeilijk, maar ze zijn vreemd – natuurlijk, want het is natuurkunde.’

Hier haak ik af, omdat deeltjes massa en lading kunnen hebben zonder dat daardoor mijn voorstelling van een deeltje wordt aangetast. Als deeltjes fase hebben, dan zijn het geen deeltjes meer. Deeltjes met fase kunnen op verschillende plaatsen tegelijk zijn. Pas wanneer wij hun locatie door een meting gaan bepalen, blijken ze op één plek te zijn en niet ergens anders. Maar dat betekent niet dat ze vóór die meting ook al gelokaliseerd waren. Hetzelfde geldt voor fotonen, deeltjes van licht zonder massa. Licht speelt een enorme rol in ons leven. Maar wat is licht? Als fotonen kwanta zijn, dan worden zij pas deeltjes als zij bijvoorbeeld door een van onze ogen worden waargenomen. Maar hoe weten ze eigenlijk dat ze ergens door menselijke waarnemers waargenomen willen worden?

De engel Kryon is minder terughoudend dan Icke en gaat er wel vanuit dat kwanta afwisselend golf en deeltje kunnen zijn. Het is niet de bedoeling van Kryon om aan ons te verklappen hoe de wereld in elkaar zit. Maar hij wil ons wel nieuwsgierig maken: ‘Hier heb je al een puzzel. Wisten jullie dat licht en andere materie regelmatig van golven in deeltjes verandert? Wisten jullie dat licht in een deeltje verandert wanneer het door een menselijk wezen wordt waargenomen? Hoe kan een wiskundig systeem “aanvoelen” dat het waargenomen wordt? Jullie weten al dat kwantumenergie erg verschilt van alles wat jullie zouden kunnen bedenken. Wat als die energie helemaal geen fysica is? Wat als kwantumenergie “de vingerafdruk van de schepper” is? Die energie zou fysica zijn en ook een bewustzijn hebben. Maar misschien zou dat te vreemd voor jullie zijn.’ (“The Quantum Factor – Physics with an attitude!” Edmonton, Alberta, Canada, April 10, 2011)

Voor mij als natuurkundige is het niet vreemd wat Kryon beweert. Fysici hebben zich al vaak afgevraagd of bewustzijn nodig is om het gedrag van kwanta te verklaren. Want wat is een meting? Vindt er een meting plaats als een of ander apparaat een deeltje registreert? Of vindt een meting pas plaats als een natuurkundige waarnemer bewust notitie neemt van wat een meetapparaat hem meldt? Het is niet eenvoudig om deze vragen eenduidig te beantwoorden. Want natuurkundigen zijn niet opgeleid om over bewustzijn oordelen te vellen. Dit is door Anthony Zee in Fearful Symmetry. The Search for Beauty in Modern Physics aardig onder woorden gebracht.

Een natuurkundige is gewend om formules neer te schrijven. Hij kan een vel papier nemen en zich afvragen wat bewustzijn is, maar er komt gewoon niets in hem op. Dit heeft de natuurkundige Mulph Goldberger ooit in een tv-interview gezegd. Zee citeert dit met instemming, maar bij hem komt toch nog de gedachte op dat er zonder bewustzijn geen levenskrachtenergie is: ‘In laatste instantie komt het in de discussie neer op de vraag of wetenschap in staat is leven te verklaren, d.w.z. of er een levenskracht is, bij gebrek aan een beter woord, buiten de zoektocht naar rationele kennis.’

Het lijkt mij dat Zee het bij het rechte eind heeft. De wetenschap kan het ontstaan van leven niet verklaren, omdat er in onze voorstelling van materie een essentieel ingrediënt ontbreekt. Het gaat niet zozeer om menselijk bewustzijn, maar om de vraag of kwanta bewustzijn hebben of bewustzijn zijn. Is het denkbaar dat er in de wereld van atomen een levenskrachtenergie schuilgaat? Kryon meent van wel. Wij hebben het nog niet ontdekt, maar als kwantumenergie de vingerafdruk van de schepper is ligt het wel voor de hand. Waarom zou je de schepper erbij halen als kwantumenergie neutrale energie is die zich niet om leven bekommert?

In feite gaan de dromen van Pauli ook over dit vraagstuk. Zij zitten vol met beelden zijn die uitgerekend de ontbrekende levenskracht betreffen. Voor die beelden heeft hij angst, omdat hij vermoedt dat de energie die eraan verbonden is zich tegen hem zou kunnen keren. Daarin had hij volgens dieptepsychologe Marie-Louise von Franz ook wel gelijk. Zij vertelde in de herfst van 1991 in een tv-documentaire van de IKON dat zij in haar relatie met Pauli bang geweest dat hem iets vreselijks kon overkomen. Drie jaar nadat hij hun vriendschapsrelatie verbroken had, overleed Pauli aan kanker van de alvleesklier.

Anita Moorjani. Foto: Tracey Van Geest.

Van Anita Moorjani begrijp ik inmiddels dat er een nauwe relatie tussen levenskrachtenergie en kanker bestaat. Dat was tenminste zo in haar eigen leven. Moorjani werd geboren in Singapore en tot haar tweede jaar woonde zij in Sri Lanka. Haar familie verhuisde daarna naar Hongkong. Daar groeide zij op, trouwde en kreeg kanker. Achteraf gezien bleek zij door zoveel zorgen geplaagd te zijn dat de levensenergie in haar zelf zich als kanker ging manifesteren, niet als straf maar simpelweg omdat zij die energie geen andere kans in haar leven gaf.

Pas tijdens haar bijnadood-ervaring (BDE) kwam zij erachter dat haar tijd nog niet gekomen was en dat zij haar als ongeneeslijk uitziende ziekte naar zich toe had getrokken omdat zij onvoldoende vertrouwen in het leven had gehad en niet begrepen had dat zij zich moest overgeven aan de stroom ervan. Zo merkt zij in Ik moest doodgaan om mezelf te genezen: ‘Ik ben op mijn krachtigst als ik mezelf toesta om te zijn zoals het leven met mij voorheeft – wat de reden is dat mijn genezing pas plaatsvond toen al mijn bewuste handelingen volledig opgehouden waren en de levenskracht het overnam. Met andere woorden: ik ben het krachtigst als ik met het leven samenwerk, in plaats van dat ik het tegenwerk.’

Waar het om ging was dat Moorjani zich tijdens haar BDE ver buiten haar normale geest bevond met al die beschadigende gedachten die haar ziekte hadden bewerkstelligd: ‘Ik bevond mij niet in een denkende staat, maar in een staat van zijn. Het was puur bewustzijn – wat ik grootsheid noem! Deze staat van Eén-zijn overstijgt dualiteit. Ik was in staat in contact te komen met wie ik werkelijk ben, dat deel van mij dat eeuwig en oneindig is en het Geheel omvat.’

Het was Pauli niet gegeven om fysiek te genezen. Hij stierf in december 1958 zonder de geheimen van zijn leven te hebben prijsgegeven op de manier die de Chinese dame voor ogen had gestaan. Inmiddels zijn die geheimen onder meer terug te vinden in Atom and Archetype dat een vertaling vormt van Pauli’s briefwisseling met dieptepsycholoog Carl Gustav Jung. Er wordt denk ik weinig mee gedaan. Kopieën van de brieven van Pauli liggen ook bij mij op zolder. In feite ben ik een leerling van hem. Ik kijk naar de quantumwereld door zijn ogen en wat ik dan zie is de Chinese dame die glimlachend tegen hem zegt dat natuurkundigen een absurde taak op zich hebben genomen. Zij proberen de wereld wiskundig te begrijpen zonder naar haar pianospel te luisteren. Zij zien een dimensie van de werkelijkheid over het hoofd, die muzikaal van aard is en naast materie de psyche betrekt. Zou het aanroeren van deze kwestie niet een mooi vraagstuk voor de 21^ste eeuw zijn?

Herbert van Erkelens

PS. Onlangs zijn natuurkundigen in Lausanne erin geslaagd om een foto te maken waarvan zij beweren dat die zowel het golf- als het deeltjeskarakter van licht laat zien. Later verschenen er berichten in de pers over een experiment in Australië dat zou aantonen dat gebeurtenissen in de toekomst invloed kunnen hebben op de keus die kwanta hebben om zich in het heden of als golf of als deeltje te gedragen.

YouTube: Light as both wave and particle

Digital Journal: Experiment shows future events decide what happens in the past