Categorie: Natuurkunde

Brian Cox, de knapperd die met name in Groot-Brittannië natuur- en sterrenkunde met zoveel succes populariseert, maakte onlangs in een praatje het volgende punt:

Volgens het uitsluitingsprincipe van Pauli kunnen geen van de elektronen in het heelal precies hetzelfde energieniveau hebben. Maar dat heeft een heel vreemd gevolg. Kijk, ik pak nu deze diamant en verwarm hem een beetje tussen mijn handen. Zo stop ik er een beetje energie in, en daarmee beweeg ik de elektronen in het rond. Sommige van die elektronen springen daardoor naar andere energieniveaus. Maar deze verandering in de elektronenconfiguratie in de diamant heeft gevolgen, omdat alle elektronen in het heelal zich aan Pauli moeten houden. Daarom moet elk elektron rond elk atoom in het heelal zich verplaatsen terwijl ik deze diamant verwarm, om ervoor te zorgen dat geen ervan in hetzelfde energieniveau belanden. Wanneer ik deze diamant verwarm, veranderen alle elektronen in het heelal gelijktijdig maar onmerkbaar hun energieniveaus. Dus alles is verbonden met alles.

Toegegeven, het is alweer een tijdje geleden dat ik me met quantummechanica heb beziggehouden, maar dit lijkt me toch echt onzin. Twee elektronen die bij hetzelfde atoom horen, kunnen niet precies dezelfde quantumtoestand hebben volgens het uitsluitingsprincipe van Pauli; dat klopt. (Ze kunnen overigens wel hetzelfde energieniveau hebben, in tegenstelling tot wat Cox zegt, als ze maar een tegengestelde spin hebben.) Twee elektronen die daarentegen bij verschillende (en niet aan elkaar gebonden) atomen horen, hebben sowieso nooit dezelfde quantumtoestand. Een verandering van de quantumtoestand van de een dwingt dus nooit, via het uitsluitingsprincipe van Pauli, de ander van energieniveau te veranderen.