De kansregels van de quantumwereld zijn nog fundamenteler dan gedacht

In dit artikel:

De quantumtheorie beschrijft de uitkomsten van metingen niet als zekerheden, maar als kansen. Die probabilistische aard hangt samen met de regel van Born, die bepaalt hoe waarschijnlijk een bepaalde uitkomst is. Deze regel geldt als een postulaat: natuurkundigen nemen hem aan, maar hebben hem niet uit diepere principes bewezen. Dat speelt ook een rol in het meetprobleem, waarbij een quantumobject vóór een meting meerdere mogelijke toestanden lijkt te hebben en daarna één uitkomst krijgt.

Jiaxuan Zhang van de Universiteit van Oxford onderzocht twee jaar lang vijf bekende pogingen om de regel van Born af te leiden uit wiskundige uitgangspunten zonder kansrekening. De afleidingen waren gebaseerd op uiteenlopende interpretaties van de quantumtheorie, maar volgens Zhang bevatten ze allemaal al een probabilistische aanname. In elk geval bleek een vorm van additiviteit noodzakelijk: de kansen van alle mogelijke uitkomsten moeten samen 100 procent vormen, vergelijkbaar met de uitkomsten van een dobbelsteen.

Volgens natuurkundige Augusto Smerzi maakt Zhang daarmee duidelijk welke rol deze aanname speelt, maar haar onderzoek verklaart nog niet waarom de natuur zich daadwerkelijk volgens de regel van Born gedraagt. Het sluit een kansvrije wiskundige basis daarom niet definitief uit. Zhang wil ook andere afleidingen onderzoeken en verwacht dat die zoektocht nog nieuwe inzichten kan opleveren.