Een van mijn favoriete webstekken is http://phys.org – een continue stroom van samenvattingen van allerlei wetenschappelijk onderzoek dat zo geschreven is, dat het net aan de rand van je begrip blijft hangen. De sectie “astronomy and space” is daarbij een hoogtepunt – hoewel ik “space” meestal oversla, want dat gaat teveel over marslanders, maankarretjes en de occasionele raket.
Een schitterend voorbeeld is het artikel “Groupie’ galaxies orbiting Milky Way tell us about dark matter, how galaxy formed”, waarin onderzoekers met comptersimulaties naspelen hoe de mysterieuze “donkere materie” in ettelijke miljarden jaren zich van een alomtegenwoordig blob tot een soort ondergronds wortelstelsel door het heelal heeft verspreid.
Wetenschappers zullen zeggen “ah, ja, interessant” en vragen naar de formules en algoritmes achter de simulatie. Maar als je van toeten noch blazen weet wordt zo’n filmpje een avontuur. Je trekt vergelijkingen met time-lapse filmpjes waarin een gebouw uit het niets verrijst, en voor je het weet staat een heel wereldbeeld op zijn kop. We zijn er inmiddels al meer dan een eeuw van overtuigd dat materie zwaartekracht veroorzaakt – daarom is er uiteindelijk ook besloten om de donkere slierten in de simulatie “duistere materie” te noemen. We hebben een universum vol materie bedacht, en die materie oefent op alle mogelijke manieren invloed uit op zijn omgeving: hij trekt andere materie aan of juist niet, vervormt de ruimte om zich heen, kortom, oefent allerlei krachten uit. Onze wis- en natuurkunde wemelen van de formules om dat gedrag van die materie te verklaren en te voorspellen. Als we de juiste eigenschappen van de materie en de juiste krachten in de goede formule invullen doet de matierie keurig wat we zien.
In de negentiende eeuw was het universum gevuld met “ether”, zodat licht zich erdoorheen kon verplaatsen. Michelson en Morley bewezen dat die ether niet bestaat, en “het plenum” (wat “vol” in het Latijn betekent) feitelijk leeg was. Einstein maakte aannemelijk dat “de ruimte” weliswaar leeg is, maar vervormd wordt door de materie die zich erin bevindt – de vergelijking van de ruimte met een trampoline en de kegelbal als “materie” die de trampoline vervormt wordt ieder jaar wel een keertje uit de kast getrokken. En intusen is nu, ruim 120 jaar later, datzelfde uiniversum uitgebreid tot een soort Matroesjka-poppetje gevuld met dimensies – een vierdimensionaal tijd-ruimtecontinuum waarin branes en extra dimensies liggen opgerold. Door die dimensies heen bewegen zich golven en materie: gaswolken, sterren, planeten, zwarte gaten, en 85% onzichtbare “donkere materie”. En wij bouwen instrumenten om die golven op te vangen en achter de geheimen van de materie te komen.
In ons denken is materie de bron van alles. Niet zo’n wonder, want we zijn materie en voor materie hebben we zintuigen. In de loop van de millennia hebben we beschavingen en wereldbeelden op die materie gebaseerd. Ons huidige wereldbeeld veronderstelt een oerknal, waarin een supercompact “niets” uiteenspatte en allerlei materie deed ontstaan die de ruimte omzich heen (ver)vormde en zich in de miljarden jaren nadien door een steeds groter wordend heelal verspreidt. Sindsdien is er een voortdurende wisselwerking gaande tussen materie en omliggende ruimte via de vier fundamentele krachten: elektromagnetische kracht, zwaartekracht, en de sterke en zwakke kernkracht. Ongeveer, een wetenschapper mag me op de vingers tikken.
Maar wat als het ei – de krachten – er eerder was dan de kip die we materie noemen? Misschien is het heelal wel te vergelijken is met een reusachtige vijver vol onzichtbaar “water” – de vier fundamentele krachten van de natuurkunde, en wellicht nog allerlei andere. Dan zou het zomaar kunnen dat onder bepaalde condities dat krachtenwater “bevriest” tot materie, en dat die materie dat bevriezingsproces versnelt – zoals ijs ook het beste aangroeit als er al ijs is. Wij geven het Higgs-deeltje de schuld van de zwaartekracht – maar misschien is het wel omgekeerd. Overal in die reusachtige heelalvijver vol onderkoeld krachtenwater bevriezen krachten voortdurend tot deeltjes. Een deel daarvan kunnen we noch zien, noch meten,. Een ander deel daarvan, zo’n 85%, kunnen we wel meten, maar niet zien. En de resterende 15% kunnen we zien en meten – en die noemen we het “zichtbare heelal”.
Geven we de materie dus de schuld van het bestaan van krachten, of keren we de rollen om? We krijgen steeds meer en betere instrumenten om de materiele werkelijkheid op de pijnbank te leggen. We construeren zelfs fictieve heelallen in megacomputers om het echte universum zijn geheimen te ontlokken, en zetten die op het internet. Maar daarna is de beurt aan onze fantasie om ons die werkelijkheid voorstelbaar te maken. Want een kijkje nemen in een ander universum waarin ons spiegelbeeld van antimaterie woont zit er niet in. En evenmin zullen we erachter komen of ons bestaan zich in talloze varianten tegelijk op talloze werkelijheidsniveaus afspeelt, of dat ergens in de oneindigheid een supercomputer allang beslist heeft dat het antwoord op al deze vragen “42” is.
