Lezersrecensie
Veel benodigde voorkennis, krakende hersenen - en dan is het een heerlijk boek
Thomas Hertog studeerde bij Steven Hawking en werkte gedurende twintig jaar als theoretisch fysicus dicht bij Steven Hawking. Steven Hawking is algemeen bekend als de geniale man die door ALS in een rolstoel terecht kwam en lang kon doorwerken door die stoel tot een verlengstuk van zijn steeds verder weigerende lichaam te maken. Steven Hawking is bij een iets kleiner, maar nog steeds heel groot publiek bekend door de theorievorming rond de Big Bang en zwarte gaten (met name bekend geworden door zijn popularisatie in A Brief History of Time in 1988). Hawking is bij een nog kleiner en meer gespecialiseerd publiek bekend van de briljante verkenner van de grenzen van de theoretische fysica in de zoektocht naar de diepste bodem van de mogelijkheden van het menselijk kennen, de allesomvattende theorie van ons heelal, de reden waarom het eruit ziet als het eruit ziet en de manier waarop het verleden ons hedendaagse waarneembare heelal definieert.
Wiskunde en natuurkunde en kosmologie
Over die ontwikkelingen doet Thomas Hertog verslag: de zoektocht, de discussies, de onwaarschijnlijke hypothesen die op een nog onwaarschijnlijker manier juist of onjuist bleken.
Het is een populairwetenschappelijk boek: er komt vrijwel geen wiskunde aan te pas, nauwelijks formules. Er komt wel heel veel natuurwetenschap in voor, met pogingen om theorieën te omschrijven zodat ook de niet universitair-fysisch opgeleide lezers het denkwerk kunnen volgen. Omdat uitleg vaak noodzakelijkerwijs kort is, vraagt het boek van de lezer een behoorlijke dosis voorkennis op het gebied van fysische theorieën.
Veel aandacht gaat uit naar de filosofische kanten van de natuurkunde – noodzakelijk om de dilemma’s scherp te krijgen en soms lastig als getoetste (en dus juiste) theorie intuïtieve filosofische conclusies tegenspreekt.
Hertog is erin geslaagd om grote delen van het denkwerk van Hawkings en de wetenschappelijke wereld waarin hij functioneert te omschrijven en hun discussies weer te geven.
Veel terreinen
Hertog wil in zijn boek eindigen met de heel recente ontwikkelingen van theorieën rond hologrammen en de manier waarop die de discussie van Hawkings met de multiversum-theoretici (volgens hem?) in het voordeel van Hawkings is beslecht. Het is een mooi streven!
Om dat te kunnen doen is het noodzakelijk dat Hertog eerst een groot aantal thema’s uit de theoretische fysica sinds 1980 bespreekt. Dat moet noodzakelijkerwijs compact, dus komen aan de orde de speciale relativiteitstheorie, de kwantumtheorie en kwantummechanica, de zwarte gaten (natuurlijk inclusief de Hawking-straling), de Big Bang met vooral specifiek het vraagstuk van kosmogenese in welk kader ook symmetriebreking aan de orde komt, de pogingen tot unificatie met de discussies rond verschillende soorten snaartheorieën en multiversum-hypothesen.
Centraal staan 1) de vraag waarom ons heelal zo perfect lijkt te zijn afgestemd op alle voorwaarden die noodzakelijk zijn om leven te laten ontstaan, en 2) de discussie rond de rol van waarnemers in de theorieën die worden ontwikkeld.
Het meest interessante moment van de ontwikkeling is een piepklein stukje van het ontstaan van het heelal, laten we zeggen de eerst miljardste van een miljardste seconde: het hele kleine stukje dat verantwoordelijk is voor alles wat we nu zien gebeuren: natuurwetten, deeltjes en krachten, uitdijende heelal, sterrenstelsels, en onze eigen blauwe lucht boven de groene weilanden.
Eigenlijk is gewoon de vraag: hoe was het toen, zodat het nu is zoals het is?
Top-down en van binnenuit
Duidelijk is dat Hawking in de loop van zijn eigen ontwikkeling steeds meer vanuit twee nieuwe uitgangspunten is gaan denken. Het ‘top-down’ uitgangspunt houdt in dat voor Hawkings de huidige waarnemingen moeten worden teruggedacht naar vorige stadia – Hertog verdedigt dat deze andere aanpak leidt tot een andere manier van theorievorming dan de bottom-up methode waarin wordt gezocht naar diepere theorieën die de oorzaak moeten zijn voor daarboven liggende theorieën.
Het ‘van binnenuit’ betekent dat Hawking niet meer wil zoeken vanuit de positie van buitenstaander die naar leuke verschijnselen kijkt, maar de theoreticus ziet als onderdeel van het totaal dat verklaard moet worden. De oude doos van Schrödinger is niet een man buiten de box die naar een doos met een kat kijkt, maar een systeem waarin de doos plus de waarnemer samen het kwantumsysteem vormen.
Hertog laat zien hoe deze insteek leidt tot herdefiniëring van termen en denkprocessen.
Het ’verleden’ gaat uit van een strakke tijdsdimensie. Maar tijd is onderdeel van de ruimtetijd, tijd is onderdeel van wat we willen verklaren. Tijd is niet iets waar je buiten kunt gaan staan om naar het heelal te kijken.
De ’natuurwetten’ gaat uit van onveranderlijkheid ervan – het uitgangspunt dat er wetten moeten zijn die alles beheersen en dat daaronder wetten moeten zijn die die wetten beheersen, is fout. De evolutie van de wetten is een proces dat vergelijkbaar is met de evolutie van het leven: veel toeval, het had makkelijk anders kunnen zijn, het is wat het is door toeval en selectie.
De ‘waarnemer’ kan niet buiten het geheel staan (het ‘godsperspectief’ noemt Hertog dat), maar is onderdeel van wat beschreven wordt. Waarnemen, vastleggen, fixeren, het gebeurt permanent en daarmee worden kwantumwiebeltjes van waarschijnlijkheden omgezet in dingen die echt iets zijn. Waarnemen doen niet alleen mensen – de hele werkelijkheid bevindt zich in een dynamisch proces van het genereren van paden (vgl de Feynman-aanpak van kwantummechanica), waarschijnlijkheden, deeltjes en velden - en fixeren. Het proces is volgens Hawkings / Hertog een vorm van natuurlijkse selectie a la Darwin - het stuk waarin Hertog dat uitlegt is boeiend en overtuigend..
De stand van zaken
Het boek eindigt met de (volgens Hertog) inmiddels afgesloten discussie over multiversum versus holografisch opvatting van de werkelijkheid. Het is opvallend dat de auteur in deze discussie af en toe wat neerbuigend spreekt over de theoretici die de laatste gedachten van Hawking niet volgen. Ik kan niet beoordelen of hij gelijk heeft en zij te lang vathouden aan inmiddels weerlegde gedachten, of dat hier een loyaliteit aan Hawking een rol speelt. In alle eerlijkheid: om dat te wegen heb ik te weinig inhoudelijk verstand van zaken.
In ieder geval sluit Hertog af met een schets van hoe volgens hem op dit moment de meest overtuigende visie op ons heelal eruitziet. Met Anti-de-Sitterruimten met holografische boloppervlakken, met kwantuminformatiebehoud bij het verdampen van zwarte gaten, met het oplossen van de singulariteit bij de start van de Big Bang en het vervangen daarvan door een Darwiniaanse vorm van evolutie van natuurwetten en - grootheden (inclusief tijd). Het gedeelte hier over het verbreken van symmetrieën in de eerste oogwenken van het ontstaan van ons universum was voor mij een van de eyeopeners in dit boek). De delen over het holografische project zijn minder concreet en speculatiever – ik begreep daaruit dat we hier midden in een lopende discussie tussen aanhangers van verschillende scholen terecht komen, of beter: een discussie die volgens de auteur is afgerond en alleen nog wiskundig moet worden voltooid, terwijl anderen dan de auteur daar (naar ik van hem begreep) nog niet aan toe zijn.
Een levert een prachtige mix op van theoretische fysica die gebaseerd is op zeer geavanceerde wiskundige bewerkingen, speculatieve extrapolaties van verschijnselen die voor een deel experimenteel zijn teruggevonden en een heftige zoektocht naar toetsbare voorspellingen die de ontwikkelde theorieën zouden kunnen falsificeren of bevestigen.
De community
De auteur lardeert zijn boek met anekdotes en mooie verhalen die ook een inzicht geven in de community van wetenschappers die zich met deze thema’s bezighouden. Er spelen karakters, eigenwijsheden, arrogantie. Maar ook inspirerende conferenties, wetenschappers die hun ongelijk uit het verleden toegeven – zelfs Hawking moet dat, het is leuk om te zien dat hij dat net als zijn collega’s op zo’n manier doet dat hem niets te verwijten valt en dat zijn verkeerde inzicht in het verleden ontzettend nuttig is geweest voor de vooruitgang van het vakgebied. Het zijn net mensen, die theoretische fysici.
Er zijn wetenschappers hun tijd vooruit waren en gelijk hadden, maar dat niet kregen en waarvan de carrière daardoor gebroken is – het is een waarheid als een koe dat ook de wetenschappelijk wereld klaar moet zijn voor een idee om dat te laten landen en doorbreken. Tegelijk is het inspirerend om te zien hoe de gezamenlijke queeste voor de waarheid – de correcte beschrijving van de werkelijkheid – deze geniale mensen bindt en hoe ze samen die trektocht uitvoeren. Dat de uiteindelijke conclusie misschien wel is dat er niet zoiets is als een ‘uiteindelijke correcte beschrijving van de werkelijkheid’ doet daar niets aan af.
Mijn conclusie
Ik vond het een zeer inspirerend boek. Ik begrijp zeker niet alles, lezers zijn door het ontbreken van wiskundige bewijzen (die ze toch niet zouden begrijpen) aangewezen zijn op vertrouwen op het oordeel van de auteur – dat kost met zijn schrijfstijl geen moeite. Al met al heb ik een veel beter zicht gekregen op de thema’s die op dit moment in de kosmologie en de daarbij betrokken theoretische fysica spelen.
Ik ga het boek zeker nog een keer lezen, er is nog genoeg leuks te delven. Ik weet zeker (ik schrijf SF-verhalen in de bubbel van de harde-SF) dat er thema’s in mijn verhalen gaan terugkomen.
Wiskunde en natuurkunde en kosmologie
Over die ontwikkelingen doet Thomas Hertog verslag: de zoektocht, de discussies, de onwaarschijnlijke hypothesen die op een nog onwaarschijnlijker manier juist of onjuist bleken.
Het is een populairwetenschappelijk boek: er komt vrijwel geen wiskunde aan te pas, nauwelijks formules. Er komt wel heel veel natuurwetenschap in voor, met pogingen om theorieën te omschrijven zodat ook de niet universitair-fysisch opgeleide lezers het denkwerk kunnen volgen. Omdat uitleg vaak noodzakelijkerwijs kort is, vraagt het boek van de lezer een behoorlijke dosis voorkennis op het gebied van fysische theorieën.
Veel aandacht gaat uit naar de filosofische kanten van de natuurkunde – noodzakelijk om de dilemma’s scherp te krijgen en soms lastig als getoetste (en dus juiste) theorie intuïtieve filosofische conclusies tegenspreekt.
Hertog is erin geslaagd om grote delen van het denkwerk van Hawkings en de wetenschappelijke wereld waarin hij functioneert te omschrijven en hun discussies weer te geven.
Veel terreinen
Hertog wil in zijn boek eindigen met de heel recente ontwikkelingen van theorieën rond hologrammen en de manier waarop die de discussie van Hawkings met de multiversum-theoretici (volgens hem?) in het voordeel van Hawkings is beslecht. Het is een mooi streven!
Om dat te kunnen doen is het noodzakelijk dat Hertog eerst een groot aantal thema’s uit de theoretische fysica sinds 1980 bespreekt. Dat moet noodzakelijkerwijs compact, dus komen aan de orde de speciale relativiteitstheorie, de kwantumtheorie en kwantummechanica, de zwarte gaten (natuurlijk inclusief de Hawking-straling), de Big Bang met vooral specifiek het vraagstuk van kosmogenese in welk kader ook symmetriebreking aan de orde komt, de pogingen tot unificatie met de discussies rond verschillende soorten snaartheorieën en multiversum-hypothesen.
Centraal staan 1) de vraag waarom ons heelal zo perfect lijkt te zijn afgestemd op alle voorwaarden die noodzakelijk zijn om leven te laten ontstaan, en 2) de discussie rond de rol van waarnemers in de theorieën die worden ontwikkeld.
Het meest interessante moment van de ontwikkeling is een piepklein stukje van het ontstaan van het heelal, laten we zeggen de eerst miljardste van een miljardste seconde: het hele kleine stukje dat verantwoordelijk is voor alles wat we nu zien gebeuren: natuurwetten, deeltjes en krachten, uitdijende heelal, sterrenstelsels, en onze eigen blauwe lucht boven de groene weilanden.
Eigenlijk is gewoon de vraag: hoe was het toen, zodat het nu is zoals het is?
Top-down en van binnenuit
Duidelijk is dat Hawking in de loop van zijn eigen ontwikkeling steeds meer vanuit twee nieuwe uitgangspunten is gaan denken. Het ‘top-down’ uitgangspunt houdt in dat voor Hawkings de huidige waarnemingen moeten worden teruggedacht naar vorige stadia – Hertog verdedigt dat deze andere aanpak leidt tot een andere manier van theorievorming dan de bottom-up methode waarin wordt gezocht naar diepere theorieën die de oorzaak moeten zijn voor daarboven liggende theorieën.
Het ‘van binnenuit’ betekent dat Hawking niet meer wil zoeken vanuit de positie van buitenstaander die naar leuke verschijnselen kijkt, maar de theoreticus ziet als onderdeel van het totaal dat verklaard moet worden. De oude doos van Schrödinger is niet een man buiten de box die naar een doos met een kat kijkt, maar een systeem waarin de doos plus de waarnemer samen het kwantumsysteem vormen.
Hertog laat zien hoe deze insteek leidt tot herdefiniëring van termen en denkprocessen.
Het ’verleden’ gaat uit van een strakke tijdsdimensie. Maar tijd is onderdeel van de ruimtetijd, tijd is onderdeel van wat we willen verklaren. Tijd is niet iets waar je buiten kunt gaan staan om naar het heelal te kijken.
De ’natuurwetten’ gaat uit van onveranderlijkheid ervan – het uitgangspunt dat er wetten moeten zijn die alles beheersen en dat daaronder wetten moeten zijn die die wetten beheersen, is fout. De evolutie van de wetten is een proces dat vergelijkbaar is met de evolutie van het leven: veel toeval, het had makkelijk anders kunnen zijn, het is wat het is door toeval en selectie.
De ‘waarnemer’ kan niet buiten het geheel staan (het ‘godsperspectief’ noemt Hertog dat), maar is onderdeel van wat beschreven wordt. Waarnemen, vastleggen, fixeren, het gebeurt permanent en daarmee worden kwantumwiebeltjes van waarschijnlijkheden omgezet in dingen die echt iets zijn. Waarnemen doen niet alleen mensen – de hele werkelijkheid bevindt zich in een dynamisch proces van het genereren van paden (vgl de Feynman-aanpak van kwantummechanica), waarschijnlijkheden, deeltjes en velden - en fixeren. Het proces is volgens Hawkings / Hertog een vorm van natuurlijkse selectie a la Darwin - het stuk waarin Hertog dat uitlegt is boeiend en overtuigend..
De stand van zaken
Het boek eindigt met de (volgens Hertog) inmiddels afgesloten discussie over multiversum versus holografisch opvatting van de werkelijkheid. Het is opvallend dat de auteur in deze discussie af en toe wat neerbuigend spreekt over de theoretici die de laatste gedachten van Hawking niet volgen. Ik kan niet beoordelen of hij gelijk heeft en zij te lang vathouden aan inmiddels weerlegde gedachten, of dat hier een loyaliteit aan Hawking een rol speelt. In alle eerlijkheid: om dat te wegen heb ik te weinig inhoudelijk verstand van zaken.
In ieder geval sluit Hertog af met een schets van hoe volgens hem op dit moment de meest overtuigende visie op ons heelal eruitziet. Met Anti-de-Sitterruimten met holografische boloppervlakken, met kwantuminformatiebehoud bij het verdampen van zwarte gaten, met het oplossen van de singulariteit bij de start van de Big Bang en het vervangen daarvan door een Darwiniaanse vorm van evolutie van natuurwetten en - grootheden (inclusief tijd). Het gedeelte hier over het verbreken van symmetrieën in de eerste oogwenken van het ontstaan van ons universum was voor mij een van de eyeopeners in dit boek). De delen over het holografische project zijn minder concreet en speculatiever – ik begreep daaruit dat we hier midden in een lopende discussie tussen aanhangers van verschillende scholen terecht komen, of beter: een discussie die volgens de auteur is afgerond en alleen nog wiskundig moet worden voltooid, terwijl anderen dan de auteur daar (naar ik van hem begreep) nog niet aan toe zijn.
Een levert een prachtige mix op van theoretische fysica die gebaseerd is op zeer geavanceerde wiskundige bewerkingen, speculatieve extrapolaties van verschijnselen die voor een deel experimenteel zijn teruggevonden en een heftige zoektocht naar toetsbare voorspellingen die de ontwikkelde theorieën zouden kunnen falsificeren of bevestigen.
De community
De auteur lardeert zijn boek met anekdotes en mooie verhalen die ook een inzicht geven in de community van wetenschappers die zich met deze thema’s bezighouden. Er spelen karakters, eigenwijsheden, arrogantie. Maar ook inspirerende conferenties, wetenschappers die hun ongelijk uit het verleden toegeven – zelfs Hawking moet dat, het is leuk om te zien dat hij dat net als zijn collega’s op zo’n manier doet dat hem niets te verwijten valt en dat zijn verkeerde inzicht in het verleden ontzettend nuttig is geweest voor de vooruitgang van het vakgebied. Het zijn net mensen, die theoretische fysici.
Er zijn wetenschappers hun tijd vooruit waren en gelijk hadden, maar dat niet kregen en waarvan de carrière daardoor gebroken is – het is een waarheid als een koe dat ook de wetenschappelijk wereld klaar moet zijn voor een idee om dat te laten landen en doorbreken. Tegelijk is het inspirerend om te zien hoe de gezamenlijke queeste voor de waarheid – de correcte beschrijving van de werkelijkheid – deze geniale mensen bindt en hoe ze samen die trektocht uitvoeren. Dat de uiteindelijke conclusie misschien wel is dat er niet zoiets is als een ‘uiteindelijke correcte beschrijving van de werkelijkheid’ doet daar niets aan af.
Mijn conclusie
Ik vond het een zeer inspirerend boek. Ik begrijp zeker niet alles, lezers zijn door het ontbreken van wiskundige bewijzen (die ze toch niet zouden begrijpen) aangewezen zijn op vertrouwen op het oordeel van de auteur – dat kost met zijn schrijfstijl geen moeite. Al met al heb ik een veel beter zicht gekregen op de thema’s die op dit moment in de kosmologie en de daarbij betrokken theoretische fysica spelen.
Ik ga het boek zeker nog een keer lezen, er is nog genoeg leuks te delven. Ik weet zeker (ik schrijf SF-verhalen in de bubbel van de harde-SF) dat er thema’s in mijn verhalen gaan terugkomen.
10
Reageer op deze recensie
