1-10d Filosofische consequenties
De gevolgen die de onzekerheidsrelatie
van Heisenberg met zich mee brengt, zijn niet alleen natuurkundig
maar ook filosofisch enorm. Als eerste de natuurkundige gevolgen:
in de Quantummechanica beschrijven we het deeltje, zoals gezegd,
met een golffunctie en die functie hangt af van de omgeving waarin
het zich bevindt. Zowel de positie als impuls (snelheid) van het
elektron worden bepaald via de golffunctie. De onzekerheidsrelatie
stelt dat de onzekerheid in de bepaling van de plaats, vermenigvuldigd
met de onzekerheid in bepaling van de impuls nooit kleiner kan zijn
dan een bepaalde waarde. Wordt de onzekerheid van de een kleiner,
dan wordt de onzekerheid van de ander per definitie evenredig groter.
Dit is een enorme natuurkundige consequentie. Waar de klassieke
natuurkunde, die van voor de Quantummechanica, stelde dat we alles
in het universum exact kunnen weten als we maar genoeg metingen
doen en de metingen nauwkeurig genoeg zijn, daar stelt de Quantummechanica
dat we alleen de waarschijnlijkheid kunnen bepalen en dat de onzekerheid
in het bepalen van die waarschijnlijkheid gekoppeld is aan andere
onzekerheden. Als de een kleiner wordt gemaakt, dan wordt de ander
groter. Deze onzekerheid ontstaat niet door onnauwkeurigheid van
de gebruikte apparatuur, maar is fundamenteel.
Er zijn verschijnselen
die tot nu toe alleen verklaard kunnen worden als we de onzekerheidsrelatie
gebruiken. De filosofische implicatie daarvan zou zijn dat processen
in de natuur plaatsvinden niet ondanks, maar dankzij de onzekerheidsrelatie
van Heisenberg. De filosofische implicatie die de Quantummechanica
met zich meebrengt is dat we moeten spreken over ‘de waarschijnlijkheid
van de positie van een elektron’, in plaats van ‘de positie
van een elektron’. De Heisenberg-relatie stelt bovendien dat
er een minimum onzekerheid is in de bepaling. Een filosofische interpretatie
van die onzekerheid is ‘willekeur’ en in die interpretatie
zou dus de Quantummechanica dicteren dat er een fundamentele willekeur
in de natuur om ons heen is. Dit in contrast met de klassieke, deterministische
natuurkunde voordien, die wel een fundamentele willekeur uitsloot.
Dit stoorde dan ook ten zeerste de natuurkundigen die hun denkbeelden
in de 19e eeuw hadden opgedaan zoals Einstein en Planck. De meesten
van deze ‘oudere’ natuurkundigen hebben de Quantummechanica
daarom ook nooit volledig aanvaard.
Volgens een bepaalde
zienswijze binnen de Quantummechanica bestaan ten gevolge van het
onzekerheidsprincipe deeltjes niet eens totdat er een waarneming
plaatsvindt. Schrödinger was door deze zienswijze dermate ontstemd
dat hij het beroemde voorbeeld van de kat beschreef, die door dit
effect tegelijkertijd zowel dood als levend was. Schrödinger
hoopte met dit onmogelijke voorbeeld te laten zien dat deze filosofie
belachelijk was en dat men dit denkbeeld maar snel moest laten vallen.
Tot zijn verdriet is bijna het tegenovergestelde gebeurd en is Schrödingers
kat een geheel eigen leven gaan leiden.
Een ander curieus gevolg
van het onzekerheidsprincipe is dat elk deeltje dat zich van A naar
B verplaatst elk mogelijk pad tussen A en B daarvoor gebruikt. Voor
iedere waarnemer is het echter duidelijk dat dit op macroscopische
schaal, dus volgens de klassieke natuurkunde, niet is waar te nemen.
Theoretici hebben hiermee geworsteld totdat Richard Feynman aantoonde
dat alle paden tegen elkaar wegvallen op één na. Deze
methode staat bekend als de padintegraalmethode. Feynman kreeg voor
deze ontdekking een Nobelprijs.
NAAR HOOFDSTUK 11
|
