Categorie: Natuurkunde

Als iets op de grond valt noemen we de oorzaak van het vallen ‘zwaartekracht’. Het lijkt alsof een kracht aan bijvoorbeeld een bal trekt. Of aan onszelf. Dat een kracht ons op de grond getrokken houdt. Maar zwaartekracht is een foute naam. Deze video legt het uit :

Ik ben geen natuurkundige, dus onder dat voorbehoud is het onderstaande de redenering.

Iemand die op aarde van een hoog gebouw valt is natuurkundig gezien in exact dezelfde staat als een kosmonaut ergens in de ruimte : geen versnelling, geen zwaartekrachtsveld, alle natuurkundige wetten gelden. De vallende persoon is een ‘inertial observer’, een bewegingsloze waarnemer.

Als een bewegingsloze waarnemer vanuit de ruimte op een planeet of een zon of in een zwart gat valt neemt deze geen versnelling waar. Alleen vanuit een ander waarnemingspunt kan een andere waarnemer versnelling van de ‘inertial observer’ opmerken.

Wat wij ‘zwaartekracht’ noemen is gebogen ruimtetijd. Ruimtetijd rond een planeet of een zon of een zwart gat, massa, is gebogen. Als een object beweegt in de nabijheid van een zware massa, beweegt deze, waargenomen door een andere waarnemer, in een gekromde lijn. De eerste bewegingsloze waarnemer volgt de kromming van de ruimtetijd. Hoe dichter bij de massa, hoe krommer de ruimtetijd. “Matter tells spacetime how to curve and spacetime tells matter how to move” ( John Wheeler ). Op aarde zijn we geen bewegingsloze waarnemer. We zijn een versnellende waarnemer. In gekromde ruimtetijd moet je versnellen om op hetzelfde punt te blijven.

Leuk om bij stil te staan. Als we op aarde stilstaan bewegen we dus in een gekromde ruimtetijd.

Juan Martin Maldacena heeft de Lorenzmedaille 2018 gewonnen. De medaille wordt elke vier jaar uitgereikt voor denkwerk in de natuurkunde. Hij is genoemd naar de grote Nederlandse natuurkundige H.A. Lorenz.

Maldacena heeft een oplossing bedacht voor de informatieparadox van Hawking ( informatie blijft in theorie altijd behouden, ook in een zwart gat, maar een zwart gat lekt straling en verdampt dus in theorie, waarmee de informatie verdwijnt ). Maldacena baseerde zijn oplossing op het idee van Gerard ’t Hooft uit de zeventiger jaren, dat de informatie niet in het zwarte gat verdwijnt maar op de horizon wordt geplakt. Een zwart gat is dan een zwaartekrachtsysteem met één dimensie minder. Maldacena combineerde dit idee met de informatieparadox van Hawking en legde een verband tussen deze beide beschrijvingen van eenzelfde systeem in verschillende dimensies.

Het spannende is de volgende alinea die ik in de Trouw van 24 november 2018 ( De Verdieping, blz. 16-17 ) las :

“Zoals we vroeger dachten dat de materie ook continu was. De quantumtheorie heeft ons geleerd dat de materie is opgebouwd uit discrete deeltjes. Misschien geldt dat voor de ruimte en tijd ook, wellicht bestaan er ook atomen van ruimte en van tijd. Misschien bestaan ruimte en tijd wel niet, maar zijn het uitingen van een dieper fenomeen dat we nog niet kennen (…)”