Het quantum en de ziel

Hendrik Snijders

De Volkskrant, 19 mei 1992, laatste artikel van negendelige serie De Quantumdans.

            Worden onze gedachten gestuurd door de wetten van de natuurkunde? Velen zullen deze vraag in eerste instantie ontkennend beantwoorden. Gedachten zijn immers bij uitstek niet-materieel en de natuurkunde beperkt zich tot het bestuderen van de materiële aspecten van de wereld. Gedachten zijn geest en de natuurkunde beperkt zich tot het lichaam.
            De Amerikaanse fysica en filosofe Danah Zohar beweert in Het Quantum Zelf uit 1990 dat de natuurkunde zich wel met de geest moet bezighouden. Zij beschouwt het golf/deeltjes-dualisme uit de quantummechanica als een goede metafoor voor de lichaam/geest-verhouding. Maar het is meer: volgens Zohar vormt het bewustzijn op het meest elementaire bestaansniveau de golfzijde van het golf/deeltjes-dualisme.
            Een dergelijke bewering maakt je nieuwsgierig naar de achterliggende argumentatie. Maar de lezer komt bedrogen uit. Het is een stelling die de basis vormt voor een intrigerend en meeslepend betoog, maar de bewijslast voor de stelling ontbreekt. Daardoor is het boek op drijfzand gebouwd, met als gevolg dat sceptici niet worden 'bekeerd', maar veeleer in de opvatting worden gesterkt dat lichaam en geest volstrekt gescheiden zijn.
            In De nieuwe geest van de keizer uit 1989 betoogt Roger Penrose met meer overtuigingskracht dat lichaam en geest niet volledig te scheiden zijn. De vermaarde Britse wiskundige acht het zeer waarschijnlijk dat de menselijke hersenen gebruik maken van de wonderen van de quantummechanica.
            Die conclusie vloeit voort uit de ontdekking dat het netvlies van een pad onder de juiste omstandigheden afzonderlijke fotonen kan waarnemen. Penrose meent dat het netvlies technisch gesproken deel uitmaakt van de hersenen. Een enkel foton kan zodoende een macroscopisch zenuwsignaal tot gevolg hebben.
            Het menselijk oog neemt pas fotonen waar als ze in groepjes van minstens zeven optreden, maar hier onderdrukt een bijkomend mechanisme waarschijnlijk de zwakste signalen. Penrose denkt dat diep in de hersenen cellen zitten die gevoelig zijn voor één quantum. Als dat het geval is, speelt de quantummechanica volgens Penrose een belangrijke rol in de werking van de hersenen.
            Penrose besteedt veel aandacht aan de rol van de wiskunde. Wiskundigen bekommeren zich meestal niet om praktische toepassingen. Maar bij nieuwe ontdekkingen kunnen natuurkundigen de benodigde wiskunde toch vaak kant en klaar uit de boekenkast halen. Dat ondervond Einstein bij de ontwikkeling van de relativiteitstheorie en Heisenberg bij de deeltjesbeschrijving van de quantummechanica. Zelfs bij de speurtocht naar elementaire deeltjes fungeert de wiskunde vaak als gids, zoals bij de ontdekking van de quarks.
            Penrose meent dat bij veel wiskundige ontdekkingen sprake is van natuurwetten, zoals bij de Euclidische meetkunde. Een recenter voorbeeld ziet Penrose in de ontdekking van Mandelbrot dat zeer eenvoudige rekenprocedures uiterst complexe figuren (fractals) kunnen opleveren. Hij meent dat deze Mandelbrot-verzamelingen geen produkt zijn van de menselijke geest, maar dat ze echt bestaan. Penrose verwacht echter niet dat algoritmen, wiskundige rekenprocedures, overal tot succes leiden. Hij illustreert dat onder meer met het vermogen van Mozart om in een oogopslag een hele compositie te overzien. Dergelijke prestaties zijn volgens Penrose niet te verklaren met algoritmische modellen.
           
            Er zou een niet-algoritmisch element toegevoegd moeten worden aan de huidige wiskundige beschrijvingen van de natuur, in elk geval voor die processen die niet volledig losstaan van onze hersenactiviteit. Dat is het geval bij de quantummechanica.
            Deze fysische theorie is volgens Penrose toe aan een grondige opknapbeurt. Hoe dat moet, kan hij slechts in grote lijnen schetsen. Daarbij sluit hij aan bij betogen van de Belgische Nobelprijswinnaar Ilya Prigogine, die zich verzet tegen de gangbare opvatting dat de natuurwetten ongevoelig zijn voor omkering van de tijd.
            "Naar mijn mening is ons huidige beeld van de fysische werkelijkheid, in het bijzonder onze opvatting van tijd, toe aan een forse herziening - misschien nog wel forser dan die welke het gevolg was van de relativiteitstheorie en de quantummechanica", aldus Penrose in De nieuwe geest van de keizer. Penrose meent dat een nieuwe quantumtheorie nodig is om 'de geest' of 'het denken' te kunnen begrijpen. Maar die vernieuwing is ook nodig als oplossing voor het probleem van de waarneming dat de quantummechanica al meer dan een halve eeuw teistert.
            Penrose vindt Niets Bohr te pessimistisch Die meende dat er geen objectieve werkelijkheid is. Als in de quantummechanica twee toestanden mogelijk zijn, dan meende Bohr dat beide alternatieven blijven bestaan tot het moment van de meting. Volgens Penrose geldt dat alleen binnen zeer beperkte grenzen: "Zolang de effecten van die alternatieven beneden het één-gravitonniveau (...) blijven, bestaan ze inderdaad naast elkaar."
            Gravitonen zijn de dragers van de zwaartekracht. Deze deeltjes zijn nog nooit waargenomen, maar toch zijn veel natuurkundigen overtuigd van hun bestaan. Penrose verwacht dat de quantummechanica een onderscheid moet maken tussen verschillende alternatieven, zodra de wisselwerking met de omgeving groter wordt dan een graviton.
            Penrose geeft toe dat zijn beweringen nog zeer speculatief zijn, maar op grond van de gepresenteerde argumenten is hij ervan overtuigd dat er een niet-algoritmisch element in de quantummechanica nodig is. Met de ontwikkeling daarvan kunnen wetenschappers jaren vooruit. Het is zeer waarschijnlijk dat de komende tien jaar veel nieuwe populair-wetenschappelijke beschouwingen de jongste inzichten over ons zullen uitstorten.