Botsende parallelle universa kunnen rarigheden in quantummechanica verklaren

Het idee dat ons universum slechts één uit een eindeloze hoeveelheid parallelle universa is, fascineert al jaren menig scifi-fan. Een vertakkend multiversum, objecten die op twee plekken tegelijk bestaan, licht dat zowel uit deeltjes als golven bestaat – dit zijn allemaal rarigheden die  de realiteit van quantummechanica met zich meebrengt.

Maar parallelle universa hebben een speciaal plekje in de lijst. Ze zouden in feite zelfs de bron kunnen zijn van alle rarigheid. In een paper dat  vorige week gepubliceerd werd in Physical Review X, leggen natuurkundige Howard Wiseman en zijn collega's de basis voor een nieuwe "veel-interacterende-werelden"-theorie.

In deze nieuwe benadering van quantummechanica worden individuele werelden geregeerd door klassieke mechanica. En al dat quantummechanische gedrag? Die zijn het resultaat van verschillende werelden die met elkaar botsen.

Deze benadering verschilt nogal veel van de traditionele " vele-werelden"-interpretatie van quantummechanica, die ongeveer zo gaat: Er zijn een hoop parallelle werkelijkheden, en elke keer dat er iets plaatsvindt in een van de universa, vertakt dat universum zich voor elke mogelijke uitkomst van die gebeurtenis. Dit proces van universa die andere universa opleveren herhaalt zichzelf oneindig.

Er zijn een aantal zorgwekkende aspecten aan de vele-werelden-theorie. Ten eerste definieert de theorie niet wanneer een observatie plaatsvindt, wat het onmogelijk maakt om te berekenen hoeveel werelden er zijn. Ten tweede hebben verschillende "uitkomsten" van observaties verschillende waarschijnlijkheden: Alle werelden zijn echt, maar sommige werelden zijn echter dan andere. Als dat ingewikkeld voor je klinkt; je staat er niet alleen in.

"Het probleem met de vele-werelden-interpretatie is dat die wazig is," zegt Wiseman. "Het komt erop neer dat we niet kunnen tellen hoeveel werelden er op een gegeven ogenblik bestaan. Dit is erg moeilijk te verenigen met de bewering dat die werelden echt zijn."

De theorie van Wiseman stelt een vast, ontzettend groot aantal universa voor.

"In onze theorie zijn alle andere werelden net zo echt als onze wereld, en ze zijn er al sinds het begin van tijd," zegt Wiseman. "Het enige mysterie is welke wereld wij dan bevolken."

Sommige van deze universa zijn onze kosmische buren – ze zijn vrijwel identiek aan de onze als het positie van elk stukje materie aankomt. Volgens Wiseman's theorie is het een soort afstotende kracht tussen deze buren die zorgt voor alle kwantumfenomenen.

"Quantummechanica is altijd al een puzzel geweest vanwege de subtiele maar fundamentele manier waarop het verschilt van klassieke mechanica," schreef Wiseman vorige week. "Dat deze verschillen verklaard kunnen worden door delicate interactie tussen parallelle werelden – die zelf wel volledig verklaard kunnen worden met klassieke natuurkunde – is een volledig nieuwe oplossing voor de quantumpuzzel.

Als zelfs dit niet genoeg is om je 's nachts wakker te houden, bedenk dan dat de interactieve kracht tussen universa iets totaal anders is dan wat natuurkundige ooit hebben bedacht. De meeste krachten in onze beleving gebeuren tussen twee concrete lichamen. De aantrekkingskracht tussen de aarde en de maan bijvoorbeeld. Maar in de theorie van Wiseman bestaan er krachten tussen clusters van universa. En deze krachten kunnen niet ontbonden worden in individuele krachten die tussen twee specifieke objecten werken.

"Deze kracht bestaat alleen wanneer universa dicht bij elkaar zijn in… uhm, welke ruimte parallelle universa dan ook bestaan," vertelde Wiseman me.

Als het klopt, houdt de theorie in dat de lastige "golffunctie" – een complexe wiskundige manier die natuurkundigen gebruiken om de interactie tussen deeltjes te beschrijven – geen fundamentele component is van de werkelijkheid.

Als de theorie van het team juist is, betekent dit dat de algemeen aangenomen conclusies die gebaseerd zijn op Heisenberg's onzekerheidsrelatie niet juist zijn. Het onzekerheidsprincipe van Heisenberg houdt in dat wanneer je heel precies de locatie van een deeltje meet, je niet zijn snelheid en richting kan weten. Ook andersom geldt dit – wanneer je heel precies de snelheid en richting van een deeltje meet, kan je nooit observeren waar dat deeltje zich precies bevindt. Plaats en snelheid van één deeltje kunnen dus nooit tegelijk geobserveerd worden volgens de onzekerheidsrelatie van Heisenberg.

"Functioneel gezien klopt de onzekerheidsrelatie van Heisenberg nog wel in onze theorie. We kunnen de snelheid en positie van een deeltje nooit tegelijk weten," zei Wiseman. "Maar de conclusies die daaruit voortkomen – dat deeltjes nooit een precieze positie en snelheid hebben – zijn incorrect."

We kunnen, volgens deze theorie, die precieze plaats en snelheid nooit meten, omdat andere universa constant tegen de onze aan botsen. Stomme andere universa.

Er zijn vele concurrerende interpretaties van quantumfysica en deze nieuwe zal zeker oppositie uitlokken van andere facties in de wetenschappelijke gemeenschap. Maar Wiseman is optimistisch dat anderen overtuigd kunnen worden om dit concept serieus te nemen. Hij heeft er een goede reden voor: de theorie van veel verschillende universa die kracht op elkaar uitoefenen is al in staat geweest om de standaardeigenschappen van quantumfysica te reproduceren – waaronder het tweespletenexperiment, die normaal gebruikt wordt om te demonstreren dat licht zowel als golf en als deeltje beschreven kan worden.

Dus, de vraag die iedereen nu wil stellen: als parallelle universa niet zo parallel zijn als we dachten, zijn wij als microscopische kleine wezens dan in staat om te communiceren met andere universa in de buurt?

"Het is geen onderdeel van onze theorie," zei Wiseman. "Maar, als er een kracht bestaat tussen parallelle werelden, dan begin je je toch af te vragen wat nou als deze kracht niet is zoals we nu denken. Het idee van communicatie met andere universa is dan niet langer meer pure fantasie."

Het opent deuren, om het maar zo te noemen.