Delen via sociale media

De raadselen van de zwaartekracht

Gepost 2018/05/15

 

Zwaartekracht. 1 van de 4 natuurkrachten waar we als mens het meest mee bekend zijn en dagelijks mee te maken hebben. De andere 3 zijn de elektromagnetische kracht en de sterke en de zwakke kernkracht. Van de laatste 2 merken we feitelijk niets, afgezien van het feit dat we zonder deze krachten niet zouden bestaan. Maar de zwaartekracht beleef je ieder uur van de dag (en de nacht). Ik zweef niet zomaar omhoog uit mijn bureaustoel, ik kleef 's ochtends niet tegen het plafond. We zijn er zo bekend mee en toch is het voor wetenschappers de minst begrepen kracht. Natuurlijk, Newton ontwierp zijn wiskundige vergelijkingen en deze werken prima. Toen kwam Einstein met zijn relativiteitstheorieën die de boel al wat ingewikkelder maakten.  Zwaartekracht was volgens hem niet de een of andere kracht bestaande uit bepaalde deeltjes (gravitonen) maar een verschijnsel wat optreedt omdat de ruimte wordt gekromd door massa's. Vergelijk het met een opgespannen laken waar je een zware bowlingbal op plaatst. Er vormt zich een put. Leg een klein balletje aan de rand van de put en geef het een zetje. Het zal rondjes gaan draaien om de bowlingbal. Hetzelfde gebeurd in ons zonnestelsel. Einstein voegde er echter nog iets aan toe: ook de tijd is relatief. Hoewel wij daar op aarde weinig van merken. Waarom dan die ingewikkelde nieuwe wetten? Omdat wij als mens ondertussen - sinds Newton - veel en veel meer wisten van de aard van de materie. We hadden doorgrond wat de fundamentele bouwstenen van alles zijn, we hadden de kosmos al aardig verkend. Het probleem zat hem in het feit dat de wetten van Newton niet werken op de allergrootste en de allerkleinste schaal. Tevens paste de zwaartekracht niet in de inmiddels ontworpen zogenaamde "theorie van alles'', een vergelijking die alle 4 de natuurkrachten moest beschrijven. De zwaartekracht bleek een spelbreker. Zelfs de meest ingewikkelde theorie, zoals de snaartheorie, gaf geen oplossing. Het idee van een soort deeltje, wat men het graviton had gedoopt, werd door veel fysici opzij geschoven. Dit deeltje werd trouwens nooit gevonden in tegenstelling tot heel veel van de andere elementaire deeltje. Wat moet je nou met iets wat overduidelijk bestaat, maar waar je de hand niet op kan leggen? Gelukkig zijn er altijd de pioniers, de grote denkers, legendarische figuren die met iets nieuws op de proppen komen. Een van die wetenschappers is Erik Verlinde, hoogleraar theoretische natuurkunde aan de universiteit van Amsterdam. Er is een voor niet wiskundig aangelegde mensen (zoals ik) een behapbaar boekje verschenen over zijn baanbrekende theorie: elastisch universum door George van Hal. Ik heb het gekocht en wel 5 keer gelezen. Toen viel het kwartje op een dag. Ik heb op school de klassieke natuurkunde gehad en zag zwaartekracht altijd als een aantrekkende kracht. Zoals de mens wordt aangetrokken door de zwaarte (=massa) van de aarde. Nu zie ik het anders. Ik bedacht een term: trekken en duwen. Het is moeilijk je dit in 3 dimensies voor te stellen, maar Verlinde vergelijkt de kosmos met een elastisch balletje. Stopverf bijvoorbeeld of Silly Putty. Kauwgom voldoet ook. Maak een flinke bal en ga het vervolgens kneden. Prik een vinger erin en zie hoe er een put ontstaat. Dat is zwaartekracht. (even heel simpel gesteld, want Verlinde gaat nog veel verder) De kosmos is dus een kneedbaar geheel waar alles doorheen beweegt en voortdurend rekt en kneedt.  Zwaartekracht is volgens hem emergent, niet op zich staand, maar een verschijnsel wat optreedt door bepaalde interacties. Je kan dus zoeken tot je een ons weegt in dit geval, de zwaartekracht is dus geen fundamentele kracht, maar een bijverschijnsel van iets anders. (wel zeer belangrijk) Vervolgens gaat Verlinde nog een stapje verder met de vergelijking met polymeren, moleculen die bestaan uit ketens van opeenvolgende delen. Wat er gebeurd wanneer je bijvoorbeeld je bal kauwgom uit elkaar trekt is dat de polymeren uit elkaar raken en zo ontstaat extra elasticiteit. Okay, tot zover. Want Verlinde gaat dus nog verder en vergelijkt de polymeren met informatie. Het zou dus de informatie zijn die wordt verplaatst waardoor zwaartekracht ontstaat. Verlinde is niet de eerste die informatie ziet als een bouwsteen van de werkelijkheid. De fysicus John Wheeler kwam met de term: "It from bit", oftewel iets uit een bit. Alles zou dus ontstaan uit bits aan onformatie. Dit is iets voor de volgende keer.