Je denkt dat je de wereld kent. Drie dimensies van ruimte, plus die ene van tijd. Simpel, toch? Maar stel je voor dat de natuurkunde stiekem een veel complexer schouwspel opvoert. Onderzoekers hebben nu lichtdeeltjes vastgelegd die tegelijkertijd in 37 dimensies tegelijk bestaan. Dit is geen sciencefiction, dit is hoe ons universum fundamenteel werkt.
Waarom is dit belangrijk voor ons, zittende op de bank met een kop koffie? Omdat het bewijst dat de 'regels' die we dagelijks volgen – oorzaak en gevolg – op het allerkleinste niveau compleet op hun kop worden gezet. Dit experiment, geleid door Zhengzhao Liu van de Technische Universiteit van Denemarken, dwingt ons om na te denken over wat ‘afstand’ en ‘locatie’ nu écht betekenen.
De 'Spookachtige' Samenhang van Quanta
Dit bizarre resultaat komt voort uit een klassiek probleem in de kwantumfysica: het Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) paradox. Dit klinkt ingewikkeld, maar de kern is fascinerend: kwantumverstrengeling.
Verstrengeling is alsof je twee munten hebt die je tegelijkertijd opgooit, maar als de ene ‘kop’ is, weet je direct dat de andere ‘munt’ moet zijn, hoe ver ze ook van elkaar verwijderd zijn. Meet je de ene, dan weet de andere zijn lot ogenblikkelijk.
Einstein noemde dit ooit het griezelige ‘spookverschijnsel op afstand’. Het druist in tegen onze alledaagse intuïtie: hoe kan iets hier mijn actie daar beïnvloeden zonder vertraging? In ons dagelijks leven, bijvoorbeeld bij het bestellen van een nieuwe kast bij IKEA, weten we dat de bezorging tijd kost. In de kwantumwereld is die tijd er blijkbaar niet altijd.
Van Twee Dingen naar 37 Coördinaten
Wat de wetenschappers in Kopenhagen deden, was slim. Ze namen de verstrengelde fotonen – de lichtdeeltjes – en wisten deze om te zetten in coherent licht. Dit gaf hen een perfect instrument om hun gedrag te controleren.
Het punt is dit: om de toestand van een gewone stoel te beschrijven, heb je lengte, breedte en hoogte nodig (3D) plus de tijd (4D). Voor het beschrijven van deze specifieke, verstrengelde fotonen hadden de onderzoekers 37 coördinaten nodig om hun eigenschappen volledig vast te leggen.
Zie het alsof je een gewoon fietsslot beschrijft: je hebt de kleur en de lengte nodig. Maar deze lichtdeeltjes gedroegen zich als een slot dat je alleen kunt openen met 37 verschillende, verborgen sleutels tegelijkertijd. Hoe meer dimensies, hoe rijker de informatie.
Wat nu met je Nederlandse Postcode?
Dit klinkt misschien nutteloos als je boodschappen moet doen in de lokale supermarkt, maar de implicaties zijn gigantisch: het bevestigt de kwantum-non-lokaliteit van ons universum. De natuur houdt zich niet aan onze lokale, klassieke regels.
Praktische toepassing: de toekomst van computers
Hoewel wij nog steeds met onze Windows-laptop worstelen, is dit onderzoek cruciaal voor de volgende stap: kwantumcomputers. Hoe meer dimensies je kunt manipuleren, hoe meer informatie een systeem kan verwerken. Het beheersen van deze 37-dimensionale toestanden betekent een potentieel exponentiele sprong in rekenkracht.
- Het helpt ons te begrijpen hoe de meest extreme deeltjes zich gedragen.
- Het wijst de weg naar veiliger en sneller dataverkeer (kwantumcryptografie).
- Het dwingt ons de fundamentele aannames over ruimte en tijd te herzien.
Je hoeft nu geen angst te hebben dat je tuinstoel plotseling in een andere dimensie verschijnt. Maar het is wel een krachtige herinnering dat de realiteit die je ziet, slechts een klein hoekje is van wat er werkelijk gaande is. De natuurkunde is veel creatiever dan we dachten.
Wat denk jij: als deeltjes zo complex kunnen zijn, hoeveel onzichtbare dimensies missen we nog in ons dagelijks leven?
