Waarom een oerknal?Ongeveer 14 miljard jaar geleden werden tijd, ruimte en materie door de oerknal gecreëerd. Astronomen kwamen tot deze conclusie dankzij ondermeer de volgende vier belangrijke ontdekkingen: 1. In de jaren twintig van de vorige eeuw ontdekte Hubble dat het licht van sterrenstelsels ‘uitgerekt’ is, wat erop wijst dat sterrenstelsels zich van ons af bewegen. Omdat alle sterrenstelsels zich van elkaar afbewegen, moet er ergens een tijdstip geweest zijn waarop ze zich allemaal samen in één punt bevonden. Berekeningen tonen aan dat dit ongeveer 14 miljard jaar geleden het geval was. 2. In 1965 ontdekten Penzias en Wilson een alom aanwezige straling die het heelal doordringt. Zoals Gamov in de jaren veertig stelde, bleek deze straling rechtstreeks afkomstig te zijn van de oerknal, maar is het door zijn miljarden jaren durende reis doorheen een uitdijende kosmos uitgerokken tot microgolfstraling met een temperatuur van ongeveer 2,7 graden boven het absolute nulpunt. 3. Het is ’s nachts donker, wat erop wijst dat het heelal niet oneindig oud kan zijn, mocht dat wel het geval zijn, dan zou de hemel iedere aardbewoner verblinden, omdat het licht van de ontelbare sterren ontelbaar veel jaren gehad heeft om de aarde te bereiken. Het heelal moet dus een begin hebben gehad. 4. Stephen Hawking en Roger Penrose slaagden door noeste wiskundige arbeid erin het bewijs te leveren dat minstens één oerknal-singulariteit aan het begin van dit heelal moest liggen. Berekeningen van kernfysici bewezen dat een oerknalscenario zowat het enige is dat voor een heelal gezorgd kon hebben waarvan de materie uit ongeveer 75 procent waterstof en 25 procent helium bestaat. De procentuele bijdrage van andere elementen, zoals nikkel, silicium en ijzer waaruit de aarde bestaat, is verwaarloosbaar klein. Nikkel, silicium, ijzer en andere elementen werden in de zware sterren gemaakt, die pas miljarden jaren na de oerknal het levenslicht zagen. Ook de mens is nucleair afval van de sterren. DE OERKNAL VAN NABIJ BEKEKEN Het idee dat de oerknal het heelal schiep, is bij het grote publiek weid verspreid. Maar soms kan het in het honderd lopen als het een preciezere voorstelling van de oerknal betreft. Hier gaan we dieper op in. We zullen de verschillende visies over de oerknal en daaromtrent bespreken, visies die vragen oproepen, of gewoonweg verkeerd zijn. De oerknal schiep 14 miljard jaar geleden het heelal. Maar wat gebeurde daarvoor? Het is onmogelijk deze vraag te beantwoorden, omdat de oerknal niet alleen materie, maar ook ruimte én tijd creëerde. Voor de oerknal was er dus nog minder dan niets: er was geen materie, geen ruimte en zelfs geen tijd, zodat men zich niet de vraag kan stellen: “wat gebeurde er voor de oerknal?”. Het heelal dijt uit. Een veel gestelde vraag is dan de volgende: “Waarin dijt het heelal uit”? Net zoals daarnet, kan men deze vraag niet beantwoorden, omdat de oerknal de ruimte creëerde waar wij ons in bevinden, niet waarin het heelal uitdijt. Het heelal kan dus nergens in uitdijen, hoewel het toch wel degelijk groter wordt. U kunt dit vergelijken met een ballon die opgeblazen wordt. De stippen op de ballon zijn de sterrenstelsels die steeds verder van elkaar komen te liggen, de expanderende rubber waaruit de ballon bestaat, is de ruimte zelf. Maar ‘wat’ is dan die ruimte waarin de ballon uitdijt? Onmogelijk om te beantwoorden. Of toch niet? We komen hier zo meteen op terug. Astronomen weten nog niet precies of het heelal nu eindig of oneindig groot is, maar door datgene wat we nu weten (en zelfs nog niet weten, zoals de precieze massadichtheid van het heelal, wat donkere materie is, enzovoort) lijkt het er toch op dat het heelal oneindig groot is, en dat het dan ook automatisch voor eeuwig zal blijven uitdijen. Maar wacht eens even! Stel dat het heelal oneindig groot is, hoe kan het dan uitdijen, met andere woorden: hoe kan het dan nog groter worden? Wel, stelt u zich een oneindig groot tafellaken voor, waar een oneindig aantal handen, in een bepaalde richting aan trekken. Deze bepaalde richting is de richting van de uitdijing. Als we aannemen dat het heelal oneindig groot is, dan stoten we nog op een ander probleem. In sommige boeken die over de oerknal handelen, staat soms geschreven dat het universum bijvoorbeeld x seconden na de oerknal zo groot was als een tennisbal. Maar hoe kon het heelal toen eindig (klein) zijn, als het nu oneindig groot is? We zijn verplicht aan te nemen dat het heelal al na vijf seconden oneindig groot was, net als nu trouwens, maar ook toen het bijvoorbeeld 10^-43 seconde oud was. Het heelal was zelfs al oneindig groot vanaf het moment dat het geboren werd. Maar wat dan met die x seconden en die tennisbal? Met die tennisbal bedoelt men de grootte van de ‘waarnemingshorizon’ op dat gegeven moment. Immers, de snelheid van het licht is constant. Stelt u het heelal voor 14 miljard jaar na de oerknal. Hoewel het oneindig groot is, heeft het licht nog maar 14 miljard jaar de tijd gehad om in dit heelal rond te reizen. Met het gevolg dat een waarnemer in elk willekeurig punt in het heelal slechts een 14 lichtjaar ver kan zien, omdat dat de maximale tijdsduur is dat het licht heeft gehad om van verre oorden naar de waarnemer te reizen. Bestaat er ergens in ons heelal een plaats waar de oerknal heeft plaatsgevonden? Zo ja, waar zou zich dan dat punt bevinden waar ongeveer 14 miljard jaar geleden alle sterrenstelsels zich hebben bevonden? Dit heelal zal u moeten teleurstellen: het bevat dat punt immers niet. De oerknal heeft immers overal tegelijkertijd plaatsgevonden, in elke kubieke centimeter van de (on)eindige grote ruimte. Dit gaat ongetwijfeld het bevattingsvermogen van elke aardbewoner te boven, maar toch is het zo. Wanneer we ons een explosie voorstellen, denken we altijd aan een puntgebonden explosie. Maar de oerknal was geen puntgebonden explosie, meer nog: het was zelfs geen explosie, omdat er dan verondersteld wordt dat er zich nog ruimte om de ‘oerknalexplosie’ moest bevinden, ruimte waar gebieden met hogere druk overgaan in gebieden met lagere druk. Maar dit terzijde. Waarom gaat nu een ‘explosie’ die overal tegelijkertijd plaatsvond ons bevattingsvermogen te boven? Het antwoord is vrij eenvoudig: omdat onze hersenen driedimensionaal zijn. De oerknal daarentegen was een hogerdimensionale gebeurtenis, wat wil zeggen dat de oerknal in een hogere dimensie plaatsvond. Ongelooflijk, dat wel, en staat u me toe hierover een woordje uitleg te geven. Onze hersenen zijn driedimensionaal. Het is daarom onmogelijk zich een hogere dimensie, laten we zeggen: de vierde dimensie voor te stellen (voor alle duidelijkheid: met de vierde dimensie wordt een ruimtedimensie bedoeld, geen tijdsdimensie). Maar door een dimensie lager te kijken (de vierde dimensie wordt de derde dimensie, en ons 3D-universum wordt een tweedimensionaal universum), en deze gegevens door te trekken naar onze wereld, kunnen we min of meer begrijpen hoe dat het mogelijk is dat een oerknal overal tegelijkertijd in dit heelal kon plaatsvinden. Stelt u zich een enorme bol voor. Op deze bol leven tweedimensionale wezens. Ze zijn volledig plat, maar beschikken wel over een zekere breedte en lengte. We zouden kunnen stellen dat deze wezens vierkantig van vorm zijn, of rechthoekig. Ze leven op het tweedimensionale oppervlak van de bol, én ze zijn er zich echter niet van bewust dat hun universum in werkelijkheid nog een extra dimensie, hoogte, telt. Immers, hun universum is een bol en geen cirkel. Net zoals wij, ontdekten ook deze 2D-wezens dat hun universum uitdijt: stippen op hun bol, miljoenen lichtjaren ver verwijdert, leken zich van elkaar af te bewegen. Dit komt omdat hun bol steeds groter wordt, en zo het oppervlak uitrekt (denkt u aan de ballon die opgeblazen wordt). Deze wezens weten echter niet dat ze op een bol leven, en ze kunnen zich ook niet voorstellen waarin hun universum uitdijt. Wij echter wel: hun bol dijt uit in de derde dimensie, maar we zijn in staat dat te weten, omdat we hogerdimensionale wezens zijn in vergelijking met deze 2D-schepselen; we kunnen ons hoogte voorstellen. Net als ons universum, werd het ‘bolheelal’ door een oerknal gecreëerd. Vanzelfsprekend vond de oerknal, die de bol zelf creëerde, helemaal midden in de bol plaats, die daardoor steeds groter wordt. Ook nu nog, miljarden jaren na zijn ontstaan. Stelt u zich nu het punt voor dat deze bol creëert. Dat punt is de oerknal. De bol is de driedimensionale ruimte zelf. Het tweedimensionale oppervlak van de bol waarop nu 2D-wezens leven, ontstaat ook vanuit dat punt. Probeert u dit voor te stellen en zo zult u zien hoe dat het mogelijk is dat deze oerknal overal tegelijkertijd in het tweedimensionale heelal van de 2D-wezens (het oppervlak van de bol) plaatsvond. De 2D-wezens die op de bol leven, kunnen zich niet voorstellen waar hun oerknal zich bevond. Hun oerknal vond immers plaats in de bol, in een hogere dimensie dus. Het is op deze manier dat deze hogerdimensionale oerknal overal in hun heelal, het oppervlak van de bol, kon plaatsvinden. We kunnen dit alles nu doortrekken naar ons heelal. Ons heelal is in feite een soort hyperbol, en wij leven op het ‘oppervlak’ van deze hyperbol, dat echter driedimensionaal is. De oerknal vond plaats in een hogerdimensionale ruimte en was zo in staat overal tegelijkertijd plaats te vinden in ons driedimensionale heelal. DIMENSIES IN AL HUN DIMENSIES Zijn hogere dimensies sciencefictionachtige verzinsels? Helemaal niet. Einstein gebruikte hogere dimensies om zijn speciale relativiteitstheorie op te stellen en geloofde zelfs dat alle materie om ons heen gecreëerd wordt door hogerdimensionale krommingen. De supersnaartheorieën, die hopelijk ooit in staat zullen zijn het hoe en waarom van de kosmos te verklaren, gaan ervan uit dat ons heelal elf of zelfs meer dimensies telt. Drie dimensies zouden voor ons merkbaar zijn, de anderen zouden zo klein zijn dat het onmogelijk is ze te detecteren. Zoals u ziet, heeft het universum nog heel wat in petto. Kris Verburgh De grote drieIn elke tak van de wetenschap kan je twee disciplines onderscheiden: de theoretische en de praktische. Zo ook in de astronomie. In dit artikel volgen drie theorieën die de theoretische kant van de sterrenkunde hebben gevormd, theorieën die een revolutie in de natuurkundige wereld van de twintigste eeuw hebben ontketend. Hier volgt een beknopte samenvatting van de speciale en de algemene relativiteitstheorieën en de kwantummechanica. DE DRIE THEORIEËN Hoewel de basis van Albert Einsteins speciale relativiteitstheorie (SR) voor grote delen gebaseerd was op de werken van Galilei Galileo en Antoon Lorentz, was Einstein diegene die de begrippen tijd, massa en lengte, zaken die al zoveel eeuwen in de empiristische leer vastgeroest zaten, helemaal op hun kop zette. Dat was in het jaar 1905. Elf jaar later, in 1916, bracht Einstein zijn algemene relativiteitstheorie (AR) uit. Deze theorie gooide het dan weer over een heel andere boeg. Tijd, massa en lengte werden deze keer met rust gelaten, maar het begrip zwaartekracht kreeg vanaf toen een heel andere betekenis. Het toeval wilde dat er zich rond diezelfde tijd nog een gelijkaardige omwenteling in de natuurkunde voordeed: de opkomst van de kwantummechanica. Terwijl de relativiteitstheorieën in staat waren de macrokosmos te beschrijven, gaande van de zwaartekrachtsinvloeden die sterrenstelsels op elkaar uitoefenen tot de nauwkeurige berekening van de baan van Mercurius, mikte de kwantummechanica op de microkosmos, de wereld van het kleine. Dankzij het genie van Bohr, Schrödinger, Heisenberg, De Broglie, Feyman en anderen kon de kwantummechanica ondermeer voor ons persoonlijk comfort zorgen, vermits bijvoorbeeld alle digitale communicatieapparatuur volgens kwantummechanische principes werkt. VANAF 1905 IS TIJD NIET MEER WAT HET WAS De SR is van de drie theorieën de meest populaire en bekendste. Deze theorie verklaart waarom niets sneller kan gaan dan het licht (dat een snelheid van 300 000 kilometer per seconde heeft) en waarom sciencefictionschrijvers verplicht waren om zaken te bedenken als wormgaten of SDHL (Sneller Dan Het Licht)-aandrijvingen voor hun ruimteschepen. Ook de meest beroemde formule ter wereld, E=mc^2, is afkomstig van de SR. De SR vertelt ons dat hoe sneller een voorwerp gaat, hoe trager de tijd voor dat voorwerp gaat. Als u bijvoorbeeld met de wagen boodschappen gaat doen, zal de tijd voor u trager verstrijken. U merkt dat (gelukkig) niet, omdat uw wagen zo verschrikkelijk traag is. Enkel bij zeer hoge snelheden is het effect van de vertraging van de tijd (tijdsdilatatie) merkbaar, maar deze snelheden zijn zo aanzienlijk dat ze niet in onze dagelijkse wereld voorkomen. Daarom duurde het tot 1905 alvorens iemand aantoonde dat tijdsdilatatie wel degelijk bestaat. Een voorbeeld: als uw wagen, zich voortbewegend aan een slakkengangetje van 120 kilometer per uur, zich plotseling zou optrekken tot een snelheid van bijvoorbeeld 250 000 kilometer per seconde, dan zou de tijd voor u de helft trager verstrijken! Bij nog hogere snelheden zal de tijd nog minder vlug voorbijgaan. Wanneer iemand zich voortbeweegt met een snelheid van 99,999 procent van c, wel, dan zal de tijd voor hem 224 keer trager verstrijken. Dat wil zeggen dat wanneer hij één jaar veroudert, er in werkelijkheid 224 jaar verstreken zijn. Tijdsdilatatie is dus een ongelooflijk en wonderbaarlijk verschijnsel, maar op onze planeet, waar bijna iedereen zich voortbeweegt met gemiddeld een snelheid van 50km per uur, is tijdsdilatatie een verwaarloosbaar iets.Alleen de klokken in navigatiesatellieten die met een grote snelheid rondom de aarde draaien kunnen niet ontsnappen aan de gevolgen van de SR. Voor hen verstrijkt de tijd trager, bijna niet merkbaar trager, maar toch zijn ingenieurs verplicht de klokken iets sneller te laten lopen omdat anders schepen of vliegtuigen niet meer kunnen vertrouwen op de resultaten van de satellieten die hun positie op aarde moeten weergeven. Zelfs atoomklokken die met een vliegtuig meereizen zijn in staat de invloed van de tijdsdilatatie te meten. Dat blijkt uit een beroemd experiment, waarbij één atoomklok in de first-classzetel van een lijnvliegtuig werd geplaatst, terwijl een andere op de begane grond bleef. Na de vlucht wees een miniem tijdsverschil uit dat de tijd in het vliegtuig trager verstreek dan voor een stilstaande klok op de grond. SAMENGETROKKEN Snelheid (v) kan wiskundig uitgeschreven worden als afstand (a) gedeeld door tijd (t). De snelheid van onze wagen wordt immers uitgedrukt in kilometer (a) per (/) uur (t). Hieruit volgt dat afstand gelijkgesteld kan worden aan snelheid vermenigvuldigd met tijd (v = a / t => a = vt). Afstand of lengte kan dus uitgedrukt worden in functie van tijd. Als een voorwerp zich met een zekere snelheid voortbeweegt, zal volgens de SR de tijd voor dat voorwerp trager verstrijken. Wiskundig gezien zal de t in een kleiner getal veranderen, waardoor de afstand ook zal verkleinen. Met andere woorden: bewegende voorwerpen worden korter! Het samentrekken van bewegende voorwerpen noemt men Lorentz-contractie en gebeurt in de richting van de beweging zelf. Als iemand zich voortbeweegt met een snelheid van 258 000 kilometer per seconde zal niet alleen de tijd voor die persoon de helft trager verstrijken, maar zal ook hij (en het voorwerp waarmee hij zich verplaatst natuurlijk) de helft inkrimpen. Dit is géén gezichtsbedrog: hij wordt wel degelijk de helft kleiner. En hij zal ook de helft zwaarder wegen… Dit is immers ook een gevolg van de SR, of beter gezegd: een gevolg van Einsteins beroemde formule E = mc^2. E=MC^2 Energie is massa maal lichtsnelheid in het kwadraat of, eenvoudiger gezegd: energie is massa en massa is energie. Aangezien de c uit de formule, een al zo groot getal, in het kwadraat staat, zal een klein brokje massa een enorme hoeveelheid energie vertegenwoordigen en heeft men een ontzaglijk grote hoeveelheid energie nodig om een beetje massa te creëren. Kortom, wanneer de massa van een gemiddelde aardling plotseling volledig in energie zou omgezet worden, zou dit gepaard gaan met een explosie 50 000 keer krachtiger als de atoombom die Hiroshima in puin legde… Elk voorwerp dat een zekere snelheid heeft, heeft ook bewegingsenergie en zal dus zwaarder worden. Wanneer een voorwerp zich voorbeweegt met 0,99999c, zal dat voorwerp zowaar 224 keer zwaarder worden, waardoor het al een pak moeilijker wordt het verder te versnellen. Uiteindelijk zou het oneindig zwaar worden wanneer met het zou willen voorbewegen met de lichtsnelheid. Het is daarom onmogelijk iets te laten voortsnellen met een snelheid die gelijk is aan of groter is dan het licht. Enkel het licht zelf blijkt deze regel te breken! De reden waarom het licht even snel als het licht gaat, is dat het geen rustmassa heeft. Een proton, een appel, u of een planeet, allemaal hebben deze voorwerpen rustmassa, wat gewoon wil zeggen dat als hun snelheid nul is, ze nog steeds over massa beschikken. Licht echter niet. Het is energie, dus het heeft wel massa, maar zoals al geschreven werd: geen rustmassa! Het verkrijgt zijn massa juist omdat het zo snel beweegt! Als het stil gezet zou worden, zou het geen licht meer zijn… ALLES BEHALVE RECHT: KRONKELENDE, GOLVENDE EN VERWRONGEN RUIMTE De AR laat de tijd, de lengte en de massa voor wat ze zijn, en verklaart ons dat zwaartekracht niet bestaat. Volgens Einstein is de zwaartekracht gewoon maar een verschijnsel dat het gevolg is van de kromming van de ruimte. Volgens de AR kromt elk voorwerp met massa de ruimte om zich heen, gaande van het kleinste stofkorreltje tot het grootste sterrenstelsel van het waarneembare heelal (welk dat ook moge zijn). Deze kromming van de ruimte zorgt ervoor dat voorwerpen ‘aangetrokken’ worden. Althans, zo lijkt het, want in feite werden de voorwerpen gedwongen de gekromde ruimte te volgen, hoewel ze liefst gewoon in een rechte lijn hadden willen doorgaan. U kunt het vergelijken met een trein: normaalgezien gaat deze ook altijd maar rechtdoor, maar als de sporen onder hem draaien, is hij eveneens verplicht mee te draaien. De ruimte in de buurt van grote hemellichamen, zoals planeten of de zon, is zo gekromd dat kleinere hemellichamen, zoals planeten of manen, verplicht worden te bewegen in een ellipsvormige baan rondom hun grotere begeleiders. Het feit dat de aarde al 4,5 miljard jaar trouw baantjes rondom de zon draait, is omdat ze verplicht is de ellipsvormige kromming van de ruimte die de zon creëert, te volgen. U kunt dit het best vergelijken met een knikker die vanaf de rand van een kom naar het centrum toerolt. Hij (de aarde) lijkt te draaien rondom het middelpunt van de kom (alias de zon). De kom stelt natuurlijk de gekromde ruimte voor. We kunnen de AR kort samenvatten door de visies van de twee beroemdste natuurkundigen naast elkaar te plaatsen. Aan de hand van zijn theorie, zou Isaac Newton gezegd hebben dat voorwerpen volgens gekromde banen in een rechte ruimte bewegen, terwijl volgens Einstein voorwerpen rechte banen volgen in een gekromde ruimte. Een van de meest opmerkelijke gevolgen van de AR is een zwart gat. Hoewel Einstein er niet echt in geloofde (hij beschouwde ze eerder als interessante wiskundige eigenaardigheden), volgde het bestaan van zwarte gaten uit zijn AR. Volgens de AR kunnen zeer zware voorwerpen, samengeperst in een oneindig kleine ruimte, de ruimte om hen heen zodanig vervormen dat er een oneindig diepe zwaartekrachtsput ontstaat, een zwart gat. Deze situatie kan zich voordoen wanneer een zware ster in elkaar stort, omdat haar brandstof opgebrand is en ze geen weerstand meer kan bieden aan haar eigen zwaartekracht. Dan krijgen we zoiets: Een zwart gat heeft de onaangename eigenschap alle materie die te dicht in de buurt komt naar zijn middelpunt te trekken, de singulariteit, waar het tot niets verpletterd wordt. DE LEER VAN HET KLEINE De kwantummechanica zag het levenslicht op een winterse decemberdag in het jaar 1900, toen Max Plack zijn vondst wereldkundig maakte. Hij ontdekte dat licht, of gelijk welke andere elektromagnetische golf, enkel uitgestraald of geabsorbeerd wordt in kleine pakketjes energie, die men quanta noemt. Gelukkig heeft moeder natuur dit zo geregeld, anders hadden we ons ondermeer elke morgen verbrand aan een kop hete koffie. Zoals het bij alle grote ontdekkingen gaat, wou de natuurkundige wereld eerst niet geloven dat energie gekwantatiseerd is. Gelukkig kon Albert Einstein definitief de laatste twijfels omtrent licht in pakketjes de wereld uithelpen door middel van zijn verklaring voor het foto-elektrische experiment, waarvoor hij dan ook de Nobelprijs kreeg (dus niet voor zijn SR en AR!). Planck’s ontdekking zorgde ervoor dat het probleem met het atoommodel van Rutherford opgelost raakte. Dat model veronderstelde dat elektronen op dezelfde manier rondom hun atoomkern draaien als planeten rondom de zon. Maar een elektron is allesbehalve een planeet en daar wrong hem het schoentje. Elk geladen deeltje dat beweegt, produceert een elektromagnetische golf. Wanneer een elektron bijvoorbeeld 10 000 keer per seconde op en neer wipt, creëert het een radiogolf. Wanneer datzelfde elektron een miljoen biljoen keer op en neer gaat, komt er een allesdoordringbare en hoogenergetische gammastraling vrij. Een elektron dat rondom een atoomkern draait, beweegt ook en is daarmee verplicht energie af te staan. Hierdoor zouden elektronen geleidelijk energie verliezen en uiteindelijk tegen hun kern botsen, met het gevolg dat dit artikel nooit was verschenen. Gelukkig kwam de kwantummechanica met een oplossing: vermits energie enkel in pakketjes kan uitgestraald worden, is het voor een elektron dat rondom haar kern draait onmogelijk haar energie geleidelijk af te staan, waardoor het ook geen energie kan verliezen. Atomen konden dus blijven voortbestaan. Oef! Een opmerkelijke ontdekking in de kwantummechanica was het onzekerheidsprincipe van Werner Heisenberg, de grondlegger van de matrixmechanica (de matrixmechanica was trouwens het gevolg van zijn ontdekking). Het onzekerheidprincipe zegt dat het onmogelijk is tegelijkertijd de positie en de snelheid van een deeltje te kennen. Dit is een opmerkelijk idee dat steunt op een bedrieglijke eenvoud. Terwijl u dit artikel leest, weerkaatsen miljarden fotonen tegen het papier in de richting van uw ogen. Eiwitten in uw netvlies zullen er dan voor zorgen dat de er een potentiaalverschil ontstaat zodat u deze letters kunt lezen. Wanneer we in plaats van letters een proton willen zien, kunnen we nog altijd beroep doen op fotonen. Maar terwijl deze reusachtige letters, die uit vele miljarden atomen inkt bestaan vrijwel statisch onder een onophoudelijke fotonenbombardement blijven, zal het proton door zijn detectiemiddel, het foton, iets verschoven zijn. We hebben dus wel het proton ‘gezien’, maar we weten wel niet meer waar het is. Volgens het onzekerheidprincipe is waarnemen, verstoren. Het onzekerheidsprincipe veronderstelt het bestaan van virtuele deeltjes. Deze deeltjes hebben als taak ervoor te zorgen dat overal in het universum een minimale hoeveelheid onzekerheid voorkomt. Ze komen overal voor, zelfs in het meest perfecte vacuüm. Virtuele deeltjes verschijnen plots met hun tweeën vanuit het niets om dan nog voor de natuur het merkt bijna meteen weer te verdwijnen door middel van annihilatie. Een virtueel deeltjespaar bestaat immers altijd een gewoon deeltje en zijn antideeltje. Als deze bij elkaar komen, vernietigen ze elkaar meteen. Wanneer virtuele deeltjes op de rand van een zwart gat verschijnen, is één van de twee in staat materie van dat zwarte gat te onttrekken. Hierdoor zullen ze, hoe onbetekenend ze op het eerste zicht misschien lijken, in staat zijn de onsterfelijk gewaande zwarte gaten sterfelijk te maken. Binnen 10´100 jaar zullen virtuele deeltjes ervoor gezorgd hebben dat elk zwart gat in het heelal tot niets verdamp is. HET EINDE IN ZICHT? Als laatste volgt nog een prangende vraag: hebben we het nu zowat allemaal gehad? Waren de relativiteitstheorieën en de kwantummechanica de laatste echte grote omwentelingen in de natuurkunde? Of om het met de woorden van Stephen Hawking te zeggen: is het einde van de natuurkunde in zicht? Elke snaartheoreticus, of hij nu tot het enthousiaste soort behoort of niet, zal zonder enig moment van reflectie met kracht ‘Neen!’ op deze vraag antwoorden. Volgens de snaartheoretici heeft de natuurkunde nog heel wat verrassingen in petto. Markante verrassingen die ons zonder meer kunnen onthullen waarom ons heelal ontstaan is, waarom de materie is zoals ze is en hoe onze wereld precies in elkaar zit. De antwoorden op deze vragen denken ze te vinden in de supersnaartheorie. Kris Verburgh is auteur van 'Schitterend!' en 'Fantastisch!' |