De ontrafeling van de kosmos : over de zoektocht naar de theorie van alles
Brian Greene
Brian Greene (Auteur)
1 exemplaar
Beschikbaarheid | Uitgave | Plaats in de bib |
---|---|---|
Magazijn |
Spectrum, 2011 |
MAGAZIJN : NON-FICTIE : ENKEL NA MAGAZIJNRESERVATIE : 531.5 GREE |
31/12/2011
Andere werelden
De superlatieven in onze taal die nodig zijn om onze nietigheid in het universum te beschrijven, beginnen zo langzamerhand op te raken. Het begon nog overzichtelijk, toen Copernicus een theorie formuleerde waarin niet de aarde maar de zon het middelpunt is van de kosmos. Moderne sterrenkundigen weten dat onze zon slechts een van miljarden sterren in het melkwegstelsel is en ons melkwegstelsel slechts een van miljarden sterrenstelsels in het universum. De natuurkundige Brian Greene gaat in zijn boek De verborgen realiteit een verbluffende stap verder in de ‘copernicaanse correctie’: ons universum zou slechts een van vele universa zijn. We leven dus in een ‘multiversum’ van universa.
Nee, u zult De verborgen realiteit niet in de sciencefictionafdeling van uw boekwinkel vinden. Hoewel de kleurrijke naamgeving uit het vakgebied, met namen als quantummultiversum, braanmultiversum en holografisch multiversum, doet vermoeden dat Greene en zijn natuurkundige collega’s te veel afleveringen van Star Trek hebben bekeken, wordt het multiversumidee uiterst serieus genomen door een grote groep exacte wetenschappers.
Er heerst echter totaal geen consensus over hoe het multiversum eruitziet. Greene beschrijft negen verschillende theorieën over parallelle werelden, die stuk voor stuk zeer tot de verbeelding spreken. Neem bijvoorbeeld het quantummultiversum. Stelt u zich voor dat u voor een keuze staat. U overweegt bijvoorbeeld of u vanavond een restaurant zal bezoeken of thuis zal koken. Uiteindelijk kiest u natuurlijk slechts een van de mogelijkheden. In het quantummultiversum bestaan nu echter twee universa: een waar u naar het restaurant besluit te gaan en een waar u thuis kookt. In het quantummultiversum bestaan namelijk alle natuurkundig mogelijke verlopen van de geschiedenis als apart universum.
Dit idee is geïnspireerd door de gevestigde, maar nog altijd mysterieuze theorie genaamd quantummechanica. Deze theorie beschrijft hoe deeltjes bewegen, maar doet dat op een tegenintuïtieve manier. Waar de klassieke natuurkunde van Isaac Newton bijvoorbeeld een eenduidige plaats aangeeft waar een bal terechtkomt als hij wordt gegooid, geeft de quantummechanica alleen een ‘golffunctie’. Deze functie geeft voor elke locatie de kans aan dat de bal daar ligt. Dat is vreemd, want als u een bal gooit, dan ziet u hem uiteindelijk duidelijk op één plek liggen. Toch is de golffunctie geen schatting, maar een fundamentele eigenschap van materie.
Als u het allemaal niet meer volgt, dan is dat volkomen begrijpelijk. Natuurkundigen begrijpen eigenlijk ook niet wat de golffunctie nu precies betekent, ook al werken ze er al jaren succesvol mee in experimenten en praktische toepassingen. Er doen uiteraard ideeën de ronde. Misschien geeft de golffunctie aan dat de bal op meerdere plekken tegelijk is. Of is het zo dat de bal nergens is, totdat iemand in de richting van de bal kijkt?
Dit soort suggesties klinken wellicht onzinnig, en zo denkt Greene er ook over. In principe is de quantummechanica een theorie die wiskundig mooi in elkaar zit en uiterst goed experimenteel te verifiëren is. Het is volgens Greene dan knullig om dat mooie kader te doorbreken met interpretaties zoals hierboven beschreven, waarin bijvoorbeeld deeltjes een locatie ‘kiezen’ zodra ze gemeten worden. Wat telt überhaupt als meting? Een lastige vraag, waar nog niemand een antwoord op heeft weten te vinden.
Het quantummultiversum, daarentegen, omzeilt op elegante wijze dit soort problemen, volgens Greene. Hij ziet het zelfs als de meest conservatieve interpretatie van de golffunctie uit de quantummechanica. Die functie beschrijft volgens dit multiversumidee precies hoe de wereld werkt. De geschiedenis die wij hebben ervaren is slechts een onderdeel van de golffunctie. Er is dus geen gedoe met metingen en deeltjes die plots een willekeurige locatie kiezen.
Door de wiskunde van een natuurkundige theorie letterlijk te interpreteren, kwamen natuurkundigen dus op het idee van parallelle universa. Alle theorieën over het multiversum zijn zo ontstaan. Het principe van grote ontdekkingen doen door de wiskunde uiterst serieus te nemen, vormt dan ook een rode draad door Greenes boek. Het is de inspiratie voor de titel van zijn boek; ‘de verborgen realiteit’ verwijst naar de wiskunde en hoe die ons naar nieuwe werelden kan leiden.
Greene beschrijft enkele historische successen op dat vlak, zoals dat van de Belgische sterrenkundige Georges Lemaître. Die bewees dat uit Einsteins algemene relativiteitstheorie volgt dat het universum uitdijt. Toen Lemaître deze resultaten aan Einstein presenteerde, wimpelde Einstein hem af met de woorden: ‘Uw wiskunde is correct, maar uw natuurkunde is afgrijselijk’. Gelukkig voor Lemaître werden zijn voorspellingen enkele jaren later door waarnemingen bevestigd, zodat hij nu wordt herinnerd als de vader van de oerknaltheorie.
Helaas is er voor geen enkele multiversumtheorie zo’n succesverhaal te vertellen. Greenes vertrouwen in het multiversumidee is op zijn zachtst gezegd opmerkelijk, omdat hij al in de introductie van zijn boek toegeeft dat ‘geen experiment of waarneming heeft aangetoond dat ook maar één versie van het idee in de natuur gerealiseerd is’. Tijdens mijn studie natuurkunde werd ik bij binnenkomst van de collegezaal geconfronteerd met de uitspraak ‘door meten tot weten’ van Heike Kamerlingh Onnes aan de muur. U begrijpt dat spreken over een nooit waargenomen multiversum voor meer experimenteel ingestelde natuurkundigen hetzelfde is als vloeken in de kerk.
Greenes collega Lee Smolin verwoordde dit sentiment in zijn boek The Trouble with Physics uit 2006. Hij betoogde daarin dat te veel aandacht uitgaat naar een theorie die tot op heden geen enkele voorspelling heeft weten te produceren die door metingen getoetst kan worden. Smolin richtte zijn pijlen voornamelijk op de zogeheten snaartheorie, maar deze speculatieve theorie vormt een belangrijk onderdeel van Greenes boek. Greene heeft dus wat uit te leggen.
In tegenstelling tot wat velen hierover denken, meent Greene dat multiversumtheorieën wel degelijk te toetsen zijn met experimenten of waarnemingen. Toegegeven, we zullen waarschijnlijk nooit direct een ander universum waarnemen, maar dat hoeft geen probleem te zijn. Veel uitspraken over ons eigen universum die breed gedragen worden, zijn ook enkel door indirecte waarnemingen bevestigd. Wat we wel kunnen doen, aldus Greene, is bepalen wat voor eigenschappen alle universa zouden moeten hebben, en die controleren in ons eigen universum. Als ons universum niet aan een voorspelling van een multiversumtheorie voldoet, dan kunnen we die theorie in de prullenbak gooien.
Dat is echter makkelijker gezegd dan gedaan. De voorspellingen van multiversumtheorieën zijn uiterst lastig in experimenten te vangen, omdat er vaak een enorm hoge energie voor nodig is. Veel hoopvolle ogen zijn gericht op de Large Hadron Collider in Zwitersland, waar deeltjes met ongekend hoge energie tegen elkaar botsen. Maar zelfs de kracht van de Zwitserse deeltjesversneller is vaak ruim onvoldoende.
De kans lijkt dus groot dat niemand van ons zal meemaken dat een multiversumtheorie wordt bevestigd. Dat hoeft ons niet te beletten om erover te fantaseren. Greene zelf is duidelijk een zeer enthousiaste onderzoeker met een grote passie voor het onderwerp; dat straalt De verborgen realiteit uit. De auteur lijkt alle nuances van het vakgebied te beheersen. Hierdoor krijgt de lezer een uitgebreide en waarheidsgetrouwe blik in de keuken van misschien wel het spannendste onderzoeksveld in de moderne natuurkunde.
De lezer hoeft in principe geen exacte wetenschapper te zijn om het boek te kunnen volgen. Greene gebruikt bijvoorbeeld nergens formules. Ik betwijfel echter of een groot publiek de inhoud van De verborgen realiteit volledig kan begrijpen. Greene blijft toch echt de academicus die vanuit zijn ivoren toren natuurkundig onderzoek probeert te populariseren. Hij doet zijn best om de tekst aantrekkelijk te maken, maar slaat af en toe de plank mis. Vaak wordt pas aan het einde van een sectie duidelijk waar Greene naartoe wil met zijn uitleg van lastige principes. Het is de stijl van een docent die zijn leerlingen stap voor stap door de stof moet halen. In een populairwetenschappelijk boek werkt die aanpak minder goed. Het vraagt een hoop geduld van de lezer.
Lezers die nog niet of nauwelijks op de hoogte zijn van abstracte natuurkundige theorieën zoals beschreven in De verborgen realiteit, kunnen daarom beter beginnen met aantrekkelijker geschreven boeken over dat soort materie, zoals Een kleine geschiedenis van bijna alles van Bill Bryson. Greenes boek gaat daarentegen een stuk verder en dieper in het onderwerp dan welk ander boek dan ook. Voor alle geïnteresseerden met enige voorkennis is De verborgen realiteit daarom een aanrader, ondanks de lastige stof en de soms gebrekkige popularisering.
Het valt Greene ook moeilijk te verwijten dat zijn tekst niet altijd even toegankelijk is. Het gaat immers om een uiterst abstract idee. Maar hoewel parallelle werelden een ver-van-mijn-bedshow lijken, gaat het wel om een idee dat raakt aan het fundament van ons bestaan. Waarom werkt ons universum zoals het nu werkt? Waarom is de zwaartekracht niet net wat sterker, of de lading van het elektron niet net wat kleiner? Als de natuurlijke constanten net iets andere waarden zouden hebben, dan zou wellicht nooit leven op aarde zijn ontstaan. De verborgen realiteit biedt een oplossing: er bestaan universa voor alle mogelijke waarden van de natuurconstanten. Het is dus geen kwestie van toeval dat er een universum bestaat waarin wij kunnen leven. Dit antwoord is speculatief, maar elk serieus antwoord op de vraag waarom ons universum is zoals het is, verdient de ruime aandacht die het krijgt in De verborgen realiteit.
[Floris Olsthoorn]
Dr. D.G. van der Steen
Met boeken als ‘De kosmische symfonie’ en ‘De ontrafeling van de kosmos’* heeft de fysicus Brian Greene bewezen dat hij ingewikkelde zaken als kwantummechanica en supersnaartheorie helder kan uitleggen. In dit nieuwste boek probeert hij hetzelfde met de veel speculatievere ideeën over parallelle universums: werelden die naast de onze zouden kunnen bestaan, misschien zelfs wel oneindig veel. De moderne natuurkunde geeft op verschillende punten aanleiding om daarover te speculeren, maar over de resultaten van die speculaties en hun wetenschappelijke waarde is het laatste woord nog niet gezegd. Dat is geen reden om niet in begrijpelijke taal te berichten over de huidige stand van het onderzoek, maar juist op dat punt stelt dit boek teleur. Greene schrijft bij tijden bevlogen als vanouds, maar wat hij nu eigenlijk wil uitleggen verdwijnt helaas te vaak in een mist van pretentieuze taal. De moeizame vertaling helpt daar ook al niet bij. Bevat index, literatuur en eindnoten.
Laat hieronder weten op welk e-mailadres je een bericht wil krijgen als dit item beschikbaar is. Dit is geen reservering. Je krijgt geen voorrang om dit item te lenen.
Je gaat akkoord dat we je een mail sturen om je aanvraag te bevestigen en je te verwittigen wanneer jouw artikel binnen is. Deze mails zijn eenmalig. Je kan je toestemming op elk moment intrekken via de link in de bevestigingsmail.