‘Veel-werelden kwantuminterpretatie betekent multiversum’

Misschien ben je in een alternatief universum schatrijk of werk je in een droombaan. De veel-wereldeninterpretatie van de kwantummechanica is op dit moment erg populair onder natuurkundigen. Volgens deze interpretatie betekent elke kwantummeting dat ons heelal zich in meerdere heelallen afsplitst. Susskind en Bousso, wereldberoemd onder snaartheorie-adepten, hebben nu aangetoond, dat als de veel-wereldeninterpretatie klopt, er heelallen naast het onze moeten bestaan. Als ze gelijk hebben, kunnen we hiermee mogelijk op een dag in contact treden en is dat in het vroege verleden van het heelal al gebeurd…

Schrödingers kat en de veel-werelden interpretatie

De veel-werelden interpretatie is bedacht om de beruchte kwantumparadoxen op te lossen. In een gedachtenexperiment van kwantumfysicus Erwin Schrödinger werd een kat opgesloten in een kist. In de kist bevindt zich ook een radioactief atoom en een geigerteller. Als het atoom uiteenvalt, een onvoorspelbaar kwantumproces, dan krijgt de geigerteller een signaal en komt er gifgas vrij, waardoor de kat sterft. Valt het atoom niet uit elkaar, dan blijft de kat leven. De stelling van Schrödinger is: zolang er geen meting wordt verricht (de kist wordt geopend), is de kat zowel dood als levend.

Een bizarre uitkomst. Vandaar dat onder meer de veel-werelden interpretatie is ontwikkeld. Volgens de veel-werelden interpretatie splitst de wereld in twee universums op het moment dat de meting plaatsvindt: één waarin de kat leeft en één waarin de kat dood is. Volgens de veel-werelden interpretatie zijn er dus oneindig veel parallelle werelden. Omdat de veel-werelden interpretatie het makkelijkste rekent en geen andere bizarre aannamen met zich meebrengt, is de interpretatie onder natuurkundigen erg populair.

Veel-wereldeninterpretatie betekent multiversum?
Fysici Leonard Susskind van Stanford University in Palo Alto en Raphael Bousso at the University of California, Berkeley hebben nu in een artikel aangetoond dat het multiversum en de veel-wereldeninterpretatie onder bepaalde voorwaarden formeel equivalent zijn. Is de veel-wereldeninterpretatie waar, dan moet er ook een multiversum bestaan. Sterker nog: de waarschijnlijkheidsfuncties van de kwantummechanica worden alleen echt ‘mechanisch’, dus betekenisvol, als het multiversum hierbij in aanmerking wordt genomen.

Causale diamant
Decoherentie – een andere interpretatie die nu erg populair is, die er op neerkomt dat de omgeving het meetresultaat oplegt (de omgeving bepaalt in deze interpretatie of het atoom uit elkaar valt en dus of de kat sterft) – achten ze subjectief. Hiervoor moet een (niet nader gespecificeerde)  “omgeving” wordt geïntroduceerd waar geen uitspraken over worden gedaan. In feite is, stellen ze, is decoherentie afwezig als de gehele toekomstige “gebeurteniskegel” (alle gebeurtenissen die causaal beïnvloed worden door een bepaalde kwantumgebeurtenis, zoals het verval van het radioactieve atoom) maar volledig wordt meegenomen in een berekening. Bousso noemt dit gebied de causale diamant. het tweetal stelt: stop alle denkbare causale diamanten bij elkaar in één verzameling en ziedaar: je multiversum.

Volledige kwantumineenstorting werkt alleen als het systeem oneindig groot is
De redenatie die Bousso en Susskind volgen is, dat alleen als de causale diamant oneindig groot is, uitkomsten van kwantummetingen exact bepaald zouden kunnen zijn. Anders is de informatieinhoud van de causale diamant niet oneindig groot, en kan de meetonzekerheid niet tot een oneindig klein punt instorten (Het is bij de heren klaarblijkelijk niet opgekomen dat wellicht bij een kwantummeting de instorting niet tot een punt, maat tot een zeer nauwkeurig betrouwbaarheidsgebied plaatsvindt; wat dit punt zou ontkrachten).

Ze hebben een andere oplossing bedacht: ‘hats’, hoeden. Dit zijn supersymmetrische delen van het multiversum met een kosmologische constante van nul (en een oneindig aantal deeltjes) die om de causale diamant heen liggen, ongeveer zoals kosmologen tot voor kort dachten dat ons heelal in elkaar zit. Ze introduceren een complementariteitsprincipe dat er voor zorgt dat het oneindige aantal deeltjes in de “hoed” toch de kwantumonzekerheid tot nul kan laten ineenstorten, via het zelfs voor een wiskunde-hater eenvoudig te begrijpen rekensommetje: 1/oneindig = 0.

Dit zou betekenen dat de sporen van andere universa, die in de kosmische achtergrondstraling waar zijn genomen, in feite versies van ons eigen universum zijn, die in een vroeg stadium zijn afgesplitst.

Bron
R. Bousso en L. Susskind, The Multiverse Interpretation of Quantum Mechanics, Arxiv.org