Wetenschappelijke details en voorbeelden

Okee, eerst de details betreffende dit voorbeeld:
Uiteindelijk leidt ons dit naar de onvermijdelijke conclusie dat, wanneer ik u voorbij fiets, mijn horloge langzamer loopt dan het uwe (vanuit uw waarneming) en uw horloge langzamer loopt dan de mijne (vanuit mijn waarneming). Dit is door mijn brein niet meer te bevatten, maar het is wel de werkelijkheid.

Stel ik fiets met een snelheid van 18 km/uur, dat komt overeen met precies 5 m/s. Ik heb het eens even precies uitgerekend en daar komt het volgende uit. Wanneer uw horloge precies één seconde verder is dan ‘ziet’ u dat mijn horloge nog ‘maar’ 0.999999999999999861 seconden verder is. Ik heb ‘ziet’ tussen aanhalingstekens staan, want dit verschil is voor een mens uiteraard niet waarneembaar. En het onbevattelijke is dat ik op de fiets hetzelfde waarneem. Wanneer bij mij een seconde verstreken is, dan is uw horloge nog ‘maar’ 0.999999999999999861 seconden verder.

Maar het verschil is er wel degelijk en het neemt toe met de snelheid. De Apollo ruimteschepen die veertig jaar geleden op weg gingen naar de Maan verlieten de Aarde met een snelheid van ongeveer 11 km/s (van Groningen naar Maastricht binnen een halve minuut). Dat betekent uiteindelijk dat wanneer er op Aarde één seconde verstrijkt er voor de astronaut in de ruimte 0.999999999327 seconden verstrijken, waargenomen vanaf de Aarde. Dus ook al halen we alles uit de kast, dan nog is de relatieve tijdsvertraging minder dan een miljardste! Kortom, relativistisch gezien zijn we slakken. Trage slakken zelfs.

Snelheden optellen is ook zo’n wonderbaarlijk verhaal. Stel u loopt in een bus naar voren met 5 km/uur en de bus is aan het rijden met 50 km/uur. Wat is dan uw snelheid zoals waargenomen door iemand die langs de kant van de weg staat? Nee, geen 50 + 5 = 55 km/uur, maar een fractie minder: 54.999... (en nog een riedel negens) km/uur.

Kwantummechanica zit ook boordevol werkelijkheden waar ons brein echt niet aan wil. Ik zal er twee hele leuke uithalen.

Allereerst is er het onzekerheidsprincipe. Hiermee wordt bedoeld dat er omtrent ‘iets’ altijd een onzekerheid is waar het is en hoe snel het dan is. Deze onzekerheid is weliswaar heel erg gering, maar wel degelijk aanwezig. En tot overmaat van ramp zijn deze twee onzekerheden betreffende plaats en snelheid aan elkaar gekoppeld: hoe kleiner de ene, hoe groter de ander. Hoe meer je je best zou doen om van iets te bepalen waar het is, hoe groter de onzekerheid wordt hoe snel het dan is. En hoe meer je je best zou doen om van iets te bepalen hoe snel het is, hoe groter de onzekerheid wordt waar het dan is. Dit is de koppeling van de onzekerheid van plaats en snelheid, maar die koppeling is er ook ten aanzien van de onzekerheid aangaande tijd en energie. Zoals elk brein wil ook mijn brein dolgraag controle, maar we kunnen niet anders dan slechts uitspraken doen over een bepaalde kans om iets ergens op een bepaald tijdstip aan te treffen. “Waar” en “wanneer” zijn nimmer exact te maken!

Een andere hele boeiende is: je kunt iets niet waarnemen zonder het te beïnvloeden. Dus als je ‘het’ niet wilt beïnvloeden dan is de enige mogelijkheid: niet waarnemen. Maar als je het niet waarneemt dan kun je ook niet zeggen of het er überhaupt wel is. Dingen bestaan omdat wij ze waarnemen, maar dit gaat onvermijdelijk gepaard met beïnvloeding van het waargenomene. Als wij iets, of onze omgeving, of de wereld, niet willen beïnvloeden dan rest ons niets anders dan het niet waar te nemen. Maar hoe weten we dan nog dat de wereld bestaat?
Karel de Vlieger,
2011