Against Many Worlds
Dit artikel betoogt dat de Many Worlds-interpretatie van de kwantumtheorie niet succesvol de Born-regel kan afleiden via axiomatische, deductieve of inductieve benaderingen vanwege fundamentele structurele obstructies.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
Stel je voor dat je een film kijkt, maar in plaats van één verhaal dat op het scherm afspeelt, splitst de film zich in een miljard verschillende versies telkens wanneer een personage een keuze maakt. In de ene versie redt de held de dag; in een andere struikelt hij; in een derde verschijnt hij helemaal niet op. Dit is het wilde idee achter de "Veel-werelden-interpretatie" van de kwantumfysica. Het suggereert dat het universum niet slechts één pad volgt, maar alle mogelijke paden tegelijk volgt, waardoor er een gigantische, vertakkende boom van realiteiten ontstaat.
Maar hier komt het lastige deel: in ons echte leven zien we al deze mogelijkheden niet even vaak gebeuren. Als je een munt opgooit, landt hij 50% van de tijd op kop en 50% van de tijd op munt. Dit specifieke recept voor hoe waarschijnlijk dingen zijn om te gebeuren, wordt de "Born-regel" genoemd. Het is de gouden regel die wetenschappers vertelt hoe ze de wiskunde van de kwantummechanica kunnen omzetten in voorspellingen in de echte wereld. Zonder deze regel is de kwantumtheorie slechts een verzameling vergelijkingen zonder manier om ons te vertellen wat we daadwerkelijk zullen zien in een laboratorium. De grote vraag is: als het idee van de Veel-werelden-interpretatie waar is, waar komt dit recept dan vandaar? Waarom voelen sommige takken van het universum "echter" of waarschijnlijker aan dan andere?
Twee filosofen, Emily Adlam en Jacob Barandes, hebben een kritische blik op dit probleem geworpen. Zij stellen dat de Veel-werelden-interpretatie vastzit in een doos. Ze zeggen dat je, hoe hard je ook probeert, de Born-regel niet kunt verklaren met de regels van het Veel-werelden-universum. Ze testten drie belangrijke manieren waarop wetenschappers zaken gewoonlijk verklaren — het simpelweg als regel aannemen, het gebruiken van logica om iets te bewijzen, of gissen op basis van eerdere patronen — en stelden vast dat alle drie de wegen in een doodlopende straat eindigen. Hun conclusie is dat als je gelooft in de Veel-werelden-interpretatie, je geen enkele manier hebt om te rechtvaardigen waarom het universum de specifieke waarschijnlijkheidsregels volgt die wij observeren, wat zou kunnen betekenen dat de theorie niet een levensvatbare beschrijving van de werkelijkheid is.
De Drie Deuren Die Op Slot Zitten
De auteurs zetten een spel op met drie deuren. Om de Veel-werelden-theorie te laten werken, moet je door een van deze deuren lopen om de Born-regel te verklaren. Maar zij stellen dat elke deur stevig op slot zit.
Deur 1: De "Het is gewoon zo"-regel (De Axiomatische benadering)
Stel je voor dat je een videogame bouwt. Je schrijft de code voor de wereld en besluit dan een regel toe te voegen: "De speler wint 90% van de tijd." Je kunt die regel gewoon in de code van het spel schrijven. In de wetenschap wordt dit een "axioma" genoemd — een basisregel die je gewoon accepteert zonder deze te bewijzen.
Het probleem, zeggen de auteurs, is dat de Veel-werelden-theorie geen plek heeft om deze regel te plaatsen. De theorie begint met een eenvoudige, gladde golf die zich in takken splitst. Deze takken zijn niet de fundamentele bouwstenen; ze zijn als bomen die uit de bodem groeien. Je kunt geen regel over de bomen schrijven (zoals "deze bomen moeten geel zijn") als je basiscode alleen de bodem en de regen beschrijft. De "takken" waar waarnemers in leven, zijn slechts dingen die later opduiken. Als je probeert de Born-regel als een basisregel toe te voegen, probeer je een huis te bouwen door eerst het dak te schilderen voordat je zelfs maar de fundering hebt gelegd. Het past niet in de structuur van de theorie.
Deur 2: Het "Logische Puzzelstuk" (De Deductieve benadering)
Dit is de "laat je werk zien"-deur. Je begint met de basisregels van het spel en gebruikt pure logica om te bewijzen dat de speler moet winnen in 90% van de gevallen. Je kunt niet gewoon zeggen "het is een regel"; je moet het afleiden.
De auteurs wijzen op een enorme hindernis hier: je kunt geen getal zoals "50%" krijgen uit een logische puzzel als je geen getallen hebt om mee te beginnen. De basisregels van de Veel-werelden-interpretatie gaan allemaal over gladde, deterministische golven. Er is geen "toeval" of "geluk" ingebouwd in de basiscode. Het is alsoal proberen een chocoladetaart te bakken met alleen bloem en water, zonder ooit suiker of cacao toe te voegen. Hoe hard je ook mengt, je zult nooit chocolade krijgen.
Sommige mensen proberen dit te herstellen door externe helpers aan te voeren, zoals "rationaliteit" of "besluitvormingstheorie". Ze zeggen: "Als je een rationeel persoon bent, zou je moeten wedden alsof de Born-regel waar is." Maar de auteurs zeggen dat dit een valstrik is. Waarom zou een rationeel persoon op die manier wedden? Meestal wedden we zo omdat het ons helpt om vaker te winnen. Maar om te weten of je vaker wint, moet je de waarschijnlijkheden eerst kennen! Het is een cirkel. Je hebt de waarschijnlijkheden nodig om te bewijzen dat je de waarschijnlijkheden moet gebruiken. Het is alsof je probeert te bewijzen dat je lang bent door jezelf te meten met een liniaal die je nog niet hebt gekalibreerd.
Deur 3: Het "Gokspel" (De Inductieve benadering)
Dit is de "leer van ervaring"-deur. We kijken naar het verleden: "De munt landde gisteren 50% van de tijd op kop, dus het zal morgen waarschijnlijk weer zo zijn." Dit werkt geweldig in onze normale wereld, omdat de wereld meestal consistent is.
Maar in het Veel-werelden-universum gebeurt alles. Als je een munt een miljard keer opgooit, is er een tak waarin hij elke keer op kop landt, en een tak waarin hij elke keer op munt landt, en een tak waarin hij eerst op kop, dan op munt, dan op kop, dan op munt landt. Omdat elk mogelijk patroon ergens bestaat, helpt het kijken naar het verleden je niet om de toekomst te voorspellen. Sterker nog, de auteurs stellen dat de "toekomst" in een Veel-werelden-universum een gigantische chaos is van elke mogelijkheid. Om inductie te laten werken, zou je een speciale regel moeten toevoegen die zegt: "We mogen alleen naar de takken kijken waar de munt zich normaal gedraagt." Maar dat is gewoon het de Born-regel via de achterdeur naar binnen smokkelen! Het is alsof je zegt: "Ik kijk alleen naar de loterijtickets die gewonnen hebben," en dan beweert dat je de loterij kunt voorspellen.
De "Vierde Weg" die het niet is
De auteurs overwegen ook of er een "vierde weg" is om het op te lossen. Misschien moeten we gewoon de betekenis van woorden als "ik" of "onzekerheid" veranderen om het werkend te krijgen. Maar ze zijn zeer sceptisch. Ze argumenteren dat het veranderen van de definities van woorden het wiskundige probleem niet echt oplost. Het is alsof je probeert een kapotte automotor te repareren door de zuigers "vleugels" te noemen. De motor zal nog steeds niet draaien.
De Kern van het Zaken
Het artikel concludeert dat de Veel-werelden-interpretatie vastzit. Het kan de Born-regel niet verklaren door deze simpelweg te benoemen, door deze te bewijzen, of door deze te raden. De auteurs suggereren dat dit niet slechts een klein technisch probleempje is; het is een fundamentele muur. Als je niet kunt uitleggen waarom het universum de regels van de waarschijnlijkheid volgt, dan is de theorie misschien geen geldige beschrijving van de werkelijkheid.
Ze zeggen niet dat de theorie definitief onjuist is, maar ze zeggen dat het een "fatale fout" heeft die nog niemand heeft kunnen oplossen. Totdat iemand een manier vindt om de Born-regel uit de Veel-werelden-structuur te halen zonder het simpelweg te verzinnen, blijft de theorie onvolledig. Het is een beetje alsof je een kaart van een stad hebt die elke mogelijke straat laat zien, maar geen enkele manier biedt om te vertellen welke straat je daadwerkelijk bewandelt. Zonder dat is de kaart niet erg nuttig om je huis te vinden.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.