MC2INSTMC2IN

De tiende dimensie voor dummy's

Dit filmpje laat zien hoe je met huis-, tuin- en keukenlogica in staat bent je ongeveer voor te stellen hoe hogere dimensies eruit zien en waarom er waarschijnlijk maar tien dimensies zijn. Die uitkomst komt overeen met wat ultra-intelligente theoretisch natuurkundigen ook bedacht hebben via string-theorie.

An e-mail to Stockholm

Wat doe je als je denkt dat je een veelbelovende hypothese bedacht hebt, door twee bestaande theorieën in de blender te gooien? Precies, dan stuur je een e-mail naar Stockholm en wacht de uitnodiging voor het Nobelprijsfeestje af.

Theorie 1
De eerste theorie heet de vele-werelden-theorie of multiversum en kwam tot stand om een gek verschijnsel in de kwantumfysica te verklaren. In de kwantumfysica wordt alles namelijk in waarschijnlijkheden beschreven. Als het bij waarschijnlijkheden bleef zou er nooit iets concreets kunnen bestaan of gebeuren, zoals het op zes vallen van een dobbelsteen. Dus bedacht men dat de golffunctie die de waarschijnlijkheid beschrijft bij een waarneming "ineenstort" en een concreet feit uit alle mogelijkheden kiest en zo de dobbelsteen op zes laat vallen. Leuk, maar waarom zou een golffunctie ineenstorten en waarom zou de dobbelsteen op zes vallen en niet op een, twee, drie, vier of vijf? Daarom bedachten anderen de vele-werelden-theorie die zegt dat de golf nooit ineenstort en dat alle mogelijkheden ook daadwerkelijk gebeuren, maar in verschillende naast elkaar bestaande werkelijkheden: parallele universa. Als wij een dobbelsteen gooien, splitst ons universum in zes universa die elk een uitkomst van de dobbelsteen representeren. Natuurlijk gebeurt dat niet alleen met dobbelstenen, maar met elk proces dat verschillende uitkomsten kan opleveren.

Theorie 2
De andere theorie heet M-theorie en kwam tot stand om de uiteenlopende stringtheorieën met elkaar te verenigen. Stringtheorie zegt dat alle deeltjes draadjes zijn: één-dimensionale dingetjes. Ook alle krachten worden overgebracht door deeltjes die eigenlijk draadjes zijn. M-theorie zegt nu dat er veel meer dimensies zijn dan we kunnen zien en dat ons universum als een soort membraan rondzweeft in een veel-meer-dimensionale ruimte. De draadjes in ons universum kunnen dit universum / membraan niet verlaten, op één soort draadje na: het draadje dat zwaartekracht overbrengt - graviton genaamd. Dit draadje kan wel weglekken omdat beide uiteinden van het draadje aan elkaar vast zitten. Juist een los uiteinde zorgt ervoor dat het vastplakt aan ons membraan. Zwaartekracht lekt dus een beetje weg uit ons universum. Dat zou kunnen verklaren waarom zwaartekracht in vergelijking met andere natuurkrachten zeer zwak is. M-theorie zegt verder dat er misschien wel meer membranen rondzweven, en dat elk membraan een eigen universum is.

De mix
Met behulp van deze twee theorieën bedacht ik een nieuwe hypothese, door beide theorieën in de blender te gooien. Ik doop hem "M-stack theorie" (het stapelen van membranen). Wat houdt die theorie in?

Alle mogelijke worpen van de dobbelsteen worden inderdaad elk gerepresenteerd door een eigen universum, zoals theorie 1 zegt. Al deze universa zijn membranen, zoals theorie 2 beweert. Maar deze membranen zweven niet zomaar rond. In plaats daarvan zijn ze gestapeld, als een pak kaarten of als bladzijden in een boek. Elke bladzijde lijkt erg op de andere, maar is nét even anders.

Stel je een spiraalstelsel voor in het heelal, bestaande uit miljarden sterren. In een parallel universum, een membraan vlak naast het onze, is er precies zo'n spiraalstelsel, maar nét even anders. Misschien hangt dat stelsel iets hoger of iets lager, iets meer naar links of iets meer naar rechts. Zouden we alle membranen tegelijk kunnen zien, alsof de bladzijden van het boek transparant zijn, dan zou je rond het spiraalstelsel in ons membraan een diffuse halo kunnen zien van alle mogelijke toestanden in de andere membranen (deze halo zou de vorm hebben van de waarschijnlijkheidsgolf waarmee het spiraalstelsel in kwantumfysiche termen beschreven kan worden).

Omdat zwaartekracht kan weglekken van het ene in het andere membraan, zouden we het bestaan van deze membranen kunnen opmerken als we mysterieuze zwaartekracht aantreffen op plaatsen waar -in ons membraan- geen materie is. Dat gebeurt inderdaad: dit verschijnsel noemen we donkere materie. Donkere materie houdt zich op rond sterrenstelsels, vaak als een halo. Mogelijk komt de distributie van donkere materie rond een stelsel overeen met de waarschijnlijkheidsgolf van dat stelsel en dus met de variaties van dat stelsel in vele gestapelde membranen.

Toetsbaar!
Een theorie dient toetsbaar te zijn om wetenschappelijk aanvaardbaar te zijn. Misschien kan deze theorie op zijn juistheid beoordeeld worden, als volgt.

Als de optelsom van membranen voor een donkere materie halo rond sterrenstelsels zorgt, zal deze donkere materie de vorm hebben van de kwantumfysische waarschijnlijkheidsgolf waarmee dat sterrenstelsel beschreven kan worden. Mogelijk creëert de optelsom niet alleen een ruimtelijke halo maar ook een tijdhalo, die vooral rond kortstondige gebeurtenissen gemeten kan worden. Een gebeurtenis in ons universum zal namelijk nét even later of nét even eerder plaatsvinden in aangrenzende membranen. Nu wordt er druk gesleuteld aan zwaartekrachtsdetectoren. Deze detectoren kunnen zwaartekrachtsgolven registreren. Zwaartekrachtsgolven zijn moeilijk waarneembaar maar bij extreme gebeurtenissen, zoals het ontploffen van een ster (supernova) of het botsen van twee zwarte gaten, kan de golf krachtig genoeg zijn om opgemerkt te worden. De theorie voorspelt dat, vanwege de tijdhalo, zo'n golf al opgemerkt moet kunnen worden nog voordat de gebeurtenis zelf plaatsvindt (of preciezer: voordat het licht ons bereikt heeft).

Wie weet wordt dit verschijnsel binnenkort opgemerkt. Als dat gebeurt, wordt het handjes schudden in Stockholm. Ik kan niet wachten!

Stephen Hawking over M-theorie

Stephen Hawking is theoretisch natuurkundige. Hij analyseert het heelal vanuit zijn rolstoel. Tijdens lezingen luistert het publiek ademloos naar de stem van zijn spraakcomputer die klinkt als de HAL-computer in de film 2001: A Space Odyssey.

Voor wie het aandurft, hier een lezing van Stephen Hawking over M-theorie, de gedachte dat ons universum een membraan is dat drijft in een hogere dimensionale werkelijkheid.

Klik op het plaatje om de video te starten. Voor wie het intro niet boeiend vindt, doorspoelen naar 14 minuten en 14 seconden.

Het antropisch principe

Zix en ik zaten gister op een zonnig terras bij Studio. En waar heb je het dan over? Precies: over God, het universum en het antropisch principe.

Stelling: de natuurwetten in het universum zijn zó op elkaar ingesteld, dat er wel leven móest ontstaan. Als een van de natuurwetten maar een greintje anders was, was het universum in elkaar geklapt of waren er nooit planeten ontstaan. Dit bewijst het bestaan van een intelligentie, God, die hier voor heeft gezorgd.

Er zijn drie opties:

Optie 1. De natuurwetten zijn toevallig precies zo afgesteld, zonder God. Een grote toevalligheid.

Optie 2. De natuurwetten zijn afgesteld door God. Geen toeval.

Optie 3. De natuurwetten zijn precies afgesteld, maar geen toeval, want er zijn ontelbare andere universa waarin het wel mis ging.

Optie 1 en 2 verklaren eigenlijk niets, maar zeggen "het zij zo". Optie 3 is wat bekend staat als het antropische principe. Dit principe zegt dat het universum zo is, omdat als het anders zou zijn, er geen leven was ontstaan om dit te kunnen constateren.

Optie 1 en 2 kunnen niet als wetenschappelijke theorie dienen, omdat een theorie falsificeerbaar dient te zijn: je moet in staat zijn om een bewijs te vinden dat een theorie ontkracht. Een bewijs tegen God is praktisch onmogelijk, omdat er geen welomschreven beeld van God is. Als er bijvoorbeeld een bewijs tegen het scheppingsverhaal wordt gevonden, wordt eenvoudig de interpretatie van de bijbel of het beeld van God bijgesteld.

Optie 3 heeft een betere kans falsificeerbaar te zijn. Uit deeltjesfysica volgen allerlei theorieën die het bestaan van andere universa ondersteunen of verwerpen.

Meer onderzoek (de deeltjesversneller in Genève) kan antwoord geven op de of we ons bestaan te danken hebben aan God, toeval of diversiteit. Kunnen we het eindelijk ergens anders over hebben.

De tijdreiziger die niet kwam

Ik was zo'n acht jaar en hoorde over het mogelijk bestaan van tijdreizen. Dat leek me wel wat. Ik wist dat de huidige stand der wetenschap nog in de kinderschoenen stond waar het tijdreizen betrof, maar bedacht een manier om toch met die tijdreizigers in contact te komen.

Ik schreef een briefje. Hierin maakte ik mijn wens kenbaar om in contact te treden met tijdreizigers. Om het de tijdreiziger gemakkelijk te maken, noteerde ik mijn coördinaten. Niet alleen die van ruimte, maar ook mijn tijdcoördinaten. Met andere woorden, ik schreef mijn adres op en het tijdstip dat ik bezocht wenste te worden.

Hier dook meteen het eerste dilemma op. Wat weerhoudde mij ervan de datum van gisteren op te schrijven? Ik had nog liever gisteren dan vandaag contact willen krijgen. Maar mijn geheugen zei mij dat er gisteren niets gebeurd was. Daar kon dit briefje geen verandering meer in brengen! Twijfel nam bezit van me, maar ik besloot toch door te zetten met dit experiment. Ik noteerde de volgende dag als tijdcoördinaat.

Nu moest ik dit briefje ergens wegstoppen, zodat het de tand des tijds zou doorstaan. In een fles diep onder de grond? Nee, de kans dat die gevonden zou worden zou te klein zijn. Ik besloot het briefje in een boek in mijn boekenkast te verstoppen. Het duurde even voor ik het meest geschikte boek gevonden had. Het moest een boek zijn dat niet op de vuilnisbelt terecht zou komen en het moest gelezen kunnen worden door volwassen mensen die een brevet tijdreizen op zak hadden.

De volgende dag keek ik af en toe uit het raam. Zou de tijdreiziger er al zijn? Maar na lang wachten brokkelde mijn hoop af. Er waren nu drie opties. Tijdreizen is niet mogelijk, het briefje is zoekgeraakt of de tijdreiziger vond het niet interessant genoeg mij te bezoeken.

Een dag later werd ik nieuwsgierig naar mijn briefje. Wat had ik er ook alweer opgezet? Maar als ik het briefje zou pakken en niet meer terug zou stoppen, zou ik de oorzaak zijn van het feit dat ik gisteren niet bezocht werd. Opnieuw een dilemma. Wat ik ook met het briefje deed, het zou niets meer kunnen veranderen aan wat gisteren -niet- gebeurde. Toch vond ik het principieel onverstandig dat briefje te pakken.

Veel later liet ik me toch verleiden en ging op zoek naar het briefje. Maar hoe ik ook zocht -en ik ging heel systematisch te werk-, geen spoor meer van mijn schriftelijke verzoek.

Door het verdwenen briefje werd het verklaarbaar dat er geen bezoek uit de toekomst had plaatsvonden. Misschien had ik een onbekende natuurwet ontdekt.

Platjes

Wij leven in een drie-dimensionale wereld: we kennen hoogte, breedte en diepte. Er bestaat waarschijnlijk nog een vierde ruimte-dimensie en de volgende filmpjes maken het gemakkelijker om je daar een voorstelling van te maken.

Carl Sagan over Platland en de hyperkubus:



Dr. Quantum, de virtuele Carl Sagan van de 21e eeuw, doet er nog een schepje hyperbovenop:

Model van de werkelijkheid

Wetenschappers hebben nog geen totaalplaatje van de werkelijkheid. Witte plekken op de landkaart liggen nog braak. Ruimte voor bureaufilosofen om met een hoop flauwekul te beredeneren hoe het nou allemaal écht in elkaar zit. Ook ik draag er graag mijn steentje aan bij.

Ik zit met een idee dat me niet meer loslaat... tenzij ik het blog. Het begon allemaal met het idee dat tijd, op macroscopische schaal, niet bestaat, maar het product is van circulaire subatomaire tijd. In die subatomaire tijd vinden interacties plaats tussen deeltjes die op zich omkeerbaar zijn, maar omdat die interacties op hun beurt weer interacteren met processen in hun omgeving, ontstaat er op grotere schaal een niet omkeerbare wanorde. Zie mijn blogs hier en hier.

Nog fundamenteler dan de omkeerbare subatomaire procesjes zijn de procesjes die plaatsvinden in het vacuüm. Het vacuüm bevat ontelbare virtuele deeltjes die spontaan ontstaan en weer vernietigd worden. Ook omkeerbaar, maar dit keer tevens onwaargenomen. Netto levert dat vacuüm op.

Elk deeltjesproces dat in zijn geheel geen invloed uitoefent op de rest van het universum kan als virtueel beschouwd worden. Er hoeft geen grens te zijn aan de grootte van een virtueel proces, maar omdat lichtdeeltjes en atomen het hele universum doorkruisen, is er maar weinig plek is om niet waargenomen te worden (ik neem gemakshalve als definitie van waarneming dat er sprake is van een niet meer uit te wissen beïnvloeding van het universum).

Er is dus een duidelijke scheidslijn te trekken tussen virtuele deeltjes en reële deeltjes: als het deeltje de rest van de omgeving permanent beïnvloedt, is het een reëel deeltje, anders virtueel en kun je net zo goed zeggen dat het nooit bestaan heeft.

Deze scheidslijn, waarop een deeltje soms virtueel blijft (en terugvalt naar Sprookjesland), soms reëel wordt (en in de Grote Boze Mensenwereld terechtkomt), lijkt op de waarnemingshorizon bij zwarte gaten waarbij Hawkingstraling ontstaat. Hawkingstraling ontstaat als een virtueel proces, zoals dat in het vacuüm voorkomt, uiteengereten wordt door de zwaartekracht van het zwarte gat. Het ene deel keert terug naar het zwarte gat en blijft daarmee virtueel, het andere deel ontsnapt aan de zwaartekracht en wordt reëel.

Dit virtuele gebied is onbeperkt in energie en de oorzaak van alles wat we om ons heen zien. Het is per definitie onkenbaar. Rond dit virtuele gebied ligt een laag dat we bewustzijn kunnen noemen: hier worden we nieuwe deeltjes gewaar (de niet meer uit te wissen beïnvloeding van het universum). Vanaf dat moment zijn de deeltjes officieel geboren en komen terecht in ons universum, dat niet meer is dan een vergaarbak van reëel geworden deeltjes (of beter: procesjes). Zolang de deeltjes ons kunnen beïnvloeden zijn ze reëel en behoren tot ons universum. Verdwijnen ze voorbij de rand van ons universum (17,3 miljard lichtjaar van ons vandaan) dan zijn ze opnieuw virtueel te noemen.

Zo, het is eruit. Ik kan weer rustig slapen.

Tijd = temperatuur

Zoals het klokje thuis tikt, tikt het nergens. Een nieuwe theorie beweert echter dat het klokje thuis ook niet tikt, nooit heeft getikt en nooit zal tikken.

Iedereen weet sinds de middelbare school dat temperatuur de gemiddelde beweging van moleculen is. Als we zeggen dat een glas thee 60°C is, bedoelen we dat de gemiddelde beweging van alle moleculen water in dat glas valt weer te geven met dit getal. Op fundamenteel niveau, de afzonderlijke moleculen, bestaat temperatuur niet.

Met probeert al decennia om de quantumfysica, de theorie van het allerkleinste, en de relativiteitstheorie, de theorie van het allergrootste, met elkaar te verenigen. Als dat lukt, ontstaat er de Theorie Van Alles, de heilige graal van natuurkundigen.

Carlo Rovelli, een natuurkundige in Frankrijk, deed een poging om deze theorieën te verenigen, door te proberen tijd uit de berekeningen weg te laten. Tijd is namelijk een van de struikelblokken om de Theorie Van Alles te vinden. Rovelli zegt dat tijd geen realiteit is, maar net als temperatuur een illusie omdat we niet in staat zijn de afzonderlijke processen te zien.

Als we een film maken van ons dagelijkse leven en we draaien de film daarna achterstevoren terug, dan zien we duidelijk dat er dingen gebeuren die niet kunnen. Een paard dat achterstevoren galoppeert, okee, met een beetje dressuur moet dat te doen zijn, maar een plas water dat omhoogstroomt een emmer in, dat gaat te ver. Met andere woorden, op ons (macroscopische) niveau is tijd tastbaar genoeg.

Op subatomair niveau is die richting van tijd niet merkbaar. Deeltjes botsen, versmelten en splitsen, maar als we de film terugdraaien is het nog een logisch verhaaltje. Net als temperatuur is tijd op zeer kleine schaal niet van toepassing.

Die ouwe Griek had dus toch gelijk

De oude Grieken dachten dat de planeten rond de aarde draaiden en dat deze waren opgehangen aan geometrische sferen, zoals een kubus of een bol. Belachelijk mediterraans geneuzel natuurijk. Of niet? Dankzij geavanceerde astronomische technieken zou een geometrisch gevormde sfeer toch ontdekt zijn.

Het universum is een stuk groter dan in de Griekse oudheid bekend was en geen ruimtevaartuig is ooit tegen een geometrische sfeer gebotst. Maar het universum zelf zou wel eens de vorm van een dodecaëder kunnen hebben.

Sciencefictionlezers kennen het principe al langer. Ons universum zou onbegrensd maar wel beperkt in omvang kunnen zijn. In dat geval zou een ruimtevaartuig, als het maar lang genoeg de ene richting op vliegt, uiteindelijk vanuit de andere richting kunnen terugkeren, omdat het universum gekromd is.

Astronomen hebben nu ontdekt dat bepaalde stralingspatronen, die uit een zeer ver gebied van ons universum stammen, overeenkomen met stralingspatronen uit tegenovergestelde richting, alsof het om hetzelfde gebied gaat. Dat deze overeenkomst niet eerder ontdekt was, komt omdat het patroon eerst 36 graden gekanteld dient te worden, wil de overeenkomst opvallen.

De data waarop deze theorie gebaseerd is, zal later dit jaar verfijnd worden als de Planck satelliet van de ESA gelanceerd wordt.

Link: Astrophysics

De tijd raakt op

Iedereen kent het effect dat tijd soms heel snel en soms heel langzaam kan gaan. Snel in een weekend, langzaam bij de tandarts bijvoorbeeld. Dat is natuurlijk een psychologisch fenomeen, maar volgens een nieuwe theorie gaat de tijd daadwerkelijk steeds langzamer en zal ooit volledig tot stilstand komen.

Het universum dijt uit en doet dit bovendien steeds sneller. Dat is een vreemd verschijnsel. Want nadat het universum door de oerknal ontstond, zou je verwachten dat, door de zwaartekracht van alle sterren, de uitdijing afgeremd zou worden of hooguit constant in snelheid zou zijn. De versnelde uitdijing stelt astronomen voor een raadsel. Om een verklaring te geven voor de versnelling is donkere energie in het leven geroepen, een term die de lading dekt maar nog niets verklaart. Tot nu toe is de oorsprong van deze donkere energie nog niet gevonden.

José Senovilla van de University of the Basque Country in Spanje kwam met het lumineuze idee om de versnelde uitdijing te verklaren door te stellen dat de tijd in vaart vermindert.

Zijn idee is inmiddels verschenen in Physical Review D en is gebaseerd op de gedachte dat ons universum op een soort membraan ligt dat zweeft in een hoger-dimensionale ruimte. Er zweven meer van dit soort membranen in die ruimte. Niet alle membranen hebben een universum met drie ruimte-dimensies en één tijd-dimensie zoals het onze. Sommige kunnen bijvoorbeeld twee tijd-dimensies hebben (een soort Harry Potter wereld) of geen. Een tijd-dimensie kan ook nog eens langzaam in een ruimte-dimensie veranderen.

Senovilla vroeg zich af hoe zo'n omzetting van tijd naar ruimte eruit zou zien als ons universum dit zou overkomen. Hij vond dat dit overeenkwam met de versnelde uitdijing die we momenteel zien. Tijd wordt langzamerhand omgezet in een extra ruimte-dimensie, zodat we uiteindelijk in een universum komen met vier ruimte-dimensies en een stilstaande tijd, als een bevroren foto.

Zijn theorie lijkt misschien vergezocht, maar misschien minder vergezocht dan de huidige aanname die donkere energie nodig heeft om de boel te verklaren.

Link: Physical Review D

Katie's 13,700,000,000 lightyears version

We are 12 billion lightyears from the edge, that's a guess, zong Katie Melua. Maar dat klopt niet en nu is er een nieuwe versie.

Katie volgde astronomielessen op school en die invloed blijkt uit haar teksten en haar stargazing ogen. Maar van hier tot aan de grens (van het zichtbare universum) is het geen 12 miljard, maar 13,7 miljard lichtjaar. Het is ook al geen gok, want deze afstand is met een kleine foutmarge correct.

De BBC wist haar over te halen een verbeterde versie in te zingen. Luister hier. Helaas is de tekst geschreven door een astronoom die ritmisch minder goed onderlegd is.

Links:
We are 13.7 billion lightyears from the edge - Katie Melua
Volledige radio-opname (Realplayer)

Het stipje

Kijk nog eens naar dat stipje. Enig idee wat dat is?

Het is HIER. Dat zijn wij.

En op dat stipje: iedereen waar je van houdt, iedereen die jij kent, iedereen waar je ooit van gehoord hebt, elk mens dat ooit WAS, leefde dáár zijn leven. De optelsom van ons geluk en lijden, de duizenden religies, ideologieën en economische doctrines, elke jager en verzamelaar, elke held en lafaard, elke stichter en vernietiger van beschavingen, elke koning en boer, elk verliefd stelletje, elke moeder en vader, elk hoopvol kind, uitvinder en ontdekkingsreiziger, elke leraar, elke corrupte politicus, elke superster, elke geboren leider, elke heilige en zondaar in de geschiedenis van onze soort leefde hier. Op een stofdeeltje, opgelost in een zonnestraal.

De Aarde is een ongelooflijk klein podium in een ongelooflijk uitgestrekte kosmische arena. Denk eens aan de rivieren van bloed, verspild door al die generalen en keizers zodat zij, glorieus triomferend, de tijdelijke meesters konden zijn van een gedeelte van dit stofje. Denk eens aan al die eindeloze wreedheden, veroorzaakt door de bewoners van het ene deel van dit stofje, berokkend aan de nauwelijks te onderscheiden bewoners van het andere deel van het stofje, hoe talrijk hun misverstanden, hoe sterk hun neiging om de ander te doden, hoe fanatiek hun haat.

Onze misvattingen, onze ingebeelde belangrijkheid, onze aanname dat we een bevoorrechte positie hebben in het universum, wordt uitgedaagd door dit zwakke lichtpuntje. Onze planeet is een eenzame stip in de grote uitdijende kosmische duisternis. In deze onvindbaarheid, in al deze uitgestrektheid, is er geen enkele aanwijzing dat er iets zal zijn dat ons zal redden van onszelf.

De Aarde is de enige wereld, voor zover bekend, dat leven bevat. Er is geen plek waar we heen kunnen, tenminste niet in de nabije toekomst. Bezoeken, ja. Ons vestigen, nog niet. Of je het nu leuk vindt of niet, op dit moment is de Aarde de plek waar het op aan komt.

Er wordt gezegd dat astronomie een nederig makende, karaktervormende ervaring is. Misschien is er geen betere demonstratie van de waanzin van menselijke hoogmoed dan deze op grote afstand gemaakte foto van onze wereld. Voor Carl Sagan onderstreepte de foto onze verantwoordelijkheid om vriendelijker met elkaar om te gaan, om deze zwakke, blauwe stip te behouden en zijn bestaan te vieren. Ons enige thuis dat we ooit zullen kennen.

Carl Sagan, de Amerikaanse astronoom die in 1996 stierf, kon ons bestaan als geen ander in kosmisch perspectief zetten. Al Gore refereerde aan Sagans woorden in zijn film An Inconvenient Truth. Als het besef van onze kwetsbaarheid doordringt, kunnen we gemotiveerd raken onze hebzucht opzij te zetten.

Misschien is het succes van Al Gores boodschap wel een teken aan de wand en sluimert er een nieuw elan in de geest van de mensen. Een allesbevattend perspectief, waartoe Carl Sagan de aanzet gaf, en dat de oplossing kan zijn voor onze bestaanscrisis.

Terwijl ik dit schrijf, hoor ik dat er zich ongelooflijke hoeveelheden gas en olie in de zeebodem van de Noordpool ophouden en dat we daar binnenkort bij kunnen omdat de Noordpool smelt! Wat zeur ik nog, kom op! Werk aan de winkel!

Links:
A pale blue dot - Carl Sagan 3 min 31 sec
A pale blue dot - Carl Sagan 40 min 02 sec
Trailer An inconvenient truth op Climatecrisis.net
Al Gore over An inconvenient truth - 3 min 44 sec

Breaking news: tijdreiziger keert terug

Hakan Nordkvist kwam door onverklaarbare oorzaak in de toekomst terecht en ontmoette daar zichzelf, meer dan dertig jaar ouder. Hij kon goed met zichzelf opschieten, maar begreep dat als hij terugkwam, niemand hem zou geloven. Gelukkig had hij zijn mobiele telefoon met camera bij zich en was zo in staat het ongelofelijke te filmen.

Let vooral op de vorm van hun schedels, de vorm van hun neus en hun tattoos, die alle overeenkomen.

Link: YouTube - the man who travelled forwards in time

Breaking news: Tijdmachine uitgevonden

Het lijkt science-fiction, maar het nieuwsbericht dat een tijdmachine is uitgevonden kan binnenkort verschijnen.

Al lang is bekend dat niets sneller dan het licht kan gaan. Wanneer een ruimteschip de lichtsnelheid bereikt zullen de klokken aan boord langzamer gaan tikken in vergelijking met de klokken van de thuisblijvers. Daarmee reist het ruimteschip de toekomst in. Bij terugkeer van het ruimteschip is er voor de ruimtereiziger bijvoorbeeld een maand verstreken en op aarde honderd jaar.

Terug in de tijd reizen zou mogelijk zijn als het ruimteschip sneller dan het licht kon gaan. Volgens de relativiteitstheorie van Einstein is dat onmogelijk, waardoor fysici lange tijd dachten dat reizen terug in de tijd uitgesloten was.

Ons universum dijt uit met een hogere snelheid dan die van het licht. Dit is mogelijk omdat het netwerk van ruimte en tijd zich niet hoeft te houden aan de maximum snelheid. Die maximum snelheid geldt alleen voor deeltjes ten opzichte van dit netwerk.

Als we daarom in staat zouden zijn om het ruimtetijd netwerk te versnellen en in dit versnelde netwerk een deeltje met de lichtsnelheid te laten bewegen, zou dat deeltje zich voor onze ogen met een snelheid hoger dan het licht verplaatsen en zich daarom ten opzichte van ons terug in de tijd bewegen.

Ronald L. Mallett, professor aan de universiteit van Connecticut heeft een blauwdruk voor een tijdmachine bedacht, die in overeenstemming is met bestaande natuurwetten. Met krachtige roterende laserstralen lijkt het in theorie mogelijk te zijn het netwerk van ruimtetijd te roteren, te versnellen. Daarmee lijkt de uitvinding van de tijdmachine aanstaande. De machine zou kunnen werken als een telefoonlijn met de toekomst. Terug in de tijd reizen kan alleen tot het moment van uitvinding van de tijdmachine.

Bekijk de Discovery Science documentaire.

Hilite link: YouTube - Time Travel
Volledige documentaire: deel 1 - deel 2 - deel 3 - deel 4 - deel 5

Perfecte koelkast

Onderzoekers zijn erin geslaagd om de tijd stil te laten staan. Een metalen box van 30 cm doorsnee werd daarvoor onder een snel flucturerende spanning gezet. De spanning fluctureerde zo snel, dat er per fluctuatie minder tijd beschikbaar was dan nodig om een foton uit te kunnen zenden om de informatie van deze fluctuatie over te zenden. Als gevolg daarvan ontstond een zgn. informatievacuüm, waardoor in het inwendige van de box een normaal verloop van tijd niet meer mogelijk was.

De onderzoekers denken dat deze ontdekking binnenkort commercieel toegepast zal worden om voedsel te conserveren. Bederven is onmogelijk in een omgeving waar de tijd stil staat. Koelkasten en vriezers zullen snel het veld ruimen, nu voedsel op kamertemperatuur bewaard kan worden.

Er moet nog één praktisch probleem worden opgelost. Om het geconserveerde voedsel te kunnen pakken, moet de hand in de box gaan. Maar omdat de tijd daar stil staat, zal de hand er oneindig lang over doen om het voedsel te grijpen. De spanning tijdelijk opheffen zou een uitkomst zijn, ware het niet dat het tijdveld in dat geval even in disbalans raakt en zo het voedsel een onvoorspelbare ouderdom geeft, die kan liggen tussen enkele seconden en miljoenen jaren. In die tijd kan het voedsel geëvolueerd zijn tot onbekende, zelfs levensbedreigende levensvormen.

Vierde dimensie

Stel je eens voor dat we mieren zijn die rondlopen op een globe. Eén mier loopt omhoog en komt aan bij de Noordpool, een andere mier loopt omlaag, passeert de Zuidpool en komt uiteindelijk ook aan bij de Noordpool. Voor ons niets vreemds, maar voor de mieren, die de globe nog nooit van een afstand hebben gezien en er daarom vanuit gingen dat het oppervlakte van de globe volkomen plat was een gekke gewaarwording.

Stel je nu eens een wolkenloze sterrenhemel voor, bij voorkeur op een mooi tropisch strand met een cocktail in je ene hand en je liefste lieveling in je andere hand. Je kijkt zover je bijziendheid het toelaat de oneindigheid van de hemel in. Zover je kunt zien niets dan sterren. Omdat je altijd het wetenschapskatern van het plaatselijke sufferdje doorleest weet je dat het heelal ooit begonnen is als oerknal, Big Bang. Het heelal begon als een speldenpuntje dat heel snel uit elkaar spatte en zo groot werd als het nu is. Ook weet je dat hoe verder je kijkt, hoe verder je in het verleden kijkt, omdat het licht nou eenmaal tijd nodig heeft om je bijziende ogen te bereiken.

Ineens snap je hoe ons universum is gekromd in een vierde dimensie! Als je maar ver genoeg kijkt, zul je het universum zien toen het nog een speldenpuntje was. Het maakt niet uit in welke richting je kijkt. Ook mensen aan de andere kant van de Aarde, die voor jou af gezien omlaag de hemel inkijken, kijken naar hetzelfde speldenpuntje. Alle wereldlijnen, omhoog, omlaag, naar links, naar rechts, vooruit, achteruit leiden naar één punt, de universele Noordpool. Alfa en omega!

Als je wakker wordt uit je filosofische mijmering, zie je dat je liefste lieveling het aan het aanpappen is met een gebruinde, gespierde inboorling. Tijd om voor alfa-mannetje te spelen en je omega mee te sleuren het hotel in.

It's a big thing that's gonna fall

We krijgen de Andromeda-nevel op ons hoofd. Dat zijn honderd miljard sterren, zonnen, geformeerd in een spiraalstelsel. De Andromeda-nevel raast met 190 kilometer per seconde op ons af. De nevel is nu nog nauwelijks met het blote oog zichtbaar, maar dat wordt snel anders. Over niet al te lange tijd zal de spiraalnevel het grootste deel van de hemel in beslag nemen en 's nachts zal het even licht als overdag zijn. Al onze sterrenbeelden, de Grote Beer, Orion, worden uiteengereten en de hemel zoals we die kennen zal niet langer bestaan.

Wanneer? Over 2 miljard jaar. Dat lijkt ver weg, maar onze zon zal nog bestaan en de Aarde ook. Misschien bestaat de mens niet meer, en is het leven uitgestorven. Maar er is een kans dat we nog bestaan, in een andere, geëvolueerde vorm. We zullen getuige zijn van een ongelooflijke botsing van werelden, hoewel die botsing zich zo langzaam zal voltrekken, dat generaties voorbij gaan zonder merkbare voortgang.

Ontsnappen aan deze botsing lijkt onmogelijk, omdat dat verhuizen naar een ander sterrenstelsel zou betekenen. Die afstanden zijn zo groot (duizenden tot miljoenen lichtjaren) dat de verhuiskosten astronomisch hoog worden. Bovendien is een botsing tussen sterrenstelsels, hoewel spectaculair, redelijk onschadelijk, omdat een sterrenstelsel voornamelijk leeg is en een botsing evenveel wrijving oplevert als een botsing tussen twee geesten.

Bij de aanstaande botsing is er 3% kans dat de zon en daarmee de aarde wordt meegesleurd met de Andromeda-nevel, als een kosmische ontvoering. Na enige miljoenen jaren zien wij ons eigen melkwegstelsel als spiraalnevel aan de hemel. Na de eerste botsing valt de Andromeda-nevel opnieuw terug en versmelt dan permanent met ons stelsel. Honderden miljarden sterren en daarmee mogelijk vele honderden buitenaardse civilisaties komen langzaam tot rust. Hopelijk krijgen we leuke buren.

Morgen zijn we weer een dag dichter bij deze clash of civilisations!

P.S. De snelheid van Andromeda naar ons toe is goed bekend, veel minder weten we van de snelheid loodrecht daarop. Beweegt Andromeda bijvoorbeeld ook naar links of naar rechts? De resulterende richting waarin Andromeda beweegt is belangrijk om te weten of er echt een botsing zal komen of dat het toch nog een narrow escape wordt. In 2011 wordt de satelliet Gaia gelanceerd die het voor ons zal uitrekenen.

Links:
animatie
Galactic merger to 'evict' Sun and Earth (New Scientist)

De weg van de spoorweg

Laat me vertellen over een vervoermiddel. Het vervoermiddel kan niet over de grond rijden en ook niet over een weg. Het heeft metalen rails nodig die op een specifieke afstand van elkaar moeten liggen. De rails moeten er altijd liggen, voor het geval dat het vervoermiddel gebruikt zal worden. De rails zetten uit en krimpen in, al naar gelang de temperatuur. Om kromtrekken te voorkomen mogen de railsdelen niet precies op elkaar aansluiten. De ondergrond van de rails moet vlak zijn en niet verzakken. Om de bouten van de rails niet te laten lostrillen wanneer het vervoermiddel langskomt, worden er over het hele traject zware stenen neergelegd. Het vervoermiddel heeft zoveel elektriciteit nodig, dat een accu onvoldoende is en er een heel lang verlengsnoer nodig is. Dat verlengsnoer moet zo worden opgehangen dat het exact horizontaal hangt, zodat de contacten van het vervoermiddel het precies raken. Omdat ook het snoer uitzet en inkrimpt, al naar gelang de temperatuur, moeten er contragewichten opgehangen worden, om de zoveel meter opnieuw. Om het gewicht van draad en contragewicht te dragen worden er om de zoveel meter metalen stellages neergezet.

Je vraagt je af hoe het mogelijk is dat zo'n vervoermiddel, de trein, kan bestaan, zelfs ooit is uitgevonden. Ik kijk altijd met lichte verwondering naar treinrails, vooral verweerde, verlaten rails geven een vervreemdend effect. Het lijkt op een techniek uit lang vervlogen tijden.

Ervan uitgaande dat er vele verschillende werkelijkheden bestaan, vlak naast elkaar, dan denk ik dat de trein maar in een klein deel van deze werkelijkheden zal voorkomen. Het is zo'n zonderlinge uitvinding, dat het meteen van de tekentafel geveegd zou worden als een uitvinder uit onze eeuw ermee op de proppen zou komen. Als de historie maar een pietsje anders gelopen was, dan hadden we de trein gemist. In maar een heel dun laagje in al die werkelijkheden dendert de trein voort, als een buitenissig curiosum.

Via het beeld van de trein en zijn rails sijpelt de sfeer van andere werkelijkheden door en voel je de zeepbellerige dunheid van deze werkelijkheid. Roesten hou je niet tegen.

Update: nieuwe vervoermiddelen doemen op aan de horizon van onze werkelijkheid.



Link: PAL-V

Ariane

Een naam waar ik enthousiast over ben. Dit is de 21e eeuw, maar ik merk er zo weinig van. Hadden alle SF-schrijvers uit de vorige eeuw ongelijk, of zitten wij zelf op een dwaalspoor? Ik denk het laatste. Dit moet de space-age zijn, ja?

Mensen, vooral vrouwen, dienen gehuld in strakke zilverfolie pakjes over straat te gaan terwijl hun ogen naar verre horizonten blikken. Voer gesprekken, niet over dubbele paspoorten, maar over zuurstofatmosferen rond Betelgeuze. Bouw steden volgens sterrenbeelden. Seks met robots? Moet bespreekbaar zijn. Barbarella als de meest gekozen meisjesnaam, naast Ariane.

Want de enige uitweg uit dit tranendal is omhoog. Dat geeft lucht aan het eeuwige wellus-nietus. Het dak eraf van bekrompen schedels. Walk that moon! Het universum als nieuwe religie en onuitputtelijke inspiratiebron voor mode en muziek. Zie daar: de bakermat van een nieuwe cultuur.

Het begin is er. Moge je licht helder schijnen over dit moeras, oh Ariane Wilhelmina Máxima Ines.

Prinses der Nederlanden en daarboven.

Eerst gevolg, dan oorzaak

Bestaat helderziendheid? Is het mogelijk te voorvoelen wat staat te gebeuren?

Op subatomaire schaal zijn wetenschappers al gewend aan het idee dat er wonderlijke dingen kunnen gebeuren. Een elektron kan eerst hier zijn en dan daar of tegelijk hier en daar en de tijdrichting lijkt geen fundamentele rol meer te spelen. Oorzaak geeft een gevolg of het gevolg is een oorzaak van een gevolg dat eerst oorzaak was.

Op menselijke schaal zijn we gewend aan het idee dat er eerst een oorzaak is en dan een gevolg. Ik sla met een hamer op mijn duim (oorzaak) en ik vloek (gevolg). Deze ijzeren wet, oorzaak geeft gevolg, maakt ons leven overzichtelijk en ordelijk. Zou het anders zijn dan zouden we in een soort Alice in Wonderland terechtkomen en weet je nooit wat je kunt verwachten.

Toch blijkt uit vele experimenten, wetenschappelijk volledig doortimmerd, dat het Wonderland van Alice dat op subatomaire schaal bestaat, ook onze wereld en dagelijkse realiteit beïnvloedt.

In het artikel "Time-reversed human experience: Experimental evidence and implications" van Dean Radin van het Boundary Institute in Californië, beschrijft Dean een groot aantal experimenten dat toornt aan onze fundamenten van logica.

Zo is er een experiment waar aan proefpersonen bepaalde afbeeldingen worden getoond, enkele seconden na het drukken op een button. Sommige afbeeldingen zijn niet schokkend (calm), andere wel (emotional). Zoals valt te verwachten vertonen de hersens van een proefpersoon na het zien van een emotionele afbeelding een grotere respons dan na het zien van een kalme afbeelding. Daarnaast blijkt er vóór het vertonen van de afbeelding ook al een neurologische activiteit op gang te komen. Dit is op zich verklaarbaar: de proefpersoon verwacht de afbeelding omdat op de button gedrukt is. Wat echter onverklaarbaar is, is het feit dat deze voorbereidende activiteit groter is als de komende afbeelding emotioneel is dan als de komende afbeelding kalm is. De proefpersoon wist van tevoren niet of de afbeelding emotioneel was of niet. De afbeeldingen werden namelijk in willekeurige niet te voorspellen volgorde aangeboden.




Het kan nog veel gekker. Er blijkt ook "future influence of previously recorded data" te kunnen optreden. Opgeslagen onderzoeksresultaten kunnen naderhand nog door de proefpersoon worden bepaald. Het experiment gaat als volgt: een computer neemt van tevoren getallen van een toevalsgenerator op (bijvoorbeeld een dobbelsteensimulator die de cijfers één t/m zes genereert). Deze getallen worden door niemand waargenomen en automatisch opgeslagen op harde schijf.
Na het opnemen van deze getallen worden de getallen één voor één aan een proefpersoon getoond en wordt de proefpersoon geïnstrueerd om de getallen te beïnvloeden, bijvoorbeeld om het cijfer 6 vaker voor te laten komen. Hoewel de getallen van tevoren vast lagen en ons gezond verstand zegt dat beïnvloeding onmogelijk is, blijkt er toch een statistisch significante afwijking te ontstaan.

Mogelijk wordt niet de harde schijf van de computer beïnvloed, maar kiest de proefpersoon een universum uit waarin de gewenste getallen op de harde schijf staan.

Link: Time-reversed human experience: Experimental evidence and implications

Zooming out of existance

Uit de film Contact.

Tijd

Tijd veroorzaakt aftakeling. Hoe groot de kathedraal ook is, om de zoveel tijd komt er een vogeltje zijn snaveltje slijpen of een wolkje z'n zure regen dumpen en langzaam maar zeker vergaat de kathedraal tot stof.

Op subatomair niveau is er van slijtage geen sprake. Protonen leven lang genoeg om ook ver na de energiedood van ons universum nog 'proton' te zijn. Elektronen blijven onvermoeibaar in atomen rond dartelen. De tijd lijkt hier geen richting te hebben. Een film van een gebeurtenis tussen deeltjes, levert omgekeerd afgedraaid een andere maar nog steeds zinvolle film op.

Ik denk daarom dat tijd zoals wij dat kennen in de zin van verleden, heden en toekomst, niet bestaat. Die voortschrijding van tijd is eigenlijk een voortschrijding richting chaos, veroorzaakt door een circulaire tijd, die onsterfelijk z'n rondjes draait. Elk circulair tijdprocesje op zich levert geen chaos op, maar omdat het ene procesje ingrijpt op andere procesjes, is het resultaat na voltooiing van die tijdprocesjes chaotischer dan daarvoor. Vergelijk het met de Hongaarse kubus van Rubik. Elk vlak draait circulair, maar het resultaat van die op elkaar ingrijpende draaiende vlakken is steeds toenemende chaos, onze illusie van voortschrijdende tijd (sommigen menen dat chaos soms afneemt, maar dat is een andere illusie).

Dat zou impliceren dat terug in de tijd reizen niet mogelijk is, omdat het verleden niet meer bestaat. Het verleden wordt nergens 'opgeslagen' omdat het medium waarop dat zou moeten gebeuren, tijd, niet als een lineair proces, vergelijkbaar met een bandrecorder, werkt.

Leidt expansie tot nieuwe oerknal?

Ik loop de laatste dagen met een theorie rond. Het koppelt de uitdijing van het heelal en de potentie van het valse vacuüm met elkaar.

Vals vacuüm is de benaming voor het feit dat een vacuüm leeg lijkt, maar in werkelijkheid vele deeltjes bevat die uit het niets ontstaan en weer vergaan. Dit gebeurt continu op elke plek in de ruimte, dus ook in de ruimte tussen je oog en de monitor voor je. De afstand tussen de deeltjes is nooit groot genoeg om te kunnen ontsnappen aan elkaar, waardoor annihilatie, vernietiging, steeds onvermijdelijk is en er uiteindelijk dus niets overblijft. Maar in potentie is elke kubieke centimeter, waar ook in het heelal, barstensvol energie en deeltjes.

Het wordt langzamerhand duidelijk dat het heelal met toenemende snelheid aan het uitdijen is. Als je die gedachte tot je laat doordringen, kan je niet anders dan volkomen perplex staan. Over miljarden en miljarden jaren zal de uitdijingssnelheid ongelooflijk groot zijn. Een denkbeeldig speldenpuntje zal binnen een seconde uitdijen tot een bol van vele lichtjaren groot. De uitdijingssnelheid zal steeds maar blijven toenemen en het oneindige benaderen (de ruimte is namelijk niet gebonden aan een maximum snelheid, namelijk de lichtsnelheid, die geldt alleen voor materiedeeltjes). Naar mijn idee moet er uiteindelijk en onvermijdelijk een moment komen waarin het valse vacuüm uiteengereten wordt, namelijk als de deeltjes in het valse vacuüm elkaar weer willen vernietigen, maar de kans niet krijgen omdat de ruimte tussen hen inmiddels al te groot geworden is. Met andere woorden, de uitdijingssnelheid van het heelal op subatomair niveau overtreft op dat moment de ontsnappingssnelheid van de deeltjes in dit valse vacuüm.

Een extreem explosieve geboorte van energie en materie zal dan het gevolg zijn: een nieuwe oerknal. Niet één oerknal, elk stukje ruimte van een op dat moment ongelooflijk groot universum zal een nieuwe oerknal voortbrengen en daarmee een nieuw universum.

Misschien geeft het een verklaring voor de inflatie die in het begin van ons heelal plaatsvond. Het heelal is toen in een fractie van een seconde van subatomaire grootte naar de grootte van een grapefruit gegaan. Fluctuaties, die altijd optreden in een vals vacuüm, zijn toen triljarden keer triljarden vergroot en uit deze minieme fluctuaties zijn uiteindelijk alle sterrenstelsels ontstaan. Misschien vloeide de inflatie, die nu nog niet begrepen wordt, voort uit een extreem expanderend, al lang overleden, moeder-universum.