Het universum als de grot van Plato

De uitdijing van het universumIn den beginne was er de oerknal, de Big Bang. Een punt van oorsprong die met een grote uitbarsting alles deed ontstaan. Dat verklaart prima waarom wij alles om ons heen van ons af zien bewegen. Draaien we de film terug dan moet alles ooit bij één punt zijn begonnen. Bij ons! Helaas zijn we niet het uitverkoren volk, tenminste niet om die reden. Niet alleen wij maar ieder punt in het universum is het centrum van waaruit alles weg beweegt. Astronomen gebruiken graag de metafoor van een ballon die wordt opgeblazen. Teken stippen op de ballon en zie hoe elke stip van elke andere stip vandaan beweegt naarmate de ballon groeit en groeit en groeit. De plaats waar de oerknal heeft plaatsgevonden is nergens op de ballon aan te wijzen. Die bevindt zich los van de oppervlakte, in het middelpunt van de ballon. Net zo kunnen wij nergens de plaats van de oerknal aanwijzen in ons universum. Of is er toch een manier om de Big Bang te vinden?

Als zo’n astronoom zijn telescoop op de nachtelijke hemel richt, ziet hij sterren, sommige dichtbij, andere afschuwelijk ver weg. Voor elke ster geldt dat de astronoom niet kan zien hoe de ster op dit moment is, zelfs niet of de ster nog bestaat. Het licht heeft er een bepaalde tijd over moeten doen om zijn oog te bereiken, omdat licht maar een beperkte snelheid heeft: 300 duizend kilometer per seconde. Dat is veel maar lang niet genoeg in vergelijking met de enorme afstanden in ons heelal. De dichtstbijzijnde ster staat altijd nog zo ver weg dat licht er vier jaar over doet om in onze pupillen te belanden. De astronoom kijkt, terwijl hij de ruimte in staart, ook terug in de tijd.
Denken we terug aan de almaar groeiende ballon, dan gaat ons iets dagen. De astronoom kijkt terug in de tijd. In die tijd was de ballon nog niet zo groot als nu. Hoe verder de astronoom kijkt, hoe kleiner de ballon wordt, als schillen van een ui die afgepeld worden. Kijkt de astronoom nu maar ver genoeg terug, dan belandt zijn blik vanzelf in de tijd rond de oerknal, toen ons universum nog maar heel klein was.

We zien dus alleen het verleden en nooit ons huidige, actuele heelal. We zien een dwarsdoorsnede door de geschiedenis van ons heelal. Laten we bijvoorbeeld eens aan alle objecten die we waarnemen verschillende datumlabeltjes hangen. Het kopje thee voor ons is één nanoseconde geleden. De maan is minus anderhalve seconde. Onze zon is minus 8 minuten. De Poolster is minus 430 jaar. Nergens komen we datumlabeltjes met nul tegen. Dat labeltje moet ergens in je hoofd hangen, waar je bewustzijn zich bevindt. Maar ook dat labeltje zal niet precies nul zijn. Je kunt je alleen iets bewust worden via interactie, een signaal dat beweegt van het waar te nemen object naar jou en interactie heeft altijd tijd nodig.

Dat is vreemd: de ballon zoals die op dit moment is, wordt door niemand waargenomen! We zitten aan zijn oppervlakte vastgeplakt en reizen met hem mee naarmate hij groter en groter wordt, maar we zijn gedwongen om alleen maar richting het binnenste van de ballon te kijken, waar we de beelden van de kleinere versies van de ballon kunnen zien. Dat zijn spookbeelden, want de echte ballon ligt achter onze rug. Maar wij zijn met onze rug en nek vastgeketend aan deze oppervlakte en kunnen dus niets anders doen dan ons maar vergapen aan die spookbeelden, de historische versies van de ballon.


Dit lijkt sterk op de allegorie van de grot van Plato. Plato omschreef de mens als vastgeketend in een grot met achter zich een groot vuur. Al wat de mensen zagen op de wand van de grot waren schaduwen van voorwerpen die voor dit vuur voorbijtrokken. Eén mens werd losgemaakt van zijn ketenen. Maar de betovering van de schaduwbeelden was zo sterk dat hij ook toen nog niet het idee kreeg om achterom te kijken. Hij moest gedwongen worden en toen hij dan uiteindelijk het vuur en later de zon aanschouwde, begreep hij pas in welke illusoire toestand hij zijn leven gesleten had. Plato had het goed gezien!

Nu zul je zeggen: ik heb niet het gevoel dat ik niet achterom kan kijken. Ik kan vrijelijk om mij heen kijken. Om ons onvermogen en onze geketende toestand duidelijk te maken, moeten we de metafoor van de ballon binnenstebuiten klappen.

In welke richting de astronoom ook kijkt, overal ziet hij in de verre diepte de oorsprong, de punt van de oerknal. Dit punt heeft zich blijkbaar uitgesmeerd over een denkbeeldige binnenkant van een hele grote bol, een hele grote ballon! In onze ervaring bevinden wij ons in het middelpunt van deze ballon, waar wij met de telescoop staan en rondkijken. Precies andersom dus dan onze metafoor! Het is vreemd om te moeten constateren dat onze ervaring tegenstrijdig is aan een metafoor die zoveel logischer is. In deze metafoor was de punt van oorsprong ook echt een punt en is het universum daarna gaat uitzetten en heeft het actuele universum ook echt de vorm van een zeer grote bol. In onze dagelijkse ervaring echter is de punt van oorsprong een zeer grote bol om ons heen en is het actuele universum alleen in ons hoofd te vinden, in een zeer klein gebiedje (daar waar het datumlabeltje zoveel mogelijk nul benadert).

Nu wordt ons onvermogen, zoals Plato die omschreef, om het actuele universum te zien duidelijk. Je kunt wel om je heen kijken, maar het actuele universum bevindt zich altijd in je hoofd, daar waar je ogen niet kunnen komen. We kunnen hoog en laag springen, de meest idiote capriolen uithalen, maar het haalt niets uit. Het actuele universum blijft verborgen en al dat ons rest is zijn afspiegeling, die ons via lichtstralen bereikt.

Nu we zo ver zijn om te begrijpen dat het actuele universum voor altijd buiten onze waarneming ligt, duikt een interessante constatering op. Dankzij kwantumfysica weten we dat objecten die niet worden waargenomen zich vreemd gedragen. Ooit van de kat van Schrödinger gehoord? Deze, gelukkig denkbeeldige, kat werd in een licht- en geluiddichte kist gestopt met een apparaatje dat op basis van een toevalsgenerator wel of niet op een bepaalde tijd een gif zou loslaten. Toen die tijd was aangebroken was de kat dus dood of levend. De theorie is nu dat, omdat niemand de kat had waargenomen, deze kat in een onbepaalde toestand verkeerde van zowel dood als levend. Die onbepaalde toestand noemen we een superpositie. De kat kan nog elke positie aannemen – dood en levend – maar heeft nog geen keuze gemaakt en hangt in een superpositie.
Dat klinkt ongeloofwaardig, maar dit is toch wat in laboratoria is waargenomen bij heel kleine deeltjes, zoals elektronen en protonen. Die kunnen in een superpositie verkeren, totdat het wordt waargenomen. Dan “kiest” het deeltje een van de concrete toestanden en blijft daarna bij zijn keuze. Vervolgexperimenten laten zien dat dit niet alleen voor heel kleine deeltjes geldt. Steeds grotere deeltjes blijken hetzelfde te kunnen en waarschijnlijk is er geen grens aan het formaat. Een heel universum kan zich in een superpositie bevinden als maar aan één voorwaarde is voldaan: het moet niet zijn waargenomen. En dat is nu juist wat met ons universum aan de hand is. Vanaf de oerknal tot nu toe, nooit heeft het zijn oorspronkelijke superpositie verlaten.

Zo’n superpositie levert merkwaardige eigenschappen op. In het laboratorium slagen ze er soms in om twee deeltjes in een gezamenlijke kwantumtoestand te brengen. Op dat moment gedragen die deeltjes zich als één deeltje, er is geen onderscheid meer. Ons actuele universum is in een dergelijke toestand. Hoe uitgebreid het ook is, dankzij zijn kwantumtoestand gedraagt het zich als één.

Dat verklaart een ander experiment. Twee deeltjes kunnen, hoe ver ze ook van elkaar gescheiden zijn, toch een eenheid vormen en gelijktijdig in een bepaalde toestand vervallen. Zelfs als licht niet genoeg tijd had om van het ene naar het andere deeltje te reizen om informatie over elkaars toestand uit te wisselen. Ook zonder die informatie-uitwisseling gedragen ze zich als één. Dat is dankzij de superpositie van het actuele universum te verklaren. De deeltjes maken net zoals wij deel uit van het actuele universum dat in een toestand van eenheid verkeert.

Michael

About Michael

Op zoek naar de ultieme waarheid die niet gevonden gaat worden.

Geef een reactie