In de nasleep van de ontmoedigende commentaren na het bericht van vorige week over de Parapsychologische Vereniging, lijkt het de moeite waard om de bewering dat parapsychologische verschijnselen onverenigbaar zijn met de bekende wetten van de fysica, in detail uit te leggen. Het belangrijkste punt hier is dat, terwijl er zeker veel dingen zijn die de moderne wetenschap niet begrijpt, er ook veel dingen zijn die zij wel begrijpt, en die dingen laten telekinese, telepathie, enz. eenvoudigweg niet toe. Wat niet wil zeggen dat we kunnen bewijzen dat die dingen niet echt zijn. Dat kunnen we niet, maar dat is een volkomen waardeloze bewering, want de wetenschap bewijst nooit iets; zo werkt de wetenschap nu eenmaal niet. In plaats daarvan verzamelt zij empirisch bewijs voor of tegen verschillende hypothesen. Als we kunnen aantonen dat paranormale verschijnselen onverenigbaar zijn met de natuurwetten die we op dit moment begrijpen, dan is het onze taak om de relatieve aannemelijkheid van “sommige mensen zijn ten prooi gevallen aan slordig onderzoek, onbetrouwbare getuigenissen, vooringenomenheid en wishful thinking” af te wegen tegen “de natuurwetten die zijn getest door een enorm aantal rigoureuze en zeer nauwkeurige experimenten in de loop van vele jaren zijn gewoon verkeerd op een tastbare macroscopische manier, en niemand heeft het ooit gemerkt.”
Het cruciale concept hier is dat, in het moderne kader van de fundamentele fysica, we niet alleen bepaalde dingen weten, maar dat we een zeer nauwkeurig begrip hebben van de grenzen van onze betrouwbare kennis. We begrijpen, met andere woorden, dat hoewel er ongetwijfeld verrassingen zullen optreden (als wetenschappers hopen we daar allemaal op), er bepaalde klassen van experimenten zijn die gegarandeerd geen spannende resultaten zullen opleveren – in wezen omdat dezelfde of gelijkwaardige experimenten al eerder zijn uitgevoerd.
Een eenvoudig voorbeeld wordt gegeven door Newtons wet van de zwaartekracht, de beroemde omgekeerd-kwadraatwet. Het is een behoorlijk succesvolle natuurkundige wet, goed genoeg om astronauten naar de maan en terug te brengen. Maar hij is zeker niet absoluut waar; in feite weten we al dat de wet niet meer klopt, vanwege correcties van de algemene relativiteit. Toch is er een regime waarin de Newtoniaanse zwaartekracht een effectieve benadering is, in ieder geval goed tot op een welbepaalde nauwkeurigheid. We kunnen met een gerust hart zeggen dat als je geïnteresseerd bent in de zwaartekracht tussen twee objecten die op een bepaalde afstand van elkaar verwijderd zijn, met bepaalde massa’s, de theorie van Newton tot op zekere precisie het juiste antwoord geeft. Bij grote afstanden en hoge nauwkeurigheden wordt het geldigheidsgebied geformaliseerd door het geparametriseerde post-Newtoniaanse formalisme. Er is een ontelbaar aantal manieren waarop de beweging van testdeeltjes kan afwijken van de Newtoniaanse zwaartekracht (en ook van de algemene relativiteit), en wij kunnen u vertellen wat de grenzen zijn van elk van die manieren. Op kleine afstanden kan het omgekeerd-kwadraat gedrag van de zwaartekrachtwet zeker breken; maar we kunnen je precies vertellen vanaf welke schaal het niet zal breken (ongeveer een tiende millimeter). We kunnen ook kwantificeren hoe goed deze kennis zich uitstrekt tot verschillende soorten materialen; we weten heel goed dat de wet van Newton werkt voor gewone materie, maar de precisie voor donkere materie is begrijpelijkerwijs lang niet zo goed.
Deze kennis heeft consequenties. Als we een nieuwe asteroïde ontdekken die op weg is naar de aarde, kunnen we de Newtoniaanse zwaartekracht betrouwbaar gebruiken om zijn toekomstige baan te voorspellen. Vanuit een rigoureus standpunt zou iemand kunnen zeggen: “Maar hoe weet je dat de Newtoniaanse zwaartekracht in dit specifieke geval werkt? Het is nog niet getest voor die specifieke asteroïde!” En dat is waar, want de wetenschap bewijst nooit iets. Maar het is niet de moeite waard om je er druk over te maken, en iedereen die die suggestie wekt zou niet serieus genomen worden.
Zoals met asteroïden, zo is het ook met de mens. Wij zijn schepselen van het heelal, onderworpen aan dezelfde natuurwetten als al het andere. Zoals iedereen weet, zijn er veel dingen die we niet begrijpen van de biologie en de neurowetenschappen, om nog maar te zwijgen van de ultieme wetten van de fysica. Maar er zijn veel dingen die we wel begrijpen, en alleen de meest elementaire kenmerken van de kwantumveldentheorie volstaan om definitief het idee uit te sluiten dat we voorwerpen van een afstand kunnen beïnvloeden door de werking van pure gedachten.
Het eenvoudigste voorbeeld is telekinese, het vermogen om op afstand een voorwerp te verplaatsen met alleen psychische krachten. Laten we voor de zekerheid eens kijken naar de macht van het buigen van lepels, niet alleen geclaimd door Uri Geller, maar ook door auteur en klimaatscepticus Michael Crichton.
Wat hebben de wetten van de natuurkunde te zeggen over het buigen van lepels?
Lepels zijn gemaakt van gewone materie.
Dit klinkt oncontroversieel, maar het is de moeite waard om het uit te leggen. Lepels zijn gemaakt van atomen, en we weten waar atomen van gemaakt zijn – elektronen gebonden door fotonen aan een atoomkern, die op zijn beurt bestaat uit protonen en neutronen, die op hun beurt gemaakt zijn van quarks bijeengehouden door gluonen. Vijf soorten deeltjes in totaal: op- en neergaande quarks, gluonen, fotonen, elektronen. Dat is het.
Er is geen ruimte voor extra soorten mysterieuze deeltjes die zich, aura-achtig, vastklampen aan de materie in een lepel. Dat komt omdat we weten hoe deeltjes zich gedragen. Als er een ander soort deeltje in de lepel zou zitten, zou het een wisselwerking moeten hebben met de gewone materie waarvan we weten dat die er is – anders zou het niet blijven plakken, het zou er gewoon doorheen zoeven, zoals neutrino’s bijna ongestoord door de aarde zoeven. En als er een soort deeltje zou zijn dat sterk genoeg interageert met de gewone deeltjes in de lepel om aan de lepel te blijven plakken, dan zouden we dat in experimenten gemakkelijk kunnen maken. De regels van de kwantumveldentheorie leggen een direct verband tussen de interactiesnelheid van deeltjes en het gemak waarmee we ze in het lab kunnen maken, als we maar genoeg energie hebben. En we weten precies hoeveel energie er in een lepel beschikbaar is; we kennen de massa’s van de atomen, en de kinetische energie van de thermische bewegingen binnen het metaal. Alles bij elkaar kunnen we zonder vrees voor vergissingen zeggen dat alle nieuwe deeltjes die in een lepel zouden kunnen bestaan, al lang geleden in experimenten zouden zijn ontdekt.
Nogmaals: stel je voor dat je een nieuw soort deeltje hebt uitgevonden dat relevant is voor de dynamica van lepels. Vertel me de massa ervan, en de wisselwerking met gewone materie. Als het te zwaar is of een te zwakke wisselwerking heeft, kan het niet worden gemaakt of gevangen. Als het voldoende licht is en een sterke wisselwerking heeft, is het al vele malen gemaakt en gevangen in experimenten die we al hebben gedaan. Er is geen middenweg. We begrijpen het regime van lepels volledig, niettegenstaande wat je in The Matrix hebt gehoord.
Materie interageert door middel van krachten.
We weten al heel lang dat de manier om materie te bewegen is om er een kracht op uit te oefenen – de Wet van Newton, F=ma, is op zijn minst de op een na beroemdste vergelijking in de natuurkunde. In het kader van de kwantumveldentheorie weten we precies hoe krachten ontstaan: door de uitwisseling van kwantumvelden. We weten dat er slechts twee soorten velden bestaan: bosonen en fermionen. Wij weten dat macroscopische krachten alleen ontstaan door de uitwisseling van bosonen, niet van fermionen; het uitsluitingsbeginsel verbiedt dat fermionen zich in dezelfde toestand opstapelen om een coherent lange-afstandskrachtveld te creëren. En, misschien wel het belangrijkste, we weten waaraan krachten kunnen koppelen: de eigenschappen van de materievelden die een object vormen. Deze eigenschappen omvatten plaats, massa, spin, en verschillende “ladingen” zoals elektrische lading of baryongetal.
Dit is waar het vorige punt om de hoek komt kijken. Lepels zijn slechts een bepaalde rangschikking van vijf soorten elementaire deeltjes – op- en neergaande quarks, gluonen, elektronen, en fotonen. Dus als er een kracht zal zijn die rond een lepel beweegt, zal die aan die deeltjes gekoppeld moeten worden. Als je me vertelt hoeveel elektronen enz. er in de lepel zitten, en hoe hun posities en spins zijn geregeld, kunnen we met zekerheid zeggen hoe een bepaalde kracht de lepel zal beïnvloeden; verdere informatie is niet nodig.
Er zijn slechts twee lange-afstandskrachten sterk genoeg om macroscopische objecten te beïnvloeden – elektromagnetisme en zwaartekracht.
Natuurlijk hebben we hard gewerkt om verschillende krachten in de natuur te ontdekken, en tot nu toe hebben we er vier geïdentificeerd: zwaartekracht, elektromagnetisme, en de sterke en zwakke kernkrachten. Maar de kernkrachten zijn van zeer korte afstand, kleiner dan de diameter van een atoom. Gravitatie en elektromagnetisme zijn de enige waarneembare krachten die zich over langere afstanden voortplanten.
Zouden gravitatie of elektromagnetisme verantwoordelijk kunnen zijn voor het buigen van lepels? In het geval van elektromagnetisme zou het belachelijk eenvoudig zijn het soort velden te detecteren dat nodig is om voldoende kracht uit te oefenen om een lepel te beïnvloeden. Niet te vergeten dat het menselijk brein niet gemaakt is om zulke velden op te wekken of te concentreren. Maar het echte punt is dat, als het elektromagnetische velden zouden zijn die de lepel buigen, het heel erg merkbaar zou zijn. (En de nadruk zou liggen op het beïnvloeden van magneten en circuits, niet op het buigen van lepels.)
In het geval van gravitatie zijn de velden gewoon te zwak. De zwaartekracht stapelt zich op in verhouding tot de massa van de bron, dus de opstelling van de deeltjes in uw hersenen zal een veel kleiner zwaartekrachtseffect hebben dan alleen de plaats van uw hoofd – en dat is veel te zwak om lepels te verplaatsen. Een bowlingbal zou efficiënter zijn, en de meeste mensen zullen het ermee eens zijn dat het verplaatsen van een bowlingbal langs een lepel een te verwaarlozen effect heeft.
Zou er een nieuwe kracht kunnen zijn, die nog niet door de moderne wetenschap is ontdekt? Natuurlijk! Ik heb ze zelf voorgesteld. Natuurkundigen zijn geenszins afkerig van zulke mogelijkheden; ze zijn er zeer enthousiast over. Maar ze nemen ook de experimentele grenzen serieus. En die grenzen tonen ondubbelzinnig aan dat zo’n nieuwe kracht ofwel heel kort moet zijn (minder dan een millimeter), ofwel veel zwakker dan de zwaartekracht, wat een vreselijk zwakke kracht is.
Het punt is dat zulke krachten worden gekenmerkt door drie dingen: hun bereik, hun kracht, en hun bron (waar ze aan koppelen). Zoals hierboven besproken, weten we wat de mogelijke bronnen zijn die relevant zijn voor lepels: quarks, gluonen, fotonen, elektronen. Dus alles wat we hoeven te doen is een reeks experimenten die zoeken naar krachten tussen verschillende combinaties van die deeltjes. En die experimenten zijn al gedaan! Het antwoord is: alle nieuwe krachten die mogelijk op de loer liggen, zijn ofwel (veel) te kort van afstand om alledaagse objecten te beïnvloeden, of (veel) te zwak om gemakkelijk waarneembare effecten te hebben.
Hier is een plot van de huidige grenzen aan zulke krachten, van de Eot-Wash groep aan Julianne’s thuisinstituut. Dit diagram is bedoeld voor krachten die gekoppeld zijn aan het totale aantal protonen plus neutronen; er bestaan soortgelijke diagrammen voor andere mogelijke bronnen. De horizontale as is het bereik van de kracht; dit varieert van ongeveer een millimeter tot tien miljard kilometer. De verticale as is de sterkte van de kracht, en het gebied boven de gekleurde lijnen is door een of meer experimenten uitgesloten. Op een schaal van een meter, relevant voor het buigen van een lepel met je geest, zou de sterkst mogelijke toegestane nieuwe kracht ongeveer een miljardste van de kracht van de zwaartekracht zijn. En vergeet niet, de zwaartekracht is veel te zwak om een lepel te buigen.
Dat is het. We zijn klaar. De diepe les is dat, hoewel de wetenschap niet alles weet, het ook niet “alles kan” is. Er zijn goed gedefinieerde regimes van fysische fenomenen waar we wel weten hoe dingen werken, punt uit. De plaats om te zoeken naar nieuwe en verrassende fenomenen is buiten die regimes. Je hoeft geen uitgebreide dubbelblinde protocollen op te zetten om een oordeel te vellen over de vermogens van vermeende paranormaal begaafden. Onze kennis van de wetten van de fysica sluiten ze uit. Speculaties van het tegendeel zijn niet de herkomst van moedige zieners, het zijn de dromen van mafkezen.
Een soortgelijke redenering zou van toepassing zijn op telepathie of andere parapsychologische verschijnselen. Het is iets minder duidelijk, omdat in het geval van telepathie de invloed zich zou verplaatsen tussen twee menselijke hersenen, in plaats van tussen een brein en een lepel. Het argument is precies hetzelfde, maar sommigen doen graag alsof wij niet begrijpen hoe de wetten van de fysica in een menselijk brein werken. Het is zeker waar dat we veel niet weten over denken en bewustzijn en neurowetenschappen, maar het feit blijft dat we de wetten van de fysica in het hersenregime heel goed begrijpen. Om het tegendeel te geloven, zou je je moeten voorstellen dat individuele elektronen andere natuurkundige wetten gehoorzamen omdat ze zich in een menselijk brein bevinden, in plaats van in een blok graniet. Maar als je er niet om geeft de natuurkundige wetten te overtreden in regimes waarin ze uitvoerig zijn getest, dan is in feite alles mogelijk.
Sommigen zullen aanvoeren dat parapsychologie net zo legitiem “wetenschappelijk” kan zijn als paleontologie of kosmologie, zolang zij maar de methodologie van wetenschappelijk onderzoek volgt. Maar dat is een iets te betweterige houding om echt stand te houden. Als parapsychologen de methodologie van wetenschappelijk onderzoek zouden volgen, zouden ze kijken naar wat we weten over de wetten van de fysica, zich realiseren dat hun vermeende onderwerp van studie al is uitgesloten, en zichzelf binnen dertig seconden voor beëindigd verklaren. Al het andere is pseudo-wetenschap, net zo zeker als hedendaags onderzoek naar astrologie, frenologie, of Ptolemeïsche kosmologie. De wetenschap wordt bepaald door haar methoden, maar zij krijgt ook resultaten; en die resultaten negeren is die methoden schenden.
Toegegeven, het is echter waar dat alles mogelijk is, omdat de wetenschap nooit iets bewijst. Het is zeker mogelijk dat de volgende asteroïde die langskomt een omgekeerd-kubusvormige zwaartekrachtswet gehoorzaamt in plaats van een omgekeerd-kwadraatvormige; we weten het nooit zeker, we kunnen alleen spreken in waarschijnlijkheden en waarschijnlijkheden. Gezien het bovenstaande schat ik de waarschijnlijkheid dat een of ander parapsychologisch verschijnsel echt zal blijken te zijn op iets (aanzienlijk) minder dan een miljard tegen een. We kunnen dit vergelijken met het welbekende succes van de deeltjesfysica en de kwantumveldentheorie. Het totale budget voor hoge-energiefysica wereldwijd bedraagt waarschijnlijk een paar miljard dollar per jaar. Ik zou dus heel graag het onderzoek naar parapsychologie steunen op het niveau van een paar dollar per jaar. Ik zou zelfs bereid zijn om voor de zekerheid tot twintig dollar per jaar te gaan.
Laat nooit gezegd worden dat ik iets anders ben dan ruimdenkend.