Why does the wavefunction 'collapse' in relational approaches to quantum mechanics?

De auteur betoogt dat de golfunctie-inzakking in relationele kwantummechanica voortvloeit uit de noodzakelijke discontinuïteit in onze beschrijving wanneer een systeem interacteert met een referentiekader dat niet over zichzelf kan worden beschreven, wat impliceert dat kwantummechanica geen volledig beeld van alle fysieke feiten kan bieden.

De kern

De Kernboodschap: Waarom de "Klap" van de Golf Functie Eigenlijk Logisch is

Stel je voor dat je een film bekijkt. In de quantumwereld (de wereld van heel kleine deeltjes) gedragen deeltjes zich vaak als een wazige, onzekerheidswolk. Dit noemen we de golffunctie. Meestal denken we dat deze wolk langzaam verandert, maar op het moment dat we meten, "klapt" deze wolk in elkaar tot één duidelijk punt. Dit heet golffunctie-inzakking of een kwantumgebeurtenis.

Voor veel wetenschappers is dit "inklappen" een raadsel. Hoe en waarom gebeurt het precies?

Emily Adlam, de auteur van dit artikel, stelt een nieuw en verrassend perspectief voor op Relationele Kwantummechanica (RQM). Haar boodschap is: "Het is helemaal geen mysterie. Het is gewoon een foutje in onze beschrijving, net als wanneer je een kaart probeert te tekenen van een stad terwijl je zelf midden in die stad staat."

---

1. Het Probleem: Je kunt niet tegen jezelf praten

In de relationele kijk op de wereld is alles relatief. Een deeltje heeft geen vaste staat; het heeft alleen een staat ten opzichte van iets anders (bijvoorbeeld een waarnemer of een meetinstrument).

De Analogie van de Spiegel:
Stel je voor dat je een spiegel vasthoudt en je probeert je eigen gezicht te beschrijven terwijl je erin kijkt.

• Als je naar een ander persoon kijkt, kun je zeggen: "Hij staat links van mij."
• Maar als je probeert je eigen positie te beschrijven ten opzichte van jezelf, raak je in de war. Je bent immers het referentiepunt. Je kunt niet "links van jezelf" staan.

Adlam zegt dat in de quantumwereld hetzelfde gebeurt. Als een systeem (S) interactie heeft met het systeem waar we naar kijken (R), en R is ook het referentiepunt, dan kunnen we de interactie niet meer goed beschrijven binnen onze eigen regels. Het is alsof je probeert een verhaal te vertellen terwijl je zelf de verteller bent én het onderwerp van het verhaal op hetzelfde moment. De logica breekt.

2. De Oplossing: De "Klap" is een Krul in de Kaart

Wanneer twee systemen sterk met elkaar gaan interageren (zoals bij een meting), breekt onze "relatieve beschrijving" op dat moment.

De Analogie van de Wolkendek:
Stel je voor dat je een kaart tekent van een landschap. Zolang de wolken laag zijn, zie je de wegen en huizen goed. Je kaart is een perfecte benadering.
Maar als er een enorme storm opsteekt (een sterke interactie), wordt het landschap volledig bedekt door wolken. Je kaart is dan niet meer bruikbaar. Je kunt de wegen niet meer zien.

In dit artikel wordt de "golffunctie-inzakking" gezien als dat moment waarop de storm te hard waait om de kaart nog te gebruiken.

• Vroeger dachten we: De storm is een plotselinge, magische klap die het landschap verandert.
• Adlam zegt: Nee, de storm is gewoon te sterk voor onze kaart. We moeten de kaart even neerleggen. Het "inklappen" is niet iets dat met het deeltje gebeurt, maar iets dat met onze beschrijving gebeurt. We moeten stoppen met proberen het systeem te beschrijven vanuit dat specifieke perspectief, omdat het referentiepunt (de waarnemer) nu zelf deel uitmaakt van de chaos.

3. Geen Puntjes, maar een Proces

Veel mensen denken dat een kwantumgebeurtenis een heel kort, puntje in de tijd is (een "klik"). Adlam zegt: Nee, het is een proces.

De Analogie van het Schuiven van een Deur:
Stel je voor dat je een deur probeert te sluiten.

• Als je de deur heel zachtjes dichtduwt, hoor je niets. De kaart (de beschrijving) werkt nog prima.
• Als je de deur hard dichtduwt, klinkt er een klap.
• Maar in werkelijkheid is het een continu proces. De deur raakt het kozijn, trilt, en sluit dan pas helemaal.

Adlam stelt dat "kwantumgebeurtenissen" eigenlijk een periode zijn waarin de interactie tussen deeltje en waarnemer zo sterk is, dat onze normale wiskunde (die uitgaat van zwakke interacties) niet meer werkt.

• Bij een zwakke meting (de deur zachtjes dichtduwen) is de beschrijving nog bijna goed, maar er is een klein beetje ruis (een "gedeeltelijke inzakking").
• Bij een sterke meting (de deur hard dichtduwen) is de beschrijving volledig kapot en moeten we een nieuwe start maken.

4. De Grote Verandering: De theorie is niet "Volledig"

Dit is het meest radicale deel van het artikel. De traditionele Relational Quantum Mechanics zegt: "De quantumtheorie is compleet. Er is niets anders dan wat we in de formules zien."

Adlam zegt: "Nee, dat kan niet."

Als we willen begrijpen waarom die "storm" (de interactie) onze kaart doet breken, moeten we aannemen dat er iets is buiten de kaart. Er moet een "echte wereld" zijn die de kaart benadert, maar die we niet volledig kunnen zien met onze huidige quantumformules.

De Analogie van de Schaalvergroting:
Stel je voor dat je een foto maakt van een stad met je telefoon.

• De foto is een benadering van de stad.
• Als je te dichtbij komt (te sterke interactie), wordt de foto wazig of pixelig. De foto is dan niet meer goed genoeg.
• Om te begrijpen waarom de foto wazig wordt, moet je weten dat er echte gebouwen en straten zijn (de absolute realiteit) die niet op de foto staan.

Adlam stelt dat we de "compleetheid" van de quantumtheorie moeten opgeven. De theorie is geweldig voor het beschrijven van relaties tussen dingen, maar het is geen perfecte beschrijving van de "absolute feiten" die onder die relaties schuilgaan.

Samenvatting in Eén Zin

De "golffunctie-inzakking" is geen mysterieus magisch moment, maar gewoon het teken dat onze manier van kijken (de relatieve beschrijving) faalt omdat de interactie te sterk wordt; om dit echt te begrijpen, moeten we erkennen dat de quantumtheorie slechts een benadering is van een diepere, absolute realiteit die we nog niet volledig kunnen beschrijven.

Waarom is dit goed nieuws?
Omdat het de "mysterieuze" klap van de quantumwereld omzet in een logisch gevolg van hoe we de wereld beschrijven. Het zegt ons dat we niet hoeven te zoeken naar een magische regel binnen de bestaande formules, maar dat we moeten zoeken naar een nieuwe manier om de "echte wereld" te beschrijven die onder die formules ligt.

Technische samenvatting

Titel: Waarom 'kollabeert' de golffunctie in relationele benaderingen van de kwantummechanica?

Auteur: Emily Adlam
Datum: April 2026 (gepubliceerd op arXiv)

---

1. Het Probleem

Relationele benaderingen van de kwantummechanica (zoals Relational Quantum Mechanics of RQM) stellen dat kwantumtoestanden relatief zijn ten opzichte van een referentiesysteem en dat een 'kwantumgebeurtenis' optreedt wanneer twee systemen interageren. Hoewel dit een oplossing biedt voor het meetprobleem (zoals in het Wigner's Friend-paradox), ondervindt deze benadering ernstige kritiek:

• Definitie van gebeurtenissen: Het is onduidelijk wanneer, hoe en onder welke omstandigheden een kwantumgebeurtenis precies plaatsvindt.
• Ad-hoc aard: Kritici (zoals Mucino, Calosi, Riedel, Faglia, Ladyman en Thompson) betogen dat kwantumgebeurtenissen niet natuurlijk voortvloeien uit de basisprincipes van de relationele theorie, maar eerder als een ad-hoc postulaat worden ingevoerd om de verschijnselen te redden.
• Discontinuïteit: Er is een spanning tussen de continue, unitaire evolutie van de golffunctie en de schijnbaar discrete, instantane 'instorting' (collapse) die nodig is voor een meetresultaat.
• Volledigheidspostulaat: De orthodoxe RQM (RRQM) houdt vast aan het idee dat de kwantumformalisme volledig is (er zijn geen fysieke feiten buiten de formele beschrijving). Dit maakt het moeilijk om een mechanisme te vinden dat de instorting verklaart zonder de theorie te verlaten.

2. Methodologie en Theoretisch Kader

Adlam hanteert een analytische en conceptuele methode om de aard van relationele beschrijvingen te ontleden:

• Functionele Definitie van Relativiteit: Een kwantumtoestand van systeem $S$ ten opzichte van systeem $R$ is de correcte staat om uitkomsten van metingen door $R$ op $S$ te voorspellen.
• Uitsluiting van Zelfreferentie: Een systeem kan geen toestand hebben ten opzichte van zichzelf. Een referentiesysteem kan niet als een dynamische vrijheidsgraad binnen zijn eigen beschrijving worden opgenomen.
• Analyse van Interacties: De auteur analyseert wat er gebeurt wanneer het systeem $S$ en het referentiesysteem $R$ sterk interageren. Omdat $R$ niet in de beschrijving ten opzichte van $R$ bestaat, kan de interactie niet worden beschreven binnen diezelfde relationele raamwerk.
• Vergelijking met Algemene Relativiteit: Er wordt een parallel getrokken met de behandeling van coördinaten in de algemene relativiteitstheorie, waar coördinaten als labels voor referentieobjecten worden gezien, maar de dynamische wetten van die objecten worden genegeerd in de beschrijving van een ander systeem.

3. Kernbijdragen en Argumentatie

A. De Oorsprong van de Instorting (Collapse) als Modelleringsschade

Adlam stelt dat de 'instorting' van de golffunctie geen fundamenteel fysiek proces is, maar een noodzakelijke discontinuïteit in onze beschrijving.

• Wanneer $S$ en $R$ zwak interageren, is de relationele beschrijving (waarbij $R$ buiten beschouwing wordt gelaten) een goede benadering.
• Wanneer de interactie sterk wordt, faalt deze benadering omdat $R$ niet langer als statisch referentiepunt kan worden behandeld; $R$ wordt dynamisch betrokken bij $S$.
• Omdat we $R$ niet kunnen beschrijven ten opzichte van zichzelf, moeten we de relationele beschrijving "neerleggen" tijdens de interactie en weer oppakken erna. Dit resulteert in een discontinue, niet-unitaire verandering in de beschrijving van $S$ ten opzichte van $R$. Dit is wat wij waarnemen als een 'kwantumgebeurtenis' of 'instorting'.

B. Kwantumgebeurtenissen zijn niet Discreet of Instantaan

Een cruciale bijdrage is de herdefinitie van een kwantumgebeurtenis:

• Het is geen puntachtig, instantaan moment, maar een tijdsinterval waarin de interactie tussen systeem en referentie zo sterk is dat de relationele beschrijving niet langer geldig is.
• Er bestaat een continuüm:
  • Zwakke interactie: Geen merkbare effecten (unitaire evolutie blijft geldig).
  • Matige interactie: "Gedeeltelijke instorting" (zoals bij zwakke metingen), waarbij de evolutie niet-unitair wordt maar geen volledige projectie is.
  • Sterke interactie: Volledige instorting (projectieve meting).

C. Het Noodzakelijk Opgeven van Volledigheid (Completeness)

Adlam betoogt dat een adequate definitie van kwantumgebeurtenissen het Volledigheidspostulaat (dat de kwantummechanica alle fysieke feiten beschrijft) onmogelijk maakt.

• Om te verklaren waarom een specifieke basis wordt geselecteerd of precies wanneer de instorting optreedt, is een onderliggende "absolute" realiteit nodig die de relationele benadering grondt.
• De kwantumformalisme is dus een benadering die alleen werkt zolang de interactie tussen systeem en referentie zwak is.
• Dit leidt tot de introductie van ARQM* (Absolute Relational Quantum Mechanics*), een variant die het postulaat van volledigheid verwerpt en erkent dat er absolute feiten bestaan die buiten het kwantumformalisme vallen.

D. Cross-Perspective Links (CPL)

In ARQM* worden "Cross-Perspective Links" gebruikt om te garanderen dat verschillende waarnemers een gemeenschappelijke realiteit kunnen delen. Omdat deze links verwijzen naar absolute feiten (wat er daadwerkelijk gebeurde tijdens de interactie), kunnen ze niet volledig worden afgeleid uit de relationele kwantumtoestanden alleen. Ze vereisen een formalisme buiten de standaard kwantummechanica.

4. Resultaten en Analyse van Bestaande Kritiek

• Onmogelijkheid van interne afleiding: Adlam toont aan dat het onmogelijk is om kwantumgebeurtenissen precies af te leiden binnen het standaard kwantumformalisme, omdat dit zou vereisen dat een systeem een toestand heeft ten opzichte van zichzelf (wat verboden is) of dat men een vergelijking maakt tussen beschrijvingen die per definitie niet met elkaar vergeleken mogen worden (in orthodoxe RQM).
• Reactie op Faglia (2025) en Ladyman & Thompson (2026):
  • De kritiek dat kwantumgebeurtenissen niet uit de formele theorie kunnen worden afgeleid, is correct, maar de conclusie dat de theorie hierdoor faalt, is onjuist.
  • De kritiek gaat uit van het idee dat gebeurtenissen discreet en instantaan moeten zijn. Adlam toont aan dat dit een artefact is van de benadering; in werkelijkheid zijn het continue processen.
  • De noodzaak om "nieuwe fysica" (zoals kwantumzwaartekracht) te betrekken om de gebeurtenissen te definiëren, is geen zwakte, maar een logisch gevolg van het feit dat de kwantummechanica een relationele benadering is van een diepere realiteit.

5. Betekenis en Conclusie

Dit artikel biedt een fundamentele verschuiving in hoe we relationele kwantummechanica moeten interpreteren:

1. Natuurlijke Instorting: Het biedt een natuurlijke, fysieke verklaring voor de instorting van de golffunctie als een gevolg van de beperkingen van relationele beschrijvingen (het onvermogen om een referentie ten opzichte van zichzelf te beschrijven).
2. Van Ad-hoc naar Principieel: Kwantumgebeurtenissen zijn geen ad-hoc toevoegingen, maar onvermijdelijke gevolgen van het feit dat de kwantumtheorie een benadering is voor situaties met zwakke interacties.
3. Richting voor Onderzoek: Het artikel pleit voor het verlaten van het dogma van "volledigheid". De toekomst van relationele benaderingen ligt in het ontwikkelen van een formalisme dat de overgang tussen relationele beschrijvingen en een onderliggende absolute realiteit (vergelijkbaar met "complete observables" in de algemene relativiteitstheorie) beschrijft.
4. Verbinding met Kwantumzwaartekracht: De aanpak sluit aan bij bestaand onderzoek in kwantumzwaartekracht en kwantumreferentiekaders, wat suggereert dat de oplossing voor het meetprobleem mogelijk ligt in de integratie van deze gebieden.

Samenvattend: Adlam concludeert dat de kritiek op RQM eigenlijk een aanwijzing is voor de juiste ontwikkeling van de theorie: we moeten erkennen dat de kwantummechanica een relationele benadering is van een diepere, absolute realiteit, en dat de "instorting" het moment is waarop deze benadering faalt door sterke interactie.