Was Schrödinger ever a determinist?

De Grote Kosmische Dobbelsteenworp

Stel je het universum voor als een enorme, tikkende klokwerkmachine. Eeuwenlang geloofden wetenschappers dat als je precies wist waar elk tandwiel zat en hoe snel het draaide, je precies kon voorspellen wat er hierna zou gebeuren, voor altijd. Dit idee wordt determinisme genoemd: het geloof dat de toekomst al door het verleden is geschreven, zoals een film die al is opgenomen en alleen nog maar afgespeeld hoeft te worden. Maar toen arriveerde in de vroege 20e eeuw een nieuwe soort wetenschap genaamd kwantummechanica. Het suggereerde dat de natuur op het kleinste niveau helemaal niet werkt als een klokwerkmachine. In plaats daarvan gedraagt het zich meer als een worp met dobbelstenen, waarbij je alleen de kansen kunt voorspellen dat iets gebeurt, niet het resultaat zelf. Deze verschuiving van "zeker lot" naar "toeval" schokte de wereld van de fysica in haar kern.

Een van de beroemdste wetenschappers uit dat tijdperk, Erwin Schrödinger, wordt vaak herinnerd als de man die een hekel had aan dit nieuwe idee. Hij is beroemd om een spookachtig gedachte-experiment met een kat die tegelijkertijd zowel dood als levend is, en veel mensen denken dat hij dit gebruikte om aan te tonen hoe belachelijk kwantumtoeval eigenlijk was. Maar wat als we het verhaal verkeerd hebben gelezen? Wat als de man die de beroemde vergelijking schreef die beschrijft hoe kwantumgolven bewegen, eigenlijk de grootste fan van het "dobbelsteenuniversum" was? Deze vraag is belangrijk omdat het verandert hoe we naar de geschiedenis van de wetenschap kijken en ons dwingt de vraag te stellen: is het universum werkelijk willekeurig, of hebben we de aanwijzingen gewoon honderd jaar lang gemist?

---

De Misbegrepen Rebel

Lange tijd hebben geschiedenisboeken Erwin Schrödinger afgeschilderd als een chagrijnige oude garde, een "reactionair" die weigerde de oude manieren los te laten. Samen met andere grote namen zoals Einstein wordt hij vaak gegroepeerd bij de wetenschappers die vochten tegen het revolutionaire idee dat de natuur fundamenteel willekeurig is. Het verhaal gaat dat Schrödinger wanhopig probeerde te bewijzen dat het universum nog steeds een glad en voorspelbaar mechanisme was, net als de klokwerkmodellen uit het verleden.

Maar dit nieuwe artikel suggereert dat dit beroemde verhaal een beetje een vergissing is. De auteurs, Flavio Del Santo en Nicolas Gisin, betogen dat Schrödinger niet vocht tegen willekeur; hij was eigenlijk een van de vroegste en meest radicale kampioenen ervan. Hoewel zijn beroemde vergelijking (die beschrijft hoe deeltjes zich als golven bewegen) er heel vloeiend en voorspelbaar uitziet, betoogde Schrödinger zelf een groot deel van zijn leven dat het universum eigenlijk een chaotische, statistische bende is. Hij probeerde niet het determinisme te redden; hij probeerde iedereen te vertellen dat determinisme van begin af aan nooit echt heeft bestaan.

De Drie Argumenten voor Chaos

Het artikel duikt in de oude essays van Schrödinger, met name één genaamd "Indeterminism in Physics", om aan te tonen dat hij drie slimme redenen had om in willekeur te geloven, nog voordat de kwantummechanica de standaard werd.

1. De leugen van "Perfecte Precisie"
Ten eerste viel Schrödinger het idee aan dat we het startpunt van iets ooit perfect kunnen kennen. In de oude "klokwerk"-visie zou je, als je de exacte snelheid en positie van een bal kende, precies kunnen voorspellen waar deze zou landen. Schrödinger argumenteerde dat dit slechts een wiskundige truc is, een "artifice". Hij wees erop dat het aannemen dat je snelheid met oneindige precisie kunt meten, onmogelijk is. In de werkelijkheid leiden zelfs in de klassieke fysica (de natuurkunde van alledaagse dingen) identieke begincondities niet tot identieke resultaten; ze leiden alleen tot dezelfde statistieken of patronen. Het is als het proberen te voorspellen van het exacte pad van een blad dat in een storm valt; zelfs als je denkt de wind perfect te kennen, zorgen de kleine, onmeetbare wiebelingen ervoor dat de uitkomst altijd een verrassing is.

2. De kapotte klok en de eenrichtingsweg
Ten tweede keek hij naar hoe dingen in de loop van de tijd veranderen. De oude visie stelde dat de natuur strikte, omkeerbare wetten volgt (als je een film van een draaiende planeet achterstevoren zou afspelen, zou het nog steeds logisch zijn). Schrödinger betoogde dat de natuur eigenlijk vol zit met "discontinuïteit" en "onomkeerbaarheid". Hij noemde het geloof in strikte wetten een "filosofisch vooroordeel" of een "oude gewoonte" waar wetenschappers simpelweg niet van wilden afstappen. In plaats daarvan suggereerde hij dat de natuurwetten meer lijken op een "spel van kansen". Hij wees erop dat de meeste dingen in de natuur eenrichtingsverkeer zijn (zoals een ei dat breekt; het breekt nooit meer terug); dit suggereert dat het universum geen strikt, vooraf geschreven script volgt, maar bij elke stap de dobbelstenen werpt.

3. De limiet van informatie
Ten slotte maakte Schrödinger een breinbrekend argument over informatie. Hij suggereerde dat de natuur mogelijk bestaat uit een eindig aantal "ja-of-nee"-antwoorden, zoals een reeks enen en nullen (bits aan informatie). Hij betoogde dat als de natuur elk detail van het universum met oneindige precisie zou moeten beschrijven, dit een oneindige hoeveelheid informatie zou vereisen, wat onmogelijk is. Omdat de natuur een limiet heeft aan hoeveel informatie zij kan bevatten, kan zij niet mogelijk een perfect gedetailleerde, deterministische machine zijn. In plaats daarvan moet zij een beetje vaag en willekeurig zijn. Dit was een zeer vooruitstrevend idee, dat de moderne concepten van "informatietheorie" decennia eerder anticipeerde voordat deze officieel benoemd werd.

De Radicale Waarheid

Het artikel concludeert dat Schrödingers visie eigenlijk veel radicaler was dan we beseften. Terwijl moderne wetenschappers die geloven dat het universum een gigantische, onveranderlijke golf is (de zogenaamde "Everettianen"), zijn vergelijking gebruiken om te bewijzen dat alles deterministisch is, zou Schrödinger zelf waarschijnlijk met zijn ogen gerold hebben bij dat idee. Hij geloofde dat de "indeterministische" aard van de fysica al duidelijk was lang voordat de kwantummechanica werd ontdekt.

De auteurs suggereren dat de ware genialiteit van Schrödinger lag in het feit dat hij zag dat het universum nooit een klokwerkmachine was geweest. Hij maakte deel uit van een groep wetenschappers in Wenen die leerden dat "alles wat in de natuur gebeurt, het resultaat is van toevallige gebeurtenissen". Het artikel betoogt dat we Schrödinger een eeuw lang verkeerd hebben gelezen, denkend dat hij de schurk van het willekeurverhaal was, terwijl hij in werkelijkheid een van de meest luidruchtige helden ervan was. Hij accepteerde het einde van het determinisme niet alleen; hij probeerde ons te vertellen dat het determinisme altijd al een mythe was geweest.