klein bier

Een gastbijdrage van Leonardo Da Gioiella

 

Het observable universe is 4 x 10^83 liter groot. Zegt wiki.

Terzijde: rare maataanduiding. Het heelal is leeg, en wat er rond zwerft is geen vloeistof. Het is ruimte, dus waarom geen kubieke meters. Ik zal het verder over kubieke meters hebben: 4×10^80.

Overigens, de oceanen bevatten 1,3×10^21 liter water (ex wiki). Als wij het over iets groots, iets onoverzienbaars hebben, spreken we van un mer à boire. Un univers à boire voor een gebed zonder eind … ook wel een idee. Want, wat een verschil: 1,3×10^18 kubieke meter water tegenover 4×10^80 ruimte.

Er is dus sprake van een observable universe. Dat staat tegenover het unobservable universe. Niet omdat dat, zoals het water van de zee, onder de oppervlakte zit, maar omdat we er door de enorme afstanden niet bij kunnen komen.
Volgens wiki heeft het grote universe afmetingen, bevat het minstens 4×10^83 liter (een triviale observatie), heeft het, evenals de dampkring ingrediënten, en … is het plat.
’t Is wat. Als je beweert dat de aarde plat is word je opgesloten. Als ik nu beweer dat het heelal alle kanten uit even oneindig diep is – dus geen bol, geen kubus, eigenlijk vormloos – maar zeker niet plat … zou ik dan ook opgesloten worden?

Er staat een mooie zin in wiki: If the Universe is finite but unbounded, it is also possible that the Universe is smaller than the observable universe. In this case, what we take to be very distant galaxies may actually be duplicate images of nearby galaxies, formed by light that has circumnavigated the Universe. Heerlijk. Alsof er een grand cru op tafel is gezet, en ik die voor jullie mag proeven.

Gerdien (de Jong) zei, op deze plek, daarover: Het fascinerendst is dat er universum buiten onze waarnemingshorizon is.
Waarop ik antwoordde: Er is nog iets veel fascinerenders aan het observable universe.
Ik heb daar hap snap wat gedachten aan toegevoegd, en mij voorgenomen dat voor de volgers van dit blog nog eens uit te werken.

Wat betekent dat eigenlijk: observable universe.
Als we omhoog kijken zien we overdag een blauwe koepel, of veel wolken – waarachter niet alleen de zon schijnt, maar ook een oneindige ruimte verondersteld mag worden. ’s Nachts zien we een boel sterren – op het donkere platteland meer dan in de buurt van een grote stad. Maar eigenlijk zien we niks. We kunnen alleen bedenken dat er ver weg in die donkerte nog heel veel meer is. Alsof we op de oceaan varen en alleen de oppervlakte zien, en dat alleen bij daglicht.

Gek eigenlijk, niemand spreekt van observable depth – terwijl we van al die hoeveelheid water, en wat zich daarin bevindt, ook helemaal niks gezien hebben, en niks kunnen zien. Oceanografen schatten dat we zo’n 5% van dat mer à a boire verkend hebben – let wel: verkend. Da’s iets anders dan kennen.

Observable: dat wat te observeren is.

Hoe kijken we eigenlijk naar de hemel.
Met optische telescopen, telescopen die elektromagnetische straling meten, x-stralen en gammastralen, en ook nog zwaartekracht golven. Die hebben een verschillend bereik, ook nog afhankelijk van de constructie. De plaatjes die ze leveren zijn echte foto’s, of met de computer geconstrueerde tekeningen – meestal een soort van fractals, die zijn interessant.
Je kunt dan zo’n plaatje krijgen:

 

Ofwel, de programmeur heeft dan een tekenprogramma gemaakt, op basis van specificaties van een deskundige kosmoloog, die een bepaald concept in zijn hoofd heeft. Ik bedoel dat niet cynisch, maar bekijk het wel met enige scepsis. En het kan cynisme worden als die plaatjes als foto’s of als 3D-filmpjes worden geannonceerd – wat steeds vaker gebeurt.

Het bereik van die telescopen wordt ook nog eens door een rekenmethode bepaald. Het is niet gefixeerd. Er moet (in-)gecalculeerd worden. We vangen lichtstralen op. En die zijn wel heel erg snel, maar de snelheid is beperkt. Het duurt uiteindelijk een tijdje voor een lichtstraal van een object, ver weg,  binnenkomt in onze telescopen. En ondertussen heeft dat object bewogen. Volgens de theorie van ons vandaan.

4×10^80 Kubieke meters dus.
De oceanen tellen 1,3×10^18 kubieke meter. We vliegen er over heen, bevaren het, zwemmen er in, duiken zelfs naar grote diepte met een bathyscaaf … en we hebben nog geen 5% verkend.
Neem even dat beeld van die bathyscaaf. We gaan naar de diepte … en als we weer boven zijn hebben we in een rechte lijn naar beneden gekeken.

Wat zien we, wat laat de computer ons zien, als we de telescoop op die onmetelijke diepte in de ruimte richten.
We praten er over alsof we God zelf zijn, maar ik word er eigenlijk net zo confuus van als toen ik als klein kind me de oneindigheid van het heelal probeerde voor te stellen.
Un univers à boire.

Hoeveel plaatjes zijn er te maken, van dat zogenaamde observable universe.
En, in verhouding tot het aantal plaatjes dat te maken is: hoeveel telescopen zijn er die plaatjes kunnen maken. Hoeveel kosmologen zijn er om die plaatjes te interpreteren, en hoeveel plaatjes kan een kosmoloog interpreteren in een werkzaam leven.
Hoeveel zit er verborgen “achter” andere objecten, zoals de zon bij een eclips, of – proef nog even die zin – duplicate images of nearby galaxies, formed by light that has circumnavigated the Universe.
The unobservability of the observable universe.

En dan hoor je dat ze een foto hebben gemaakt van zwaartekrachtgolven tijdens de big bang. Dat is niet diep in de ruimte kijken, nee, dat is kijken in meiner Vorjenseitszeit, in het hele grote donker van het verleden. Nox aeterna. Ik was bijna opgelucht toen het onderzoeksteam aangaf iets te vroeg gejuicht te hebben.

En nu is daar dan weer een bericht.
Het observable universe is ook nog eens “geconstrueerd” op verkeerde aannames. De versnelde uitdijing van het heelal zou een illusie kunnen zijn. Bij het bepalen van de afstand tot supernova’s zijn alle supernova’s over één kam geschoren. Dat blijkt nu niet terecht.
Nu moeten ze metingen gaan doen aan nieuwe supernova’s om te bepalen welke correctie er moet worden toegepast bij het berekenen van de afstand. En, daar komt mijn probleem. Lees even mee.
Dat gaat enige tijd duren, want het is niet te voorspellen wanneer en in welk sterrenstelsel een supernova zal exploderen. Je moet dus grote stukken van de hemel regelmatig scannen en doorzoeken op nieuwe supernova’s.
Ofwel, zoeken in dat observable universe, net als in de Indische Oceaan naar een black box, en hopen dat je wat tegenkomt.

Laatst maakte iemand een opmerking, en noemde daarbij kosmologen en theologen in één adem. En opeens doet me dat afvragen: verschilt het universum nu wezenlijk van God?
God is onmeetbaar, onpeilbaar. Niet te lokaliseren, overal … en dus eigenlijk nergens. Vormloos. Af en toe manifesteert hij zich, in een brandend braambos. En het was slechts aan een stotterende dienaar van een wereldse heerser, Mozes, gegeven om dat te mogen zien.

Als we bij een supernova nu eens aan een brandend braambos denken – zou dat misschien duidelijk maken waar we naar op zoek zijn? En dat die kosmoloog dan, in de rol van stotterende ziener, ons het beloofde land van melk en honing, in dit geval het land van kennis en inzicht mag binnenleiden.
Maar er was geen melk en honing in overvloed, het bleef allemaal in het zweet des aanschijns.
En aren zoeken op de sabbat.

De cellular automata van Gerard ’t Hooft

Afgelopen donderdag 18 december was er een Lectio Magistralis van Gerard ’t Hooft, Nobelprijswinnaar Natuurkunde in 1999 in de Aula Magna van de Universiteit van Padua. De titel was: “Cellular automata and the foundations of Quantum mechanics.”

Gerard ’t Hooft in de Aula Magna

Aangezien ik mij niet lang geleden voor kwantumbiologie en biofysica ben gaan interesseren, leek het me wel een goede gedachte deze lezing bij te wonen. Ik weet bijzonder weinig van kwantummechanica en doe hier een bescheiden poging beknopt weer te geven wat ’t Hooft zoal zei. Het was ook niet mogelijk aantekeningen te maken, dus schrijf ik een en ander uit ’t Hooft op. De foto van ’t Hooft is vanwege het slechte licht niet goed gelukt, maar hij was er echt (zie foto).

Het abstract luidde als volgt:

“Quantum mechanics is usually regarded as a theory that is fundamentally different from any deterministic system. It even demands for an alien logic, and it is considered to be a fact that simple classical explanations of quantum phenomena will forever be impossible. Yet there are a few simple models that suggest the contrary. Wanting to know what would be wrong with such models, we investigated these further. We are getting models that look more and more like the quantum world, and they even yield fascinating explanations for some mysteries that have been haunting the investigators of the quantum. Could the usual “no-go” theorems be wrong?”

Een cellular automaton bestaat uit een matrix waarin een cel (geen biologische cel!) informatie bevat. Dit kan een 0 of een 1 zijn of een combinatie daarvan of heel iets anders. Deze informatie beïnvloedt de neighbouring cells volgens een bepaald algoritme en de matrix evolueert. Met de cellular automaton kan een big bang gesimuleerd worden of bijvoorbeeld evolutie van een heelal of evolutie volgens de evolutietheorie van Darwin.

 

 

Dit proces kan in principe reversibel zijn. Gerard ’t Hooft voegde toe dat dit waarschijnlijk alleen van toepassing is op microschaal (elementaire deeltjes en wellicht moleculen?) maar niet op macroschaal (planeten?). Leonardo da Gioiella¹⁾ lijkt voorstander van het idee dat ons universum uitdijt en inkrimpt. Zie ook  een van zijn laatste comments onder voorgaand blog.

Er wordt een onderscheid gemaakt tussen de klassieke of Newtoniaanse fysica en de kwantumfysica die elk hun eigen regels hebben. Wij kunnen met onze meetapparatuur niet verder dan tot de nu bekende elementaire deeltjes. Nu is Gerard ’t Hooft er van overtuigd dat we dat in de toekomst wel kunnen en wellicht zullen zien dat ook deze deeltjes onderhevig zijn aan de wetten van de klassieke fysica. Hoe groter de schaal is waarop je kunt observeren, hoe meer je onafhankelijk zult zijn van statistische metingen van het gedrag van de deeltjes. In dat geval zou het universum deterministisch zijn en ligt alles dat er nu gebeurt besloten in hetgeen er eerder gebeurd is.

De uitdrukking “ het stond (of staat) in de sterren geschreven” is dan van grotere betekenis dan je zou denken.

Dat het universum deterministisch van aard zou zijn, zou betekenen dat wij geen vrije wil hebben, volgens ’t Hooft. Het is in dat geval ook denkbaar een universum te simuleren zoals beschreven in het artikel “het simulatieargument” van Kees Jaspers²⁾.

De lezing behandelde nog veel meer onderwerpen, maar die waren voor mij niet allemaal even duidelijk. Bijvoorbeeld informatie in bits die zich op de wanden van de zwarte gaten zouden bevinden. Daar kan ik jammer genoeg door gebrek aan achtergrondkennis niets zinnigs over zeggen.

 

¹⁾ Leonardo da Gioiella gaf eerder gastbijdragen op dit blog en geeft regelmatig commentaar onder mijn blogberichten. Hij heeft ook een eigen blog en site.

²⁾ Kees Jaspers is geïnteresseerd in fysica en ook hij draagt met reacties bij onder dit blog. Zie ook zijn artikel op Forum C van Geloof & Wetenschap en het blog van Jan Auke Riemersma over het simulatieargument en over de vrije wil.

Blogverjaardag

Vandaag is mijn blog jarig. Het is één jaar oud. Ik heb in die tijd 55 blogs geschreven en wie weet hoeveel gelezen. Vlak nadat ik begon was er het VKblogthema: ‘Waarom blog ik?’ Iedereen gaf op die dag zijn redenen op voor het bloggen. Het ging er trouwens ook om het 250.000ste blog te plaatsen. Dat werd een wilde race. Mijn blog had toen nummer 250.009. Bijna gelukt dus.
De redenen die ik toen opgaf gelden nog steeds. Inmiddels weet ik dat de onderwerpen waar ik over schrijf vaak afhangen van eerdere reacties en reageerders. Sommige onderwerpen vinden veel mensen leuk en daar houd je misschien ongewild toch rekening mee. Ik betrap me er ook op soms voor bepaalde mensen te schrijven.
Het jaar is me erg goed bevallen vooral dankzij de vele leuke reacties. Daarom ook dank aan alle medebloggers voor jullie fijne reacties en voor de moeite die het soms misschien kostte om mijn blogs door te worstelen.

Vandaag zet ik een bloemetje op mijn blog, ook voor jullie. Het is een orchidee die ik onlangs kado kreeg en ik hoorde van Antoinette dat het een Phalenopsis is. Het zijn vier takken, dus een prachtplant om te verwennen. Vanaf morgen weer gewoon verder.

 Nog even…laatst vond ik dit mooie filmpje. Je maakt er een snelle vlucht mee door en buiten het ons bekende universum. Leuk toch dat bloggen: hieronder even overstappen via jouw computer en mijn huiskamer met Orchidee naar de Himalaya om de reis te beginnen. De objecten zijn op schaal weergegeven!

Filmpje van het American Museum of Natural History