Tijd veroorzaakt door kwantumverstrengeling

Share Button

Waar komt tijd vandaan? Het raadsel is al zo oud als de mensheid. Het lijkt erop dat er nu voor het eerst een tipje van de sluier wordt opgelicht. Wat, als tijd eigenlijk helemaal niet bestaat, maar voortkomt uit de kwantummechanica?

Oorlog tussen Einstein en Bohr eindelijk bijgelegd?
De twee grote theorieën uit natuurkunde, kwantummechanica en de algemene relativiteitstheorie zijn nauwelijks te combineren. Er zijn heel veel pogingen gedaan, maar er resulteerden in dat geval oneindigheden en paradoxen. In de jaren zestig ontdekten de natuurkundigen Archibald Wheeler en Bryce DeWitt de Wheeler-DeWitt vergelijking, die kwantummechanica en de relativiteitstheorie samenbracht en afrekenden met de oneindigheden. Er was alleen een probleempje. De tijd was plotseling uit de vergelijking verdwenen. Natuurkundigen negeerden dit massaal. Het is duidelijk, dat er wat mis was. Mogelijk weten we nu, waarom. De vergelijking klopt. Tijd bestaat, zo lijkt het, op kwantumschaal helemaal niet, maar is een ‘emergent’ fenomeen, dat ontstaat uit kwantumverstrengeling.

Wat is kwantumverstrengeling?
Kwantumverstrengeling treedt op tussen twee of meer deeltjes, die onderhevig zijn aan kwantumeffecten. In de praktijk zijn dit erg kleine deeltjes zoals elektronen, atomen en moleculen. Door bepaalde processen, zoals botsingen of tegelijkertijd ontstaan, kunnen twee deeltjes met elkaar verstrengeld raken. Ze gaan zich daarna in zekere zin gedragen als één deeltje: een meting aan het ene deeltje betekent dat de volgens de Heisenbergrelatie gekoppelde eigenschappen van het andere deeltje exact vastliggen. Bijvoorbeeld: plaats en impuls of tijd en massa. De deeltjes verliezen hun afzonderlijke identiteit en gaan zich gedragen als een en hetzelfde deeltje voor zolang de kwantumverstrengeling voortduurt.

Kwantumverstrengeling ‘redt’ Wheeler-DeWitt vegelijking
In  1983 vonden theoretisch natuurkundigen Don Page en William Wootters een uitweg uit dit dilemma. Ze suggereerden dat kwantumverstrengeling een oplossing kon bieden voor het problem of time” probleem met de Wheeler-DeWitt vergelijking. Ze tonden wiskundig aan dat een klok, die kwantumverstrengeld is met de rest van het universum,  lijkt te tikken als een waarnemer binnen dat universum de klok waarneemt. Zou de waarnemer niet kwantumverstrengeld zijn met de klok, dan zou deze klok, met de rest  van het universum, stil lijken te staan. Op zich ook logisch: tijd en causaliteit, oorzaak en gevolg, zijn nauw met elkaar verbonden. Om iets waar te nemen moet je een prikkel van de omgeving verwerken, waaruit je conclusies trekt.

Tijd, het eeuwige raadsel. Zou kwantumverstrengeling de oorzaak ervan zijn?

Tijd, het eeuwige raadsel. Zou kwantumverstrengeling de oorzaak ervan zijn?

Experiment met fotonklok
Marco Genovese en zijn groep hebben voor de eerste keer dit effect gedemonstreerd in een fysisch systeem, een ‘speelgoeduniversum’ dat slechts uit twee fotonen (elementaire deeltjes waaruit licht en andere elektromagnetiasche straling bestaat) bestaat. Het team begon het werk door een tweetal met elkaar verstrengelde fotonen elk een andere route te laten volgen. Fotonen, die bestaan uit een elkaar beurtelings opwekkend magnetisch en elektrisch veld, trillen in een bepaalde richting, de polarisatierichting. Deze richting was in dit geval horizontaal of verticaal en deze roteerde terwijl beide fotonen hun parcours aflegden door een kwartsplaat en een serie detectors. Optisch actieve materialen, zoals dat in deze kwartsplaat, laten de polarisatierichting van licht met de klok mee of juist tegen de klok in roteren.

De verstrengelde fotonen bestaan in een zogeheten superpositie van zowel horizontale als verticale polarisatierichtingen totdat er één van gemeten wordt. Hoe dikker de plaat, hoe langer het foton in de plaat verblijft, hoe sterker de rotatie, m.a.w. de rotatie kan gebruikt worden als een soort klok. Dit foton aflezen betekent dat ook de ‘klok’ wordt afgelezen en tegelijkertijd, dat de waarnemer ‘inbreekt’ in het universum van de twee fotonen en er deel van wordt. De waarnemer kan vervolgens de polarisatie van het andere foton vasststellen op basis van kwantumwaarschijnlijkheden.  In een andere experimentopzet meet de  waarnemer de fotonen tegelijkertijd, m.a.w. het systeem als geheel. Hier doet de dikte van de plaat niet meer terzake, m.a.w. het fotonuniversum lijkt statisch: de waarnemer ‘staat buiten de tijd’.

Nog steeds niet beslist
Het experiment bewijst nog steeds niet dat de Wheeler-DeWitt benadering de juiste is. Theoretisch natuurkundige Lee Smolin, de plaaggeest van de snaartheoretici, noemt het een ‘bewijs dat kwantummechanica in laboratoriumcontext werkt’. Hij denkt persoonlijk niet dat de Wheeler-DeWitt vergelijking de werkelijkheid weerspiegelt. Volgens Smolin  is alleen een beschrijving van het heelal waarin tijd een rol speelt, de juiste. Genovese erkent dat het experiment in deze vorm te beperkt is. Wel stelt hij dat het experiment hoop biedt dat kwantummechanica en de algemene relativiteitstheorie samen kunnen werken en hoop bieden op een verenigde theorie. De volgende stap is volgens hem dan ook een grootschaliger experiment op te zetten dan deze eenvoudige labopstelling. Wellicht, als suggestie van schrijver dezes, door de polarisatie van het licht van Einsteinringen door sterrennevels te onderzoeken? Persoonlijk spreekt deze benadering me erg aan, omdat het nauw aansluit bij de eerder door mij beschreven theorie dat kwantumverstrengeling de oorzaak zou kunnen zijn van zwaartekracht.

Bron
Marco Genovese et al., Time from quantum entanglement: an experimental illustration, ArXiv preprint server (2013)

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

6 reacties

  1. antares schreef:

    Dit onderwerp laat mij niet los. Vanaf het moment dat dit artikel verscheen, liep ik al met het idee dat er eigenlijk twee modellen voor tijd moesten bestaan. Het model dat wij van tijd hebben, ontstond doordat wij een voor ons werkende, (controleerbare) terugkerende schematische indeling creëerden, in periodes (seizoenen). Die periodes bestaan dan uit vaste ritmes, die we in deelden in fracties van seconden, hele seconden, minuten, uren dagen, en jaren, enz. In feite leefden wij vóór die ontwikkeling eenvoudig van dag tot dag. Seizoenen volgden elkaar gewoon op, we namen daar genoegen mee, het hele dierenrijk leeft zo. Prikkels vanuit de omgeving functioneerden als klok. Het begrip tijd werd gekoppeld aan kloktijd, de klok gaf aan hoe laat het was, maar raakte van slag na Einsteins relativiteits theorie. Tijd bleek flexibel in die zin; dat toegenomen snelheid van de klok, tijd vertraagd ten opzichte van de achterblijvers, de klok lijkt op magische wijze langzamer te gaan lopen. Dit bleek zelfs een probleem te vormen bij de later ontwikkelde GPS systemen, waarvan de klok achter bleef lopen, en voortdurend moet worden bijgesteld. In ieder geval, de serieuze wetenschap liep ondertussen zeker niet achter; allerlei nieuwe theorieën werden ontwikkeld, o.a. de kwantummechanica maakt daar deel van uit. Virtuele deeltjes werden volgens die theorieën voorspeld. Deeltjes die een ondeelbaar moment in de tijd reëel zijn, en dan weer niet. Allemachtig dacht ik, dat moest zo zijn met mijn rekeningen. Geen deurwaarder die daar nog iets mee kan. In ieder geval, ze werden daadwerkelijk en zichtbaar aangetoond, zie de link hieronder.

     

    http://www.visionair.nl/wetenschap/universum/niets-is-stroperig-door-spookdeeltjes/

     

    Wat dit experiment aantoonde naar mijn interpretatie, is dat wanneer een waarnemer voldoende snelheid bereikt, die waarnemer voortdurend zal botsen met de aangetoonde virtuele deeltjes. Kwantumverstrengeling zal onvermijdelijk zijn. Alle materie in ons universum heeft deel uitgemaakt van de oorspronkelijke energie uitbarsting, die wij althans tot nu toe theoretisch beschouwen, als het begin van ons universum. Snelheden groter dan die van het licht hebben plaatsgevonden, dus ook daar moet sprake geweest zijn van kwantumverstrengeling met diezelfde virtuele deeltjes. Toen ons latere universum afkoelde, materialiseerde, en vertraagde, was er geen werkend contact meer tussen de verstrengelde virtuele deeltjes, (zie bovenstaande link) en de gematerialiseerde deeltjes in ons universum, de energie ontbrak, is mogelijk afgestaan. In principe zou er dan dus hypothetisch een energiepotentiaal verschil kunnen zijn ontstaan, tussen de virtuele inhoud van de ruimte, (stroperige ruimte) en de materie waaruit wij o.a. bestaan.

     

    De snelheid waarmee wij ons bewegen, bepaalt de grootte van de massa die daarbij ontstaat. Naarmate we sneller bewegen, neemt die massa toe, we gaan dus letterlijk zwaarder wegen; is aangetoond.

     

    De snelheid waarmee we bewegen, vertraagd ons tijdsbeeld (ritme) reëel; is daadwerkelijk aangetoond.

     

    Wij ondergaan zwaartekracht, maar weten niet wat het is. Mogelijk is dit allemaal het gevolg van het (een hypothetische gestelde gedachtengang) potentiaal verschil; een verschil dat ontstond door een vertraging in verplaatsing door de virtuele ruimte, waarbij het opheffen van verstrengeling onmogelijk werd, het contact ontbreekt.

     

    Iemand enig idee of ik op de goede weg ben? ;)

     

     

    • bps schreef:

      Zie mijn reactie aan jou hieronder, abusievelijk niet als antwoord op jou geplaatst, maar als afzonderlijke reactie.
      Ik hoop dat je er kennis va neemt en doorgaat met vissen.
      vrgr

  2. bps schreef:

    Ja, volgens mij vis je in de goede richting. Daar waar het ons voorstellingsvermogen en waarnemingsbereik overtreft kan begrip met veel logica, omgekeerde peak-fantasy en heuristiek antwoorden doen vermoeden die aan scherpe discussie en voortgang onderworpen tot aannemelijke verklaringen van de realiteit kunnen leiden. Er zijn nog stappen verder te gaan die verschijnselen als zwaartekracht, sterke kernkracht, tijd, massa en kwantumverstrengeling concludeerbaar maken en delen van de relativiteitstheorie met kwantumtheorie integraal verenigen in complexity. Complexity gebruik ikzelf als viswater.
    Ik gooi mijn hengeltje ook wel eens uit en vermoed ik dat ik weleens beet heb. Ik kan mijn hengeltje pas verder uitgooien als er iemand is die hem ook uitgooit. Bedankt voor je reactie. Erg waardevol.
    Succes met vissen.

  3. Paul Engelen schreef:

    Maar dat is geweldig. Tijd bestaat niet op quantum schaal. Ene prof Hanson heeft toch bewezen dat quantum verstrengeling bestaat? Men zou het ook kunnen opvatten dat op quantum schaal de tijd oneindig is en zo door redenerend er feitelijk geen tijd is en zo quantum verstrengeling mogelijk is.Want in een lichtstraal is de tijd ook oneindig.Dit zou toch kunnen betekenen dat er communicatie over oneindige afstanden mogelijk moet zijn? Met een beschaving die wat verder dan de onze is.

  4. Dirk R. DeJong schreef:

    De klok werd bedacht om iets te meten. Een buis met water en gaatjes. Een glas met een vernauwing en zand. Een stok in t zand gestoken tot en met de huidige atoomklok. De vraag is wat moet gemeten worden? En waar? Op aarde is een klok logisch en acceptabel. Onmiddellijk vanaf het aardoppervlak is een klok buiten de realiteit. Het universum heeft geen klok nodig. Tijd is buiten het aardoppervlak niet meer meetbaar.
    Kwantummechanica “verbiedt” de klok als meetinstrument. Tijd bestaat dus niet meer buiten een planeet…..welke planeet dus ook.
    Waarschijnlijk gaat de kw.verstrengeling het bewijs leveren van de niet bestaande tijd.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

Advertisment ad adsense adlogger