Ruimte is altijd leger dan je denkt

De natuur laat geen vacuúm toe. Vele eeuwen lang was dat een hard fysisch gegeven, net als de zwaartekracht. Inmiddels weten we dat het anders is. Dat het de tegenwerkende luchtdruk op aarde is die het maken van vacuï bemoeilijkt. Omdat dit nu vanzelfsprekend is, staat het vroege vacuúm-onderzoek doorgaans niet in de boekjes, of hoogstens het spectaculaire experiment met de Maagdenburger bollen, die door zestien paarden nog niet uit elkaar getrokken konden worden. Dat Blaise Pascal bijvoorbeeld nog eens een vernuftig experiment bedacht om het vacuúm te wegen, blijft onvermeld.

Frank Close, hoogleraar te Oxford en succesvol popularisator van de wetenschap, beperkt de filosofische beschouwingen over de leegte en de historie van de vacuúmnatuurkunde jammer genoeg tot een minimum in zijn boek ‘The Void’. Zo snel mogelijk duikt hij in de twee uithoeken van de fysica: de mologie en de deeltjesfysica, twee terreinen waar de leegte een grote rol speelt.

‘Kijk naar de punt aan het eind van deze zin. De inkt ervan bevat zo’n 100 miljard koolstofatomen. Om één daarvan met het blote oog te zien, zou je de punt moeten vergroten tot een doorsnee van honderd meter. Dat is groot, maar nog steeds voorstelbaar. Maar om de atoomkern te zien, zou je de punt moeten vergroten tot 10.000 kilometer: zo groot als de aarde van pool tot pool.’

Het is met passages als deze dat Close erin slaagt de leegte van het atoom bloot te leggen. De leegte in het universum is immens. Want als je ook nog verder wilt kijken, naar de quarks die de protonen in de atoomkern vormen, dan moet de punt geëxpandeerd worden tot twintig keer de afstand van de aarde tot de maan. Die leegte in het atoom wordt overigens wel weer gevuld met uiterst krachtige elektrische velden. Maar waardoor bewegen die golven zich dan?

Het hoofdstuk over de ether, een substantie subtieler dan lucht, is het sterkste deel van het boek, met name omdat het laat zien hoe ingewikkeld het bleek om een oude Griekse speculatie uit de natuurkunde weg te redeneren. Toen eenmaal vast stond dat licht een golfverschijnsel is, leek het onontkoombaar dat er een medium is waardoor die golf zich voortbeweegt. Anders dan geluid plant licht zich echter ook voort in een vacuúm. De onbekende ether leek de enige oplossing, een hypothese die pas sinds de relativiteitstheorie van Einstein in ongenade is gevallen.

De leegte, zo toonde Einstein aan, is bovendien geen rechttoe rechtaan-gebeuren. Ze is gekromd,onder invloed van die plekken waar toevallig wèl massa is. En er kunnen twee tegengestelde ietsen uit het niets ontstaan. Close duikt uiteindelijk behoorlijk diep in de deeltjesfysica. Het vergt de nodige concentratie om het allemaal te blijven volgen.

Dat de andere helft van het boek juist over het hele grote gaat, de kosmologie, is geen tegenstelling. Ook de verklaring van kosmische verschijnselen gaat sinds Einstein terug naar kennis over de deeltjes waaruit deze zijn opgebouwd. Sommige verschijnselen, zoals tijd, bestaan op dezelfde manier, op elke schaal. Kort na de Big Bang bijvoorbeeld had het universum het formaat van een inktpunt, waarin alle massa paste.

Close begint en eindigt zijn boek met een citaat uit de ‘Rig Veda’, het heilige hindoeboek over het begin van de wereld. Ook de bijbelse scheppingsmythe haalt hij aan. Zo geeft hij een – helaas nogal summiere – filosofische inbedding aan het begrip van de leegte. Voor het overige is ‘The Void’ toegankelijke, maar behoorlijk hardcore fysica. Absoluut de moeite waard, maar het zou een sterker boek zijn geworden als Close zijn blik iets breder gericht had.

Frank Close, ‘The Void’, Oxford University Press, 166 pag., 11,50 euro.

De natuur laat geen vacuúm toe. Vele eeuwen lang was dat een hard fysisch gegeven, net als de zwaartekracht. Inmiddels weten we dat het anders is. Dat het de tegenwerkende luchtdruk op aarde is die het maken van vacuï bemoeilijkt. Omdat dit nu vanzelfsprekend is, staat het vroege vacuúm-onderzoek doorgaans niet in de boekjes, of hoogstens het spectaculaire experiment met de Maagdenburger bollen, die door zestien paarden nog niet uit elkaar getrokken konden worden. Dat Blaise Pascal bijvoorbeeld nog eens een vernuftig experiment bedacht om het vacuúm te wegen, blijft onvermeld.

Frank Close, hoogleraar te Oxford en succesvol popularisator van de wetenschap, beperkt de filosofische beschouwingen over de leegte en de historie van de vacuúmnatuurkunde jammer genoeg tot een minimum in zijn boek ‘The Void’. Zo snel mogelijk duikt hij in de twee uithoeken van de fysica: de mologie en de deeltjesfysica, twee terreinen waar de leegte een grote rol speelt.

‘Kijk naar de punt aan het eind van deze zin. De inkt ervan bevat zo’n 100 miljard koolstofatomen. Om één daarvan met het blote oog te zien, zou je de punt moeten vergroten tot een doorsnee van honderd meter. Dat is groot, maar nog steeds voorstelbaar. Maar om de atoomkern te zien, zou je de punt moeten vergroten tot 10.000 kilometer: zo groot als de aarde van pool tot pool.’

Het is met passages als deze dat Close erin slaagt de leegte van het atoom bloot te leggen. De leegte in het universum is immens. Want als je ook nog verder wilt kijken, naar de quarks die de protonen in de atoomkern vormen, dan moet de punt geëxpandeerd worden tot twintig keer de afstand van de aarde tot de maan. Die leegte in het atoom wordt overigens wel weer gevuld met uiterst krachtige elektrische velden. Maar waardoor bewegen die golven zich dan?

Het hoofdstuk over de ether, een substantie subtieler dan lucht, is het sterkste deel van het boek, met name omdat het laat zien hoe ingewikkeld het bleek om een oude Griekse speculatie uit de natuurkunde weg te redeneren. Toen eenmaal vast stond dat licht een golfverschijnsel is, leek het onontkoombaar dat er een medium is waardoor die golf zich voortbeweegt. Anders dan geluid plant licht zich echter ook voort in een vacuúm. De onbekende ether leek de enige oplossing, een hypothese die pas sinds de relativiteitstheorie van Einstein in ongenade is gevallen.

De leegte, zo toonde Einstein aan, is bovendien geen rechttoe rechtaan-gebeuren. Ze is gekromd,onder invloed van die plekken waar toevallig wèl massa is. En er kunnen twee tegengestelde ietsen uit het niets ontstaan. Close duikt uiteindelijk behoorlijk diep in de deeltjesfysica. Het vergt de nodige concentratie om het allemaal te blijven volgen.

Dat de andere helft van het boek juist over het hele grote gaat, de kosmologie, is geen tegenstelling. Ook de verklaring van kosmische verschijnselen gaat sinds Einstein terug naar kennis over de deeltjes waaruit deze zijn opgebouwd. Sommige verschijnselen, zoals tijd, bestaan op dezelfde manier, op elke schaal. Kort na de Big Bang bijvoorbeeld had het universum het formaat van een inktpunt, waarin alle massa paste.

Close begint en eindigt zijn boek met een citaat uit de ‘Rig Veda’, het heilige hindoeboek over het begin van de wereld. Ook de bijbelse scheppingsmythe haalt hij aan. Zo geeft hij een – helaas nogal summiere – filosofische inbedding aan het begrip van de leegte. Voor het overige is ‘The Void’ toegankelijke, maar behoorlijk hardcore fysica. Absoluut de moeite waard, maar het zou een sterker boek zijn geworden als Close zijn blik iets breder gericht had.

Frank Close, ‘The Void’, Oxford University Press, 166 pag., 11,50 euro.