blue universe

De bron van de tijd is onvindbaar. Daarover tobben heeft geen zin

De tijd Onverbiddelijk en onverschillig stroomt de tijd door. Maar is de tijd ooit begonnen? En komt er een einde aan? Het is onbegonnen werk om die kwestie te doorgronden.

De tijd kan vliegen. Ik merkte het toen ik de afgelopen weken verhuisde. Weer een dag voorbij, en nog zoveel dozen in te pakken!

Liever had ik de tijd voorbij zien vliegen tijdens een tocht langs berghutten in de Franse Alpen of ergens aan zee. Aan de andere kant, dat ze vloog was beter dan dat ze kroop tussen de dozen en het bubbeltjesplastic. Niet alleen omdat ik genoeg had van die dozen, maar vooral omdat het vaak een veeg teken is als gebeurtenissen zich ontrollen als in een vertraagde film – voorbij kruipende tijd brengt lang niet altijd iets goeds.

Het is natuurlijk psychologie, het gevoel dat de tijd stolt of juist voorbijschiet. Net als het ploeteren om geen tijd te vermorsen, verknoeien of te verliezen of het zich in bochten wringen om tijd te winnen of te rekken. De tijd zelf stroomt onverbiddelijk en onverschillig door.

Heeft ze dat altijd gedaan? Lang was dat wel de gedachte. Het beeld van het heelal was dat van een enorm, statisch en onveranderlijk decor waarin een universele klok de tijd wegtikte. Zoals de beroemde natuurwetenschapper Isaac Newton het in 1687 in zijn Philosophiae Naturalis Principia Mathematicadefinieerde: „Absolute ruimte blijft, van zichzelf, onafhankelijk van enige externe invloed, altijd gelijk en onbeweegbaar” en „absolute, ware en wiskundige tijd verloopt vanzelf en van zichzelf gelijkmatig onafhankelijk van enige externe invloed”.

Daarmee verschillen ruimte en tijd ook wezenlijk van elkaar: de ruimte is en blijft en je kunt erin heen en weer reizen, maar reizen door de tijd is onmogelijk. En anders dan ‘hier’ is ‘nu’ alweer weg zodra je het woord hebt uitgesproken: tijd is ongrijpbaar. Of zoals kerkvader Augustinus aan het einde van de vierde eeuw schreef: „Wat is dus de tijd? Wanneer maar niemand het me vraagt, weet ik het; wil ik het echter uitleggen aan iemand die het vraagt, dan weet ik het niet.”

Rijgdraad zonder begin en einde?

Wat wel lukt is het meten van tijdsduren – van een leven, een verhuizing of van welke verandering in de kosmos dan ook. Astronomen en andere natuurwetenschappers doen dat al millennia. Elk baantje van de aarde om de zon duurt een jaar, de beweging van de maan hangt samen met de maanden en de wenteling van de aarde om haar as definieert de dag die daarna weer opgedeeld kan worden in uren, minuten en seconden. Tegenwoordig leggen de periodieke – zich voortdurend herhalende – bewegingen van trillende atomen in een atoomklok die seconde met extreme precisie vast. De duur van al die zich herhalende bewegingen vormt de maatstaf om de duur van alle andere veranderingen en bewegingen aan af te meten.

Zulke tijdmetingen zouden onmogelijk zijn in een heelal waarin nooit iets gebeurt. Zo’n heelal moet wel tijdloos zijn. In de woorden van diezelfde Augustinus: „Indien er niets voorbij zou gaan, zou er geen verleden tijd, indien er niets op komst zou zijn, zou er geen toekomstige tijd, indien er niets zou zijn, zou er geen tegenwoordige tijd zijn.” Maar ook als in een kosmos alle bewegingen en gebeurtenissen chaotisch, willekeurig en kriskras zouden zijn, zou je niet kunnen spreken van tijd zoals wij die kennen. Als je er zo over nadenkt is tijd een maat voor juist die veranderingen die het – in principe voorspelbare – product zijn van oorzaak en gevolg.

Materie heeft zich geordend in sterrenstelsels die zich als krenten in een rijzend deeg steeds verder van elkaar vandaan bewegen

Concreet en natuurkundig betekent het dat je met Newtons wetten – in principe – heel precies kan voorspellen op welk tijdstip een bord op de grond in stukken valt en hoe hard, wanneer dat bord tijdens het inpakken uit je handen valt. De richting van de tijd wordt bepaald door het fysische begrip ‘entropie’ dat je losjes kunt zien als de slordigheid van de natuur en dat processen zoals het stukvallen van een bord onomkeerbaar maakt. De tijd zelf rijgt dan in zulke formules alle opeenvolgende en uit elkaar voortvloeiende toestanden onherroepelijk aan elkaar, vanaf het vallen tot en met het stukslaan van het bord. En zo, als een soort rijgdraad, zien fysici de tijd nog steeds – zelfs al zijn ze dankzij Einstein over tijd verder heel anders gaan nadenken. De vraag in deze serie is dus: ligt die draad in een cirkel, is die draad oneindig of heeft die draad een einde en een begin?

Het korte antwoord daarop is: dat weten we niet. Fysici, kosmologen en astronomen weten alleen – vrij zeker – dat het heelal zelf een begin heeft gehad. Hun ‘oerknalmodel’ is een van de grootste successen van de twintigste-eeuwse natuurwetenschap. Het kwam voort uit de nieuwe manier waarop Einstein ruim een eeuw geleden naar klokken en de tijd keek. Omdat licht de snelste manier is om informatie over te brengen en omdat de lichtsnelheid eindig is, is er geen gedeeld ‘nu’ meer, liet Einstein zien. Als ik ‘nu’ met mijn ogen knipper, dan ziet iemand tegenover mij die knipper net een fractie van een seconde later – en hoe verder diegene zit, hoe groter die vertraging natuurlijk is.

Op eenzelfde manier jaagt de eindige lichtsnelheid de universele klok de kosmos uit, en krijgen alle punten in de ruimte hun eigen klok. In Einsteins theorie vormen ruimte en tijd samen een dynamisch ruimtetijdweefsel waar zware massa’s zoals sterren of zwarte gaten putten in slaan: ze rekken de ruimte lokaal op en laten klokken lokaal trager lopen. En samen met talloze observaties en meetresultaten, leidde dat concept van rekbare ruimtetijd een eeuw geleden tot de gedachte dat het heelal zelf dynamisch en rekbaar is. Anders gezegd, dat ooit, 13,8 miljard jaar geleden, energie, materie en ruimtetijd zijn voortgekomen uit een beginpunt – die oerknal. En dat materie zich sindsdien geordend heeft in sterrenstelsels die zich als krenten in een rijzend krentenbrooddeeg steeds verder van elkaar vandaan bewegen terwijl de ruimte uitdijt.

Singulariteit

Maar of en hoe tijdens die oerknal 13,8 miljard jaar geleden ‘de tijd’ begon te lopen? De vroege momenten van de kosmos zijn letterlijk in nevelen gehuld: een gloeiende mist van geladen deeltjes – de bouwstenen van alle latere materie – absorbeerde alle licht en maakte het universum ondoorzichtig. En hoewel indirecte bewijzen en theoretische voorspellingen een tipje van die sluier kunnen oplichten, schieten ze tekort voor het doorgronden van de allervroegste momenten. Die zijn net zo ontoegankelijk als de herinneringen aan de eerste, buiten de taal om opgeslagen momenten van een leven. Ook de wiskundige taal, van de relativiteitstheorie en van quantummechanica, is pas bruikbaar vanaf een later moment, ‘in den beginne’, toen er al iets was. De oerknal zelf is een singulariteit: een limietgeval waarover geen uitspraak valt te doen.

Het lijkt beter om niet te veel te tobben over de aard van tijd, over eeuwigheid en niets

Als onverschrokken wetenschappers toch spreken over wat er kan zijn gebeurd toen, terwijl of zelfs vóórdat in ons universum ‘onze tijd’ begon te lopen, dan is dat dus vooral vrolijke speculatie. Was het beginpunt van het heelal zoals wij dat kennen bijvoorbeeld één punt tussen vele punten en werd het door een toevallige ‘quantumfluctuatie’ als een superzeepbel opgeblazen? Zijn er meer van zulke ‘bellen’ geblazen en is ‘ons’ heelal onderdeel van een enorme waaier aan (potentiële) universa ergens in een meer-dan-driedimensionale ruimte, zoals de snaartheorie suggereert? Is het een schakel in een keten van universa die uitdijen, dan krimpen en vergaan, waarna weer een nieuw universum tevoorschijn stuitert, zoals mathematisch fysicus Roger Penrose veronderstelt? Of ontstond het als uitstulping van een ander universum en werd het vervolgens afgesnoerd als een druppel in een lavalamp – een scenario dat fysicus Sean Carroll heeft geopperd?

Vijf eeuwen geleden spotte Erasmus in zijn Lof der Zotheid al met het contrast tussen wat mensen vermogen en wat het heelal is: „Zij [de natuurfilosofen] bouwen ontelbare werelden als zij de zon, de maan, de sterren, de banen der planeten met een duimstok of meetlint opmeten, […] alsof ze secretaris van de natuur zelf zijn geweest, de architect van alle dingen, en alsof ze uit de godenvergadering naar ons toegekomen zijn.” En ondanks het succes van het oerknalmodel is het nog steeds onbegonnen werk om het heelal en de tijd echt te doorgronden: vanaf de aarde kunnen we niet tot, laat staan voorbij de oerknal kijken. En de straal van het ‘zichtbare’ heelal wordt begrensd door de afstand die het licht in 13,8 miljard jaar heeft kunnen reizen. Wat verderop of verder terug ligt blijft duister.

Brein als melkwegstelsel

Het lijkt dus vooral beter om niet te veel te tobben over de aard van tijd, over eeuwigheid en niets, en over de vraag of die twee misschien hetzelfde zijn. In het beste geval helpt hieraan denken om zoiets als verhuisdozen en bubbeltjesplastic te relativeren. In het slechtste geval word je er gek van. Hoe dan ook blijf je achter met een gevoel van onmacht en nietigheid: wat is een leven ten opzichte van 13,8 miljard jaar en alles wat we daarbuiten niet kunnen weten?#147 Het begin: hoe ontstond tijd?Deze podcast luister je ook in onze app

Tegelijk geeft dezelfde natuurwetenschap die met zulke intimiderende feiten komt en waarmee Erasmus enigszins de draak stak, misschien ook wat moed. In zijn onlangs verschenen boek Fundamentals rekende Nobelprijswinnaar en theoretisch fysicus Frank Wilczek voor hoe kort een (bewuste) gedachte duurt en hoeveel gedachten mensen in hun leven kunnen hebben. Het zal van persoon tot persoon wat verschillen, maar Wilczeks schatting naderde toch de miljard. Daar zouden bovendien zo’n 100 miljard visuele indrukken bij horen – en dat getal nadert het aantal sterren in ons Melkwegstelsel. Oftewel, het leven van een mens is misschien minder dan een vezeltje in een 13,8 miljard jaar lang stuk ‘tijd-rijgdraad’, toch ontvouwt zich in ieders hoofd, en zelfs zonder dat we daarvan het precieze begin kunnen aanwijzen, een Melkweg aan gedachten en indrukken – een universum op zich.

(Oorspronkelijk gepubliceerd op nrc.nl)

Geef een reactie

Scroll naar top
%d bloggers liken dit: