Kwantumfysica

Ergens op een onbeduidende plek in het oneindige universum wordt het experiment ‘humanity’ uitgerold. Was daar nou echt zoveel ‘space’ voor nodig? Of lopen er tegelijkertijd nog andere experimenten, experimenten waar wij (nog) niets vanaf weten? Ja, dat moet haast wel, anders zou het toch een enorme verkwisting van ruimte zijn. Maar goed, laten we ons richten op de huidige stand van zaken in het experiment dat tot ons bestaan heeft geleid. Beperkt door onze zintuiglijke waarnemingen, kunnen we over de structuren van het allerkleinste en die van het onmetelijke universum, niet veel aan de weet komen. Maar gelukkig waren we wel in staat om allerlei hulpmiddelen te ontwikkelen, zodat we die gebieden konden exploreren. Zoals het huis waarin je woont, bestaat bij de gratie van zes vlakken rondom een lege ruimte, zo krijgt een atoom zijn volume door de elektronen die om zijn kern draaien. In ons huis bevindt zich in ieder geval nog lucht, binnen het volume van het atoom zit - behalve de hele kleine kern - helemaal niets, noppes, nada. Terwijl een ijzeren plaat, bestaande uit dergelijke atomen, in onze zintuiglijke wereld ondoordringbaar is. Bizar.


Ten aanzien van de eigenschappen van die microscopische wereld tasten we nog volledig in het duister. Uit onderzoek is gebleken dat veel eigenschappen gekwantificeerd zijn, dat betekent dat deze discrete waarden hebben. Je zou dus kunnen zeggen dat de microscopische wereld impressionistisch van aard is, ofwel fijnkorrelig. Bovendien is het zo, dat we alleen over hetgeen dat zich manifesteert, iets kunnen weten. Zo kunnen atomen bijvoorbeeld straling uitzenden. Volgens de theorie wordt de energie die door een elektron kortstondig wordt opgenomen, onmiddellijk weer uitgestraald in de vorm van een energiepakketje met een discrete waarde. We noemen dit een foton. Soms gaat het om zichtbaar licht (400 - 800 nm), maar meestal betreft het een pakketje in een ander gebied van het elektromagnetisch spectrum.


Die straling kunnen we meten, maar wat er precies met het elektron gebeurt en hoe het zich beweegt, dat weten we (nog steeds) niet. Sterker nog: is het elektron nou een deeltje of een driedimensionale golf, uitgesmeerd over de ruimte? Zelfs daar is geen uitsluitsel over te geven. Zolang we het elektron niet meten, lijkt het zich te gedragen als een golf, maar zodra het interageert met onze meetapparatuur, verandert het plots in een deeltje. Wat is hier aan de hand?


Laat ik dat verduidelijken aan de hand van het eenvoudigste atoom, het waterstofatoom, dat opgebouwd is uit een kern - bestaande uit één proton - met daaromheen één elektron. Elke schil waarin het elektron zich kan bevinden (zie tekening), komt overeen met een discreet energieniveau van n = 1 t/m n = ∞ (zie diagram). Zo stelde Niels Bohr zich aanvankelijk het atoom voor. Door bijvoorbeeld verhitting kan het elektron vanuit de eerste schil met n = 1 in de tweede schil met n = 2 terechtkomen. We noemen dit excitatie. Omdat die aangeslagen toestand instabiel is, zal het elektron terugvallen naar de eerste schil, die ook wel de grondtoestand wordt genoemd. De energie die hierbij vrijkomt, wordt uitgezonden in de vorm van een energiepakketje met een discrete waarde, in dit geval een waarde die kenmerkend is voor ultraviolette straling.


Vanuit iedere mogelijke aangeslagen toestand kan het elektron terugvallen naar een lager energieniveau (zie de pijlen in het diagram). Hierdoor ontstaat er een foton met een energie die gelijk is aan het energieverschil tussen de niveaus. Door een cascade-effect (bijvoorbeeld de terugval van n4 naar n3 naar n2 naar n1) kunnen er ook meerdere fotonen ontstaan, want bij elke overgang ontstaat een foton met een specifieke energiewaarde.


De voorkomende energieovergangen zijn bij elk atoomsoort anders. Sterker nog: aan de hand van de uitgezonden straling herkent men het atoomsoort. Het spectrum van de geëmitteerde straling is dus als het ware de vingerafdruk van het atoomsoort.


Alhoewel dit atoommodel veel verklaarde, bleef het toch een raadsel waarom het elektron bij zijn rondgang in schil n1 geen straling uitzond. Men zocht dus verder. Zo ontdekte Louis de Broglie dat er aan deeltjes met een massa (zoals het elektron), ook een golflengte toe te kennen valt. Hij suggereerde dat de specifieke golflengte van het elektron een geheel aantal keren op de baanomtrek in het atoom moest passen. Hiermee zouden de energieniveaus als volgt weergegeven kunnen worden (n1 is de ‘grondtoon’, n2 is de ‘eerste boventoon’, etc.).


Werner Heisenberg heeft het emissiespectrum van waterstof met behulp van ingewikkelde matrixberekeningen theoretisch weten te verklaren, terwijl Erwin Schrödinger dat deed aan de hand van een golfvergelijking. Deze golffunctie (althans het kwadraat ervan) bleek later de kans te beschrijven om een deeltje op een bepaalde plaats aan te treffen.


De kwantumfysica wordt heden ten dage op tal van verschijnselen succesvol toegepast, maar de aard van onze werkelijkheid blijft vooralsnog een groot mysterie. Het meest frappante is misschien nog wel het moment waarop de superpositie (de optelsom) van mogelijkheden, vervalt tot eenduidigheid, het moment waarop de golffunctie (de functie waarmee de mogelijkheden beschreven worden) inéénstort. In feite gebeurt dit zodra het veld van mogelijkheden, dat met de golffunctie beschreven wordt, interageert met (het bewustzijn van) een waarnemer (of zijn meetinstrument). Dit verschijnsel heb ik uitgebreid beschreven aan de hand van ‘het dubbelspleet experiment’ in mijn blog Non-dualiteit en Holografisch universum.


Maar zoals ik al vaker heb beschreven, is ‘alles wat is’ in connectie of doordesemd met het universele bewustzijn. Uit het veld van mogelijkheden (in het taoïsme Tao genoemd) creëert het universele bewustzijn de door ons waargenomen ‘realiteit’: het aantal potenties wordt gereduceerd tot één ‘werkelijkheid’. Dat is bovendien de achterliggende werking van ‘the law of attraction’. Naast dit enorm krachtige beïnvloedingsmechanisme waarover we beschikken, wijst de kwantumfysica ons ook op het relationele karakter van onze ‘werkelijkheid’. Pas in de interactie manifesteert zich de ‘realiteit’. Geëxtrapoleerd naar het alledaagse, wil dat zeggen dat we al het andere, maar vooral onze medemensen, nodig hebben om een betekenisvol bestaan te leiden. In analogie met mijn overige blogs, is interferentie van onze persoonlijke ‘vibes’ met die van anderen dus onontbeerlijk. De relationele essentie van ons bestaan, verklaart ook onze voorkeur voor dualistische semantiek. We drukken ons immers vaak uit in verbanden (zij is de vrouw van hem) en gebruiken regelmatig tegenstellingen (hoog/laag, snel/langzaam, etc.). Hoe dan ook, de kwantumfysica leert ons veel over het wezen van ons bestaan.

102 weergaven0 opmerkingen

Recente blogposts

Alles weergeven