23.Vele werelden theorie

advertisement
Vele werelden-theorie
Uit: http://users.telenet.be/bewustzijn/
David Deutsch is één van de meest omstreden wetenschappers die er op dit moment bestaat. De een
noemt hem een ‘crackpot’, de ander probeert zijn theorieën werkelijk te doorgronden. Bijzonder
slim is hij in ieder geval: Deutsch houdt zich bezig met de mathematica van quantumeffecten,
parallelle universa, tijdreizen en quantumcomputers. David Deutsch is één van de pleitbezorgers
van de zogenaamde Vele Werelden-interpretatie van de quantummechanica, een uitleg die stelt dat
er meerdere universa tegelijkertijd bestaan, universa waarin bovendien nog verschillende kopieën
van onszelf rondlopen. Science fiction? Volgens Deutsch in ieder geval niet. De Vele Wereldeninterpretatie is volgens hem de enige realistische interpretatie van de quantummechanica, de theorie
die het gedrag van de allerkleinste deeltjes beschrijft. De Vele Werelden-interpretatie van de
quantummechanica werd eind jaren ’50 van de vorige eeuw voorgesteld door de Amerikaanse
natuurkundige Hugh Everett. De quantummechanica stond nog maar net in de kinderschoenen, en
over de hele wereld braken natuurkundigen zich het hoofd over de bizarre wetten waaraan deeltjes
als elektronen, protonen en fotonen leken te gehoorzamen. In de quantumwereld heersen volstrekt
andere voorschriften dan we gewend zijn in de alledaagse werkelijkheid, de macroscopische wereld
van biljartballen, auto’s en vliegtuigen. Deeltjes die zich als golven gedragen, golven die zich als
deeltjes gedragen, deeltjes die op meerdere plaatsen tegelijkertijd kunnen zijn: volgens de
quantummechanica kan het allemaal. De merkwaardige gedragingen in de quantumwereld lenen
zich voor minstens zo merkwaardige interpretaties. De meest gangbare staat onder natuurkundigen
bekend als de Kopenhagen-interpretatie, een zienswijze waarin een cruciale rol voor de waarnemer
- de experimentator - is weggelegd. Simpelweg door te kijken beïnvloedt deze de uitkomst van een
experiment. Daarmee wordt voorgoed afgerekend met het klassieke idee dat er, onafhankelijk van
onze waarneming, een objectieve werkelijkheid bestaat. Dat de wereld niet bestaat als we niet
kijken gaat er bij David Deutsch niet in. Zijn alternatief is echter zo mogelijk nog vreemder. Hij en
andere aanhangers van de Vele Werelden-interpretatie stellen dat de quantummechanica alleen te
begrijpen is door aan te nemen dat er meerdere heelallen tegelijkertijd bestaan, heelallen die telkens
net een klein beetje van elkaar verschillen. De Vele Werelden-interpretatie werd, hoewel in essentie
een goed doordacht alternatief, aanvankelijk niet erg serieus genomen. En nog is de theorie
omstreden; het merendeel van de natuurkundigen vindt de theorie zelfs overbodig. Toch is er een
groeiend aantal onderzoekers dat de theorie serieus neemt, waaronder de kosmoloog Stephen
Hawking. De meeste natuurkundigen zijn overigens niet zo geïnteresseerd in de
interpretatiekwestie, maar meer in de toepassingen van de quantummechanica. Want hoe
merkwaardig het gedrag van de allerkleinste deeltjes dan ook mag zijn, de quantummechanica is
een uiterst succesvolle theorie gebleken - chips, lasers en mobiele telefoons hadden zonder deze
theorie niet kunnen bestaan. De vele-werelden-theorie of multiversum en kwam tot stand om een
gek verschijnsel in de kwantumfysica te verklaren. In de kwantumfysica wordt alles namelijk in
waarschijnlijkheden beschreven. Als het bij waarschijnlijkheden bleef zou er nooit iets concreets
kunnen bestaan of gebeuren, zoals het op zes vallen van een dobbelsteen. Dus bedacht men dat de
golffunctie die de waarschijnlijkheid beschrijft bij een waarneming "ineenstort" en een concreet feit
uit alle mogelijkheden kiest en zo de dobbelsteen op zes laat vallen. Leuk, maar waarom zou een
golffunctie ineenstorten en waarom zou de dobbelsteen op zes vallen en niet op een, twee, drie, vier
of vijf? Daarom bedachten anderen de vele-werelden-theorie die zegt dat de golf nooit ineenstort en
dat alle mogelijkheden ook daadwerkelijk gebeuren, maar in verschillende naast elkaar bestaande
werkelijkheden: parallele universa. Als wij een dobbelsteen gooien, splitst ons universum in zes
universa die elk een uitkomst van de dobbelsteen representeren. Natuurlijk gebeurt dat niet alleen
met dobbelstenen, maar met elk proces dat verschillende uitkomsten kan opleveren. De wereld in
één formule De theorie over parallelle universums is al lang populair bij avontuurlijk aangelegde en
ruimdenkende geesten, maar nu duiken er in de harde fysica ook aanwijzingen op in die richting.
Berekeningen over de kracht die is vrijgekomen bij de Oerknal 14 miljard jaar geleden, wijzen uit
dat de massa energie dermate groot was, dat ze moet uitdeinen tot buiten het bekende universum. Er
zouden zich met andere woorden nieuwe universums vormen, zoals zeepbellen aan het
wateroppervlak. Er zou geen universum zijn, maar een 'Multiversum'. Tot deze onthutsende
vaststelling komen de fysica-professor Alexander Vilenkin van de Tufts University in
Massachusetts en Andrei Linde van de Stanford University. Volgens SpiegelOnline, dat een
uitgebreid artikel aan deze stelling wijdt, zou dit een tweede copernicaanse revolutie teweeg
brengen in het denken van de mens. Nikolaus Kopernikus, gestorven in 1543, was de eerste om te
zeggen dat de aarde rond de Zon draaide in plaats van omgekeerd. Een stelling die de mens en zijn
plaats in het universum tot zijn ware proportie herleidde, namelijk een detail.Het feit dat de Oerknal
volgens de berekeningen van Vilenkin en Linde niet het enige begin van het universum was, is zo
mogelijk nog ingrijpender. Elke nieuw universum gaat gepaard met een nieuwe knal. Omdat er een
onvoorstelbaar groot aantal universums kan bestaan, zo argumenteert Vilenkin, bestaan er ook vele
vormen van leven. Ondermeer mensen en dubbelgangers van onszelf. Wat ons tot nog grotere
bescheidenheid moet aanzetten. Begin jaren dertig kon Albert Einstein terugkijken op een van de
langste en succesvolste winning streaks in de geschiedenis van de wetenschap. Beginnend in zijn
wonderjaar 1905, toen hij als vijfentwintigjarige Zwitserse patentambtenaar de relativiteitstheorie
de wereld instuurde, had hij in een ongeëvenaarde serie doorbraken een geheel nieuw raamwerk
voor de natuurkunde gebouwd. Hij had hoogstpersoonlijk al onze ideeën over ruimte en tijd omver
gegooid. Vóór Einstein waren ruimte en tijd slechts het decor waarin de natuurlijke verschijnselen
hun schouwspel speelden. Nu was dit decor door hem tot leven gewekt en speelde als in een
experimenteel toneelstuk zelf een hoofdrol. Tot ieders verbazing was het heelal een evoluerend
wezen: ruimte kon onbeperkt groeien en tijd had een begin, en misschien zelfs een einde. Maar voor
Einstein was het verhaal nog niet af. Er was en bleef een groot principieel verschil tussen de acteurs
en het interactieve decor, tussen de materie en de ruimtetijd. Kan het niet zo zijn dat de elementaire
deeltjes waaruit alle materie is opgebouwd zelf uit de ruimte en tijd geboetseerd kunnen worden?
Kan alle fysica niet gevangen worden in één theorie van alles, een “unificatie” van alle deeltjes en
alle natuurkrachten gebaseerd op dezelfde elegante wiskundige principes die zo succesvol waren
gebleken in de relativiteitstheorie? In de laatste twintig jaar van zijn leven heeft Einstein
vruchteloos geprobeerd deze ultieme vraag te beantwoorden, om materie en zwaartekracht te
verenigen, om de steen der wijzen van de moderne fysica te vinden. Dit tot frustratie van zijn
jongere collega's. Hoe kon het grootste brein van zijn tijd alle energie verkwisten aan het najagen
van een droom? Is het eigenlijk wel mogelijk de wereld te vangen in een formule, liefst een elegante
en eenvoudige? De diepste denkers hebben over deze vraag hun licht laten schijnen. Zo heeft
Galileo Galileï ons het prachtige beeld gegeven van het Grote Boek der Natuur. Dat boek ligt voor
ons open maar moet eerst ontcijferd worden voordat we het kunnen lezen. Zo schrijft hij in Il
Saggiatore (het goudweegschaaltje): “Het Heelal kan pas begrepen worden als we de taal en de
tekens hebben geleerd waarin het geschreven is. Het is geschreven in de taal van de wiskunde, en de
letters zijn driehoeken, cirkels en andere meetkundige figuren, zonder welke het menselijk
onmogelijk is een enkel woord te begrijpen.” Galileï’s woorden vinden een mooie filosofische echo
in de uitspraak van Spinoza in zijn Ethica. “Ik zal de menselijke handelingen en de begeerten
beschouwen als betrof het een vraagstuk van lijnen, vlakken of lichamen.” Een optimisme waarvan
menig hedendaags sociaal wetenschapper zou schrikken. Maar niet alleen zeventiende-eeuwers
hadden een heilig geloof in de kracht van formules. Voor een recenter geluid luister naar de
volgende ontboezeming van de theoretisch fysicus Richard Feynman, die toch absoluut niet bekend
stond als een liefhebber van formele structuren: “To those who do not know mathematics it is
difficult to get across a real feeling as to the beauty, the deepest beauty, of nature ... If you want to
learn about nature, to appreciate nature, it is necessary to understand the language that she speaks
in.” De spreekwoordelijke arrogantie van de fysicus komt wel weer naar boven in zijn uitspraak: “If
all mathematics disappeared today, physics would be set back exactly one week.” (Overigens
antwoordde een bekende wiskundige daarop met: “Dat was de week waarin God de wereld
schiep.” Het idee dat er een eenvoudige wiskundige structuur verborgen ligt onder de fysische
werkelijkheid is door de eeuwen heen, om een economische metafoor te gebruiken, aan grote
koersschommelingen onderhevig geweest. Inderdaad werd een relatief hoogtepunt in het begin van
de twintigste eeuw bereikt. Met de elegantie van de relativiteitstheorie en later de
quantummechanica ontstond er destijds een uiterst vruchtbare samenwerking tussen wis- en
natuurkundigen. In het bijzonder in het Duitse Göttingen, toen het centrum van de mathematische
wereld, werden de ontwikkelingen van Einstein, Bohr en andere baanbrekende fysici door grote
wiskundigen als Hilbert, Weyl en Von Neumann op de voet gevolgd en in elegant formalisme
gevangen. Maar dit alles veranderde in de jaren vijftig en zestig. Onder een barrage van allerlei
onaangekondigde deeltjes die werden gevonden in de nieuw geconstrueerde deeltjesversnellers ging
de koers van het aandeel “unificatie” in vrije val naar beneden. Alle hoop op een fundamentele
theorie gebaseerd op elegante wiskundige principes ging verloren. Er werd zelfs van de nood een
deugd gemaakt en gesteld dat a-priori geen microscopische beschrijving van de natuur zou kunnen
bestaan. De wereld van de kleine deeltjes was als een zwarte doos. Je stopt er iets in, er komt iets
uit, maar het binnenwerk van de doos blijft altijd ontoegankelijk. Het best haalbare zijn algemene
uitspraken over het verband tussen input en output vanuit een overkoepelend, holistische
perspectief. De oorsprong van deze beweging lag ook niet toevallig in Berkeley, toen het
epicentrum van de flower power. Dit verlies werd betreurd door de oude garde. Zo schreef de
mathematisch fysicus Freeman Dyson, die in de jaren 1940 nog samen met Feynman de wiskundige
structuren van de elektrodynamica had blootgelegd, in 1972: “I am acutely aware of the fact that the
marriage between mathematics and physics, which was so enormously fruitful in past centuries, has
recently ended in divorce.” Maar Dysons pessimisme was voorbarig, want de oude geliefden lagen
op dat moment alweer bij elkaar in bed. Juist rond die tijd was de “zwarte doos” namelijk
opengebroken. En tot ieders verbazing zat er een piepklein formuletje in dat met handig gekozen
notatie op één regel past. Deze formule, die nu met een mooi ingetogen understatement bekend staat
als het Standaardmodel van de elementaire deeltjesfysica, beschrijft de structuur en de symmetrie
van de bekende elementaire deeltjes en vertelt precies wat ze wel of niet met elkaar mogen doen.
Het zijn als het ware de spelregels van het grote schaakspel dat de deeltjes uitvoeren. Deze formule
van het Standaardmodel wordt door sommige religieuze sekteleiders als een magische toverspreuk
vereerd. En terecht. Het is zonder meer een van de absolute succesverhalen in de geschiedenis van
de natuurwetenschap. Het is onder meer voor de briljante wiskundige interpretatie van deze formule
dat de Nederlandse theoretische fysici Gerard ’t Hooft en Martinus Veltman hun Nobelprijs in 1999
hebben verdiend. Het feit dat zoveel verschijnselen op zo'n compacte wijze en gebaseerd op zulke
elegante principes beschreven kunnen worden heeft geleid tot een definitief ander gevoel in de
onderbuik van de fysica. Toen de fysici weer vaste wiskundige grond onder de voeten kregen,
hebben ze die niet meer willen verlaten. De donkere dagen van de zwarte doos waren definitief
voorbij. Het leidende licht van wiskundige elegantie zou van nu af aan de weg wijzen. Het
weergaloze succes van het Standaardmodel, dat de afgelopen jaren alleen maar met nog grotere
precisie is verifieerd, betekent echter niet het einde van de fysica. In een embarras de richesses is de
moderne natuurkunde namelijk gezegend met niet één maar twee uiterst succesvolle fundamentele
theorieën. Einsteins relativiteitstheorie beschrijft met precisie en grote elegantie de allergrootste
structuren in de kosmos, van zwarte gaten tot het uitdijende heelal. De quantummechanica van
Planck, Bohr en Heisenberg culminerend in het Standaardmodel geeft een even elegante verklaring
van de wereld van atomen en elementaire deeltjes. Maar deze twee theorieën zijn totaal
incompatibel, zowel in principiële als praktische zin, omdat ze op volslagen verschillende
uitgangspunten zijn gebaseerd. Het is alsof de intellectuele titanenstrijd tussen Bohr en Einstein uit
de jaren 1930 nog steeds doorwoedt. Deze paradox tussen ons begrip van het grote en het kleine is
hét uitgangspunt voor de moderne fundamentele natuurkunde. Zoals gezegd, de wereld van de
kleinste deeltjes wordt geregeerd door de wetten van de quantummechanica. Deze stelt zich op als
een zeer verlicht despoot, want alles is mogelijk in de quantumwereld. De natuur heeft als het ware
een ruim gedoogbeleid. De onzekerheidsrelaties van Heisenberg zeggen dat het niet mogelijk is om
bijvoorbeeld tegelijkertijd zowel het tijdstip als de energie van een verschijnsel precies te bepalen.
Er is altijd een intrinsieke onbepaaldheid; we kunnen eenvoudig niet alles weten. In wezen staat de
natuur alles toe zolang het maar snel genoeg gebeurt om waargenomen te worden. Dit heeft
belangrijke gevolgen voor het begrip van de lege ruimte. Volgens de quantumtheorie is het vacuüm
helemaal niet leeg, maar een continu schouwspel van kortlevende 'virtuele' deeltjes die volgens
nauwkeurig omschreven wetmatigheden ontstaan, een ingewikkelde dans uit voeren om daarna als
Assepoester op het bal weer net op tijd te verdwijnen. Met de dans van de virtuele deeltjes gaat een
nieuwe vorm van energie gepaard die “donkere energie” is gedoopt. Het is een soort elasticiteit die
de lege ruimte als een ineengedrukte spons versneld doet uitdijen. De nieuwste satellietmetingen
laten zien dat dit geen onbetekenend verschijnsel is: op dit moment ligt driekwart van alle energie in
de kosmos in de lege ruimte besloten. En dat wordt in de toekomst alleen maar erger. Uiteindelijk
zal het heelal helemaal leeg zijn, gevuld met alleen maar donkere energie. Daarmee is het vacuüm
het belangrijkste maar ook het slechtst begrepen onderdeel van de natuurkunde, hoewel het moeilijk
is uit te leggen dat miljoenen worden besteed aan het bestuderen van het Niets. De grillen van de
lege ruimte laten zich ook elders in het heelal kennen, bijvoorbeeld in de buurt van zwarte gaten.
Een zwart gat is een in elkaar gestorte ster waaruit niets, zelf het licht niet kan ontsnappen. Kwamen
zwarte gaten tot voor kort alleen voor in science fiction boeken, sinds een paar jaar weten we dat ze
overal in het heelal te vinden zijn. Zo staat er een gigantisch zwart gat in het midden van onze
melkweg die al enkele miljoenen sterren heeft opgeslokt. Daarbij klinken de tafelgeluiden, in de
vorm van Röntgenstraling, luid door het heelal. Zo werd met de Chandra-satelliet de doodskreet
waargenomen van een ongelukkige ster die door het zwarte gat uit elkaar werd gescheurd en
verorberd. Eigenlijk is zo’n zwart gat een miniversie van het slechte tweelingbroertje van de Big
Bang, de Big Crunch, waar de tijd niet begint maar stopt en waar alles zijn einde vindt. Binnen in
een zwart gat is maar een eindige hoeveelheid tijd te vinden. Daarom is alles en iedereen die in een
zwart gat valt absoluut verdoemd. Zwarte gaten lijken daarmee de enige plaatsen in het heelal waar
informatie onherroepelijk kan verdwijnen. Als u uw bibliotheek in een zwart gat gooit, blijft alleen
de totale massa als informatie over. Het is alsof u de boeken naar De Slegte brengt en alleen de oudpapierprijs terugkrijgt. Dit schijnbare verlies van informatie is een groot dilemma in de
natuurkunde. Het zou betekenen dat de wereld niet langer deterministisch is. Maar dé grote
ontdekking van Stephen Hawking is dat het gedoogbeleid van de quantummechanica wel toestaat
dat materie het zwarte gat kan ontsnappen. Zwarte gaten zijn volgens Hawking dan ook niet zwart
maar geven warmtestraling af. Dit heeft te maken met de eigenschappen van de lege ruimte. Soms
valt één van die virtuele deeltjes die spontaan uit het niets kunnen ontstaan in het zwarte gat en laat
zijn danspartner verweesd achter. Deze laatste is dan vrij om te ontsnappen. Gebruikmakend van
deze mazen van de natuurwetten kan alle informatie zo uiteindelijk toch weer het zwarte gat
verlaten. De raadselachtige eigenschappen van de lege ruimte speelden een nog veel belangrijker rol
in het zeer vroege heelal. We weten nu vrij zeker dat het universum vlak na de oerknal door een
kortstondige maar enorm krachtige explosie heen is gegaan die inflatie wordt genoemd. Een
piepklein stukje van de oersoep werd toen uitvergroot tot ons huidige heelal. Zelfs de ergste
economische hyperinflatie uit Brazilië of de Weimar-republiek steekt schril af bij deze kosmische
variant — een bankbiljet zou in een fractie van een seconde er veertig nullen bij krijgen. Met deze
uitvergroting zijn ook de microscopische fluctuaties van de quantumwereld omgezet in iets zeer
tastbaars, namelijk de deeltjes waaruit wij en alles om ons heen zijn samengesteld. Wij zijn daarmee
als het ware het resultaat van een afrondingsfout. Dit geeft zelfs een argument waarom er überhaupt
zoiets bizars als de quantummechanica zou moeten bestaan (anders dan als voer voor New Agetypes): zonder al die onzekerheden zou het heelal helemaal leeg zijn gebleven Tegenover de
raadselachtige quantumwereld van de allerkleinste deeltjes staan de grootste structuren van de
kosmos. Deze worden geregeerd door de zwaartekracht, een minstens even zo mysterieus
verschijnsel. Het wordt niet breed gewaardeerd, zeker niet als er weer eens een glas stuk op de
grond valt, maar de zwaartekracht is eigenlijk een onnatuurlijk zwak verschijnsel — wel veertig
ordes van grootte zwakker dan alle andere krachten. Deze zwakte kunt u thuis gemakkelijk
demonstreren door met een magneetje een spijker omhoog te trekken. Aan de ene kant trekt u. Aan
de andere kant trekt, via de zwaartekracht, de hele aarde. En u wint! Deze onverdraaglijke lichtheid
van de zwaartekracht, die technisch bekend staat als het hiërarchieprobleem, is in wezen
verantwoordelijk voor de enorme grootte van ons heelal. Alleen door heel veel materie bij elkaar te
nemen kan de zwakte gecompenseerd worden. Om een indruk te krijgen van dit krachtverschil
kunnen we vragen hoe zwaar een elementair deeltje moet zijn voordat de zwaartekracht er invloed
op krijgt. Het antwoord is dat zo’n deeltje zo zwaar wordt als een bacterie. Dat zal niet
indrukwekkend klinken, maar in de Lilliputse wereld van de deeltjesfysica is dat een werkelijk
astronomisch gewicht. In een absoluut lachwekkend understatement zou al het geld van de wereld
niet volstaan om een versneller te bouwen die dit soort deeltjes kan produceren. Zo’n versneller zou
de omvang van een compleet sterrenstelsel krijgen. De afstand waarop voor een deeltje de
zwaartekracht pas van belang wordt is de kleinste afstand die in de natuur voorkomt, de Planckschaal van 10-35 meter. Om daar een gevoel voor te krijgen moeten we het complete universum
verkleinen tot een stofdeeltje. We kijken dan naar afstanden zo klein als een stofje in dat
schaalmodel van de kosmos — de ultieme speld in de hooiberg. Op die allerkleinste afstanden komt
alles in de ban van onzekerheden. Zelfs de ruimte en tijd gaan mee dansen. Deeltjes weten letterlijk
niet meer wat onder en boven is, of wat vroeger of later is. Ruimte en tijd verliezen hun betekenis
en worden een illusie. Op dit moment is er één kandidaat die de Yin en Yang van de fysica —
materie en ruimtetijd, deeltjes en kosmos — althans op papier bij elkaar weet te brengen. Dat is de
snaartheorie. In deze theorie gaat men uit van het idee dat deeltjes geen mathematische punten zijn
maar letterlijk kleine trillende elastiekjes. De snaartheorie is eind jaren zestig ontstaan uit een
poging atoomkernen te begrijpen. Maar tegenwoordig zijn ze onze beste hoop om de zwarte doos
van de zwaartekracht open te breken. De verschillende trillingen van zo’n snaar zijn te vergelijken
met de boventonen van een vioolsnaar en manifesteren zich als de ons bekende elektronen, fotonen
en quarks. De snaren brengen spontaan de zwaartekracht voort en uiteindelijk vinden alle krachten
en deeltjes hun oorsprong in de meetkunde van de ruimtetijd in een ultieme realisatie van Einsteins
droom. Hij had het zich niet mooier kunnen wensen. Om de theorie te begrijpen moet mathematisch
gesproken alles uit de kast gehaald worden, want de snaartheorie is zonder twijfel het meest
complexe object ooit door de mensengeest geconstrueerd. Helaas ontbreekt nog steeds een goede
slagzin — het analogon van een formule als E = mc2 of het idee van de gekromde ruimtetijd —
ondanks de vele doorbraken van de afgelopen twintig jaar. Maar de snaren leiden al wel tot de
wonderlijkste voorspellingen. Zo moeten er extra ruimtedimensies zijn boven de bekende lengte,
breedte en hoogte. Deze dimensies, zes of zeven in getal, moeten dan wel minuscuul klein opgerold
zijn in ingewikkelde mathematische vormen. Ons universum is volgens deze theorie verder niet
alleen bevolkt door snaren, maar ook door membranen en minuscule zwarte gaten. En
mogelijkerwijs zweeft onze wereld zelf als een soort vliegend tapijt door een hogere dimensie,
gescheiden van een schaduwwereld die misschien maar een paar tiende millimeters van ons
verwijderd is. Als dat laatste waar is zijn wij en de deeltjes waaruit we bestaan zijn als een soort
Platlanders voor altijd gevangen in het vliegende tapijt, terwijl de zwaartekracht vrij is de extra
dimensies te verkennen. Dan kunnen de verschijnselen van de quantumzwaartekracht wel eens om
de hoek liggen, dat wil zeggen ze zouden zich kunnen openbaren bij die nieuwste experimenten. Zo
waren de omwoners van het CERN laboratorium in Genève bezorgd dat bij de volgende ronde wel
eens kleine zwarte gaten gevormd worden die met een grote slurp hun directe omgeving verslinden.
Gelukkig konden ze gerust gesteld worden. Al deze doorbraken in de snaartheorie lijken belangrijke
filosofische consequenties te hebben. Zij suggereren dat begrippen als ruimte en tijd niet
fundamentele grootheden maar afgeleide begrippen zijn. Het zijn met een modewoord “emergente
verschijnselen”, een vorm van ordening die zich openbaart op een hoger niveau in een complex
systeem. Net zoals temperatuur een collectief effect is van de botsingen van ontelbaar vele
moleculen, een eigenschap die verdwijnt op het individuele niveau, zo lijken ruimte en tijd, materie
en zwaartekracht een schim, gecreëerd door ons falen om de fijnste details van de microscopische
wereld te zien. Deze conceptuele rijkdom, het samengaan van alle fundamentele principes uit de
fysica, geeft het gevoel dat de snaartheorie een stap in de goede richting is van de realisatie van
Einsteins droom. Maar uiteindelijk zullen natuurlijk alleen experimenten ons vertellen wat het
definitieve antwoord van de natuur is. Gelukkig staat er het nodige in de startblokken. In 2007 zal
zowel de nieuwste deeltjesversneller van het CERN laboratorium in Genève als de Planck-satelliet
van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA ons nieuwe beelden geven van de kleinste deeltjes en
de kosmos. Naderen we op deze manier het einde van de natuurkunde? Deze vraag is al veel vaker
in de geschiedenis gesteld. Bijvoorbeeld aan het einde van de negentiende eeuw. Toen dachten
velen dat de natuurkunde bijna af was, althans zo gaat het canonieke verhaal. Het mechanische
wereldbeeld van Newton was geperfectioneerd. Men leefde onder een stralende vlekkeloze hemel.
Er waren slechts twee kleine onbegrepen mooiweerwolkjes te zien: de ether en de straling van
zwarte lichamen. Het doet er hier even niet toe wat die problemen nu precies waren. Belangrijker is
dat daaruit de donderwolken van de relativiteitstheorie en de quantummechanica werden geboren
die uiteindelijk ons hele wereldbeeld volledig hebben overschaduwd. Maar dit verhaal was toen en
ook nu de grootst mogelijke onzin. Zoals de fysicus Steven Weinberg terecht opmerkte, had men
rond het jaar 1900 zelfs op de meest elementaire vragen geen zinnig antwoord. Waarom kookt water
bij honderd graden? Waarom schijnt de zon? Waarom is glas doorzichtig, is gras groen, of valt een
steen niet uiteen? Men had geen flauw benul. Alle eigenschappen van alle materialen waren toen
fundamenteel onbegrepen. Voor dat alles had men atomen, moleculen en de quantummechanica
nodig. Gras was per definitie groen. Nu weten we dat deze kleur het gevolg is van de slechte
absorptie van groen licht door het chlorofylmolecuul. Tegenwoordig worden we net zo goed
omringd door levensgrote vragen die ons recht in het gezicht staren zonder dat we ze zelfs
herkennen als vragen. Waarom is de zwaartekracht zo zwak? Waarom is het heelal zo groot?
Waarom zijn er drie ruimtedimensies en één tijddimensie? Waarom was er een oerknal? Waarom is
er überhaupt iets in plaats van niets? En wat is de rol van de mens in dit alles? Einstein beschrijft
dat hij als jongeman werkend op het patentbureau vaak ging kijken naar de berenkuil in Bern. De
beren liepen daar eindeloos rondjes. Maar soms stopte een beer en keek omhoog, naar de hemel. Op
dezelfde wijze is de mens, een toevallig omhoog gevallen aap levend op de planeet Aarde, als
misschien een van de weinigen in ons heelal in staat om omhoog te kijken en zich over het wezen
van de natuur te verwonderen. En het meest verwonderlijke is dat die natuur begrijpbaar lijkt. Ons
brein is niet geëvolueerd om elementaire deeltjes of de kosmos te kunnen begrijpen. Toch hebben
we binnen enkele honderden jaren een veelomvattend beeld van de natuur weten te scheppen. Het is
te vroeg voor een conclusie, maar tot die tijd kunnen we de volgende werkhypothese van Freeman
Dyson gebruiken: “I propose that our universe is the most interesting of all possible universes, and
our fate as human beings is to make it so.”
 Lost het dillemma van tijdreizen op (zoon,die terugkeert in de tijd kan zijn vader vermoorden),
laat elke gebeurtenis gebeuren, elke gebeurtenis bestaat, ons bewustzijn trekt er langs, een
gebeurtenis is enkel een verplaatsing van ons bewustzijn in de relatieve tijd door de ruimte.
Laatste ontwikkelingen:
> Er is een 'vloed' ontdekt in het heelal; alle clusters van sterrenstelsels zouden lichtjes naar één
kant afwijken, dit kan alleen maar doordat er 'iets' met enorme kracht trekt; dit kan alleen verklaard
worden door een aangrenzend heelal.
>Zwarte gaten zouden wel eens openingen kunnen zijn naar andere universums; de aangezogen
materie van bvb. een ster zou niet ineenstorten tot oneindige dichtheid op één punt (singulariteit),
maar door de snelle aanzuiging een tegenwerkende draaikolk veroorzaken die het gat zou
openhouden, (wit gat) en er aan de andere kant weer uitkomen (nieuwe oerknal?)
>Volgens Magueijo (bedenker van de theorie van de variabele lichtsnelheid) bestaan er snelwegen
in het heelal waardoor we veel sneller dan het licht zouden kunnen reizen, hij noemt dit kosmische
snaren. Er zouden bij de oerknal deeltjes ontstaan zijn die mee met het heelal groot worden. Nu zijn
ze dus miljarden jaren lang. Hij beweert dat hij Einstein hiermee geen onrecht aandoet; vergelijk het
met Londen: bovenaan gelden de gewone snelheden, maar onderaan, in de metro, gaat alles veel
sneller. Volgens hem is er dus een variabele lichtsnelheid. In het begin was die veel sneller omdat er
gewoonweg niet genoeg tijd was om alle materie gelijkmatig te verspreiden.
(homogeniteitsprobleem) Kosmische inflatie (heelal deinde 'plots' zeer snel uit) is niet bewezen en
kan niet volgens hem.
>Ons heelal bestaat slecht voor 4% uit zichtbare materie. (baruonen) Verder nog uit 22% donkere
materie die niet reageert met licht (onzichtbaar), maar wel zwaartekracht bezit (anders bleven
sterrenstelsels en cluster niet bij elkaar). De overige 74% is donkere energie; deze doet het heelal
steeds sneller uitdeinen. Beide laatsten zijn raadselachtig en onzichtbaar; zouden wel eens in de
vierde dimensie kunnen liggen.
Download
Random flashcards
#flashcards($pack, "viewerX-flashcard mb-3") Create flashcards