Je leest:

De zwaartekracht ontkracht

De zwaartekracht ontkracht

Auteur: | 5 februari 2010

Zwaartekracht, dat is toch één van de vier fundamentele natuurkrachten? Theoretisch natuurkundige Erik Verlinde zet daar vraagtekens bij. Gravitatie zou niets anders zijn dan een effect van de manier waarop deeltjes met elkaar omgaan.

Die verrekte zwaartekracht. Newton beschreef hem al in de zeventiende eeuw, en zelfs de allerverste sterren en planeten lijken zich aan zijn wetten te houden. Zwaartekracht is relatief sterker naarmate de voorwerpen waar je naar kijkt groter zijn en verder van elkaar staan, omdat het de enige kracht tussen voorwerpen is die op grote afstand sterk blijft. Piepkleine deeltjes die microscopisch dicht bij elkaar zitten hebben bijna geen last van zwaartekracht, de elektromagnetische kracht en de kernkrachten bepalen hun gedrag. Gelukkig maar, want als je probeert om de kwantumnatuurkunde die nodig is om die deeltjes te beschrijven te verenigen met Newtons zwaartekracht loop je tegen grote problemen aan. We weten bijna alles over hoe zwaartekracht zich gedraagt – maar waar de kracht vandaan komt is tot nu toe een groot raadsel.

De gravitatiewet van Newton beschrijft de kracht tussen twee voorwerpen die op een bepaalde afstand van elkaar staan. G is hier de gravitatieconstante, m1 en m2 de massa’s van de twee voorwerpen en r hun onderlinge afstand. Deze wet werd eind 17e eeuw door Isaac Newton ontdekt, en nu door Verlinde afgeleid.

Misschien kijken we er wel helemaal verkeerd tegenaan, zegt snaartheoreet Erik Verlinde nu. Hij besloot om af te stappen van het dogma dat zwaartekracht een fundamentele kracht is. Niet meer gehinderd door dit idee bestudeerde hij het gedrag van microscopische deeltjes – en wat bleek? Als je een aantal aannames over de natuur uit de snaartheorie aanneemt, volgt de gravitatiewet van Newton als vanzelf uit het microscopische gedrag. Zwaartekracht, aldus Verlinde, lijkt geen fundamentele kracht te zijn maar een verschijnsel dat opduikt als gevolg van de interacties tussen deeltjes.

De theorie van Verlinde gaat ervan uit dat de ruimte niets anders is dan een opslagplaats voor informatie. We kunnen van deeltjes bijvoorbeeld zeggen op welke tijd ze op welke plaats zijn – en met welke waarschijnlijkheid, want de allerkleinste bouwsteentjes van het heelal gedragen zich volgens de wetten van de kwantumnatuurkunde. Als deeltjes onderling van afstand veranderen, verandert ook de verdeling van informatie in de ruimte. Die verandering leidt tot de zwaartekracht – volgens Verlinde dus een emergente kracht in plaats van een fundamentele kracht. Dat wil zeggen dat de kracht door een ander fenomeen wordt opgewekt, en niet van nature aanwezig is. De afleiding die Verlinde hiervoor gebruikt is bedrieglijk eenvoudig, maar wordt door vakgenoten als zeer interessant gezien.

Het heelal van Einstein is niet netjes vlak, maar gegolfd. De aanwezigheid van zware voorwerpen zorgt voor een vervorming in ruimte en tijd. Illustratie: Testing Einstein’s Universe / Norbert Bartel

Het idee van Verlinde is niet helemaal nieuw. Einsteins relativiteitstheorie beschrijft het zwaartekrachtsveld ook al als een vervorming van de ruimte door interacties tussen voorwerpen. Wel betekent Verlinde’s denkwijze een revolutie in de manier waarop we tegen de natuur aankijken. Als zwaartekracht namelijk geen fundamentele kracht maar een afgeleide kracht is, zo stelt hij, kunnen we hem misschien wel manipuleren. Maar voordat het zover is moeten we eerst precies ontrafelen hoe de zwaartekracht ontstaat.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 05 februari 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.