Complementariteit

jonge oude vrouwEen karakteristieke eigenschap van de kwantummechanica is dat eigenschappen van een object die nodig zijn om het object compleet te beschrijven, elkaar uitsluiten. Om bijvoorbeeld de baan van een elektron te beschrijven, moeten we de plaats en de impuls ervan op ieder moment kennen. Maar dat is volgens de onzekerheidsrelatie van Heisenberg totaal uitgesloten…

Dit betekent ook dat men de uitkomst van een experiment om de plaats te meten, niet zonder meer mag combineren met de uitkomst van een experiment om de impuls te meten. Het is het één of het ander. Bohr noemt dergelijke eigenschappen die door het onzekerheidsprincipe van Heisenberg met elkaar verbonden zijn complementair.

Een eend of een konijntje ? Afhankelijk van hoe we kijken zien nemen we één van beide waar.

Een eend of een konijntje? Afhankelijk van hoe we kijken, nemen we één van beide waar.

Men kan dus niet zeggen dat een elektron een impuls of een plaats heeft, vooraleer men ze waargenomen of gemeten heeft. De eigenschappen impuls en plaats  ontstaan als het ware pas door de waarneming. Hoe de werkelijkheid eruit ziet zonder dat we ze waarnemen, kunnen we niet weten in de kwantummechanica! Bohr vatte dat treffend samen in volgend citaat: “Het is verkeerd te denken dat het de taak van de natuurkunde is om uit te vinden hoe de natuur is. De natuurkunde gaat uitsluitend over wat wij over de natuur kunnen zeggen”. De kwantummechanica, in tegenstelling tot de klassieke fysica, handelt niet over wat bestaat, maar over wat wordt waargenomen.

Einstein had het hier heel moeilijk mee. Volgens hem moet de fysica de natuur beschrijven zoals ze is, ook als we ze niet waarnemen. “Bestaat de maan dan niet, als we niet kijken?” vroeg hij aan Bohr.

Het is verkeerd te denken dat het de taak van de natuurkunde is om uit te vinden hoe de natuur is. De natuurkunde gaat uitsluitend over wat wij over de natuur kunnen zeggen.” 

Niels Bohr