Natuurkunde heeft een gespleten persoonlijkheid. De algemene relativiteitstheorie beheerst de grote zaken: de zwaartekracht buigt de ruimte-tijd in grote bogen. De kwantummechanica bestuurt de kleine dingen, deeltjes die rondslingeren in waarschijnlijkheden.
De twee weigeren elkaar de hand te schudden.
Al meer dan een eeuw zitten we vast. Hoe verbind je de vloeiende kromming van het universum met de blokkerige, digitale aard van kwantumwetten? We hebben tientallen theorieën die proberen de unie te forceren. Kwantumzwaartekracht, snaartheorie, luskwantumzwaartekracht. De meesten van hen proberen hetzelfde: de ruimte-tijd zelf nemen en deze in stukjes opsplitsen. Maak ruimte-tijd kwantum.
Jonathan Oppenheim is het daar niet mee eens.
Oppenheim, natuurkundige aan het University College London, stelt een pad voor waarin niemand anders geïnteresseerd lijkt te zijn. Hij noemt het post-kwantumzwaartekracht.
De tijd verloopt niet soepel
Het kernidee is contra-intuïtief. Misschien bestaat de ruimte-tijd helemaal niet uit kleine blokjes. Misschien is het continu. Zacht. Fundamenteel. Geen quanta voor de structuur van het universum.
Maar hier is de kicker. Als je de berekeningen op basis van die aanname uitvoert – als je vloeiende ruimte-tijd laat interageren met kwantumdeeltjes, velden en krachten die absoluut gekwantiseerd zijn – komt er iets vreemds naar voren.
Willekeurigheid.
Vooral wiebelige tijd.
Denk na over de tijd zoals jij die ervaart. Het stroomt naar voren. Een seconde hier. Een minuutje daar. Normaal. Voorspelbaar. De vergelijkingen van Oppenheim zeggen dat die seconden op microscopische schaal trillen. De tikken van de universele klok lopen niet synchroon. Ze fluctueren. Het is subtiel. Wij voelen het niet. Maar de tijd stroomt onvoorspelbaar. Het wordt wankel.
“Het zou gebeuren op een schaal die te klein is om op te merken, maar de tijd zou ‘wiebelig’ zijn.”
Waarom? Oppenheim weet het niet.
De vergelijkingen vereisen dit, maar ze wijzen niet op een fysieke oorzaak. Een verborgen deeltje? Een dimensionale shunt? Hij heeft de willekeur nog niet aan een specifiek mechanisme gekoppeld. Dat is zeker een probleem. Maar Oppenheim beweert dat het ook een kenmerk is. Deze schommelingen verklaren waarom de kwantumwereld er voor ons kwantum uitziet.
Ze leggen het meetprobleem uit. Die bizarre kwantumregel waarbij een systeem in meerdere toestanden bestaat totdat je ernaar kijkt, waarna het in één bepaalde toestand terechtkomt. Schrödingers kat. Dood en levend. Totdat je de doos opent. De willekeurige schommelingen in de ruimte-tijd kunnen de reden zijn dat de kat een lot moet kiezen.
Oppenheim geeft toe dat de wetenschappelijke gemeenschap het idee graag haat. Hij is waarschijnlijk de enige die gelooft dat het misschien wel waar is.
Kunnen we het bewijzen?
Goed nieuws voor sceptici: je kunt dit testen.
Dat is zeldzaam. Veel zwaartekrachttheorieën zijn elegante stukjes wiskunde die boven experimenten zweven. Ze zijn mooi maar onaantastbaar. De postkwantumzwaartekracht daalt laag genoeg om vuil aan te raken.
Giuseppe Fabiano van het Lawrence Berkeley National Laboratory zegt dat deze testbaarheid belangrijker is dan de theorie zelf. “Zolang het voorspellingen oplevert die ik in een laboratorium kan testen, is het nuttig.”
De tests zijn ruw. Je neemt twee massa’s. Je meet de zwaartekracht tussen hen met waanzinnige precisie. De algemene relativiteitstheorie verbindt ruimte en tijd met de zwaartekracht. Als het tijdsgedeelte van die vergelijking wankel is, zou de zwaartekracht ook moeten wiebelen.
“Deze onvoorspelbaarheid zullen we zien als we de zwaartekracht meten.”
Wij zijn er nog niet.
Het bouwen van de sensoren voor deze precisie is een project van tientallen jaren. We hebben zojuist bevestigd dat deze experimenten recentelijk zelfs theoretisch mogelijk zijn. De technische hindernissen zijn enorm. Maar onderzoekers zijn het erover eens dat het de moeite van het proberen waard is.
Waarom? Want als Oppenheim gelijk heeft, verandert alles. De zwaartekracht is al een vreemde eend in de bijt. Het is zwakker dan de andere krachten. Het past niet in het standaardmodel. Maar een post-kwantumrealiteit suggereert dat het niet alleen zwak is of in verschillende gradaties, maar ook in soort. Radicaal verschillend.
We zouden de geschiedenis van het universum herschrijven. Het oplossen van het relativiteits-kwantumconflict zou leuk zijn, maar het is ondergeschikt aan de schok. Een universum waar de tijd stottert aan de rand van de waarneming? Waar de werkelijkheid geen vaste vloer heeft?
De wiskunde werkt. De experimenten worden gepland. De enige variabele die overblijft is of we klaar zijn voor een antwoord dat niet netjes verpakt is.
Het kan zijn dat we lang moeten wachten om erachter te komen of de tijd daadwerkelijk solide is.
