Recensie: Het multiversum: wetenschappelijke theorie of science fiction?

Voor verreweg de meesten van ons is wiskunde iets waarmee je kennismaakt – of gekweld wordt – op school, en dat je daarna weer vergeet. En dat is niet erg, je mist het niet, en vraagt je zelfs af waarom je het ooit leren moest. Toch is er één moment waarop je nog wel eens enorme spijt kan hebben dat de wiskunde, de echte, hogere wiskunde, buiten je bereik ligt, en dat is als je wilt begrijpen wat de moderne fysica voor wonderlijks heeft ontdekt. Fysica is al sinds Galileï en Newton een wiskundige aangelegenheid, maar in de loop van de twintigste eeuw is het vak een soort symbiose met de wiskunde aangegaan; van het toepassen van wiskunde is geen sprake meer: natuurkundigen zijn wiskundigen, en leveren er een interpretatie bij in fysische termen. Door valentijn van dijk.

Om de frustratie van gewone stervelingen over deze Alleingang van de mannen (ja, alleen mannen) met de hoge voorhoofden iets te verzachten, is er de populaire wetenschap. Vaak zijn het de natuurkundigen zelf die de rol spelen van gids, of hogepriester, en ons de antwoorden leveren op onze naïeve kindervragen omtrent de kosmologie.

Verborgen dimensies en Zwitserse kaas

Brian Greene schreef tien jaar geleden een zeer succesvol boek over snaartheorie, de eigenaardige theorie dat alle deeltjes bestaan uit snaren die trillen in tien dimensies. De drie dimensies die wij zien zijn maar een deel van een veel complexere werkelijkheid. De aantrekkelijkheid van deze theorie was dat hij in staat lijkt om de kwantummechanica en de relativiteitstheorie te verenigen. Nu is er een nieuw boek over een onderwerp dat nauwelijks als serieuze wetenschap klinkt: Het multiversum. Toch spelen fysici, niet alleen snaartheoretici, echt met het idee dat er naast het universum waarin wij leven nog andere, parallelle universums bestaan. Sommige waarnemingen laten zich het beste met die aanname verklaren, al is er geen spatje bewijs voor.

Er zijn zelfs meerdere varianten van hoe dat multiversum eruit zou kunnen zien. Als een snel uitdijende Zwitserse kaas, bijvoorbeeld, waarin de gaten de universums zijn. In een andere theorie worden universums geboren in zwarte gaten, waarbij communicatie tussen moeder- en dochteruniversum uitgesloten is. 

Het Antropisch principe

De reden waarom fysici het multiversum hebben bedacht, is ook voor een leek zonder problemen te begrijpen, en volgt uit het ‘antropisch principe’. De mens is, zo legt Greene uit, wat je noemt doorsnee: niet bijzonder groot, niet klein, niet erg koud, niet erg warm. Maar juist dat middelmatige blijkt van groot belang te zijn. Want de premisse van alle natuurkunde zijn wij zelf, als beschouwers. De kosmologie kan nog zo vreemd zijn, hij moet ons bestaan wel mogelijk maken. Dat betekent ook dat de fundamentele natuurconstanten, in het bijzonder de zogenaamde kosmologische constante die de gemiddelde hoeveelheid massa per ruimte-eenheid in het heelal beschrijft, zo moeten zijn dat een situatie ontstaat waarbinnen wij kunnen leven.

Is het universum voor ons gemaakt?

Het is dus de vraag welke waarden de kosmologische constante aan mag nemen zodat er zich sterrenstelsels, sterren en planeten kunnen vormen waarop – in principe – evolutie van leven kan plaatsvinden. Toen iemand in de jaren tachtig op het idee kwam om dit uit te rekenen, bleken alleen minuscuul kleine waarden van deze constante, net geen nul, de voor het leven gunstige omstandigheden op te leveren. En verbijsterend genoeg kon een paar jaar later uit telescopische waarnemingen aan supernova’s worden afgeleid dat deze constante inderdaad zeer klein was, maar net geen nul. Alsof het universum voor ons gemaakt was.

God of multiversum?

Omdat natuurkundigen in navolging van Laplace de hypothese God niet nodig achtten om dit verontrustende feit te verklaren, deed het multiversum zich opeens voor als een aantrekkelijk alternatief. Als er immers meerdere universums bestaan, elk met verschillende waardes voor fundamentele natuurconstanten, dan kan het goed zijn dat in een van die heelallen, het onze, de omstandigheden toevallig compatibel waren met ons bestaan. Maar des te nauwer het bereik voor die constante is zodat er leven kan ontstaan, des te meer van zulke universums er nodig zijn, voordat er een redelijke kans is dat in een daarvan precies die omstandigheden zich voordoen.

Wat blijkt: als er meerdere universums bestaan, zijn het er waarschijnlijk veel: in de orde van 10¹²⁴, oftewel een 1 met 124 nullen. Voor snaartheoretici is dat eigenlijk nog niet eens zo heel veel, die hielden al rekening met de mogelijkheid dat het er nog veel meer zijn: rond de 10⁵⁰⁰. Het zijn aantallen zonder weerga in onze werkelijkheid, het aantal deeltjes in ons universum bijvoorbeeld is vele malen kleiner.

Kopieën van onszelf

Greene schrijft goed en is op de hoogte: hij laat zelfs onderzoek uit de eerste jaren van onze eeuw voorbijkomen. Helaas kan hij soms niet de verleiding weerstaan om deze fascinerende speculaties, die nodig zijn om allerlei meetgegevens als ook inconsistenties in de theorie te verklaren, nog speculatiever te maken. Hij heeft het er bijvoorbeeld over dat er, als er inderdaad zoals de meeste natuurkundigen denken oneindig veel sterren en planeten bestaan, ergens exacte kopieën van onszelf moeten rondlopen. Deze speculatie valt of staat bij de veronderstelling dat onze wereld, inclusief wijzelf, volledig bepaald is door een (eindige) constellatie van deeltjes, die dus herhaalbaar is.

Greene is open en eerlijk over deze extreem reductionistische aanname, maar besteedt weinig aandacht aan de onderbouwing ervan. Op die manier kan je veel van wat volgt dan ook lezen als de absurdistische uitwerking van de implicaties van die, metafysische, vooronderstelling.

Gesimuleerde Universums

Helemaal bont wordt het als Greene het ook gaat hebben over gesimuleerde universums, virtuele werkelijkheden, waarin ook voelende en denkende wezens gesimuleerd worden. Als dat kan, en hij schijnt te denken dat dat kan, dan bestaat de mogelijkheid dat ook wijzelf in een simulatie leven, zonder het te weten. Dit hebben we eerder gezien, in sciencefictionfilms als The Matrix, en vreemd genoeg doet dit wat gedateerd aan, hoe futuristisch ook. Jammer, want het inkijkje in de wereld van de kosmologie als wetenschap, niet als fictie, is boeiend, helder en bevlogen. Niet in het minst om de kwaliteit van het proza, het soort bondige en expressieve no-nonsense Engels waar je als Nederlander alleen maar jaloers op kunt zijn.

De vertaling

De Nederlandse vertaling van Marianne Kerkhof, een gepromoveerd natuurkundige, getuigt van een goed begrip van de materie. Wel laat ze steken vallen waar het het pure vertalen betreft. Neem de volgende zin: ‘Finite energy within a cosmic horizon entails a finite number of particles, be they electrons, protons, neutrons, neutrinos, muons, photons, or any of the other known or as yet unidentified species in the particle bestiary.’  Zij vertaalt dit als: ‘Eindige energie met een kosmische horizon omvat een eindig aantal deeltjes, ongeacht of dit elektronen, protonen, neutronen, neutrino’s, muonen, fotonen of andere bekende of nog onbekende deeltjes in de deeltjesdierentuin zijn.’

‘Energy within a horizon’ is natuurlijk niet hetzelfde als ‘Energie met een horizon’, het Engelse ‘to entail’ is iets heel anders dan ‘omvatten’, en de pointe van de zin, die soorten deeltjes met diersoorten vergelijkt, laat ze onvertaald zodat de ‘deeltjesdierentuin’ uit de lucht komt vallen. Dit soort onnauwkeurigheden maken de toch al best moeilijke tekst in het Nederlands hier en daar moeilijk te begrijpen. Het Engelse origineel geniet dan ook mijn voorkeur.

Valentijn van Dijk is wetenschapsjournalist.