Vorige week verscheen mijn recensie van ‘Universum uit het niets’ van Lawrence Krauss. Een beetje laat, maar het stuk was zoekgeraakt. Destijds had ik behalve de versie die nu in het ND staat, ook een langere recensie geschreven. En die plaats ik hier onder.
NB: ook deze langere versie was in principe geschreven voor het (christelijke) ND-lezerspubliek!
Lawrence Krauss: Universum uit het niets. Waarom er iets is in plaats van niets. Uitg. NwA’dam, 248 blz, €21,95, 2012
Waarom is er iets in plaats van niets? Die vraag komt nogal eens om de hoek kijken in discussies over geloof en wetenschap. Dat er iets is, wijst volgens gelovigen op een God die dat iets – ons universum, de zon, de aarde – heeft gewild zodat wij mensen er op konden leven. Zo’n argument kan je op twee manieren bezien: dat er iets is, bewijst dat God moet bestaan, of het geloofsfeit dat God bestaat moet wel betekenen dat Hij het universum geschapen heeft. In dat laatste geval zeg je alleen dat het bestaan van ‘iets’ overeenkomt met wat je verwacht vanuit een theïstisch wereldbeeld.
Nu kan het aan mij liggen, maar ik heb de vraag altijd in dat laatste licht gezien. Christelijke natuurwetenschappers wijzen bijvoorbeeld regelmatig op de ‘fijnafstelling’ van de natuurwetten. Allerlei fundamentele natuurkrachten zijn precies goed voor menselijk leven, een fractie van een procent hoger of lager en er was niets – in ieder geval niets dat kon nadenken over de zin van het bestaan. Alsof het universum voor ons gemaakt is dus.
Tegen dit argument is het ‘multiversum’ ingebracht, het idee dat er miljarden heelallen kunnen bestaan, elk met iets andere natuurwetten. In zo’n geval is het niet vreemd dat er eentje bestaat waarin leven mogelijk is, en is het volkomen logisch dat dit het heelal is waar wij ons bestaan in slijten. Het probleem is natuurlijk wel dat we die andere heelallen niet kunnen zien. Maar kosmologen en natuurkundigen menen in hun berekeningen over de werkelijkheid wel degelijk aanwijzingen te zien voor het bestaan van zo’n multiversum.
Geen god
Dit is heel kort de context waarin het boek ‘Universum uit het niets’ van de Amerikaanse kosmoloog en populairwetenschappelijk auteur Lawrence Krauss is verschenen. Krauss maakt al vanaf de inleiding het doel van zijn boek duidelijk: bewijzen dat er geen God nodig is om van het niets iets te maken. ‘Ik ben er allerminst van overtuigd dat de schepping een schepper vereist’, zegt hij in de openingszin. Daarmee krijgt zijn boek direct een bijzondere lading. Het gaat niet alleen over wetenschap, maar ook over geloof – het geloof dat er geen God is. Zo’n begin legt direct een zware last op het boek. De auteur is er blijkbaar van overtuigd dat hij met behulp van de wetenschap kan aantonen dat er – naar alle waarschijnlijkheid – geen God is.
Het is een vergelijkbare methode die bioloog Richard Dawkins hanteert. Het feit dat er evolutie heeft plaatsgevonden betekent voor hem dat God overbodig is. Dawkins heeft bovendien de strijd tegen iedere vorm van religieus geloof tot zijn missie gemaakt, en ook hij zet daarbij de wetenschap in als wapen. Dat hij daarmee de wetenschap voor gelovigen verdacht maakt, boeit hem niet. Dawkins schreef overigens het nawoord bij dit boek.
Krauss is nauw betrokken bij de ontwikkelingen in de kosmologie, en heeft op dat terrein een grote reputatie – groter dan die van Dawkins binnen de evolutiebiologie. Hij weet waar hij het over heeft en dat is te merken. Maar de wetenschap in zijn boek is ontzettend ingewikkeld en ondanks de geruststellende flapteksten met woorden als ‘helder’ en ’toegankelijk’ vermoed ik dat er nauwelijks gewone lezers zijn (dus mensen die niet hun brood verdienen met fundamentele natuurkunde of kosmologie) die zijn redeneringen, uitleg en bewijzen echt helemaal kunnen volgen. Dat ligt meer ana de complexiteit van de materie dan aan het (bewezen) vermogen van Krauss om wetenschap te populariseren.
Zoektocht
Krauss neemt de lezer mee in de recente geschiedenis van de kosmologie, de wetenschap de beschrijft hoe het heelal in elkaar zit en hoet het is geworden tot wat het nu is. Dat is nu eenmaal ontzettend complex. Het universum begon 13,72 miljard jaar geleden uit een ‘singulariteit’, simpel gezegd een niets dat plotseling alle energie van het universum in een oneindig kleine ruimte bevatte. Daarover later meer.
Krauss beschrijft de zoektocht naar de eigenschappen van ons universum. Begin vorige eeuw werd duidelijk dat het universum uitdijt. Maar blijft het uitzetten, of gaat het ooit weer inkrimpen? En hoe is het mogelijk dat het heelal – wanneer we ver in de tijd terugkijken – zo ontzettend uniform was? Krauss legt de inflatie-theorie uit, die stelt dat het universum kort na het ontstaan met een ontzagwekkende snelheid uitzette. Het gaat om een uitzetting van de ruimte, niet van de materie in de ruimte. Die uitzetting kan daardoor vele malen sneller gaan dan de lichtsnelheid. Het is wonderbaarlijke materie, maar Krauss legt uit welke harde bewijzen er voor deze theorie zijn gevonden.
Virtuele deeltjes
Dat we inmiddels weten hoe het heelal zich de afgelopen 13,72 miljard jaar ontwikkeld heeft is een ding. Krauss wil echter ook verklaren hoe het kon ontstaan. Hij vindt ‘waarom is er iets en niet niets’ geen goede vraag, want onwetenschappelijk. De enig juiste vraag is ‘hoe ontstond iets uit niets’. Daarbij moet hij verder terugkijken dan de natuurwetten eigenlijk toestaan. Toch meent hij voldoende aanwijzingen te hebben om dat te kunnen doen. Daarvoor roept hij de hulp in van de kwantummechanica.
Het is onmogelijk zijn redeneringen beknopt weer te geven. Als gezegd, Krauss slaagt er zelf niet in om binnen de beperkte lengte van zijn boek alles helder uit te leggen. Heel kort door de bocht; de kwantumtheorie staat toe dat er ‘virtuele deeltjes’ uit het niets verschijnen. Het gaat om een deeltje plus het bijbehorende antideeltje, die opduiken uit het niets en na een ultrakort bestaan elkaar annihileren (het positieve en negatieve deeltje heffen elkaar op). Dit is lastig te begrijpen, maar heeft een goede wetenschappelijke onderbouwing.
Uiteindelijk beredeneert Krauss dat, gegeven de kwantumtheorie, het ‘niets’ onstabiel is en op enig moment het ‘iets’ moet voortbrengen. Een kleine oneffenheid waardoor de annihilatie van positief en negatief niet volledig is, en je hebt iets. Dat iets kan vervolgens expanderen tot een universum.
Zo kort geformuleerd klinkt het misschien als een wanhopig onrealistische voorstelling van zaken. Het is te gemakkelijk om het boek van Krauss op die manier af te doen. Nogmaals, hij weet waar hij het over heeft. Hij laat wel degelijk aanwijzingen zien vanuit de natuurkunde die zijn verhaal kunnen schragen. En hij formuleert keurig wetenschappelijk: dat niets altijd iets voortbreng is niet bewezen, maar hij acht de kans zeer groot.
Uit de bocht
Toch schiet hij in zijn nawoord uit de bocht. Hij erkent dat de wetenschap niet kan bewijzen dat God niet bestaat, maar stelt dat door de wetenschap het wel mogelijk is geworden om niet in God te geloven. Daarmee doet hij toch de atheïsten van vroeger eeuwen onrecht aan. En hij beperkt de reden voor godsgeloof in het bestaan van een wetenschappelijk onverklaarbare scheppingsdaad.
Richard Dawkins doet het daarna nog eens dunnetjes over. ‘De meeste gelovigen’ zullen als reden voor hun geloof opgeven dat ze een noodzaak zien voor een eerste oorzaak, de schepper die alles in gang zette. Nu is de scheppingstheologie zeker een belangrijk onderdeel van het christelijk geloof, maar niet het startpunt. Wie een gemiddelde christen (of andere gelovige) vraagt waarom hij of zij gelooft, zal vermoedelijk heel zelden het door Dawkins en Krauss verwachtte antwoord krijgen.
Opvallend is dat Krauss in zijn epiloog stelt dat de wetenschap laat zien dat het heelal geen doel heeft. Ook dit is een dubieuze claim. Kan natuurkunde de zin van iets blootleggen? Alleen wanneer die zin beperkt is tot het stoffelijk functioneren. Christenen zullen betogen dat juist het bestaan van God zin geeft aan dit universum, dat zonder Godsgeloof inderdaad zinloos zal overkomen.
Klaagzang
Wat moeten we dan met dit boek? Een opmerking is belangrijk: net als Stephen Hawking in zijn laatste boek ‘Het grote ontwerp’ komt Krauss tot de conclusie dat heelal zonder goddelijk ingrijpen kan ontstaan gegeven de natuurwetten. Bij Hawking was het de zwaartekracht, bij Krauss is het kwantumtheorie. Het is dus te verdedigen om te zeggen dat beiden de ‘eerste beweger’ niet hebben kunnen elimineren. Krauss’ klaagzang in de inleiding dat theologen het ‘niets’ steeds herdefiniëren is niet terecht, het zijn in dit geval juist de natuurkundigen die dat doen.
Daarnaast is er nog een punt: hoewel Krauss een heleboel onderbouwing geeft, blijft een deel van zijn verhaal speculatief. De theorie die hij verdedigt is op dit moment misschien een van de meest gangbare, maar zeker niet de enige. Snaartheoretici hebben een andere kijk op de materie en ook over zaken als donkere materie en donkere energie is het laatste woord nog niet gesproken. De werkelijkheid kan nog anders uitpakken dan Krauss nu schrijft.
Een punt dat te denken geeft is zijn extrapolatie van de toekomst van het heelal: over een paar miljard jaar is de uitdijing zo ver doorgezet, dat toekomstige sterrenkundigen alleen nog hun eigen sterrenstelsel kunnen waarnemen. Krauss laat zien dat zij straks met geen mogelijkheid kunnen vaststellen dat het universum ooit een begin had.
Die constatering stemt tot bescheidenheid. We weten steeds meer, maar niet alles. Het is fantastisch wat de wetenschap ons leert, maar het laatste woord? Dat zal nooit door een mens gesproken worden.
Serieuze overdenking
Toch kan die constatering niet de laatste zijn. Krauss stelt wel degelijk vragen die christenen tot serieuze overdenking moeten aanzetten. Wat betekent het om te zeggen dat God de schepper van hemel en aarde is? En wat betekent het aloude ‘creatio ex nihilo’ (schepping uit het niets) in het licht van de moderne natuurkunde?
Een tijd lang heeft de kosmologie via de ‘oerknaltheorie’ een universum geschetst dat schijnbaar goed overeenkwam met de beschrijving van de schepping uit Genesis. Het lijkt erop dat de wetenschap nu een stap verder gaat. Het is van belang die stap serieus te nemen en nog eens goed te overdenken waarom het feit dat er iets is in plaats van niets ons als christenen inspireert.
De christelijke sterrenkundige Heino Falcke geeft in een door de EO en ForumC geproduceerde video zijn visie op de oerknal en het christelijk geloof.
“Heel kort door de bocht; de kwantumtheorie staat toe dat er ‘virtuele deeltjes’ uit het niets verschijnen”.
Dat is inderdaad kort door de bocht. Kortgezegd: in de QFT heb je een wiskundig model waarmee je probeert een verschijnsel te beschrijven, b.v. de botsing tussen twee electronen. Je wilt dus uitrekenen hoe de golffunctie zich ontwikkelt onder invloed van de interactie. Die oplossing kun je formeel opschrijven in termen van een propagator (een Green’s functie), waarin dus de interactie zit. Meestal is die formele oplossing niet in een echte analytische oplossing op te lossen, en dus wordt er een benaderende reeksexpansie van gemaakt. De termen in die reeks kan je dan grafisch als Feynman diagrammen weergeven. In die expansie komen dan termen voor die, op zichzelf genomen, de vereiste energierelatie niet volgen. Die zijn dan “off-shell”, ofwel “virtueel”. Dat wil niet zeggen dat “virtuele deeltjes” ofwel “vacuum polarisation” in de realiteit voorkomen. Die reeksexpansie is gebaseerd op je model, en eigenaardigheden (of fouten) in je model hebben dus implicaties voor de reeksexpansie. Je moet de wiskunde zien en kunnen volgen om dit te begrijpen. Het is dus een verkeerd beeld om te denken dat spacetime continu staat te schuimen met virtuele deeltjes.
QFT is zo wiskundig dat het aan leken haast niet uit te leggen is. Wie dan probeert het aanschouwelijk te maken raakt zelf in verwarring: is iets alleen maar een wiskundig artefact of is het een fysische realiteit? Daarom moet je begrippen waarvan de fysische realiteit niet voldoende empirisch vaststelbaar is met een korreltje zout nemen. Dat is sneu voor wie denkt of wenst dat “science & religion” een serieus thema is, maar zo is het wel.
@ Martin: ‘Het is dus een verkeerd beeld om te denken dat spacetime continu staat te schuimen met virtuele deeltjes.’
Toch is dat wat Krauss volgens mij min of meer zegt. En wat ik uit eerdere betogen over die virtuele deeltjes heb meegekregen…
Je opmerking over de implicaties voor ‘Science and Religion’ snap ik niet helemaal. Krauss stelt dat het universum uit het niets zou kunnen ontstaan dankzij kwantumtheorie. Verder hangt ‘Science and Religion’ hier niet echt vanaf.
@René: ja, het is een populair metaforisch beeld, en het kan best dat Krauss dat zegt, maar toch is het slechts een metafoor. Ik zou je de wiskunde moeten laten zien om het uit te leggen, en dat gaat dus niet op dit forum.
Ik vind dit (Natuurkundige bewijst bestaan Ideeënwereld) wel een creatief commentaar (van Jan Riemersma als de lachende theoloog) op het item van Krauss:
http://delachendetheoloog.blogspot.nl/search?updated-max=2012-09-29T09:52:00%2B02:00&max-results=25&start=4&by-date=false
Rene, je gebruikt de termen ‘ons heelal’ en ‘het heelal’ door elkaar, en daar zit toch nogal een verschil tussen (vergelijk het met het verschil tussen ‘jouw leven’ en ‘leven’).
‘Ons heelal’ heeft duidelijk een begin, en dat is wat sommigen populair ‘de big bang’ noemen (blijft een knullige en foutieve term). Van ‘het heelal’ kunnen we dat nog niet stellen, zeker omdat de dichtheid zo dicht bij de ‘kritische’ dichtheid zit. Het heelal kan prima altijd al bestaan hebben, met ‘ons heelal’ als een episode daarin (in tijd).
Verder is het ook wel belangrijk op te merken dat Krauss met het ‘niets’ het quantum vacuum bedoelt, en niet het filosofische ‘niets’.
Tenslotte is Krauss een prima wetenschapper, maar zeker geen topper. Hij is wel een enthiousiaste popularisator, en daarom bekender dan de meeste kosmologen.
Eelco,
Helaas heb ik het boek van Krauss nog niet gelezen, maar hoorde wel zijn 2 uur durende discussie met Dawkins van februari jongstleden, waarin ook het ‘niets’ aan bod komt.
Wat ik begrepen heb van zijn (korte) uitleg (en die van Pete Atkins) is dat het ‘niets’ niet stabiel is. Alleen ons universum is stabiel, met zijn tegenovergestelde parameters als positieve en negatieve deeltjes en materie en antimaterie (?). Dat zou de reden zijn dat deeltjes tevoorschijn komen uit het ‘niets’, omdat het onstabiele ‘niets’ vanzelf in het stabiele ‘iets’ overgaat. Ik weet natuurlijk niet of dit wel klopt, maar het komt aardig overeen met wat René uit het boek samenvat.
Het lijkt wat op de hypothese van de RNA-wereld. Daar bestaan meer dan duizenden beschrijvingen van, maar iedere bioloog heeft daar zijn eigen voorstelling van omdat het zo extreem hypothetisch is. De voorstelling die Krauss van het ‘niets’ heeft is min of meer duidelijk, d.w.z. meer dan dat kan hij er niet over zeggen of kan ik er niet van maken. Maar aangezien het een zeer ‘extreme’ hypothese betreft, waar iedere natuurkundige zijn eigen beeld bij zal hebben, zou ik graag weten hoe jij het ‘niets’ en het ontstaan van ‘iets’ zou omschrijven voor leken. Natuurlijk voorzover dat mogelijk is onder een blogbericht.
Sorry Marleen, ik zie je reactie nu pas …
het belangrijkste hier is dat het ‘niets’ van Krauss een quantum vacuum is, wat dus eigenlijk niet niets is … maar wel als je het vergelijkt met wat normaal onder ‘iets’ wordt verstaan: materie. Het quantum vacuum bevat veel energie, en die kun je natuurlijk in materie omzetten (materie is tenslotte slechts een vorm van energie … E=mc^2 en zo).
Hoe hij stukjes heelal maakt is wat lastiger uit te leggen … inflatie is daar ook een belangrijk onderdeel van (pas een stukje heelal wat groot genoeg is zal stabiel zijn). Daar moet ik nog even op broeden …
PS: ik vind de titel van het boek NIET goed gekozen, en nogal verwarrend voor niet-fysici (de meeste lezers dus)
Dankjewel Eelco,
Dat het ‘niets’ veel energie bevat wist ik niet. Dat zou betekenen dat het eigenlijk niet ‘niets’ is. In dat geval is de titel inderdaad niet goed.
Peter Atkins doet een poging het ‘Nothing’ te beschrijven met tegenovergestelde ladingen en krachten die elkaar zouden opheffen in het ‘niets’. Maar waarschuwt wel dat de wetenschap er nog lang niet uit is.
Overigens schrijft Krauss daar uitgebreid over, en hij vindt dat hij de enige juiste definitie van het ‘niets’ heeft (of de enig relevante). Wat dus een ‘niets’ is dat energie bevat.
@ Eelco
We weten nu dat het niets van Krauss eigenlijk toch wel iets is n.l. een kwantumvacuüm met veel energie, die omgezet kan worden in massa.
Toen vroeg Marleen aan je : “zou ik graag weten hoe jij het ‘niets’ en het ontstaan van ‘iets’ zou omschrijven voor leken. Natuurlijk voorzover dat mogelijk is onder een blogbericht.”
Evenals zij ben ik erg benieuwd naar je antwoord.
‘Niets’ is hier vooral ‘no thing’ i.p.v. ‘nothing’ – in het nederlands dus ‘geen ding’.
Voor Krauss is ‘niets’ het natuurkundige niets, het vacuum dus. Vóór de kwantum mechanica was dat inderdaad leeg (als we de theorieen over de ‘ether’ even vergeten), maar nu bevat het vacuum dus een energiedichtheid. In de kwantummechanica kun je spontaan wat van die energiedichtheid in massa (deeltjes) omzetten. Dat gaat alleen op hele kleine schaal: je kunt natuurlijk niet spontaan een olifant vormen of iets dergelijks: alleen elementaire deeltjes (meestal in paren).
En meestal worden die deeltjes vrij snel weer in energie omgezet, en dus weer aan de energiedichtheid van het vacuum toegevoegd. Dit soort deeltjes worden daarom ook wel virtuele deeltjes genoemd, omdat ze maar zo kort bestaan. Zie ook http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_particle en http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_fluctuation voor meer details.
Als de twee deeltjes van een spontaan gevormd paar ver genoeg van elkaar geraken kunnen ze als ‘echte’ deeltjes blijven bestaan. En dat is iets waar een snel expanderend heelal, zeker met inflatie, erg goed in is !
Maar hoe je inflatie (of expansie zonder inflatie) zelf opgestart krijgt is natuurlijk nog de grote vraag … ook vanuit quantum fluctuaties (groot genoeg, of genoeg in een klein volume, of …).
Het vacuum bevat geen energie. Zie mijn uitleg van 3 november. Ik heb de indruk dat niet iedereen met QFT vertrouwd is. Dat is niet erg, maar het laat wel zien dat Krauss wat te ver is doorgeschoten met zijn popularisatie. Als je iets wilt populariseren dan moet je er wel zeker van zijn dat je het zelf heel goed begrijpt. Krauss dacht, niet als eerste: quantumfluctuaties gebeuren ook gewoon “vanzelf”, dus waarom is dan het “iets” ook niet vanzelf ontstaan? Dieper dan dat gaat het niet.
Virtual particles zijn nooit waargenomen, het zijn alleen maar termen in een reeksexpansie.
De fysische vraag is dan: reeksexpansie van WAT?
Om eens filosofisch uit de hoek te komen:
http://en.wikipedia.org/wiki/Reification_%28fallacy%29
“Reification (also known as concretism, or the fallacy of misplaced concreteness) is a fallacy of ambiguity, when an abstraction (abstract belief or hypothetical construct) is treated as if it were a concrete, real event, or physical entity”.
Als je het over “virtuele” deeltjes hebt, dan ligt het risiko van reification voor de hand.
Overigens, Eelco: als het vacuum veel energie zou bevatten, waarom heeft dit dan geen invloed op de spacetime curvature? In de energy-momentum tensor moet je toch alle energie opnemen?
Op een wat lager nivo:
http://biologos.org/blog/the-questions-update-why-should-christians-consider-evolutionary-creation
“The scientific model of evolution does not replace God as creator any more than the law of gravity replaces God as ruler of the planets”.
Ruler of the planets??
Martin, natuurlijk heeft het quantum vacuum (daar praten we over) energie (energiedichtheid, om precies te zijn). En inderdaad, het heeft invloed op de kromming van de tijdruimte.
Je kent de cosmologische constante toch wel ?
Over virtuele deeltjes: zie ook http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_particle#Manifestations
@ Eelco
Je schrijft op een bepaald moment aan René het volgende:
“Ons heelal’ heeft duidelijk een begin, en dat is wat sommigen populair ‘de big bang’ noemen (blijft een knullige en foutieve term). Van ‘het heelal’ kunnen we dat nog niet stellen, zeker omdat de dichtheid zo dicht bij de ‘kritische’ dichtheid zit. Het heelal kan prima altijd al bestaan hebben, met ‘ons heelal’ als een episode daarin (in tijd).”
Betekent dat dat je twijfels stelt bij de “oerknaltheorie” in de lijn van dit artikel bv. of anderszins:
http://www.scientias.nl/oerknal-zag-er-mogelijk-heel-anders-uit-dan-gedacht/70112
Eelco: http://www.mat.univie.ac.at/~neum/physfaq/topics/virtual
Wat Neumaier zegt komt overeen met wat je in het formalisme van de QED ziet.
De suggestie dat de cosmologische constante iets met een reeële energiedichtheid van virtual particles te maken zou hebben is uit de duim gezogen. Dat soort argumenten is mij teveel “as if”. Het probleem is dat veel mensen denken dat een Feynman diagram botsende deeltjes laat zien, wat niet het geval is.
Zie ook
http://www.mat.univie.ac.at/~neum/physfaq/topics/becomeReal
Meer valt er niet over te zeggen.
Martin, alleen maar roepen dat iets ‘uit de duim gezogen is’ vind ik niet bepaald sterk, om me zacht uit te drukken. En met het stukje van de wiskundige Neumaier kan ik niet zoveel aanvangen, om eerlijk te zijn. Wat wil je hiermee zeggen ?
Ik zuig niets uit mijn duim, en de vele andere natuur- en sterrenkundigen ook niet. Natuurlijk heeft de cosmologische constante alles met de energiedichtheid van het quantum vacuum te doen.
Als je hierover verder wilt discussieren, dan graag wel meer dan roepen dat ik iets uit m’n duim zuig.
@nand braam:
De ‘oerknal’ theorie gaat alleen over ons heelal, niet over het heelal. Het wil niet zeggen dat er voor ‘ons’ heelal niets was: de ‘oerknal’ theorie doet daar helemaal geen uitspraak over (kan ook niet).
Ik stel dus geen twijfels bij deze theorie. Lijkt me gezien de overweldigende hoeveelheid waarneemmateriaal dat een ‘initieel snel expanderen vroeg heelal’ (de ‘oerknal’) heeft plaatsgevonden. Het stelt geen t=0.
Martin, hier de samenvatting:
http://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_state#The_energy_of_the_vacuum_state
@ Eelco
Bedankt voor de toelichting. Het is me duidelijk.
Door jouw verhaal herinnerde ik me een verhaal dat ik enige tijd geleden hoorde van een godsdienstfilosoof, die het volgende beeld opriep: God begon met scheppen uit een oerchaos, de oerknal voor het ontstaan van ons heelal kan daar in passen. Het ging hier om de bekende discussie over de schepping uit chaos of de creatio ex nihilo.
@nand braam:
Maar dat laatste kan ik natuurlijk niet als meer dan een verhaal zien … 🙂
@ Eelco
Geloofsverhalen zijn inderdaad anders dan wetenschappelijke verhalen/bewijzen, maar ze kunnen wel iets met elkaar te maken hebben, voor wie het wil zien!
@nand braam:
het gaat niet om ‘willen zien’: het gaat om aannemelijkheid dat die verhalen iets met de werkelijkheid te maken hebben. Je kunt zoveel willen, maar als het niet met de werkelijkheid te rijmen is dan helpt ‘willen zien’ daar ook niet tegen … het werkt eerder tegen.
oeps, dat laatste moet natuurlijk zijn:
Je kunt zoveel willen, maar als het niet met de werkelijkheid te rijmen is dan helpt ‘willen zien’ daar ook niet tegen …
@ Eelco
Maar wat is nu jouw idee over de vraag hoe “het heelal” en “ons heelal” überhaupt konden/moesten ontstaan?
@nand braam:
voorlopig houd ik het er zelf op dat het heelal altijd al bestaan heeft, en ons heelal een episode daarin is (en ook een ruimtelijk deel daarvan uitmaakt).
Maar dit is slechts een op weinig gebaseerd idee. Ons heelal is niet zo heel slecht begrepen, behalve voor tijden vóór de Planck tijd (het hele vroege heelal), het tijdstip waarop de natuurkunde zoals we die kennen niet meer werkt. Een ‘ik weet het niet’ is daar nog steeds het beste antwoord, ook al zijn er ideeen genoeg.
En dat geldt ook voor ‘het’ heelal.
Eelco, Neumaier zegt dat “virtuele deeltjes” een term is voor een interne lijn van een Feynman diagram, en dat er dus geen reden is om aan te nemen dat ze fysische realiteit hebben. Als je Neumaier (theoretisch natuurkundige) niet kunt volgen dan laat ik het hier maar bij.
Martin, Neumaier is een wiskundige, geen theoretisch natuurkundige. Maar dat doet er niet toe.
Tuurlijk zou ik hem kunnen volgen, als ik zou weten wat je ermee wilt zeggen.
Ik ken voldoende QFT, en weet echt wel wat Feynman diagrammen zijn.
Virtuele deeltje wordt ook gebruikt voor de stippellijntjes in Feynman diagrammen, inderdaad, en dan vooral voor intermediare bosonen en virtuele fotonen. Ik heb uitgelegd hoe ik (en vele anderen: zie de wikipedia pagina waar ik naar verwees) de term virtueel deeltje ook gebruik: voor deeltjes die maar heel kort bestaan, en dat dan nog heel vaak ook. Het zijn tijdens hun (bijzonder korte) bestaan formeel gezien echte deeltjes.
Verder doet dit er voor het feit dat het quantuam vacuum energie bevat in het geheel niet toe.
Zie ook http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_particle#Pair_production
en voor het gebruikt van virtueel deeltje (wordt niet door iedereen hetzelfde gebruikt, zeker):
http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_particle#Actual_and_virtual_particles_compared
Wat betreft het vacuum:
http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_particle#Vacuums
Het Casimir-effect is ook nog vermeldenswaardig.
Eelco, “deeltjes die maar heel kort bestaan”: die zijn er zeker, b.v. de resonances: http://en.wikipedia.org/wiki/Delta_baryon. Die leven korter dan 10^-23 seconde. Maar waarom zouden de “virtual particles” van QFT echt bestaan? Ze zijn nog nooit waargenomen, dat is wat ook Neumaier zegt. En voor het Casimir effect heb je ook geen virtuele fotonen nodig, zie ook Neumaier. Het feit dat termen zoals “virtual particle” op termen in een reeksontwikkeling slaan is toch nog geen reden om te veronderstellen dat ze fysische realiteit hebben? Het Higgs-veld wordt ook gewoon verondersteld om de “symmetrie te breken”, maar of het ook echt bestaat?
@ Martin, als ik het allemaal goed begrepen heb, is er wel degelijk bewijs voor virtuele deeltjes, zeker als ik Krauss mag geloven. Aan de andere kant: we weten ook heel veel niet. Ik denk dat het te vroeg is om definitieve uitspraken te doen.
Ik sprak vorige week een theoretisch natuurkundige van de RUG (Akademiehoogleraar Erik Bergshoeff). Die vertelde op een zeker moment dat hij meende dat we nooit zekerheid zullen krijgen over de oorsprong van ons universum. Maar, voegde hij er aan toe, dat zeg ik als mens. Als wetenschapper leg ik mij daar niet bij neer, want misschien kunnen we toch zekerheid krijgen.
Vond ik wel een mooie positie. En als gelovige kan ik daar wat mee: ik weet ook dat we in dit leven God nooit ten volle zullen begrijpen of vatten, maar desondanks streven we er wel naar.
In het geval van Krauss en andere ideeën over iets uit niets lopen we voorlopig nog in een mist rond (of: zien we als door een spiegel, in raadselen). Maar ik vind het spannend wanneer wetenschappers die mist proberen te doorboren met hun blik!
@René: ik heb wel eens iets van Krauss gezien op het internet: het QFT model waarmee de massa van deeltjes wordt berekend werkt goed, en in de theorie zitten “virtuele deeltjes”, en als je die termen weglaat dan is de overeenkomst met het experiment slechter, derhalve bestaan virtuele deeltjes. Alleen bestaan ze zo kort dat we ze nooit waarnemen. Dat is mij dus te simplistisch, ook al zegt Krauss iets anders. En uit wat ik van algebraïsche QFT heb gezien (niet zo heel veel) is vacuum polarisatie een wiskundige eigenaardigheid. We moeten er rekening mee houden dat onze modellen niet perfect zijn, wat dan weer wiskundige consequenties kan hebben. In de theoretische natuurkunde heb je imaginaire massa’s etc. waarvan je het reëele bestaan ook niet zomaar mag veronderstellen. Het is een klassiek thema: het verband tussen een wiskundig model en de realiteit. En aangezien Krauss’ filosofie op het bestaan van virtuele processen baseert, als ik het goed begrijp, is het wel belangrijk om heel erg duidelijk te zijn in wat je nu eigenlijk bedoelt. Ik heb persoonlijk al wat moeite met het Higgs-veld, wat bij nader inzien ook wat hypothetisch is, ook al is er evidentie voor het Higgs-boson. Je hoort fysici die denken dat de velden in de QFT een reële existentie hebben, dwz. door de fysische ruimte uitgebreid zijn: zoiets dat een f(x,y,z,t) een reëel object is ipv een wiskundig object. In de jaren 1930 werden die velden ingevoerd als een soort interpolatiemiddel, niet als iets dat echt in het heelal aanwezig is. In de QFT van vaste stoffen is het veld een beschrijving van b.v. de trillingsamplituden van de atomen in een kristalrooster.
Zie b.v. http://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/?p=5272 voor een voorbeeld dat laat zien dat je van leuke theoretische modellen niet meteen moet veronderstellen dat ze ook waar zijn. Zelfs professionals hebben soms moeite dit te erkennen: te mooi om niet waar te zijn.
Ik heb waarschijnlijk te veel theoretische fysica gezien om meteen alles te geloven.
Martin, waarom klamp je je zo aan de wiskundige Neumaier vast ? Niet echt een natuurkundige, en ook geen mainstream zo te zien.
Zelf heb ik m’n quantum velden theorie van Peter Higgs geleerd (al weer een tijdje geleden), maar daar klamp ik me toch ook echt niet aan vast.
En je draait maar om het punt heen dat het quantum vacuum uiteraard energie bevat, wat jij dan ook onder virtuele deeltjes wenst te verstaan.
En dat je virtuele deeltjes niet als deeltje kan waarnemen is duidelijk (zie ook de wikipagina’s waar ik al eerder naar verwees). Maar hun effecten dus wel, en daarom vormen ze uiteraard een onderdeel van de fysische realiteit.
Eelco,
je ziet geen effecten van virtuele deeltjes. Je hebt alleen modellen waarin virtuele deeltjes voorkomen.
Voor de verklaring van het Casimir effect zijn geen virtuele deeltjes nodig:
http://lanl.arxiv.org/abs/hep-th/0503158
Ik snap wat Neumaier zegt, dat is alles.
Ik geef het op, Martin. Ik heb m’n best gedaan …