Vrij Nederland. Boekenbijlage 1988

[p. 7]

Het geheim achter de hand
Stephen Hawkings speculatieve ideeën over het withete zwarte gat

A brief history of time door Stephen Hawking Uitgever Bantam Books Importeur Van Ditmar, f 44,90
De Nederlandse uitgave, ‘Het heelal’, vertaald door Ronald Jonkers, verscheen bij uitgeverij Bert Bakker (224 p., f 29,90)

Jona Oberski

Ook voor de trouwe lezers van Heer Bommel en Tom Poes zal het boek nog wel te moeilijk zijn, maar toch leest iedereen nu Stephen Hawkings A Brief History of Time - vertaald als Het heelal - en dat is goed. Het boek staat immers niet voor niets al weken achtereen op de non-fiction toptien en Hawking heeft op de televisie en in de pers, zelfs in het weekblad Panorama ruim aandacht gekregen voor zijn werk. Dat blad heeft achter op de paginagrote full-colour foto van de lachende fysicus Hawking met zijn blauwe ogen in zijn rolstoel een uitgekiende dame met háár blauwe ogen afgedrukt die ernstig met een zwartgehandschoende hand een mooi deel van haar gigatiet bedekt. Het geheim achter de hand - zo is het ook maar net bij Hawking.

Iedereen leest dit boek omdat ‘onze opvatting inzake het wezen van de wereld nu ook de taak heeft moeten ovememen om ons het innerlijke houvast te bieden, die het geloof in vroeger tijden aan God had toe vertrouwd,’ zoals de fysicus en filosoof Carl Friedrich Von Weizsacker al meer dan dertig jaar geleden schreef.

Het is echter om meer dan één reden ook inderdaad het fascinerende boek dat al achter de titel schijnt schuil te gaan. Hoe zou immers de tijd zelf een geschiedenis kunnen hebben? Eerder veroorzaakt de tijd de geschiedenis. Het begrip tijd is in de loop van de geschiedenis wel van betekenis veranderd. Sinds Einstein werkt de natuurkunde met een tijdsbegrip dat geen absolute betekenis heeft, zoals ‘gewone’ mensen nu ook wel weten. Een lichtsignaal is niet tegelijkertijd overal en het vergt een zeker tijdsverloop om het licht van de ene plaats naar de andere te transporteren: seconden verschil bij een radiogesprek tussen hier en de maan. Hoe snel de tijd verstrijkt hangt in dit tijdsbegrip onder meer nog af van de snelheid waarmee iemand door het heelal langs iemand anders suist en van de hoeveelheid materie die in de buurt is. Om een merkbaar effect te meten moet je wel een snelheid hebben die bijna zo groot is als de lichtsnelheid.

In de relativiteitstheorie is het daarbij wezenlijk om de lichtsnelheid één en dezelfde waarde te laten houden, onafhankelijk van hoe snel je zelf door het heelal schiet en onafhankelijk van waar je bent, ook al is dat boven op de allerdichtst opeengepakte hoop materie. Het gevolg van die lichtsnelheidscontstante is dan dat de tijdmaat geen absolute betekenis heeft, evenmin als de lengtemaat en dit gaat lijnrecht in tegen de meer naïeve opvatting van tijd en ruimte die we in het dagelijks leven opdoen. Je zou nu wel weer kunnen denken dat dit natuurkundige tijdsbegrip goed aansluit bij de individuele, sterk veranderlijke tijdsbeleving, maar dat is niet zo.

Oerheelal

De relativiteitstheorie is dan ook het eerste onmisbare element voor natuurkundig begrip van ons oerheelal en van het zwarte gat: in de gangbare kosmologie een ruimtelijk kleine, maar gigantisch zware, dicht opeengepakte hoop materie. Ons oerheelal was zelfs een soort punt (maar vraag niet: punt waarin?). In het oerknal-model, waarin de tijd ook pas te zanten met het heelal ontstond, heeft de tijd dus zelf een geschiedenis en als het heelal vergaat, verdwijnt daarmee de tijd.

Een tweede onmisbaar element voor natuurkundig begrip van het heelal is de quantumtheorie. De quantumtheorie beschrijft onder andere wat moleculen, atomen en ‘elementaire’ deeltjes met zich laten doen. Met een combinatie van de quatumtheorie en de relativiteitstheorie verklaren we in de natuurkunde bijvoorbeeld de recente laboratoriummetingen van elektronen en quarks. Bij die proeven is de zwaartekracht verwaarloosbaar, maar in de kosmologie speelt de zwaartekracht tussen de gigantisch zware materie-objecten juist de hoofdrol. Er bestaat echter géén gecombineerd model van de relativiteitstheorie en de quantumtheorie voor dergelijke objecten. In de ontwikkeling van de natuurkundetheorie is daarover op het ogenblik veel te doen. Het is geen eenvoudige zaak en er zijn heel wat knappe koppen bij betrokken. Hawking is er één van en hij heeft in elk geval al een wezenlijk inzicht met betrekking tot het zwarte gat op zijn naam staan: het zwarte gat staat er feitelijk witheet bij. Die uitstraling van het zwarte gat hangt juist samen met gecombineerde effecten van de relativiteitstheorie en de quantumtheorie. Hawking legt dat alles haarfijn uit.

Stephen Hawking

Logo

En zo komen we weer bij ons oerheelal. Ons oerheelal lijkt namelijk op een zwart gat en uit de bestudering van de zwarte gaten zou dan ook iets meetbaars af te leiden moeten kunnen zijn over ons oerheelal. Hawking heeft een wiskundig procédé voorgesteld waarmee hij kan berekenen hoe ons oerheelal onstaan zou kunnen zijn, namelijk als een bepaalde ‘fluctuatie van het quantumveld’. Bovendien volgt uit zijn berekening ook de globale verdeling van de materieklontering in ons heelal, zoals die in de metingen is waargenomen.

Hawking vertelt zijn verhaal met een minimum aan jargon en in heldere taal. Hij gebruikt met opzet slechts één formule, namelijk Einsteins E=mc³, maar die reeks symbolen vormt al geen formule meer: het is het logo van het internationale bedrijf dat natuurkunde heet. (Als een ‘gewoon’ mens al de naam van één fysicus weet, dan is het Einstein, en in allerlei besprekingen kom je de zinsnede tegen dat ‘Hawking vaak met Einstein wordt vergeleken’. Wie zijn boek kent, kent in elk geval ook één bron van die bewering: Hawking vergelijkt zich zelf graag met Einstein.) Het boek is makkelijk en prettig leesbaar, ook voor de mensen die niet exact hebben gekozen. Door de meeslepende stijl kan je je als lezer wel laten misleiden in je idee over wat je er tenslotte van hebt begrepen, want veel is zonder de wiskunde eenvoudig niet te doorgronden, al wekken de woorden gemakkelijk de indruk van het tegendeel. Hawking heeft zich tegen verkeerd begrip wel ingedekt. Ten eerste verwijst hij zo nu en dan naar het element van het wiskundige spel dat hij vooral in een dergelijke, zoekende ontwikkeling naar een bruikbaar model van het heelal ziet. Ten tweede zegt hij vaak expliciet dat het om een model gaat en gebruikt hij overvloedig de werkwoordsvormen ‘may’, ‘might’ en ‘would’. Hij drukt de lezers daarmee in bijna elke zin met hun neus op het speculatieve van de beschrijving. (In de vertaling is veel onbedoelde zekerheid geslopen.)

Het moet daarbij ook voor ‘gewone’ mensen een verademing zijn om in het verhaal over het abstracte heelal Hawking zelf in levenden lijve her en der even de kop te zien opsteken en als een duveltje uit een doosje met een innemende opmerking te horen aankomen, bijvoorbeeld over een voormalig fout inzicht, over zijn lichamelijke verlamming, of over vrienden die hem hielpen. Hij schuwt het kennelijk niet om de onmogelijkheden van zijn lichaam zelf te contrasteren met de mogelijkheden van zijn geest. Hij is niet alleen verlamd, hij kan ook niet praten en het is een wonder van de hedendaagse technologie dat hij met de minieme druk die hij nog met zijn hand kan uitoefenen, in staat is op zijn computer de woorden en de zinnen te vormen voor zo'n boek, voor zijn wetenschappelijke publikaties en voor zijn colleges. Met een spraaksynthesizer laat hij die ook uitspreken.

Zijn boek is extra levendig door drie discussies die Hawking tegelijkertijd voert, naast de uitleg die hij over het heelal geeft. Ten eerste is hij in discussie met de kosmologen, dus met zijn vakgenoten, over de kwestie wat het beste model voor het heelal is. Een ‘gewoon’ mens iaat zich in Hawkings boek dan graag door zijn model verleiden en zou natuurlijk ook niet anders kunnen.

Religie

Ten tweede voert hij in het boek een discussie met de science fiction (sf). Regelmatig wijst hij je op overduidelijke sf-mogelijkheden die zich uit het een of andere aspect van het model aan je opdringen. Terugreizen in de tijd bijvoorbeeld. Maar alleen om dan onmiddellijk die fantasie de kop in te drukken: het idee kan wel iets voor sf zijn, maar niet voor ons heelal, want daartegen verzetten zich bepaalde andere aspecten van het model. Door sf er zo bij te halen, schijnt datgene in het boek wat geen sf is, automatisch ook nog meer ‘echt waar’ te worden.

Modeltekening van een ‘zwart gat’

Hawkings derde discussie is die met de religie. Hij is met God niet klaar. Al klinken zijn opmerkingen geestig, ze hebben toch ook iets van een worsteling, al was het maar met de vraag wie van hen beiden de beste is. In 1947 kwam George Gamow met zijn boek One Two Three... Infinity waarin hij de micro- en de macrokosmos op een speelse manier aan gewone mensen uitlegde. ‘We kunnen natuurlijk de toekomst niet voorspellen,’ merkte Gamow destijds daarin op, maar: ‘we beschikken nu over veel beter gefundeerde redenen om te veronderstellen dat onze elementaire deeltjes werkelijk de basiseenheden zijn die niet verder gedeeld kunnen worden.’ De quarks waren toen nog niet gevonden. Hij heeft dus mis gegokt.

Ook Hawking schijnt echter weer te willen aantonen dat de huidige kennis bijna volledig en definitief is, alsof de kennisontwikkeling in onze tijd wél volgens een natuurwet zou verlopen. Tegen het einde van het boek schijnt hij even de wetenschapsprofeet te spelen: ‘Als we een dekkende theorie (van het universum) ontdekken, zullen we allemaal, filosofen, wetenschappers maar ook gewone mensen (daar zijn ze dan. Hawkings “gewone” mensen die in dit verhaal al figureerden), kunnen deelnemen aan de discussie over de vraag waarom wij, en het heelal, bestaan.’ Hoe betrouwbaar die ene, allesomvattende beschrijving van Het heelal zou kunnen zijn, kan een gewoon mens zich eenvoudig voorstellen door te denken aan de betrouwbaarheid van zoiets simpels als de weersvoorspellingen voor de volgende maand. Nee, het kan geen profetie zijn, het moet Hawkings grap zijn. Andere knappe koppen denken dat het niet eens mogelijk zal zijn een leeftijd voor het heelal eenduidig te bepalen. Het natuurkundige tijdsbegrip dat hierbij in het geding is, is in elk geval abstract: het is een technisch tijdsbegrip dat los staat van de individuele tijdsbeleving. Het wiskundige spel met een dergelijk tijdsbegrip, gesteund door metingen van afgeleide grootheden, kan niettemin bijzonder boeiend zijn, zoals Hawking aantoont.

Het gaat ook helemaal niet om het vinden van een allesomvattende theorie, het gaat om het zoeken, het gaat in ieders ‘brief time of history’ om de tijdsbesteding en dat laat Hawking eigenlijk wel zien.

■