De kwantumfysica suggereert een fundamentele grens aan wat we over het universum kunnen weten. Hoewel we het gedrag van kwantumobjecten kunnen voorspellen met behulp van golffuncties – wiskundige formules die hun toestand beschrijven – onthult een nieuwe studie dat de golffunctie van het universum zelf inherent ontoegankelijk kan zijn voor volledige kennis. Dit is niet alleen een technische beperking; het suggereert dat sommige aspecten van de werkelijkheid mogelijk buiten ons vermogen om te meten of volledig te begrijpen bestaan.
De kwantumgolffunctie en het universum
Op kwantumniveau wordt elk deeltje beschreven door een golffunctie, die al zijn potentiële eigenschappen omvat. Als het hele universum onder kwantumregels opereert, zoals veel natuurkundigen geloven, dan zou zelfs de kosmos zelf een golffunctie moeten hebben. Prominente natuurkundigen zoals Stephen Hawking speculeerden eerder over dit concept, maar het bepalen van deze universele golffunctie is ongrijpbaar gebleven.
De ontoegankelijkheid van universele kennis
Onderzoekers Eddy Keming Chen en Roderich Tumulka hebben nu wiskundig aangetoond dat volledige kennis van de golffunctie van het universum waarschijnlijk onmogelijk is. Ze ontdekten dat zelfs met perfecte metingen ons vermogen om de kwantumtoestand van het universum te bepalen fundamenteel beperkt is.
“De golffunctie van het universum is als een kosmisch geheim dat de natuurkunde zelf samenzweert te bewaren”, legt Chen uit. “We kunnen enorm veel weten over hoe het universum zich gedraagt, maar toch fundamenteel onzeker blijven over de kwantumtoestand waarin het zich bevindt.”
Hun aanpak was gericht op de vraag of observaties konden helpen bij het selecteren van de juiste golffunctie uit een plausibele reeks mogelijkheden. Met behulp van kwantumstatistische mechanica en het erkennen van het enorme aantal parameters dat nodig is om de universele golffunctie te definiëren, concludeerden ze dat nauwkeurige bepaling onmogelijk is.
Implicaties voor kosmologie en kwantumtheorie
Deze bevinding ontkracht de kwantumtheorie niet noodzakelijkerwijs, maar benadrukt wel de inherente beperkingen ervan wanneer deze wordt geschaald naar de kosmos. JB Manchak van UC Irvine merkt op dat soortgelijke beperkingen bestaan in de algemene relativiteitstheorie, Einsteins zwaartekrachttheorie. Sheldon Goldstein van de Rutgers Universiteit voegt eraan toe dat het onvermogen om één enkele “juiste” universele golffunctie te kiezen misschien niet van cruciaal belang is, omdat meerdere golffuncties bij verdere berekeningen vergelijkbare resultaten zouden kunnen opleveren.
Filosofisch en toekomstig onderzoek
De studie dient als waarschuwing tegen overmatig vertrouwen op strikte experimentele verificatie in de wetenschap. Sommige werkelijkheden kunnen buiten onze meetmogelijkheden bestaan, zoals Tumulka opmerkt: “Bepaalde dingen bestaan in werkelijkheid wel, maar we kunnen ze niet meten.”
De onderzoekers zijn van plan hun bevindingen toe te passen op kleinere, maar complexe systemen en technieken als ‘schaduwtomografie’ te onderzoeken voor het bepalen van kwantumtoestanden. Emily Adlam van Chapman University suggereert dat dit werk interpretaties van de kwantummechanica versterkt die de nadruk leggen op waarnemerafhankelijke perspectieven in plaats van op een enkele, objectieve realiteit.
Uiteindelijk onthult dit onderzoek een vernederende waarheid: het universum kan fundamentele geheimen bevatten die voor altijd buiten ons bereik blijven. Dit doet niets af aan de kracht van de natuurkunde, maar het herinnert ons eraan dat het nastreven van kennis niet gaat over alles weten, maar over het begrijpen van de grenzen van wat kan bekend zijn.
