door Sander Bais
Op weg naar het Multiversum

Hoe darwinistische denkbeelden doordringen in fysica en kosmologie
Hoe verklaren we de indrukwekkende fine tuning
van omstandigheden die het leven op aarde mogelijk maakt, zonder in het
debat tussen creationisten en aanhangers van de evolutieleer te
verzeilen? Theoretisch fysicus Leonard Susskind houdt in dit kader een
helder pleidooi voor het antropisch principe dat even speculatief als
interessant is.
Als ik op tien kilometer hoogte uit het vliegtuigraampje kijk, zie ik
geen vogels voorbijvliegen. Dat komt doordat het daar minus veertig
graden is. Een onontkoombaar natuurkundig veto heeft de evolutie op die
hoogte stilgezet. Het feit dat wij leven (los van de vraag hoe)
is grotendeels te danken aan de uitzonderlijk milde omstandigheden die
zich voordoen aan het oppervlak van moeder aarde; het is goed toeven
onder de zachte mantel van onze atmosfeer, met een gemiddelde
temperatuur van vijftien graden en de prettige bijkomstigheid dat water
vloeibaar is. De maan stabiliseert de oriëntatie van de aardas terwijl
de broederplaneten ons doeltreffend afschermen voor inslagen van grote
meteorieten.
Deze en vele andere fortuinlijke omstandigheden doen zich, weliswaar
met de nodige fluctuaties, al enige miljarden jaren voor, zodat het
leven zich in relatieve rust, via een geleidelijke evolutie, heeft
kunnen ontwikkelen tot een complexiteit waarvan wijzelf vooralsnog het
meest welsprekende voorbeeld lijken te zijn. De aarde is een bijzondere
plek, en dat bijzondere, daar draait het om. Wat precies is onze plaats
in het geheel der dingen dat ons dit voorrecht gegund is? Is het
bijzondere een gevolg van toeval of is er sprake van een noodzakelijke
loop van ontwikkelingen die de wetenschap aan het licht kan brengen?
De eeuwenoude vraag van ‘hoe en waarom het zover heeft kunnen komen’ is
een drijvende kracht achter de fundamentele natuurwetenschappen, en het
is door die kennisontwikkeling dat ons perspectief op de kosmos als
geheel, en de plaats van de mens daarin in het bijzonder, verschillende
keren ingrijpend is veranderd. Een van die keerpunten is de
evolutietheorie, het centrale dogma in de biologie. Over de
interpretatie van deze theorie woedt tot op de dag van vandaag een fel
wetenschappelijk debat – en dan heb ik het niet over creationisme of intelligent design.
Aan de ene kant staan mensen als wijlen Stephen Jay Gould, die de
huidige toestand van de aarde zag als het gevolg van een lange reeks
toevalligheden (zie bijvoorbeeld Wonderful Life). Een uitgesproken tegenpool van Gould is Simon Conway Morris, die juist argumenteert (bijvoorbeeld in Life’s Solution)
dat er convergentie in de (biologische) evolutie zit: het leven loopt
tegen universele problemen op en die problemen hebben optimale
oplossingen, die door middel van evolutie en natuurlijke selectie
‘gevonden’ worden. Morris wijst in dit verband bijvoorbeeld op de vele
alternatieve manieren waarop het oog in de evolutie is ontstaan. En
inderdaad, bijna elke fysisch mogelijke en voorstelbare manier om te
‘zien’ is wel ergens in de natuur gerealiseerd: de lens, de radar,
elektromagnetische velden et cetera (lees in dit verband bijvoorbeeld
het mooie verhaal van Richard Dawkins, View from Mount Improbable). Ook in de biosfeer geldt dat er vele wegen naar Rome leiden.
Einstein heeft ooit gezegd dat zijn onderzoek gedreven werd door de
prangende vraag of God enige keuze had bij het scheppen van de wereld.
Een bondige formulering van een diepe wetenschappelijke maar ook
religieuze vraag. Waar de evolutietheorie zich bezighoudt met de
oorsprong en ontwikkeling van het leven gaat het in de fysica om de
ontstaansgeschiedenis van ons heelal, de kosmologie. Voor wie zich door
dit soort ultieme vragen aangesproken voelt, is er werk aan de winkel;
vanuit de harde wetenschappen verscheen namelijk onlangs een aantal
interessante boeken over ‘herontdekkingen van de kosmos’.
‘ALLEEN AL VANWEGE HET UNHEIMISCHE GEVOEL OVER EEN
ONEIGENLIJKE VERMENGING VAN RELIGIEUZE EN WETENSCHAPPELIJKE ASPECTEN
KAN HET ANTROPISCH PRINCIPE NIET OP EEN WARM ONTHAAL VANUIT DE HARDE
WETENSCHAPPEN REKENEN.’
De vermaarde astronoom Sir Arthur Eddington hield ons een eeuw geleden
al voor dat het heelal niet alleen vreemder is dan we ons voorstellen,
maar ook vreemder dan we ons kunnen voorstellen. Lenny Susskind met
zijn The Cosmic Landscape. String Theory and the Illusion of Intelligent Design en Nobelprijswinnaar Robert Laughlin (A Different Universe)
weten, ieder op geheel eigen wijze, wel beter. Deze twee theoretisch
fysici kondigen beiden een paradigmaverschuiving in de fysische
wetenschappen aan.
Susskind komt met een nieuwe interpretatie van de kosmologie gebaseerd op een multiversum waarin steeds nieuwe miniversa
ontstaan die op hun beurt ook weer uitdijen. Laughlin gaat verder en
kondigt het einde van het reductionisme aan. Het nieuwe paradigma heet emergentie.
Kort gezegd: het geheel is meer dan de som der delen. Hoe kan dat en
wat zijn de organisatieprincipes die hierachter schuilgaan? Zolang we
die principes niet begrijpen, is het doen van verder ‘fundamenteel’
onderzoek een futiele aangelegenheid, aldus Laughlin. Het feit dat
beide auteurs verbonden zijn aan dezelfde faculteit van Stanford
University heeft niet mogen verhinderen dat ze er heel verschillend
over denken. Zijn ze het oneens omdat ze in een verschillend gebouw
zitten, of zitten ze in een verschillend gebouw omdat ze het zo oneens
zijn?
Is de lezer na het verwerken van deze boodschappen nog niet verzadigd,
dan zijn er de nodige alternatieven om het heelal te duiden. In Programming the Universe
probeert MIT-professor Seth Lloyd ons ervan te overtuigen dat we in een
gigantische kwantumcomputer leven die informatie verwerkt en
complexiteit genereert. In The Life of the Cosmos betoogt
kwantumgravitator Lee Smolin dat er niet alleen vele heelallen zijn,
maar dat het eerdergenoemde multiversum darwinistische trekjes heeft;
de replicatie van heelallen vindt volgens hem namelijk plaats in het
binnenste van zwarte gaten en dus is er ‘natuurlijke selectie’ op het
niveau van welk heelaltype de meeste zwarte gaten produceert.
Deze boeken zijn stuk voor stuk fascinerend. Ze bieden zeer
verschillende perspectieven op het enigma van de ons omringende
werkelijkheid en onszelf. Ze zijn origineel en doordacht, maar ook
onvoorstelbaar speculatief: de auteurs proberen de huid te verkopen
voor de beer geschoten is. Dat lukt ze overigens best aardig. Het
hiernavolgende betoog is opgehangen aan het boek van Susskind omdat ik
dat het actueelste en interessantste vond en een zekere samenhang in
dit artikel op zijn plaats lijkt.
Susskinds boek is buitengewoon; een titel die expliciet refereert aan intelligent design
is immers niet wat je meteen verwacht van een doorgewinterde ‘hard
core’ fysicus met een indrukwekkende staat van dienst. Zijn betoog is
gedreven maar scherp, en gelardeerd met fascinerende anekdoten. Hoewel
het niet voor iedereen even gemakkelijk zal zijn, is het toch zeer goed
leesbaar voor een breder publiek. In de woorden van de auteur:
‘My purpose is to explain the struggle of ideas
that is about to take front-and-center place in the mainstream of
science so that ordinary readers can follow the ideas as they unfold
and experience the drama and excitement that I feel.’
Terug naar moeder aarde. Newtons theorie geeft een uiterst nauwkeurige
beschrijving van de banen die een planeet (zoals de aarde) om een ster
(zoals de zon) zou kunnen uitvoeren. Die corresponderen met specifieke
oplossingen van een eenvoudig stelsel vergelijkingen met slechts een
enkele parameter, de naar het genie vernoemde gravitatieconstante. Toch
is het niet zo dat de theorie voorspelt wat de baan van de aarde
precies is. Het is een van de vele mogelijke oplossingen van de
theorie, maar niet één die noodzakelijkerwijs gerealiseerd hoeft te
zijn. De realisatie hangt af van een groot aantal andere historische en
omgevingsfactoren die niet deel uitmaken van de theorie en daarom haar
voorspellend vermogen beperken.
Het is natuurlijk wel geprobeerd om de precieze afmeting van de
planeetbanen af te leiden. Bijvoorbeeld door Kepler, die de banen van
de in zijn tijd bekende vijf planeten op een unieke wijze probeerde te
koppelen aan een inbedding van de vijf platonische lichamen
(regelmatige veelvlakken) in elkaar. Maar deze op esthetiek en wiskunde
geïnspireerde pogingen faalden jammerlijk omdat ze in strijd bleken met
de waarnemingen. In het hedendaagse kosmologisch perspectief wordt het
ontstaan van de aarde gezien als het gevolg van een tamelijk
willekeurige opeenstapeling van toevalligheden, een schitterend
ongeluk. Hoe dan ook: boven wonder, beneden wonder..., we zijn er!
Omdat de beste wetenschappelijke theorieën niet in staat zijn ons
heelal in alle detail te voorspellen, is het verfrissend eens het
tegenovergestelde uitgangspunt te kiezen: het heelal is zoals het is omdat wij bestaan. Een heelal waarin wij leven moet er wel zo uitzien als het onze. Dit is het antropisch principe,
dat stelt dat alles wat er in dit heelal gaande is uiteindelijk terug
te voeren is op het feit dat het gecompliceerde levensvormen met een
bewustzijn, zoals het verschijnsel mens, heeft voortgebracht. Aan zo’n
stellingname zit al snel een religieus luchtje: wordt hier niet via een
quasiwetenschappelijke achterdeur een schepper (ontwerper) ten tonele
gevoerd, die in al zijn goedertierenheid doelbewust het heelal
geschapen heeft om het verschijnsel mens mogelijk te maken? Alleen al
vanwege het unheimische gevoel over een oneigenlijke vermenging van
religieuze en wetenschappelijke aspecten kan het A-woord niet
op een warm onthaal vanuit de harde wetenschappen rekenen. Toch is de
vraag gerechtvaardigd of het antropisch principe noodzakelijkerwijs een
religieuze component bevat. Susskind heeft het niet voor niets over de
‘illusion of intelligent design’. Een ander aspect van het verhaal over
de planeet aarde kan dit wellicht illustreren.
Bij de vele mogelijke oplossingen voor de aardbaan is er een andere
factor die we niet over het hoofd mogen zien. Dat is de vaststelling
dat er zo’n honderd miljard melkwegstelsels zijn in het door ons
waarneembare heelal en dat elk melkwegstelsel bij benadering goed is
voor tien miljard sterren. Een redelijke fractie daarvan heeft
waarschijnlijk planeten, hetgeen suggereert dat in ons heelal zoiets
als een aarde praktisch gesproken wel moet
bestaan. In dat perspectief is het bestaan van een ‘aarde’ in het
heelal eerder onontkoombaar dan uitzonderlijk en moeten we concluderen
dat gelijksoortige planeten overvloedig aanwezig zullen zijn. Dat werpt
dan weer de vraag op van buitenaards leven en daarop lijkt het antwoord
van de wetenschap op dit moment: zeer wel mogelijk, maar omdat we nog
steeds niks van ze gehoord hebben waarschijnlijk wel ver weg. Leuk
eigenlijk dat de harde wetenschappen steeds weer een nieuw licht op dit
soort tot-de-verbeelding-sprekende vragen kunnen werpen.
Het is fascinerend een boek te lezen waarin een solide wetenschapper
een gepassioneerd betoog houdt voor de ‘antropische’ interpretatie van
ons heelal langs de hierboven geschetste lijnen. Indien correct boort
zijn interpretatie de hoop van vele wetenschappers de grond in, vooral
omdat het, zoals Susskind terecht stelt, om een rationeel alternatief
gaat.
‘This book is about the emerging physical paradigm
that does make use of the anthropic principle but in a way that offers
a wholly scientific explanation of the apparent benevolence of the
universal. I think of it as the physicist’s Darwinism.
Dat wil zeggen:
‘The debate that this book is concerned with is not the bitter political
controversy between science and creationism. [...], the present argument is not
between religion and science but between warring factions of science —
those who believe, on the one hand, that the Laws of Physics have, in
some way, been
determined by the requirement that intelligent life be possible. The
bitterness and rancor of the controversy, have crystallized around a
single phrase – the Anthropic Principle – a hypothetical principle that
says that the world is fine-tuned so that we can be here to observe it!’
In Susskinds tamelijk visionaire betoog worden drie cruciale
ingrediënten van redelijk recente datum vervlochten. Het is al sinds
1929 bekend dat ons heelal ontstaan is in een soort oerknal en nog
steeds uitdijt. De meest overtuigende evidentie hiervoor is de
ontdekking van de kosmische achtergrondstraling, met een thermisch
spectrum van 2,7 graden boven het absolute nulpunt. Deze straling is
een relikwie van het moment waarop zij vrijkwam: 13,7 miljard jaar
geleden, zo’n 300.000 jaar na de oerknal. Zij bevat een schat aan
informatie over het zeer vroege heelal. Zo bracht recent gedetailleerd
onderzoek met de COBE- en WMAP-satellieten aan het licht – aan de
leiders van het COBE-experiment, John Mather en George Smoot, is net de
Nobelprijs voor de Natuurkunde 2006 toegekend – dat in een vroeg
stadium van de kosmische evolutie een periode van zeer snelle
(exponentiële) expansie (inflatie)
heeft plaatsgevonden. Dit heeft geleid tot een drastische aanpassing in
het scenario voor de allervroegste fase van de oerknal. In het begin
van de jaren tachtig van de vorige eeuw introduceerden de theoretisch
fysici Guth, Linde en Steinhardt inflatiemodellen om een aantal punten
waar het naïeve oerknalmodel in conflict was met de waarneming op te
lossen. (Voor een toegankelijke inleiding verwijs ik naar The Inflationary Universe van Alan Guth.)
Hoewel dit idee aanvankelijk als theoretische luchtfietserij terzijde
werd geschoven, ligt dat nu, vijfentwintig jaar later, radicaal anders.
Het huidige paradigma gaat zelfs veel verder: als je het
inflatiemechanisme accepteert, ontkom je er moeilijk aan om ook te
accepteren dat inflatie voortdurend en op verschillende plaatsen in ons
heelal kan en zal plaatsvinden. Een klein gebied in ons heelal kan door
een fluctuatie aangezet worden om opeens exponentieel te gaan groeien
en wanneer dit proces doorzet, verdwijnt het binnenste van dat gebied
al gauw achter een horizon. Binnen het gebied heeft het proces alles
weg van een soort oerknal. Het radicaal nieuwe beeld van de kosmos dat
uit deze theorie naar voren komt, is dat van een multiversum, een heelal dat voortdurend zelf nieuwe miniversa (pocket universes) genereert.
Het tweede ingrediënt van Susskinds betoog is dat recente astronomische
waarnemingen tot de opzienbarende vaststelling hebben geleid dat de kosmologische constante
niet nul is. Dit betekent dat ons heelal gevuld is met een
‘vacuüm’energie, een ‘donkere’ (niet direct waarneembare) vorm van
energie die een naar buiten gerichte druk uitoefent – die ons heelal versneld doet uitdijen. Om dit feit naar waarde te schatten, verdient het theoretische begrip fine tuning
nadere toelichting. Zoals bekend, is de natuurkundige beschrijving van
de kosmos gebaseerd op fundamentele theorieën (universele natuurwetten,
zoals de relativiteits- of kwantumtheorie). Daarin komen behalve de
fysische variabelen een aantal parameters of ‘universele constanten’
voor die typerend zijn voor ons heelal. Dat zijn, bijvoorbeeld, de
lichtsnelheid, de massa’s van elementaire deeltjes en de sterkte van de
fundamentele krachten, zoals de zwaartekracht, de elektromagnetische
kracht en de kernkrachten. Deze constanten zijn inputparameters van de
theorie die we experimenteel moeten bepalen; ze bepalen als het ware de
schaal van onze kosmos.
Het is een feit dat als we deze constanten een beetje anders zouden
kiezen het heelal er totaal anders uit zou kunnen zien. Zo anders, dat
er wellicht geen kernen, chemie of melkwegstelsels zouden zijn, laat
staan leven. Het is deze overgevoeligheid voor parameterwaarden die
wordt aangeduid met het begrip fine tuning;
om al het moois dat wij gewaarworden mogelijk te maken, was een extreem
delicate afstemming van de fundamentele parameters ten tijde van de
oerknal absoluut noodzakelijk. Susskind doet in The Cosmic Landscape
nog eens helder uit de doeken wat er zoal voor fortuinlijke kosmische
coïncidenties zijn die ons bestaan hebben gefaciliteerd. Leven blijkt
slechts mogelijk in een piepklein doosje in een veeldimensionale
parameterruimte, een belangrijke opmerking die bij een eerdere
gelegenheid al gemaakt was door Barrow en Tipler in hun The Anthropic Cosmological Principle.
‘WE LEVEN IN EEN BUBBLE UNIVERSE, WAARBIJ IN ANALOGIE MET HET KOKEN VAN WATER VOORTDUREND BELLETJES ONTSTAAN.’
Het niet nul zijn van de kosmologische constante is een verpletterend voorbeeld van extreme fine tuning.
Als in een fysisch model een zekere parameter exact nul is (zoals de
massa van het foton), dan is dat vaak te begrijpen vanuit een of ander
theoretisch beginsel, bijvoorbeeld het bestaan van een bepaalde
symmetrie in de natuur. In die zin zou het nul zijn van de
kosmologische constante een aanwijzing kunnen vormen voor het bestaan
van supersymmetrie. Maar vooralsnog is er geen enkele evidentie
dat de natuur iets met supersymmetrie opheeft (hoewel we na het
aanzetten in 2007 van de grote LHC-versneller bij het CERN in Genève
onze mening misschien drastisch moeten herzien!). Bij de afwezigheid
van zo’n beschermende symmetrie nemen grootheden typisch een bepaalde
natuurlijke grootte aan: een kikker zal misschien vijftig gram wegen,
maar niet drie ton. De kosmologische constante kent ook zo’n
natuurlijke grootte. Maar in moderne theorieën, zoals de snaartheorie,
is die schaal zo exorbitant groot dat fysici stilzwijgend ervan waren
uitgegaan dat de kosmologische constante inderdaad precies nul zou
zijn. Wie schetst dus hun verbazing toen astronomen recentelijk uit
onafhankelijke metingen moesten concluderen dat deze constante helemaal
niet nul is. Zoals gezegd, niet nul kan, maar wat de fysici zo in
verlegenheid bracht, was dat hij een factor 10120 kleiner bleek dan op
grond van hun gedegen voorkennis verwacht kon worden. Een 1 met 120
nullen! ‘De slechtste voorspelling aller tijden!’, roept Susskind.
Een extreem geval van fine tuning dat ook nog eens
essentieel is om het verschijnsel leven mogelijk te maken (dit werd al
in 1989 overtuigend beargumenteerd door de befaamde fysicus Steven
Weinberg in een artikel waarin ook hij, door wanhoop gedreven,
teruggreep op het antropisch principe!). In de kantlijn valt op te
merken dat die uiterst geringe vacuümenergie nog altijd zeventig
procent van de energie in ons heelal vertegenwoordigt. Dat komt doordat
de totale energiedichtheid ook miniem is en overeenkomt met slechts één
waterstofatoom per kubieke meter; de noties ‘veel’ en ‘weinig’ moeten
in dit soort discussies altijd van een duidelijke context voorzien
worden.
Het laatste ingrediënt van Susskinds betoog is de snaar- of stringtheorie,
tot op heden de enige serieuze kandidaat voor een theorie die de
conceptuele kloof tussen de twee grote pijlers van de moderne
natuurkunde – de algemene relativiteitstheorie van ruimtetijd enerzijds
en de kwantumtheorie van de materie anderzijds – overbrugt (voor een
toegankelijke inleiding verwijs ik naar het boek The Elegant Universe
van Brian Greene). Wiskundige consistentie van deze theorie vereist dat
de ruimtetijd tiendimensionaal is, waarvan er dan zes opgerold moeten
zijn in ruimten van zeer kleine afmetingen, omdat we anders in strijd
komen met onze directe waarneming van drie ruimtelijke dimensies en één
tijd.
Nu zijn er aanwijzingen dat er schrikbarend veel manieren zijn waarop deze compactificatie
van de extra zes dimensies kan plaatsvinden. Het aantal verschillende
oplossingen dat de snaartheorie toelaat is breinbrekend: 10500. Anders
gezegd, een 1 met vijfhonderd nullen, een onalledaags groot getal dus.
Deze verschillende ‘oplossingen’ van de snaartheorie corresponderen met
verschillende dalen in een energielandschap waarnaar Susskind refereert
als het cosmic landscape. De fysische realiteiten in de
verschillende dalen kunnen heel sterk van elkaar verschillen. Zo sterk
zelfs, dat in het ene dal de wetten van de natuur er heel anders
uitzien dan in het andere. Niet alleen heb je daar andere elementaire
deeltjes met andere massa’s, ook de krachten tussen die deeltjes kunnen
volstrekt anders zijn. Het kan er eeuwig donker zijn en er bestaan
misschien geen atomen, met alles wat dat impliceert voor de structuur
van de materie en dus ook voor het leven. De kosmologische constanten
kunnen eveneens sterk van elkaar verschillen, waardoor de heelallen die
met de verschillende oplossingen corresponderen al dan niet na een kort
leven in elkaar klappen of juist uit elkaar gerukt worden.
Dit scenario beschrijft de totale kosmische geschiedenis als een
gestage afdaling door een ‘landschap’ waarbij alle mogelijke dalen
bevolkt raken. Dat wil zeggen: alle mogelijke heelallen bestaan na
elkaar of tegelijkertijd, ze worden in ieder geval gerealiseerd. Er is
dan sprake van een ‘eeuwige inflatie’ waarin permanent nieuwe miniversa
ontstaan door lokale ‘oerknallen’. Susskind breekt met het zogenaamde
kosmologische principe dat zegt dat het universum er overal hetzelfde
uitziet. Het multiversum ziet er op verschillende plaatsen juist heel
erg anders uit. We leven in een bubble universe,
waarbij in analogie met het koken van water voortdurend belletjes
ontstaan, waarvan er sommige weer ineenkrimpen, terwijl andere juist
groeien en hun weg naar het oppervlak weten te vinden. De verschillende
miniversa kunnen weliswaar lang of kort levend zijn, ze zijn
metastabiel, zodat door een lokale fluctuatie weer een geheel ander
heelal kan ontstaan, met andersoortige deeltjes, krachten en
kosmologische constanten. Ons heelal correspondeert met één van zeer
vele mogelijkheden. De allerlaagste, echt stabiele toestanden, hebben
een kosmologische constante gelijk aan nul. In principe vormen zij het
ultieme lot van de kosmos; het zijn de supersymmetrische werelden
waarin voor zover wij weten geen leven of chemie mogelijk zullen zijn.
Een troosteloos Super Nirvana, dat bovendien ook nog eens verre van
uniek is.
‘IS EEN THEORIE DIE VERSCHILLENDE HEELALLEN VOORSPELT, DOOR EEN HORIZON VAN ELKAAR GESCHEIDEN, NOG WEL FALSIFIEERBAAR?’
Met de acceptatie van het landschapscenario verliest de snaartheorie
als ultieme fysische theorie veel van haar specifiek voorspellend
vermogen. Er treedt een haast homeopathische verdunning op van het idee
van uniciteit en eenheid in de natuur. Maar dat op zich is geen
wetenschappelijk argument tegen de snaartheorie en evenmin tegen het
antropisch principe. Dat is alleen maar een teleurstelling voor een
groep vooringenomen wetenschappers die dat maar moeten verwerken, zo
stelt Susskind. Hij keert het graag om, door te beweren dat de
ontdekking van het multiversum misschien wel de allerbelangrijkste
opbrengst is van de snaartheorie.
Met het multiversum maakt de fysica een fikse stap in de richting van
de biologie. Het gaat immers over evolutie en darwinisme in het groot:
ook de fysische prebiotische fase heeft kennelijk veel doodlopende
wegen bewandeld. Er zit een zekere ironie in deze ontwikkeling. Terwijl
biologen de theorie van variatie en natuurlijke selectie in de wereld
van micro-organismen juist steeds meer kwantitatief en voorspellend
maken door de respons van het organisme op veranderende
omgevingsfactoren tot op het niveau van chemische activiteiten te
analyseren (voor een pleidooi voor meer reductionisme in de
cognitiewetenschappen verwijs ik naar de diesrede De geest uit de fles
van cognitief neuroloog Victor Lamme), raken fysici de controle over de
oplossingsruimte van hun ‘theorie van alles’ kwijt en moeten zij zich
verlaten op het veel globalere concept van een soort universeel
darwinisme. Geen eenduidige vergelijkingen, geen gedetailleerde
voorspellingen; is dat niet wat veel gevraagd? Wordt hier niet een te
groot offer gebracht aan het toeval?
Ik merk op dat Susskind in heldere bewoordingen afstand neemt van wat
nu vaak gepredikt wordt onder het motto intelligent design. Als het
Susskindscenario standhoudt, biedt dat weinig troost voor de gelovige
in die zin dat het verschijnsel mens nog verder uit het ‘centrum’ van
de kosmos wordt verbannen. Er is namelijk niet slechts één kosmos. Er
zijn er vele, waarvan wij er eentje bewonen, waar de natuurwetten wel
zo moeten zijn dat ze leven mogelijk maken en zelfs intelligent leven
(of wat daarvoor doorgaat). Eén uit velen, die volgens de theorie
allemaal bestaan of bestaan hebben. Wij bewonen een behaaglijke uithoek
van het megaversum en de lezer kan weer opgelucht ademhalen: Oost, West, thuis best.
Susskind heeft een aantal belangrijke nieuwe inzichten samengesmeed tot
een vooralsnog speculatief overkoepelend beeld dat helder en elegant
is. Wel is het belangrijk op te merken dat het voorgestelde scenario op
dit moment verre van evident is, laat staan door de theorie en/of het
experiment wordt afgedwongen. Is een theorie die verscheidene heelallen
voorspelt, door een horizon van elkaar gescheiden, nog wel
falsifieerbaar, vraag je je af. Ik ben van mening dat het
indrukwekkende raamwerk dat de snaartheorieën bieden voor het
onderzoeken van dit soort zeer fundamentele vragen nog onvoldoende
begrepen en uitgewerkt is om er zulke grote conclusies aan te
verbinden. Veel fysici rekenen erop dat het verder uitdiepen van de
theoretische mogelijkheden uiteindelijk niet alleen zal leiden tot een
unieke theorie van alles,
maar ook dat ons heelal de unieke uitkomst zal zijn van deze ultieme
theorie. Die moet dan natuurlijk wel de voornoemde, in onze ogen
verbazingwekkende, fine tuning verklaren. Dit is allerminst
ondenkbaar. Met de toenemende unificatie in de beschrijving van zeer
uiteenlopende fysische verschijnselen zijn er spectaculaire voorbeelden
te geven van dit soort convergentie.
Dit scenario blijft voor veel toegewijde fysici de heilige graal van de
natuurwetenschappen. Daarmee zijn we terug bij Einsteins prangende
vraag of God enige keuze had bij het scheppen van de wereld. Misschien
loopt Susskind wel erg ver voor de muziek uit. Hij maakt als het ware
creatief misbruik van onze onwetendheid. Ik houd er niet zo van wanneer
auteurs grootse conclusies trekken uit wat het slechtst begrepen is
(dat is ook mijn grote bezwaar tegen al die intelligent-designpraat).
Ik geef er de voorkeur aan kleinere conclusies te trekken uit wat we
echt goed begrijpen. Het pleit voor Susskind dat hij in een apart
hoofdstuk ook de bezwaren verwoordt die de belangrijkste opponenten
tegen zijn denkbeelden aanvoeren.
Dit gezegd hebbende, blijft het inspirerend om te zien hoe
grensverleggend fundamenteel onderzoek, binnen het stringente keurslijf
van steeds nieuwe waarnemingen en wiskundig geformuleerde natuurwetten,
toch een mogelijkheid schept om een radicaal nieuwe interpretatie van
onze kosmos te geven, die haaks staat op de kosmos als universeel
unicum. Het antwoord op Einsteins vraag had een volmondig ‘nee’ moeten
luiden, maar Susskind helpt de horde conventionele betweters even
hardhandig uit de droom en wil ze van hun mythisch vooroordeel
verlossen met de mededeling dat er ook een andere (in ieder geval
logisch consistente en door het experiment gesuggereerde) mogelijkheid
is. Die bestaat eruit dat de meest fundamentele theorie vele
oplossingen toestaat, die volstrekt democratisch gerealiseerd worden.
Van die duizelingwekkende veelheid kunnen wij er maar eentje ervaren,
namelijk die waarvan wij deel uitmaken. Een spannend boek.
Sander Bais is hoogleraar theoretische natuurkunde aan de Universiteit van Amsterdam.
Besproken boeken:
 |
The Cosmic Landscape - String Theory and the Illusion of Intelligent Design door Leonard Susskind Little, Brown and Company. New York 2006.
416 pag. , € 22,50
|
Literatuur:
-J.D. Barrow, F.J. Tipler en J.A. Wheeler (1986). The Anthropic Cosmological Principle. Oxford: Oxford University Press.
-S. Conway Morris (2003). Life’s Solution. Inevitable Humans in a Lonely Universe. New York: Cambridge University Press.
-R. Dawkins (1996). View from Mount Improbable. New York: W.W. Norton & Company.
-S.J. Gould (1989). Wonderful Life. The Burgess Shale and the
Nature of History. New York: W.W. Norton & Company.
-B. Greene (2000). The Elegant Universe. Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory. Londen: Vintage Books.
-A.H. Guth (1998). The Inflationary Universe. The Quest for a New Theory of Cosmic Origins. Londen: Vintage Publishers.
-V. Lamme (2006). De geest uit de fles. (rede t.g.v. de Dies Natalis UvA) Amsterdam: Vossiuspers.
-R.B. Laughlin (2005). A Different Universe. Reinventing Physics Bottom Down. New York: Basic Books.
-S. Lloyd (2006). Programming the Universe. A Quantum Computer Scientist Takes on the Cosmos. New York: Alfred A. Knopf.
-L. Smolin (1999). The Life of the Cosmos. Oxford: Oxford University Press.
-S. Weinberg (1989). ‘The Problem of the Cosmological Constant’, Review of Modern Physics, 61: 1-23.
Bij dit artikel is tot slot een verwijzing op zijn plaats naar de zeer opmerkelijke inaugurale rede van Bert Schellekens
aan de Radboud Universiteit te Nijmegen (1998). Daarin beschrijft hij
het bestaan van het landschap (avant la lettre) en maakt ook een begin
met een antropische interpretatie die het paradigma van uniciteit
serieus ter discussie stelt. De Nederlandse tekst van de oratie (plus
Engelse vertaling) is online te lezen op physics arXive: http://xxx.lanl.gov/abs/physics/0604134.