Ik heb de kwantumfysica gepopulariseerd, mijn onderzoeksgebied, al vele jaren. Het grote publiek vindt het onderwerp fascinerend en omslagen van boeken en tijdschriften putten vaak uit het mysterie ervan. Er zijn een aantal misvattingen ontstaan ​​op dit gebied van de natuurkunde en mijn doel hier is om naar de feiten te kijken om zeven van deze mythen te ontkrachten.

Maak je geen zorgen, je hoeft niet veel te weten over kwantumfysica om dit artikel te lezen. Ik zal voornamelijk uitleggen wat kwantumfysica niet is, in plaats van wat het is...

1. "Kwantumfysica draait om onzekerheid"

Mis! Kwantumfysica is waarschijnlijk de meest nauwkeurige wetenschappelijke discipline die ooit door de mensheid is bedacht. Het kan bepaalde eigenschappen met extreme nauwkeurigheid voorspellen, tot 10 decimalen, die latere experimenten precies bevestigen.

Deze mythe is gedeeltelijk ontstaan ​​in het "onzekerheidsprincipe" van Werner Heisenberg. Hij toonde aan dat er een grens is aan hoe nauwkeurig twee grootheden – bijvoorbeeld de snelheid en de positie van een deeltje – tegelijkertijd kunnen worden gemeten. Wanneer kwantumfysica wordt gebruikt om andere grootheden te berekenen, zoals de energie, of de magnetische eigenschap van atomen, het is verbazingwekkend in zijn precisie.

2. "Kwantumfysica kan niet worden gevisualiseerd."

Kwantumfysica beschrijft objecten die vaak "vreemd" en moeilijk in beeld te brengen zijn:golffuncties, gesuperponeerde staten, waarschijnlijkheidsamplitude, complexe getallen om er maar een paar te noemen. Mensen zeggen vaak dat ze alleen kunnen worden begrepen met wiskundige vergelijkingen en symbolen. En toch maken wij, natuurkundigen, er altijd een voorstelling van als we het onderwijzen en populair maken. We gebruiken grafieken, tekeningen, metaforen, projecties en vele andere apparaten. Wat net zo goed is, omdat studenten en zelfs ervaren kwantumfysici zoals wij een mentaal beeld nodig hebben van de objecten die worden gemanipuleerd. Het omstreden deel is de nauwkeurigheid van deze afbeeldingen, omdat het moeilijk is om een ​​kwantumobject nauwkeurig weer te geven.

Samenwerken met ontwerpers, illustratoren en videomakers, de Natuurkunde opnieuw uitgevonden onderzoeksteam probeert kwantumfysica in al zijn vormen te "tekenen":vouwactiviteiten, grafische romans, sculpturen, 3D animaties, enzovoort.

3. "Zelfs wetenschappers begrijpen kwantumfysica niet echt"

Een van de leidende lichten in het veld, Richard Feynman zei zelf:"Ik denk dat ik gerust kan zeggen dat niemand kwantummechanica begrijpt." Maar hij voegde er meteen aan toe:"Ik ga je vertellen hoe de natuur zich gedraagt." Niels Bohr, een van de grondleggers van de discipline, geeft een goede samenvatting:"Wie niet schrikt als ze de kwantumtheorie voor het eerst tegenkomen, kan het onmogelijk hebben begrepen."

Natuurkundigen begrijpen wat ze doen als ze het kwantumformalisme manipuleren. Ze hoeven alleen maar hun intuïtie aan te passen aan dit nieuwe veld en zijn inherente paradoxen.

4. "Een paar briljante theoretici kwamen met het hele concept van de kwantumfysica"

De hele geschiedenis van de kwantumfysica laat precies het tegenovergestelde zien:helemaal aan het begin, laboratoriumexperimenten leverden onverwachte resultaten op, zoals het foto-elektrisch effect, zwart-lichaam straling, het lichtemissiespectrum van atomen. Pas later kwamen briljante theoretici op het toneel, toen Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr en anderen probeerden uitleg te geven.

Verdere fundamentele experimenten volgden, inclusief elektronen die vreemd terugkaatsten van nikkel, zilveratomen vreemd afgeweken door een magnetisch veld, een perfect geleidend metaal bij lage temperaturen enzovoort. Theorieën en concepten kwamen toen weer naar voren:dualiteit, spin of supergeleiding werden geïntroduceerd. De zeer productieve "heen en weer" uitwisselingen tussen theorie en praktijk zijn waar de natuurkunde op is gebouwd. Experimenten komen over het algemeen op de eerste plaats, behalve in zeer weinig gevallen.

5. "Einstein was de ergste vijand van de kwantumfysica"

De arme oude Albert Einstein wordt vaak afgeschilderd als een virulente tegenstander van de kwantumfysica, waarschijnlijk vanwege zijn beroemde citaat, "God dobbelt niet met het universum." Toch was hij er niet tegen en wat meer is, hij heeft het gemaakt! In 1905 schreef Einstein zijn fundamentele artikel, "Op een heuristisch gezichtspunt met betrekking tot de productie en transformatie van licht", gebaseerd op het werk van Max Planck. In het, hij stelde voor dat licht gemaakt was van kleine, individuele en gekwantificeerde instanties, fotonen genoemd. Dit is wat hem de Nobelprijs opleverde, in feite, niet zijn werk over de relativiteitstheorie.

Einstein verdiende die reputatie waarschijnlijk door zijn gesprekken met Niels Bohr, vooral op het idee van interpretatie en kwantumrealiteit, omdat hij het concept van niet-lokaliteit niet accepteerde. Later, experimenten op verstrengeling en schending van de stelling van Bell bewezen hem ongelijk en toonden de afwezigheid van verborgen variabelen. Einstein was zich volledig bewust van de relevantie van de kwantumfysica, hij had alleen wat problemen met sommige van de implicaties ervan, vooral wat betreft de plaats.

6. "Kwantumfysica heeft geen praktisch nut"

Kwantumfysica is waarschijnlijk de meest bruikbare discipline in de moderne natuurkunde:zodra natuurkundigen begrepen hoe licht, atomen en elektronen werkten, ze waren in staat om ze te manipuleren. lasers, MRI in ziekenhuizen, LED's, Flash-geheugen, harde schijven – en vooral, de transistor en elektronica - al deze technologieën zijn uitgevonden door kwantumfysici.

7. "Kwantumfysica zou bepaalde alternatieve therapieën en andere mysteries kunnen verklaren"

Veel mensen die in paranormale verschijnselen en in bepaalde 'therapieën' geloven, beweren geïnspireerd te zijn door de kwantumfysica. De Indiaas-Amerikaanse Deepak Chopra is een van de bekendste voorstanders van deze aanpak. Hij heeft een soort kwantummystiek ontwikkeld waarin een pseudo-New Age-spiritualiteit zijn geloofsbrieven vindt in wetenschappelijk jargon zoals "menselijke kwantumlichaamessentie", "gelokaliseerd veld van energie en informatie met cybernetische feedbackloops", en "harmonisatie van het kwantummechanische lichaam". Vervolgens beweert hij kwantumrelaties tot stand te brengen tussen geest, bewustzijn, materie en het universum. "Quantumtherapieën" bieden ook zorgprotocollen op basis van het lichaam dat wordt gezien als "een trillings- en energieveld", gastheer voor "vibrerende staten" en "bioresonanties".

Dit is in twee opzichten oneerlijk. De eerste truc bestaat uit het gebruik van wetenschappelijke termen om de kwantumfysica te mystificeren, terwijl er in feite geen mysterie is. Labexperimenten en het dagelijks leven hebben de geldigheid ervan aangetoond. Anderzijds, geen van de verschijnselen die door deze therapieën of overtuigingen worden beschreven, heeft enige wetenschappelijke basis. Bovenal, woorden duiden zeer precieze betekenissen aan in de kwantumfysica en ze worden volledig misbruikt in deze pseudo-wetenschappen.

Meer bedrog kan worden gevonden wanneer kwantumeigenschappen worden geëxtrapoleerd naar een menselijke schaal. Om helemaal duidelijk te zijn, kwantumeigenschappen zoals superpositie van toestanden of kwantisatie zijn niet van toepassing in de levende wereld op menselijke schaal. Nobelprijswinnaar Serge Haroche 2012 bewees dit met zijn experimenten. Wanneer een object te veel interactie heeft met zijn omgeving en te groot wordt, het is niet langer een kwantumobject.

Echter, Ik zou degenen die deze benadering willen testen niet willen veroordelen, die tot het domein van het geloof behoort, geen wetenschap. Iedereen kan doen wat hij wil, natuurlijk. Ik zou mensen alleen willen vragen om niet te doen alsof het enige wetenschappelijke basis heeft in de kwantumfysica. Elke dergelijke bewering is gewoon vals.

Dat is het! Ik hoop dat ik de kwantumfysica een beetje heb kunnen ontkrachten. Uiteindelijk, het is net als elke andere wetenschappelijke discipline.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.