Prof.dr. Frans Saris, directeur van het FOM (stichting Fundamenteel Onderzoek der Materie), hield vorige week bij Natuurkunde een lezing onder de titel ‘Theorieën van alles’.
Delen
Natuurkundigen zijn al jaren op zoek naar die theorie. Saris betwijfelt of een dergelijke deterministische theorie kan bestaan. ,,God lijkt af en toe echt te dobbelen.”
Waarom ziet de mens er zo uit? Hoe lang zal de aarde op deze manier nog verder kunnen evolueren? Is er een Aarde-II hier ergens ver vandaan? Stuk voor stuk uiterst interessante vraagstukken die één ding gemeen hebben: niemand weet het antwoord. Zou de evolutie zich net zo voltrekken, als we de oerknal opnieuw laten beginnen?
Als het antwoord ‘ja’ is, dan is alles wat er gebeurd is, van de oerknal tot 22 februari 1996, vantevoren bepaald. Het betekent echter ook dat de toekomst nu al vastligt, en dat er dus geen sprake meer kan zijn van vrije wil of invloed op de loop van de toekomst.
Toeval lijkt echter wel invloed te hebben op de loop van de geschiedenis. De ontmoeting die de aarde had met een grote meteoor ten tijde van de dinosaurus is volgens paleontologen de directe oorzaak voor het verdwijnen van de dinosaurus. Het wegvallen van die natuurlijke vijand maakte de weg vrij voor de mens. Saris: ,,Dat was een schitterend ongeluk.”
Hoewel het lijkt dat dom toeval wel degelijk een rol speelt, heeft de mens behoefte aan een Theorie van Alles, ofwel de heilige graal van de fundamentele fysici. Een allesverklarende formule, met een aantal simpele ingrediënten, die alle verschillende gebieden van de fysica aan elkaar koppelt en die bovendien een tijdsafhankelijkheid heeft.
Door deze formule denken de theoretici te begrijpen wat er zich op kleinste schaal afspeelt. Dit ‘reductionisme’ wordt op allerlei gebieden toegepast. Saris: ,,Zo kan de mens gereduceerd worden tot neurologie, genetica en biologie. Die worden gereduceerd tot biochemie. De biochemie wordt gereduceerd tot het gedrag van moleculen, moleculen tot atomen en atomen tot elementaire deeltjes.”
Deelbaar
Vroeger had in de gedachten van de mens elk materiaal de structuur van een plumpudding. Na de beroemde proef van Rutherford, waarbij hij Alpha-deeltjes (He 2+ ionen) door een plaatje goud schoot, veranderde dit inzicht. Het goud werd opgedeeld in ‘lege ruimte’ en een harde kern. Op een andere manier konden de terugkaatsingen van de Alpha-deeltjes niet verklaard worden. Die kern bleek later te bestaan uit neutronen en protonen, die vervolgens opgebouwd bleken te zijn uit quarks.
Er bestaan zes verschillende quarks met de exotische namen: op, neer, vreemd, tover, bodem en top. De laatste is een jaar geleden aangetoond in het Fermi-lab in Illinois. HetStandaardmodel van de natuurkunde was met deze ‘ontdekking’ vervolmaakt. De oplettende lezer weet inmiddels dat er al nieuwere metingen zijn gedaan die de suggestie wekken dat de quarks toch deelbaar zijn.
Als de krachten tussen de meest elementaire deeltjes bekend zijn, kunnen de krachten tussen grotere elementen ook uitgerekend worden. Daarmee kan dan een theorie opgesteld worden voor alles, want alles is opgebouwd uit quarks of kleiner.
Er bestaat volgens de geleerde echter een aantal grote onzekerheden. De toekomst van drie of meer deeltjes die elkaar aantrekken of afstoten is volgens de chaostheorie in principe onvoorspelbaar. De baan van een raket die naar Venus geschoten wordt, moet dan ook voortdurend gecontroleerd en bijgesteld worden. Verder is in de theoretische natuurkunde de onzekerheidsrelatie van Heisenberg bekend. Heisenberg stelt dat het onmogelijk is om zowel plaats als snelheid van een deeltje nauwkeurig te meten. Uit experimenten blijkt verder dat (onverklaarbaar) toeval een rol speelt bij natuurkundige processen. Saris, in antwoord op Einstein: ,,God lijkt hier wel degelijk te dobbelen.”
Onhoudbaar
Volgens de kosmologen ontstond tijdens de oerknal materie in de vorm van quarks en antiquarks. Van de antimaterie is later nooit meer iets teruggevonden en dat is op zijn minst vreemd. De verklaring hiervoor is dat kort na de Big Bang asymmetrie tussen beide soorten materie is ontstaan. De dichtheid was toen zo groot dat geen straling kon ontsnappen (licht kan ook niet ontsnappen uit een ‘zwart gat’), zodat verificatie van deze theorie onmogelijk is. Saris: ,,We kunnen de film van de evolutie niet tot het begin terugdraaien.”
Het reductionisme stuit dus op een aantal fundamentele problemen. Saris: ,,Het idee dat complexe verschijnselen op een bepaald niveau in de natuur te verklaren zijn op basis van de bouwstenen een niveau lager, blijkt onhoudbaar. Ten eerste omdat het laagste niveau onbereikbaar lijkt. Maar ook omdat er een hoger complex niveau invloed heeft op de werking van het lagere.”
Saris: ,,In principe bestaat een oceaan uit ontelbaar veel druppels water. Een oceanograaf zal er echter niet aan denken het gedrag van de oceanen te bestuderen aan de hand van het gedrag van de individuele waterdruppels. In een druppel water zitten 1023 watermoleculen. Dat is veel meer dan het aantal waterdruppels in alle oceanen bij elkaar. Waarom dan wel proberen het gedrag van een waterdruppel bestuderen aan de hand van het gedrag van individuele watermoleculen? In een waterdruppel zijn de watermoleculen heel anders gestructureerd dan losse moleculen. Het geheel is dus meer dan de som der delen.”
Prof.dr. Frans Saris, directeur van het FOM (stichting Fundamenteel Onderzoek der Materie), hield vorige week bij Natuurkunde een lezing onder de titel ‘Theorieën van alles’. Natuurkundigen zijn al jaren op zoek naar die theorie. Saris betwijfelt of een dergelijke deterministische theorie kan bestaan. ,,God lijkt af en toe echt te dobbelen.”
Waarom ziet de mens er zo uit? Hoe lang zal de aarde op deze manier nog verder kunnen evolueren? Is er een Aarde-II hier ergens ver vandaan? Stuk voor stuk uiterst interessante vraagstukken die één ding gemeen hebben: niemand weet het antwoord. Zou de evolutie zich net zo voltrekken, als we de oerknal opnieuw laten beginnen?
Als het antwoord ‘ja’ is, dan is alles wat er gebeurd is, van de oerknal tot 22 februari 1996, vantevoren bepaald. Het betekent echter ook dat de toekomst nu al vastligt, en dat er dus geen sprake meer kan zijn van vrije wil of invloed op de loop van de toekomst.
Toeval lijkt echter wel invloed te hebben op de loop van de geschiedenis. De ontmoeting die de aarde had met een grote meteoor ten tijde van de dinosaurus is volgens paleontologen de directe oorzaak voor het verdwijnen van de dinosaurus. Het wegvallen van die natuurlijke vijand maakte de weg vrij voor de mens. Saris: ,,Dat was een schitterend ongeluk.”
Hoewel het lijkt dat dom toeval wel degelijk een rol speelt, heeft de mens behoefte aan een Theorie van Alles, ofwel de heilige graal van de fundamentele fysici. Een allesverklarende formule, met een aantal simpele ingrediënten, die alle verschillende gebieden van de fysica aan elkaar koppelt en die bovendien een tijdsafhankelijkheid heeft.
Door deze formule denken de theoretici te begrijpen wat er zich op kleinste schaal afspeelt. Dit ‘reductionisme’ wordt op allerlei gebieden toegepast. Saris: ,,Zo kan de mens gereduceerd worden tot neurologie, genetica en biologie. Die worden gereduceerd tot biochemie. De biochemie wordt gereduceerd tot het gedrag van moleculen, moleculen tot atomen en atomen tot elementaire deeltjes.”
Deelbaar
Vroeger had in de gedachten van de mens elk materiaal de structuur van een plumpudding. Na de beroemde proef van Rutherford, waarbij hij Alpha-deeltjes (He 2+ ionen) door een plaatje goud schoot, veranderde dit inzicht. Het goud werd opgedeeld in ‘lege ruimte’ en een harde kern. Op een andere manier konden de terugkaatsingen van de Alpha-deeltjes niet verklaard worden. Die kern bleek later te bestaan uit neutronen en protonen, die vervolgens opgebouwd bleken te zijn uit quarks.
Er bestaan zes verschillende quarks met de exotische namen: op, neer, vreemd, tover, bodem en top. De laatste is een jaar geleden aangetoond in het Fermi-lab in Illinois. HetStandaardmodel van de natuurkunde was met deze ‘ontdekking’ vervolmaakt. De oplettende lezer weet inmiddels dat er al nieuwere metingen zijn gedaan die de suggestie wekken dat de quarks toch deelbaar zijn.
Als de krachten tussen de meest elementaire deeltjes bekend zijn, kunnen de krachten tussen grotere elementen ook uitgerekend worden. Daarmee kan dan een theorie opgesteld worden voor alles, want alles is opgebouwd uit quarks of kleiner.
Er bestaat volgens de geleerde echter een aantal grote onzekerheden. De toekomst van drie of meer deeltjes die elkaar aantrekken of afstoten is volgens de chaostheorie in principe onvoorspelbaar. De baan van een raket die naar Venus geschoten wordt, moet dan ook voortdurend gecontroleerd en bijgesteld worden. Verder is in de theoretische natuurkunde de onzekerheidsrelatie van Heisenberg bekend. Heisenberg stelt dat het onmogelijk is om zowel plaats als snelheid van een deeltje nauwkeurig te meten. Uit experimenten blijkt verder dat (onverklaarbaar) toeval een rol speelt bij natuurkundige processen. Saris, in antwoord op Einstein: ,,God lijkt hier wel degelijk te dobbelen.”
Onhoudbaar
Volgens de kosmologen ontstond tijdens de oerknal materie in de vorm van quarks en antiquarks. Van de antimaterie is later nooit meer iets teruggevonden en dat is op zijn minst vreemd. De verklaring hiervoor is dat kort na de Big Bang asymmetrie tussen beide soorten materie is ontstaan. De dichtheid was toen zo groot dat geen straling kon ontsnappen (licht kan ook niet ontsnappen uit een ‘zwart gat’), zodat verificatie van deze theorie onmogelijk is. Saris: ,,We kunnen de film van de evolutie niet tot het begin terugdraaien.”
Het reductionisme stuit dus op een aantal fundamentele problemen. Saris: ,,Het idee dat complexe verschijnselen op een bepaald niveau in de natuur te verklaren zijn op basis van de bouwstenen een niveau lager, blijkt onhoudbaar. Ten eerste omdat het laagste niveau onbereikbaar lijkt. Maar ook omdat er een hoger complex niveau invloed heeft op de werking van het lagere.”
Saris: ,,In principe bestaat een oceaan uit ontelbaar veel druppels water. Een oceanograaf zal er echter niet aan denken het gedrag van de oceanen te bestuderen aan de hand van het gedrag van de individuele waterdruppels. In een druppel water zitten 1023 watermoleculen. Dat is veel meer dan het aantal waterdruppels in alle oceanen bij elkaar. Waarom dan wel proberen het gedrag van een waterdruppel bestuderen aan de hand van het gedrag van individuele watermoleculen? In een waterdruppel zijn de watermoleculen heel anders gestructureerd dan losse moleculen. Het geheel is dus meer dan de som der delen.”
Comments are closed.