Nacht van Descartes: De Theorie van Alles laat nog op zich wachten

Bestaat er een theorie die het heelal en onze herkomst daarin kan verklaren?  “Het heelal is complex”, excuseert Nobelprijswinnaar Gerard ’t Hooft zich tijdens de Nacht van Descartes. Het draait allemaal om informatie, voorspelt Maureen Voestermans, winnares van de columnwedstrijd van het jaarlijks terugkerende evenement

“Ik heb twintig minuten gekregen om te spreken over de Theorie van Alles. Dat moet kunnen”, begon Gerard ’t Hooft zijn voordracht licht ironisch tijdens de Nacht van Descartes afgelopen maandag in een volle aula. Centraal thema van de avond was een uitspraak van de bekende Amerikaanse wetenschapper Michio Kaku die zei over de Theorie van Alles dat deze "will answer some of the deepest philosophical, theological questions of all time" en "it would be the crowning achievement of modern science, allowing mankind to master time and space".

’t Hooft is niet zo optimistisch als Kaku. Hij gelooft wel dat er een algemene grondwet van de natuurkunde mogelijk zou moeten zijn waaruit je veel kunt verklaren. Maar zo’n theorie ziet hij niet snel komen. “In de klassieke mechanica probeer je zoveel mogelijk te verklaren met reële getallen. Zo bepaal je de planeten in ons sterrenstelsel. Maar uiteindelijk kunnen we die reële getallen nooit helemaal vaststellen. Achter de komma is er onzekerheid en daardoor kun je nooit iets met zekerheid verklaren. Die onbepaaldheid geldt ook voor de kwantummechanica.”

In de zwarte gaten ziet ’t Hooft de mogelijkheid om iets te kunnen vastleggen, iets heel kleins maar wel eindig. Dat biedt volgens hem perspectief. “Een Theorie van Alles is mogelijk als je reële getallen kunt uitbannen.” Maar zover zijn we nog lang niet volgens ’t Hooft. “Het heelal is complex en veel vragen zullen onbeantwoord blijven. We kunnen zeker stappen zetten, maar dienen tegelijkertijd bescheiden te blijven.”

De Amsterdamse hoogleraar Erik Verlinde is een vertegenwoordiger van de snaartheorie en maakt furore met zijn eigen theorie over de zwaartekracht die een alternatief biedt voor de oerknal.

Verlinde wil verder kijken dan het menselijk perspectief. “Onze waarneming is slechts 5 procent van wat er is. We plaatsen de mens te veel in het middelpunt.”

Anders dan zijn leermeester ’t Hooft houdt hij niet vast aan de reële getallen. "Het heelal is zo groot en hoe verder je komt hoe relatiever het is." Volgens Verlinde moeten we letterlijk verder kijken en een andere taal leren spreken. Dat kan volgens hem een revolutie in het denken zijn.

De vraag blijft wat we daarvan in het dagelijks leven meekrijgen. De Utrechtse theoretisch natuurkundige Dennis Dieks denkt dat dit weinig is. “De natuurkunde heeft al veel bereikt. Als ik na de zomer terugkom naar het Buys Ballot Gebouw dan staat het er nog net zo bij als toen ik wegging. Ik kon dat zelfs voorspellen. Geweldig toch. Dat is een verdienste van de natuurkunde. Wat we niet weten gaat over de cijfers achter de komma. Maar dat gaat over theorieën en verklaringen die zich ver buiten ons gezichtsveld afspelen.”

De Theorie van Alles bestaat al als het gaat om het dagelijks leven volgens Dieks. Hij voorspelt dat in toekomstige natuurkundige theorieën ruimte en tijd zullen vervagen. Het gevolg is bovendien dat er niet één theorie waar zal zijn. De ware werkelijkheid niet meer uniek. Er zullen volgens Dieks meerdere theorieën naast elkaar kunnen bestaan.

De column waarmee de wetenschapsjournaliste Maureen Voestermans van het NTR programma De kennis van nu de columnwedstrijd won, sluit perfect bij de discussie aan. “Ik geloof wel dat we in een spannende tijd leven en dat er werkelijk wat zou kunnen veranderen in onze kijk op fundamentele vragen over tijd en ruimte.”

In haar winnende column Tussen nu en nu stelt Voestermans vooral veel vragen.  “Hoe komt het dat zwaartekrachtwetten op kleine schaal anders werken dan in het grote geheel.” “Hoe kun je zwaartekracht verklaren met bits?”

Juryvoorzitter Bert Theunissen spreekt van een goed geïnformeerde verwondering. Voestermans studeerde medische biologie en natuurkunde in Amsterdam. Ze heeft het over een wereld waar we steeds meer verstand van krijgen, maar die we nooit helemaal kunnen begrijpen.

Volgens haar staan we aan de vooravond van een revolutie. Niet materie of energie zijn de fundamentele bouwstenen van ons universum, maar informatie. En het houdt haar zo bezig dat ze er echt nachten van wakker ligt. Want iedereen wil graag een kapstok waar je al je ideeën aan kan ophangen.

Winnende column Maureen Voestermans

Tussen nu en nu

Daar hang je dan. Aan een piepklein blauw balletje in een immens grote donkere leegte die alsmaar ‘uitzet’ – wat dat dan ook moge betekenen, want uitzetten doe je meestal in iets, maar ons heelal doet dat in niets.

Best knap, maar so far so good. Je hangt daar dus, maar tegelijkertijd sta je rechtop. Je valt er niet vanaf. Bijzonder, toch? Ja roept u dan, dat komt toch gewoon door de zwaartekracht! Maar wacht even, wat is dat dan precies, die zwaartekracht? Twee massa’s die elkaar aantrekken? Dacht u dat het zo simpel was? Ik kan u verzekeren: het ligt ingewikkelder.

Oké, een slimmerik roept nu misschien dat het komt doordat zware dingen de ruimte om zich heen krommen - ooit bedacht door die beroemde wetenschapper met verwilderde grijze haardos. En op die manier rollen dingen als het ware naar elkaar toe. Maar dan: waaróm kromt massa de ruimte? Ja denkt u nu, zo kunnen we wel blijven ‘waarommen’.

Dat doen natuurkundigen dan ook graag kan ik u verzekeren.  En er is nog iets raars met die zwaartekracht, zeggen ze, als je naar de wereld gaat kijken door een soort turbo microscoop - een deeltjesversneller heet dat ook wel. Daar waar de allerkleinste deeltjes rondzoeven en tegen elkaar botsen, zie je de zwaartekracht ineens niet meer. Hoe kan dat nou? Die deeltjes zijn toch ook het spul waaruit u en ik zijn gemaakt? Zoom je in zie je niks, zoom je uit, blijven mensen gewoon aan de aardbol plakken.

Nou en, kunt u denken, misschien gelden er gewoon andere wetten op kleine schaal dan op grote schaal. Kan toch? Ja maar... waaróm die verschillende wetten, als alles ooit uit één en hetzelfde punt kwam? De big bang, de oerknal? Leg dat maar eens uit.

Er zijn mensen die het proberen. Erik Verlinde bijvoorbeeld. Hij twijfelt niet alleen openlijk aan de oerknal maar komt tegelijkertijd met een radicaal nieuw idee. De zwaartekracht, zegt hij, is het resultaat van bits die heen en weer schuiven op microschaal. Pardon? Bits? Zit die man niet in het verkeede vakgebied? Nee, zo bleek voor mij als leek na avondenlang ploeteren door ingewikkelde papers. De fundamentele natuurkunde heeft het tegenwoordig ook over bits.  Niet alleen Verlinde, maar ook talloza andere theoretici – om over het vakgebied ‘kwantuminformatica’ nog maar te zwijgen.

We staan aan de vooravond van een revolutie. Niet materie of energie zijn de fundamentele bouwstenen van ons universum, maar informatie. Geloof me, ik heb er echt nachten van wakker gelegen. Deels vanwege de frustratie dat ik de formules niet onder de knie kreeg, maar vooral vanwege de vraag: wat is dat dan? Die informatie? Wat zijn bits eigenlijk? Weet u het? Ja nulletjes en eentjes hoor ik dan. Maar dat is natuurlijk slechts de naam die wij het beestje geven.

Er is een situatie voor en een situatie na en het verschil tussen die twee noemen we informatie. Open-dicht, ja-nee, aan-uit, enzovoorts. Eigenlijk is informatie misschien gewoon ‘tijd’ bedacht ik me toen, want tijd is ook niet veel meer dan een verschil tussen nu en nu. Maar tussen nu en net bent u toch ook gaan nadenken over deze tekst - hoop ik.

Informatie is dus ook context en interpretatie. Wie u bent, wat u gelooft en wat u denkt: slechts één grote informatieverzameling? Dezelfde bits die de zwaartekracht tevoorschijn toveren? Ik weet het niet. Maar vragen als ‘wie zijn we?’ en ‘waar komen we vandaan?’ worden grondig herzien. En, ook al zal onze kijk over duizend jaar weer aan vernieuwing toe zijn; in elk geval komen we onderweg steeds beter te weten wat we nooit zullen weten – en dat is zeker.