211service.com
Hoe verstrengeling deterministisch kan zijn?
Het universum is een cellulaire automaat waarin de werkelijkheid simpelweg de uitlezing is van een gigantische, fantastisch complexe computermachine. Dat is de conclusie van Nobelprijswinnaar fysicus Gerard ’t Hooft, die zegt dat dit ook betekent dat de kwantummechanica een deterministische theorie is.
Het belangrijkste nieuwe kenmerk van dit deterministische model is dat het specifiek rekening houdt met het kwantumfenomeen verstrengeling.
Een van de grootste wetenschappelijke debatten in de geschiedenis werd uitgevochten over de aard van de kwantummechanica en de verontrustende gevolgen van een theorie die in de eerste plaats probabilistisch is in plaats van deterministisch (God dobbelt niet) en ten tweede niet-lokale, wat betekent dat het de spookachtige actie op afstand mogelijk maakt van verstrikking.
Een manier om dit probleem op te lossen is te veronderstellen dat de kwantummechanica een onvolledige beschrijving van de werkelijkheid is en dat een volledige, deterministische beschrijving kan worden bereikt met behulp van enkele aanvullende verborgen variabelen. Eén theorie veronderstelt bijvoorbeeld dat één verborgen variabele de positie van een kwantumdeeltje is.
Een ander idee is dat spookachtige actie op afstand kan worden verklaard door verborgen variabelen die van tevoren bepalen hoe verstrengelde deeltjes zich zullen gedragen wanneer ze worden gemeten.
Verborgen variabele theorieën zijn echter grotendeels buiten beschouwing gelaten door kwantumtheoretici, omdat hun wiskundige structuur leidt tot een voorspelling over de correlaties tussen verstrengelde deeltjes, waarvan in talloze experimenten is aangetoond dat deze niet klopten. Door deze analyse kunnen verborgen variabele theorieën niet ten grondslag liggen aan de kwantummechanica.
Maar er kunnen klassen van verborgen variabele theorieën zijn die niet door dit argument worden gedekt.
Vandaag zei ’t Hooft dat hij er een heeft gevonden: een nieuwe klasse van deterministische modellen van het universum die verstrengeling mogelijk maken. Vreemd genoeg zijn deze gebaseerd op cellulaire automatisering, een computerapparaat dat bestaat uit een raster van cellen die zich in verschillende toestanden kunnen bevinden, afhankelijk van de toestanden van de aangrenzende cellen.
Hij is niet de eerste persoon die een model van het universum heeft gemaakt uit een cellulaire automaat. De onafhankelijke wetenschapper Stephen Wolfram gelooft dat het universum beter wordt gemodelleerd door cellulaire automaten dan door de conventionele natuurwetten. Ed Fredkin, een computerwetenschapper aan het MIT, heeft een soortgelijk idee naar voren gebracht. En wiskundige John Conway ontwikkelde de beroemde Game of Life op basis van een cellulaire automaat.
't Hooft bevindt zich dus in goed gezelschap.
Zijn model vertoont echter een aantal tekortkomingen waarvan hij zich terdege bewust lijkt te zijn. Misschien wel de meest ernstige is dat het model veel van de meest elementaire symmetrieën mist die ons universum wel heeft, zoals rotatiesymmetrie.
Maar ’t Hooft werpt hiertegen op: Men zou kunnen stellen dat symmetrie-argumenten niet in de discussie over de interpretatie van de kwantummechanica mogen worden gevoerd. Hoewel niet duidelijk is hoe je dit argument kunt maken.
Ik denk dat het redelijk is om te zeggen dat de ideeën van ’t Hooft geen brede steun genieten. Aan de andere kant is dat geen echte maatstaf voor hun werkzaamheid. De echte vraag is of ’t Hooft voorspellingen kan doen waarmee andere wetenschappers zijn model kunnen testen.
Referentie: arxiv.org/abs/0908.3408 : Verstrengelde kwantumtoestanden in een lokale deterministische theorie