Multiversum = Vele werelden, zeg maar natuurkundigen

De vele werelden interpretatie van de kwantummechanica is het idee dat alle mogelijke alternatieve geschiedenissen van het universum werkelijk bestaan. Op elk moment splitst het universum zich in een veelheid van bestaansvormen waarin elke mogelijke uitkomst van elk kwantumproces daadwerkelijk plaatsvindt.

Dus in dit universum zit je achter je computer dit verhaal te lezen, in een ander lees je een ander verhaal, in weer een ander sta je op het punt om door een vrachtwagen overreden te worden. In velen besta je helemaal niet.

Dit houdt in dat er een oneindig aantal universums is, of in ieder geval een zeer groot aantal.

Dat is raar, maar het is een kleine prijs om te betalen, zeggen kwantumfysici, voor de geestelijke gezondheid die de interpretatie van vele werelden brengt voor het anders gekke idee van kwantummechanica. De reden waarom veel natuurkundigen dol zijn op het idee van de vele werelden, is dat het alle vreemde paradoxen van de kwantummechanica weg verklaart.

De paradox van de kat van Schrödinger - gevangen in een doos waarin een kwantumproces hem al dan niet heeft gedood - is dat een waarnemer alleen kan zien of de kat leeft of dood is door de doos te openen.

Maar daarvoor bevindt het kwantumproces dat het al dan niet kan doden zich in een superpositie van toestanden, dus de kat moet zich ook in een superpositie bevinden: zowel levend als dood tegelijk.

Dat is duidelijk bizar, maar in de interpretatie van vele werelden verdwijnt de paradox: de kat sterft in het ene universum en leeft in het andere.

Laten we de interpretatie van de vele werelden even opzij zetten en kijken naar een ander vreemd idee in de moderne natuurkunde. Dit is het idee dat ons universum werd geboren samen met een groot, mogelijk oneindig aantal andere universums. Onze kosmos is dus slechts een klein hoekje van een veel groter multiversum.

Tegenwoordig brengen Leonard Susskind van de Stanford University in Palo Alto en Raphael Bousso van de University of California, Berkeley, het idee naar voren dat het multiversum en de interpretatie van de kwantummechanica door vele werelden formeel equivalent zijn.

Maar er is een voorbehoud. De equivalentie geldt alleen als zowel de kwantummechanica als het multiversum speciale vormen aannemen.

Laten we eerst de kwantummechanica nemen. Susskind en Bousso stellen voor dat het mogelijk is om de voorspellingen van de kwantummechanica exact te verifiëren.

Ooit zou zo'n idee ketterij zijn geweest. Maar in theorie zou het mogelijk zijn als een waarnemer een oneindig aantal experimenten zou kunnen uitvoeren en de uitkomst van allemaal zou kunnen observeren.

Maar dat kan toch niet? Niemand kan oneindig veel experimenten doen. Relativiteit stelt hieraan een belangrijke praktische grens omdat sommige experimenten buiten de causale horizon van andere zouden vallen. En dat zou betekenen dat ze niet allemaal kunnen worden waargenomen.

Maar Susskind en Bousso zeggen dat er een speciale formulering van het universum is waarin dit mogelijk is. Dit staat bekend als het supersymmetrische multiversum met verdwijnende kosmologische constante.

Als het universum deze vorm aanneemt, is het mogelijk om een ​​oneindig aantal experimenten uit te voeren binnen de causale horizon van elkaar.

Nu is hier het belangrijkste punt: dit is precies wat er gebeurt in de interpretatie van vele werelden. Op elk moment in de tijd vindt een oneindig (of zeer groot) aantal experimenten plaats binnen de causale horizon van elkaar. Als waarnemers zijn we in staat om de uitkomst van elk van deze experimenten te zien, maar we volgen er eigenlijk maar één.

Bousso en Susskind stellen dat, aangezien de interpretatie van de vele werelden alleen mogelijk is in hun supersymmetrische multiversum, ze equivalent moeten zijn. We stellen dat het globale multiversum een ​​weergave is van de vele werelden in een enkele geometrie, zeggen ze.

Ze noemen dit nieuwe idee de multiversuminterpretatie van de kwantummechanica.

Dat is iets om even over na te denken. Bousso en Susskind zijn twee van 's werelds toonaangevende snaartheoretici (Susskind wordt gecrediteerd als de vader van het vakgebied), dus hun ideeën hebben een onberispelijke afkomst.

Maar wat dit idee mist, is een toetsbare voorspelling die natuurkundigen zou helpen om het experimenteel te onderscheiden van andere theorieën van het universum. En zonder dit cruciale element is de multiversuminterpretatie van de kwantummechanica niet veel meer dan filosofie.

Daar zullen veel natuurkundigen zich misschien geen zorgen over maken, aangezien weinig van de andere interpretaties van de kwantummechanica ook toetsbare voorspellingen hebben (daarom worden ze interpretaties genoemd).

Maar wat deze nieuwe benadering wel heeft, is een bevredigende eenvoud - het is netjes en elegant dat de vele werelden en het multiversum gelijkwaardig zijn. Willem van Ockham zou er zeker blij mee zijn en ongetwijfeld zullen veel moderne natuurkundigen dat ook zijn.

Referentie: arxiv.org/abs/1105.3796 : De multiverse interpretatie van kwantummechanica

zich verstoppen