Volgend jaar is het honderd jaar geleden dat de Duitse theoretisch natuurkundige Werner Heisenberg zijn toevlucht zocht tegen hooikoorts op het Noordzee-eiland Helgoland. Daar ontdekte hij hoe hij de verbijsterende spectroscopische waarnemingen van atomen – waarbij ze licht absorbeerden en uitzonden op goed gedefinieerde, karakteristieke frequenties – in wiskundige vorm kon uitdrukken. Heisenbergs mentor, de Deense natuurkundige Niels Bohr, had voorgesteld dat de spectra begrepen konden worden vanuit de veronderstelling dat de elektronen van een atoom alleen specifieke energieën bezitten, waarbij ze van het ene energieniveau naar het andere overschakelen door een enkel ‘kwantum’ licht uit te zenden of te absorberen met een energie die evenredig met de frequentie ervan. Die kwantumhypothese voor licht was in 1905 door Albert Einstein voorgesteld en Bohr had deze ontwikkeld tot een nieuwe theorie over het atoom – zij het een die in klassieke termen nergens op sloeg.
Door de toegestane energieën van deze ‘kwantumsprongen’ uit te drukken als een matrix van experimenteel waargenomen waarden, transformeerde Heisenberg de ad hocvan de opkomende kwantumtheorie tot een echte kwantummechanica. Zijn matrixalgebra impliceerde dat het niet mogelijk was om tegelijkertijd zowel de positie als het momentum van een deeltje met willekeurige nauwkeurigheid te kennen. Dit ‘onzekerheidsprincipe’ suggereerde dat de kwantumfysica grenzen oplegde aan de kennis die we kunnen hebben over de atomaire wereld.
Bohr, Heisenberg en hun medewerkers in Kopenhagen betoogden verder dat deze beperking fundamenteel is. Het is niet zo dat we gedoemd zijn onwetend te blijven over hoe de dingen precies zijn, maar eerder dat er geen zinvolle ‘hoe de dingen zijn’ bestaan totdat ze worden gemeten. De suggestie leidde tot een goedaardige maar scherpe discussie tussen Bohr en Einstein die een groot deel van hun gedeelde leven duurde. “Einstein kon de concessie niet doen. Het zou afzonderlijke, individuele objecten en essentiële kenmerken van een acceptabel wereldbeeld uitwissen”, schrijven John Heilbron en Jim Baggott in hun nieuwe boek. Kwantumdrama: Van het Bohr-Einstein-debat tot het raadsel van de verstrengeling. Baggott, een natuurkundige en wetenschapsschrijver, en Heilbron, een wetenschapshistoricus die in 2023 stierf, vertellen de geschiedenis van de kwantummechanica, vanaf het begin tot de geavanceerde kwantuminformatietechnologie van vandaag.
Einstein werd het nooit beu om nieuwe bezwaren tegen de ‘Kopenhagen’-visie te verzinnen. Op de Solvay-conferentie van 1930 in België, waar de belangrijkste natuurkundigen van die tijd samenkwamen, confronteerde hij Bohr met een paradoxaal gedachte-experiment met een zware doos die aan een veer hing, met daarin een foton (dat ontsnapt) en een vaste klok. Bohr kwam met een antwoord op de puzzel dat veel twijfels wegnam, maar Bohr zelf niet tevreden lijkt te hebben gesteld. ‘Hij heeft er de rest van zijn leven last van gehad’, zeggen Heilbron en Baggott. “Een ruwe schets van het apparaat stond op zijn bord op de dag dat hij stierf.”
Einsteins oppositie legde de diep contra-intuïtieve aard van de kwantummechanica bloot – het meest bekend in een gedachte-experiment dat hij in 1935 samen met zijn jongere collega's Boris Podolsky en Nathan Rosen bedacht. Dit ‘Einstein-Podolsky-Rosen]-experiment’ toonde aan dat, zodra twee deeltjes interactie hebben gehad, de kwantummechanica erop leek te hameren dat hun eigenschappen daarna onderling afhankelijk blijven, zodat een meting een onmogelijke, onmiddellijke signalering tussen de twee uitlokt. Erwin Schrödinger, die Einsteins antipathie tegen de visie van Kopenhagen deelde, noemde dit effect 'verstrengeling'.
Volgens Einstein kon de EPR-paradox alleen worden opgelost door aan te nemen dat de verstrengelde deeltjes al die tijd vaste eigenschappen hadden, zij het dat deze niet waarneembaar waren en dus werden gekenmerkt door ‘verborgen variabelen’. Het probleem was dat zowel de interpretaties van Bohr als die van Einstein identieke experimentele voorspellingen deden. Omdat er geen duidelijke manier was om het vraagstuk op te lossen, werd het terzijde gelegd, en veel onderzoekers in de jaren veertig en vijftig vonden dergelijke ‘fundamentele’ vragen zinloos of zelfs onbetamelijk. Wat maakte het uit, toen de kwantummechanica in de praktijk zo goed werkte? Dit was de houding die door de Amerikaanse natuurkundige David Mermin werd gekarakteriseerd als ‘zwijg en bereken’, en die vooral dominant was in de pragmatische VS. Het tonen van belangstelling voor dergelijke kwesties kan neerkomen op carrièrezelfmoord. “Je zult nooit promoveren als je je laat afleiden door zulke frivoliteiten”, kreeg Mermin te horen op Harvard, aldus het boek. Hij merkt op dat “het een zeer onfilosofische tijd was”.
Nobelprijswinnaar Murray Gell-Mann beschuldigde Bohr ervan een generatie natuurkundigen te hebben gehersenspoeld door te denken dat de puzzels van de kwantummechanica allemaal al lang waren opgelost
In haar 1999-boek Kwantumdialoog, wetenschapshistorica Mara Beller beschuldigde Bohr en zijn collega's ervan hun Kopenhagen-orthodoxie op te leggen en alternatieve interpretaties zoals de 'pilot-golven' van David Bohm en de 'universele golffunctie' van Hugh Everett, ook wel bekend als de 'vele werelden'-interpretatie van de kwantummechanica, te marginaliseren of belachelijk te maken. Nobelprijswinnaar Murray Gell-Mann Bohr beschuldigde Bohr ervan een generatie natuurkundigen te hebben gehersenspoeld door te denken dat de puzzels van de kwantummechanica allemaal al lang waren opgelost. Maar Heilbron en Baggott laten zien dat het eerlijker is om de schuld te leggen op de apathie van de gemeenschap als geheel. Zoals Paul Dirac zei over de metafysische raadsels van de theorie: “Veel mensen leven een lang en vruchtbaar leven zonder zich er ooit zorgen over te maken.”
Dertig jaar ‘tegen de maatvoering’
Die houding begon echter te veranderen in 1964, toen de... Noord-Ierse natuurkundige John Bell een manier bedacht om de zogenaamde modellen met verborgen variabelen te onderscheiden van de no-nonsense kwantummechanica. Het enige dat nodig was, was een serieuze gedachte: “Er was niets in de ongelijkheid van Bell dat niet bekend was bij de kwantumgrondleggers”, zeggen de auteurs.
Ironisch genoeg kwam Bell met zijn beroemde test omdat hij een fout in de Bohriaanse kwantummechanica wilde ontdekken. Dat gold ook voor de eerste persoon die de test experimenteel uitvoerde, John Clauser, in samenwerking met Stuart Freedman aan de Universiteit van Californië in Berkeley. Toch hebben dat experiment, en de vele andere die later zijn uitgevoerd, feilloos de kwantummechanica alleen ondersteund en alle verborgen variabelen uitgesloten – tenminste die welke van toepassing zijn. plaatselijk om elk deeltje vóór de meting vaste eigenschappen op een bepaalde positie toe te kennen. (Dat betekent niet dat Bohr gelijk heeft, hoewel het vrijwel onmogelijk lijkt om Einsteins standpunt te redden.) Het boek geeft een voortreffelijk verslag van de heropleving van de belangstelling voor kwantumfundamenten die volgde op het werk van Bell en Clauser, waarbij in het bijzonder Clausers collega 2022 betrokken was. Nobelprijswinnaars Anton Zeilinger en Alain Aspect. Dergelijke onderzoeken zijn verre van loze filosoferen, maar ondersteunen nu technologieën als kwantumcomputing en kwantumcryptografie.
Kwantumdrama vertelt een complex verhaal met een uitgebreide cast. Hoewel de auteurs soms veel van hun lezers eisen, heb ik nog nooit een beter verslag gelezen: evenwichtig, gezaghebbend en gekruid met elegante humor. Heilbron en Baggott beschrijven een reis naar Japan gemaakt door verschillende vroege kwantumpioniers en beschrijven hoe Heilbron en Baggott tijdens een wandeling langs een pagode “die spontaan beklom en, staande op de uiterste top (breedte ∆q) op één voet in een huilende wind, behield gelukkig een onzekerheid die te klein was om hem omver te werpen.”
Dit boek zal niet alles voor alle mensen zijn. Net als bij Heilbrons eerdere boek Niels Bohr: Een zeer korte introductie, is de beschrijving van het Bohr-atoom zo technisch dat het vrijwel ondoordringbaar is voor iedereen behalve specialisten, waardoor er al zo vroeg in het boek een enorme hindernis ontstaat. En er zijn andere gelegenheden, zoals in de beschrijvingen van Bell-tests, waar men verlangt naar een kernachtige samenvatting van de kwalitatieve betekenis tussen de details. Soms krijgt de lezer een opeenvolging van commentaren van experts voorgeschoteld, zonder veel aanwijzingen hoe ze met hun tegenstrijdigheden om moeten gaan.
Maar als dit het boek af en toe een uitdaging maakt voor de algemene lezer, is de beloning voor doorzettingsvermogen aanzienlijk. Als auteur van een populair verslag over de kwantummechanica aarzel ik om voor te stellen dergelijke inspanningen terzijde te schuiven ten gunste van dit substantiëlere boek – maar ik zou zeker aanraden om al dit soort verslagen met voorzichtigheid te behandelen totdat je dit hebt gelezen.
- 2024 Oxford University Press 352pp £ 25hb
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://physicsworld.com/a/entangled-entities-bohr-einstein-and-the-battle-over-quantum-fundamentals/
- : heeft
- :is
- :niet
- :waar
- $UP
- 160
- 1930
- 1999
- 2022
- 2023
- a
- Over
- geabsorbeerd
- aanvaardbaar
- Volgens
- Account
- accounts
- nauwkeurigheid
- verdachte
- Alles
- toelaten
- alleen
- langs
- ook
- alternatief
- Hoewel
- Amerikaans
- onder
- an
- en
- Nog een
- elke
- apathie
- Top
- Solliciteer
- willekeurig
- ZIJN
- argumenteren
- argument
- AS
- terzijde
- verschijning
- aanname
- At
- atoom
- atomair
- houding
- auteur
- auteurs
- evenwichtige
- Strijd
- BE
- omdat
- worden
- geweest
- vaardigheden
- begon
- wezen
- België
- Fietsbel
- Berkeley
- Betere
- tussen
- boek
- boris
- zowel
- Box camera's
- bracht
- maar
- by
- Californië
- kwam
- CAN
- Carrière
- gedragen
- voorzichtigheid
- beroemd
- eeuwfeest
- zeker
- uitdagend
- verandering
- karakteristiek
- gekarakteriseerde
- opgeladen
- Klik
- Beklommen
- Klok
- medewerkers
- collega's
- COM
- opmerkingen
- gemeenschap
- complex
- computergebruik
- Gedrag
- Conferentie
- aanzienlijk
- kon
- Wij creëren
- geheimschrift
- snijdend
- Deens
- David
- dag
- dagen
- debat
- debatten
- geacht
- diep
- Vraag
- beschrijven
- beschrijven
- beschrijving
- gegevens
- ontwikkelde
- bedachte
- DEED
- gestorven
- onderscheiden
- doet
- dominant
- Doomed
- twijfels
- elk
- Vroeger
- Vroeg
- rand
- effect
- inspanningen
- einstein
- elektronen
- energie-niveau
- verstrikking
- entiteiten
- essentieel
- Zelfs
- OOIT
- precies
- experiment
- experimenteel
- deskundigen
- blootgestelde
- uitdrukkelijk
- te drukken
- eerlijker
- beroemd
- beroemd
- ver
- kameraad
- bedacht
- VIND DE PLEK DIE PERFECT VOOR JOU IS
- Voornaam*
- vast
- fout
- gevolgd
- Voet
- Voor
- formulier
- geducht
- Stichtingen
- oprichters
- vrijgelatene
- Frequentie
- oppompen van
- vruchtbaar
- fundamenteel
- Fundamentals
- Algemeen
- generatie
- echt
- Duits
- krijgen
- gegeven
- geeft
- groot
- HAD
- harvard
- Hebben
- met
- he
- zwaar
- haar
- verborgen
- Hoge
- hem
- zichzelf
- zijn
- geschiedenis
- Hoe
- How To
- Echter
- HTML
- HTTPS
- horde
- i
- identiek
- if
- beeld
- impliciete
- opgelegd
- indrukwekkend
- onmogelijk
- in
- begin
- aanwijzing
- individueel
- ongelijkheid
- informatie
- informatietechnologie
- belang
- interpretatie
- in
- waarbij
- Iers
- eiland
- kwestie
- problemen
- IT
- HAAR
- Japan
- Jim
- John
- jpg
- blijven
- kennis
- bekend
- Groot
- later
- leggen
- leidend
- minst
- verlaten
- Niveau
- Life
- levensduur
- licht
- grenzen
- leven
- Lives
- lang
- lot
- gemaakt
- onderhouden
- maken
- MERKEN
- veel
- Mara
- wiskundig
- Matrix
- max-width
- Mei..
- me
- gemiddelde
- betekenis
- zinvolle
- maat
- mechanica
- mentor
- modellen
- stuwkracht
- meer
- meest
- veel
- Murray
- Genoemd
- ontluikend
- nathan
- NATUUR
- OP DEZE WEBSITE VIND JE
- bijna
- nodig
- nooit
- New
- geen
- noorden
- niets
- nu
- bezwaren
- objecten
- Voor de hand liggend
- gelegenheden
- of
- on
- eens
- EEN
- degenen
- Slechts
- open
- oppositie
- or
- Overige
- Overig
- uit
- over
- Oxford
- Oxford universiteit
- Paradox
- bijzonder
- vooral
- verleden
- Paul
- Mensen
- volharding
- persoon
- phd
- een fenomeen
- Fysiek
- natuurkundige
- Fysica
- Natuurkunde wereld
- beeld
- pioniers
- Plato
- Plato gegevensintelligentie
- PlatoData
- stomp
- positie
- bezitten
- mogelijk
- praktijk
- pragmatisch
- Voorspellingen
- pers
- probleem
- geproduceerd
- vastgoed
- voorgestelde
- puzzel
- puzzels
- kwalitatieve
- Quantum
- quantum computing
- kwantumcryptografie
- kwantumverstrengeling
- kwantuminformatie
- Kwantummechanica
- kwantumfysica
- vraag
- Contact
- liever
- Lees
- Lezer
- lezers
- vast
- Realiteit
- erkend
- adviseren
- blijven
- stoffelijk overschot
- onderzoekers
- oplossen
- opgelost
- antwoord
- REST
- beperking
- rechts
- uitgesloten
- s
- Zei
- tevreden
- ervaren
- Wetenschap
- SEA
- scheen
- lijkt
- ziet
- zin
- apart
- ernstig
- reeks
- verscheidene
- gedeeld
- Bermuda's
- tonen
- vertoonde
- gelijktijdig
- sinds
- single
- Klein
- So
- sommige
- soms
- gezocht
- aangewakkerd
- specialisten
- specifiek
- voorjaar
- staand
- Still
- Verhaal
- Stuart
- studies
- wezenlijk
- dergelijk
- stel
- zelfmoord
- OVERZICHT
- zomer
- ondersteunde
- het nemen
- Technisch
- Technologies
- Technologie
- vertellen
- vertelt
- termen
- proef
- testen
- dat
- De
- hun
- Ze
- theoretisch
- theorie
- Er.
- Deze
- ze
- spullen
- het denken
- dit
- die
- gedachte
- thumbnail
- Dus
- keer
- moe
- naar
- vandaag
- samen
- vertelde
- ook
- getransformeerd
- behandelen
- reis
- waar
- twee
- Onzekerheid
- begrijpelijk
- universiteit-
- University of California
- tot
- us
- Values
- groot
- zeer
- Bekijk
- volume
- lopen
- gezocht
- was
- Manier..
- we
- GOED
- goed gedefinieerd
- gegaan
- waren
- wanneer
- welke
- en
- Terwijl
- WIE
- Breedte
- wind
- Met
- zonder
- Mijn werk
- werkte
- werkzaam
- wereld
- zorgen te maken
- zou
- schrijven
- schrijver
- jaar
- jaar
- nog
- You
- Jonger
- jezelf
- zephyrnet