[Column] Wat is tijd?

[Kappetijn]

Een atoomklok met het element Cesium heeft een onnauwkeurigheid van minder dan één seconde op elke 150 miljoen jaar. De klok ‘loopt’ op de cyclus van de straling die ruim negen miljard keer per seconde vrijkomt als het Cesium 133 tussen twee energieniveaus wisselt. Je zou denken dat het met zo’n nauwkeurige tijdsbepaling wel snor zit met de tijd.

Niets is minder waar. Tijd is door de tijden heen een bron voor discussie en controverse, zeker in de wetenschap. Daar kwam ik onlangs weer eens achter door een bezoekje aan De Slegte. Mijn oog viel op een boek met de titel ‘Wat is Tijd?’ Hoewel ik nog nooit van de auteur Ir. Jaap Korbee had gehoord, kocht ik het boek, geholpen door de prijs van vijf euro. Het lezen werd een boeiend avontuur. Ik had gewaarschuwd moeten zijn door de ondertitel van het in 1999 uitgegeven boek, namelijk ‘Een verkenning van de tijd en van ons bestaan.’ Na een paar inleidende en redelijk boeiende hoofdstukken ging het plotseling over voorspellende dromen, helderziendheid en reïncarnatie. Ook de vrije wil kwam nog even om de hoek kijken. Maar toen was ik al afgehaakt.

Tijd is en blijft een boeiend fenomeen. Aristoteles schijnt te hebben gezegd: “Tijd die loopt van een verleden, dat niet meer bestaat naar een toekomst die nog niet bestaat, kan onmogelijk zelf wel bestaan”. ‘’Och,” denk je dan, “leuk bedacht door die oude Griek.” Maar zo gemakkelijk kom je er niet vanaf. De beroemde Duitse wiskundige Hermann Minkowsky (1864 – 1909) van wie het gedachtegoed van de vierdimensionale ruimte-tijd afkomstig is, noemde de tijd een hersenschim en aan zijn leerling Albert Einstein (1879 – 1955) wordt de volgende uitspraak toegedicht: “Voor ons, overtuigde natuurkundigen, is het onderscheid tussen verleden, heden en toekomst slechts een illusie, ook al is het een taaie illusie.” Dat natuurkundigen worstelen met het begrip tijd volgt ook uit de gekscherende opmerking van Amerikaanse natuurkundige John Wheeler (1911- 2008): “Tijd is de manier waarop de natuur voorkomt dat alles tegelijkertijd gebeurt.” De echte dooddoener, of absolute waarheid is: “Tijd is wat we met de klok meten.”

Al deze fraaie, al dan niet authentieke citaten brengen ons niet veel verder. Een van de verwarrende omstandigheden is dat tijd afhankelijk is van relatieve snelheid en zwaartekracht. Verleden, heden en toekomst worden bepaald door de snelheid tussen waarnemers. Als je met de snelheid van het licht reist, staat jouw tijd stil. Als je op een planeet woont met de massa van de zon, loopt jouw horloge door de grotere zwaartekracht – die de ruimtetijd vervormt - iedere zes dagen een seconde achter ten opzichte van de cesiumklok op aarde. Niet lekker intuïtief en vooral verwarrend voor mensen die gewend zijn aan aardse omstandigheden.

Het enige dat wij met zekerheid kunnen stellen, is dat tijd is gekoppeld aan entropie, de mate van wanorde. Doordat de natuur streeft naar maximale chaos, dus minimale informatie, kan de tijd maar één kant oplopen (the thermodynamic arrow of time), terwijl de belangrijkste natuurwetten zoals de kwantummechanica de omkering van de tijd wel onwaarschijnlijk maken, maar niet uitsluiten.

Voorlopig zal het fenomeen tijd menig wetenschapper uit zijn slaap houden. Zo werd mij dat onlangs weer eens duidelijk toen ik op Youtube keek naar de paneldiscussie over het Holografisch Principe dat onderdeel was van het World Science Festival 2011 in New York. In het panel zaten de Amerikanen Leonard Susskind (Stanford University) en Raphael Bousso (UC Berkeley) en de Nederlanders Gerard ’t Hooft (Universiteit van Utrecht) en Herman Verlinde (Princeton University), de broer van Erik Verlinde die zegt dat de zwaartekracht geen fundamentele kracht is maar een afgeleide kracht (emergent force). Aan het einde van de boeiende discussie stellen Herman Verlinde en Gerard ’t Hooft dat we natuurwetten zoals de kwantummechanica pas zullen begrijpen als wij weten hoe de natuur eruit ziet op de kleinst denkbare schaal, die van de Plancklengte, 10-³³ meter. Verlinde zei: “Dan zullen wij waarschijnlijk natuurwetten ontdekken waar het bestaan van ruimte en tijd uit voortkomt.” Het duurt dus nog wel even voordat wij dat inzicht zullen hebben. Ondertussen tikt de cesiumklok braaf door.