[Column] Tijd-loos

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 34

[Column] Tijd-loos

Zoals het klokje thuis tikt, tikt het nergens. Dat klopt. Want nergens is de tijd hetzelfde. Er is namelijk geen universele tijd. Tijd is niet absoluut, maar relatief. De snelheid waarin de tijd voortschrijdt hangt af van de aanwezigheid van massa en van de snelheid van de waarnemer. Met dank aan Albert Einstein en zijn algemene relativiteitstheorie weten wij dat de vier dimensionale ruimtetijd geen vast decor vormt waarop alle natuurkundige, scheikundige en biologische processen hun ding doen. Ruimtetijd is een continu vervormend geheel is dat wordt beïnvloed door de aanwezigheid en de beweging van massa’s, variërend van appels en peren tot sterrenstelsels en zwarte gaten.

Er is geen universeel nu en er is geen universeel heden. Als tijd geen absolute maatstaf is, wat is het dan wel. Al snel een mooi onderwerp voor filosofen. Dan kunnen wij natuurlijk niet om onze Griekse vriend Aristoteles heen. Hij vond dat tijd de maat van verandering is. Dat betekent dat als er niets verandert, er geen tijd is. Zijn latere Engelse collega Isaac Newton was van mening dat er naast de tijd die wij bij verandering waarnemen, er ook een absolute tijd is, een tijd die stroomt onafhankelijk dingen en gebeurtenissen. Eeuwenlang hebben filosofen gedelibereerd over het wezen van tijd. Een belangrijk bijdrage kwam van Leibniz die niet geloofde in de absolute tijd van Newton. Het gerucht gaat dat Leibniz eerst Leibnitz heette en dat hij als daad van protest tegen de gedachte dat er een absolute tijd bestaat, de ‘t’ uit zijn naam heeft verwijderd.

In zijn boek The Order of Time, schrijft de Italiaanse natuurkundige en schrijver Carlo Rovelli vol passie over dit oude dilemma met betrekking tot “Wat is tijd?”. In de natuurkunde wordt het begrip ‘velden’ gebruikt voor de beschrijving van allerhande verschijnselen zoals elektromechanisme en zwaartekracht. Ruimtetijd is het zwaartekrachtsveld. Het is een veld dat ook bestaat zonder materie. Ieder veld, dus ook ruimtetijd, is niet absoluut, uniform of vast: het buigt, rekt uit en heeft interactie met de andere velden.

‘Nou en?’ lijkt mij een gepaste reactie. Aristoteles zat er dus naast met zijn stevig in elkaar getimmerde onwrikbare toneel van plaats en tijd en Newton had geen inzicht in de relativiteit van tijd. Het feit dat Einstein heeft laten inzien dat ruimtetijd een zwaartekrachtsveld is, betekent dat de aanwezigheid van materie het zwaartekrachtsveld verstoort en gevolgen heeft voor de lengte van de meter en de duur van de seconde.

Zo ver, zo goed. Maar toen kwamen mensen als Niels Bohr op de proppen met de theorie van de kwantummechanica. Die theorie bepaalde dat de continuïteit van de vergelijkingen van Einstein op de grote schaal van de macrokosmos – de wereld van de sterrenstelsels – klopten, maar niet op de kleine schaal van de microkosmos - de wereld van de elementaire deeltjes. In de kwantummechanische beschrijving van de werkelijkheid bestaat geen continuïteit, maar is alles opgehakt in kleine eenheden, kwanta. Dus ook ruimte en tijd zijn opgebouwd uit discrete eenheden.

De onbegrijpelijke maar wel kloppende kwantummechanica, heeft onder andere geleid tot het besef dat alles korrelig is. De kleinste afstand is de Plancklengte van 10¯³⁵ meter. De kleinste tijdseenheid is de Plancktijd van 10⁻⁴⁴ seconde. En het wordt nog gekker. En ander opzienbarend gevolg van de kwantummechanica is namelijk dat plaats en tijd van een deeltje en een gebeurtenis niet eenduidig kan worden bepaald. Het is onmogelijk vast te stellen waar en wanneer precies een gebeurtenis plaatsvindt. Daardoor wordt ook het onderscheid tussen verleden, heden en toekomst wisselend en onbepaald. Rovelli schrijft hierover: “Net zoals een deeltje in de ruimte verspreid kan zijn, zo kunnen ook de verschillen tussen verleden en toekomst fluctueren: de ene gebeurtenis kan zowel voor als na de andere gebeurtenis plaatsvinden”. Het is een geruststellende gedachte dat wij daar op de menselijke schaal geen weet en last van hebben. Op het niveau van onze ‘werkelijkheid’ die gemeten wordt in meters en seconden, zijn de kwantummechanische effecten niet merkbaar en spelen geen rol.

Maar volgens Rovelli is daarmee de kous niet af als het gaat om het begrijpen wat tijd nou eigenlijk is. Hij wijst erop dat in de wiskundige formules die de natuurwetten beschrijven, tijd geen rol speelt. In feite zouden alle gebeurtenissen zich ook terug in de tijd kunnen afspelen. In theorie is dat ook mogelijk maar in de praktijk extreem onwaarschijnlijk. De reden dat de tijdsomkering niet gebeurt, heeft te maken met de entropie die alleen maar kan toenemen, ‘the arrow of time’. Entropie is, populair gezegd, de mate van wanorde. Natuurkundige processen hebben de neiging warmte te generen. Warmte is de minst gestructureerde energievorm (kleinste informatie-inhoud) in vergelijking met bijvoorbeeld bewegingsenergie en elektrische energie en heeft dus de grootste entropie.

De fundamentele wiskundige vergelijkingen die de natuurlijke processen beschrijven, kennen niet de variabele ‘tijd’. Deze vergelijkingen bevatten wel variabelen die in relatie met elkaar veranderen. Daarmee komen wij bij het stokpaard van Rovelli: “We kunnen de wereld beschouwen als een verzameling dingen, substanties, entiteiten, iets dat ‘is’. Of wij kunnen denken aan een verzameling gebeurtenissen, processen. Iets dat niet voortduurt en onderhevig is aan verandering die niet permanent is.” Volgens Rovelli bestaat de wereld uit dingen zoals een steen en gebeurtenissen zoals een kus. Een steen is een ding want wij kunnen ons afvragen waar die steen morgen zal zijn. Een kus is een gebeurtenis want het heeft geen zin je af te vragen waar de kus morgen zal zijn. “The world is made up of networks of kisses, not of stones.”

Rovelli stelt dat wij de fysieke wereld niet kunnen beschouwen als iets dat alleen maar is gemaakt van dingen, van entiteiten. “It simply doesn’t work.” Op deze gedachte probeert Rovelli een hele theorie te bouwen. Een theorie met wiskundige beschrijvingen van hoe dingen precies veranderen en niet van hoe zij zijn. Het is duidelijk dat er voor Rovelli en de zijnen nog veel werk te doen is. Wij leken blijven achter met de vraag wat het betekent als tijd wordt weggeredeneerd en opgesloten zit in gebeurtenissen. Wij ervaren tijd, wij voelen tijd, wij beleven tijd. Daar heeft Rovelli een oplossing voor. Hij schrijft: “Misschien is de emotie van tijd precies wat tijd voor ons is. Ik denk niet dat er veel meer is dan dit te begrijpen.”

Erg geruststellend vind ik het niet. Ik vrees dat tijd voorlopig een onderwerp blijft waar niet alleen natuurkundigen hun tanden op stuk kunnen bijten, maar waar ook filosofen nog menig boek over zullen vol schrijven.

Reageer