21 minute read
‘Ik heb moeite met de
Interview Erik Verlinde
Fundamentele begrippen uit de natuurkunde – denk aan zwaartekracht, de oerknal en donkere materie – moeten vrezen voor hun bestaan als het aan Erik Verlinde ligt.
detail uitwerkt. Wat vooral spannend is aan de nieuwe publicatie, is dat Verlinde het bestaan van donkere materie en donkere energie verwerpt. Niet alleen uit theoretische overwegingen, maar ook door te kijken naar astronomische waarnemingen. Daarmee brengt Verlinde de snaartheorie voor het eerst in het waarneembare gebied. Als donkere materie inderdaad niet bestaat, niet goed genoeg. Bovendien is timing belangrijk: in de zomer heeft een publicatie minder impact. Daarom heb ik besloten te wachten. Ik ben toen nog een keer het hele artikel langsgegaan en kwam vanzelf punten tegen die nog beter konden.’
Gaat het dan om formules of formuleringen? ‘Vooral om de presentatie van het idee en de
Tekst: Yannick Fritschy en Jim Jansen Fotografie: Bob Bronshoff
De polder-Einstein, werd hij genoemd. Met zijn radicaal nieuwe beschrijving van de zwaartekracht zou hij de algemene relativiteitstheorie flink verbeteren, net zoals Albert Einstein met zijn theorie Isaac
Newton verbeterde. In 2010 presenteerde
Erik Verlinde zijn concept van ‘emergente zwaartekracht’ in de publicatie On the Origin of Gravity and the Laws of Newton.
Daarin stelt hij dat zwaartekracht geen fundamentele kracht is, maar een indirect effect dat optreedt als gevolg van veranderingen in de informatieverdeling van het heelal. Een jaar later beloonde de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk
Onderzoek (NWO) hem voor dat idee met de prestigieuze Spinozapremie, ook wel de
Nederlandse Nobelprijs genoemd.
Niet iedereen was echter lovend over Verlindes nieuwe idee. De voornaamste kritiek was dat de theorie niet falsificeerbaar was. Want hoewel Verlinde zwaartekracht op een volledig nieuwe manier omschreef, waren zijn uitkomsten voor waarneembare verschijnselen identiek aan wat volgt uit Einsteins vergelijkingen. Bovendien was het gepubliceerde concept volgens collega-fysici nog te vaag om daadwerkelijk partij te kunnen bieden aan de algemene relativiteitstheorie.
Inmiddels zijn we vijf jaar verder en bevindt de theorie zich in een volledig andere fase.
Verlinde heeft een nieuw artikel geschreven, waarin hij zijn zwaartekrachtstheorie in
zou dat een enorme schok zijn voor de fysica. Op elke denkbare plek wordt immers gezocht naar de duistere deeltjes, die volgens de meeste natuurkundigen het gros van het heelal vullen. Op de bodem van de oceaan, in de ruimte, op de Zuidpool en bij deeltjesinstituut Nikhef op het Science Park in Amsterdam: overal denken natuurkundigen met dure experimenten ’s werelds meest gezochte deeltje te ontmaskeren. Vlak voor het verschijnen van zijn artikel spreken we Verlinde in zijn kantoor op het Science Park van de Universiteit van Amsterdam, een paar honderd meter van de Nikhef-experimenten vandaan. Hij is ervan overtuigd dat de donkere-materiejagers niets zullen vinden. Verlinde vertrouwt op zijn eigen idee, dat hij helemaal alleen en puur op intuïtie heeft ontwikkeld. Sterker nog, Verlinde denkt dat de theorie van emergente zwaartekracht zal leiden tot een revolutie in de theoretische fysica, die misschien wel groter is dan de revoluties van de quantummechanica en de relativiteitstheorie bij elkaar.
Begin april zei u al in de Volkskrant de nieuwe publicatie binnen een week af te ronden. Waarom heeft het nog een half jaar geduurd?
‘Ik heb het artikel destijds wel geprobeerd af te ronden, maar enkele details waren nog conceptuele denkstappen. Ik kan niet verwijzen naar bestaande theorieën, omdat ik daarvan afwijk. Dan moet ik de reden dat ik afwijk wel goed uitleggen. Wat heeft iedereen over het hoofd gezien? Daarbij is het ook belangrijk dat ik het zelf zo goed mogelijk begrijp. Hoe beter ik het snap, hoe beter ik het kan uitleggen.’
Is het vanwege de verwachte impact dat u het artikel zo hebt geperfectioneerd?
‘Ja, ik weet zeker dat collega’s erop zullen duiken als dingen onduidelijk zijn. Een theorie is nu eenmaal zo sterk als de zwakste schakel. Ik wil ook niet elk jaar een nieuwe versie van het artikel publiceren. Het moet in één keer goed.’
Is het dan ooit helemaal goed?
‘Er zullen altijd vragen open blijven staan, maar ik denk dat ik het nu goed genoeg heb onderbouwd.’
Hebt u spijt van uw uitspraak in april?
‘Die had wat mij betreft niet in de krant gehoeven. Maar ik denk dat uiteindelijk niemand wakker zal liggen van die paar extra maanden.’
Was u niet bang dat anderen in de tussentijd met uw idee aan de haal zouden gaan?
‘Nee, daarvoor heb ik er te veel en te lang
CV
Erik Verlinde
Geboren op 21 januari 1962 in Woudenberg.
1988 promotie, Universiteit Utrecht 1988 postdoc, Institute for Advanced Study in Princeton, VS 1993 lid theoriegroep Cern, Genève 1996 hoogleraar Universiteit Utrecht 1999 hoogleraar Princeton University, VS 2003 hoogleraar Universiteit van Amsterdam 2010 voorpublicatie On the Origin of Gravity and the Laws of Newton, waarin hij de theorie van emergente zwaartekracht presenteert 2011 Spinozaprijs
over nagedacht. De theorie is volledig gebaseerd op een intuïtief idee. Ik weet vrij zeker dat dat niet zomaar in het hoofd van iemand anders terechtkomt.’
Zijn er wel andere fysici die zich met uw theorie bezighouden?
‘Zeker. De theorie van emergente zwaartekracht is al tientallen jaren in ontwikkeling. Ze komt voort uit ideeën van onder andere Stephen Hawking en Gerard ’t Hooft op het gebied van zwarte gaten. Die ideeën zijn later naar de snaartheorie gebracht en worden nu verder uitgewerkt (zie kader ‘Emergente zwaartekracht’).’
moeten veranderen vanwege dat soort recente ontwikkelingen?
‘Nee, het is juist prettig dat sommige denkstappen al door anderen worden gedaan. Ik ga dan een paar denkstappen verder. Voor veel anderen is het ultieme doel om met de theorie van emergente zwaartekracht de oude Einsteinvergelijkingen te reproduceren. Daar zijn ze onder bepaalde aannames zelfs al in geslaagd. Maar ik denk juist na over hoe het anders kan. Ik zie redenen om sommige aannames te veranderen.’
Welke aannames?
‘Vooral de aanname dat de quantuminformatie die een bepaald gebied beschrijft, opgeslagen is op het oppervlak van de rand van dat gebied. Net als bij een hologram zou alle informatie over een driedimensionale ruimte beschreven staan op een tweedimensionaal vlak. Ik stel echter dat de informatie niet alleen op de rand van het gebied staat, maar over het gehele volume verdeeld is. Daardoor krijg je in sommige gevallen afwijkingen van de Einsteinvergelijkingen.’
In wat voor gevallen?
‘De afwijkingen zijn vooral zichtbaar in de beweging van sterren in stelsels zoals de Melkweg. Je verwacht dat de sterren naar buiten toe steeds langzamer bewegen, net zoals de planeten in het zonnestelsel. Dat gebeurt ook, maar niet helemaal zoals verwacht. De precieze snelheid die astronomen waarnemen, wijkt vanaf een bepaald punt telkens evenveel af van de theoretische waarde. De sterren aan de buitenkant gaan dus sneller dan verwacht.’
Reden voor anderen om donkere materie in het leven te roepen. Waarom niet volgens u?
‘Er zijn twee mogelijke verklaringen: er is meer materie dan je ziet, of de zwaartekrachtswetten moeten op de schop. De eerste verklaring schiet tekort. Volgens de huidige theorieën hangt de hoeveelheid donkere materie rond een melkwegstelsel af van processen die plaatsvinden op het moment dat de sterren zich vormen. Deze stervormingsprocessen zijn echter zo complex dat niemand ze volledig kan doorrekenen. Toch is er een duidelijke formule die de versnelling van de sterren ten opzichte van Einsteins wetten in elk melkwegstelsel beschrijft. Zo’n directe relatie is onmogelijk te verklaren met een complexe deeltjestheorie. ‘De andere mogelijkheid is om de zwaartekrachtswetten te veranderen. Lange tijd was daar geen reden toe. Nu we zwaartekracht als emergent verschijnsel beter begrijpen, is die reden er wel. Ik laat vanuit de wetten van de thermodynamica zien dat de zwaartekracht bij grootschalige processen afwijkt van Einsteins theorie. Die theoretische afwijking komt goed overeen met de afwijkingen die astronomen meten in melkwegstelsels.’
Geeft de theorie even goede resultaten op andere plekken waar volgens astronomen donkere materie te vinden is?
‘De formule die de afwijkingen binnen melkwegstelsels beschrijft, gaat niet op voor clusters van sterrenstelsels. Waarnemingen aan het Bullet Cluster, een cluster van twee botsende sterrenstelsels, laten zien dat de zwaartekracht het sterkst is op de oorspronkelijke plek van de clusters. Dat is in tegenspraak met de theorie van Mordehai Milgrom, de Israëliër die de formule heeft opgesteld. ‘Maar mijn theorie is anders. Volgens Milgrom treden overal dezelfde afwijkingen op van Einsteins wetten. Uit mijn theorie De enige manier om dat te bewijzen, zou zijn door zo’n deeltje direct waar te nemen. Maar de experimenten die dat proberen, komen telkens met negatieve resultaten.’
Staat u dan te juichen na zo’n negatief resultaat?
‘Misschien inwendig een beetje, maar eigenlijk ben ik daar niet zo mee bezig. Ik vind het wel goed dat ze naar donkere materie zoeken. Als ze gedurende een lange periode niks vinden, zullen mensen steeds meer gaan nadenken over een alternatief. Ook daarom denk ik dat het goed is dat ik nog even heb gewacht met mijn publicatie.’
Denkt u dat men ooit zal stoppen met zoeken naar donkere materie?
‘Het bestaan ervan is nooit volledig uit te sluiten. Er zullen altijd modellen denkbaar zijn, bijvoorbeeld met neutrinoachtige deeltjes, die verklaren waarom we donkere materie tot dat moment niet hebben gemeten. Dat zijn echter niet de aantrekkelijkste modellen. De meest gewenste optie – supersymmetrische deeltjes die botsingen aangaan – is al nagenoeg uitgesloten. Die deeltjes zou je met de LHC moeten kunnen produceren, maar dat is niet gelukt.’
Leiden dit soort nulresultaten ertoe dat meer fysici naar uw kamp overstappen?
‘Ik denk dat experimentele fysici meer interesse zullen hebben dan vijf jaar geleden, toen ik alleen een intuïtief concept publiceerde. Maar het zijn vooral de snaartheoretici die ik wil overtuigen. Dat zijn de mensen die nadenken over emergente zwaartekracht. De snaartheorie is veel bekritiseerd, omdat die alleen voorspellingen deed op de kleinst mogelijke schaal en daardoor niet verifieerbaar was. Ik zeg nu dat je ideeën uit de snaartheorie kunt testen via waarnemingen aan sterrenstelsels met donkere materie. Daarmee gaat de theorie een volledig nieuwe fase in, met meetbare gegevens.’
volgt dat dit niet in elke situatie op dezelfde manier gebeurt. Alleen bij melkwegstelsels die niet worden verstoord voldoen ze aan Milgroms formule. In andere gevallen afhankelijk van de verstoringen soms wel en soms niet. Maar ik moet bekennen dat mijn theorie niet ver genoeg is ontwikkeld om uit te kunnen rekenen wat er in deze gevallen precies gebeurt.’
Is er binnen uw theorie helemaal geen ruimte voor donkere materie, of bent u als polder-Einstein wel bereid tot een poldermodel met een beetje donkere materie?
‘Aan clusters wordt meer donkere materie toegeschreven dan aan melkwegstelsels. Het zou kunnen dat bepaalde soorten onzichtbare deeltjes, neutrino’s bijvoorbeeld, voor dat verschil zorgen. Maar ik ben ervan overtuigd dat het gros van wat nu als donkere materie wordt gezien, dat niet is. ‘Er zullen heus nog wel onontdekte deeltjes zijn, maar niet een deeltje dat zo stabiel is dat het nergens mee reageert en niet vervalt. Als de LHC een nieuw deeltje ontdekt, dan hoeft dat dus niet per se donkere materie te zijn.
Wat voor experiment kan uw theorie echt op de proef stellen?
‘Nog betere directe waarneming van sterrenstelsels. Met meer directe waarnemingen kun je verschijnselen beter verklaren, mits je een idee hebt wat de achterliggende theorie is. ‘Ikzelf vind overigens dat een theorie ook zonder waarnemingen overtuigend kan zijn. Einsteins algemene relativiteitstheorie draaide ook niet om de kleine afwijking van Mercurius die hij voorspelde. Het succes kwam voort uit de logica van de theorie. Ik voorspel net zo’n afwijking, alleen dan op veel grotere schaal. Dat hoop ik vanuit de logica van de theorie te bewijzen.’
DE KEUZE F GRAA DIJK VA N
‘Tijdens mijn promotie in Utrecht deelde ik een kamer met Erik Verlinde. In die jaren zaten we daar vaak samen eindeloos te filosoferen. Ik ben sindsdien een van zijn grootste fans. Hij is een van de meest originele denkers die ik ken. Hij heeft de durf om zijn eigen pad te zoeken in een tijd waarin de meeste mensen meer van hetzelfde doen.’
Kijken er veel collega’s over uw schouder mee?
‘Het begint wel rond te zingen. Een punt van zorg is echter dat snaartheoretici over het algemeen niks van donkere materie weten en astronomen niks van snaartheorie. Ze zijn wel blij met mijn contactpoging. ‘Ik heb natuurlijk al wat dingen verteld op conferenties. Dat vinden ze fascinerend, maar ze zullen pas oordelen als ze de details in de publicatie hebben gezien. Net als bij mijn vorige publicatie zullen er discussies volgen. Ze zullen vast niet direct overtuigd zijn.’
Vindt u het frustrerend dat veel vakgenoten donkere materie als een voldongen feit zien?
‘Ik vind het wel verrassend als iemand tijdens een conferentie maar één slide laat zien over donkere materie in melkwegstelsels en vervolgens alleen maar praat over de zoektocht naar een deeltje. De denkstap dat donkere materie niet vanzelfsprekend bestaat, wordt nauwelijks gemaakt. Veel wetenschappers kopiëren elkaar en gaan volledig uit van de autoriteit van anderen. Ik ging er vroeger ook vanuit dat donkere materie een of ander deeltje was. Pas zo’n vijf à zes jaar geleden ontstond bij mij de twijfel.’
Was het een bewuste keus om radicaal tegen de stroom in te gaan?
‘Ik heb me altijd aangetrokken gevoeld tot zwaartekracht. Samen met zwarte gaten en quantummechanica werd dat mijn onderzoeksthema. In het begin heb ik me veel met mathematische fysica beziggehouden, onder andere samen met Robbert Dijkgraaf, maar op een gegeven moment ben ik dat minder gaan doen. In dat veld komen veel modeonderwerpen voorbij. Elke keer van de ene wiskundige ontwikkeling naar de andere, dat voelde niet nuttig voor mij. ‘Ik denk dat ik een goede intuïtie heb. Op een gegeven moment heb ik bewust besloten voortaan alleen nog maar mijn intuïtie te volgen. Hoe dan ook. Ik heb iets begrepen over zwaartekracht, puur door erover na te denken. Bij het uitwerken behaalde ik telkens kleine doorbraakjes die mijn idee bevestigden. De laatste jaren moest ik de stap maken van quantummechanische processen naar sterrenstelsels. Dat is een grote conceptuele stap. Formules uit de snaartheorie bleken daarbij enorm belangrijk. Maar mijn werk bleef heel anders dan dat van degenen die de snaartheorie alleen maar volgen.’
Hebt u die stap helemaal als enige gemaakt?
‘Ja, het is dan ook een individuele publicatie. Dat ik de enige ben, heeft trouwens ook met durf te maken.’
Zijn anderen bang om afgebrand te worden?
‘Anderen wel. Ikzelf ben erop voorbereid. Ik stel mezelf de hele tijd vragen, scan mijn volledige redenering om te achterhalen waar de bottlenecks zitten. Ik ben mijn sterkste criticus.’
Zijn er mensen met wie u deze worsteling deelt?
‘Ik laat mijn twee promovendi dingen doorrekenen. Daar zal een vervolgartikel uit voortkomen. Verder is er niemand met wie ik mijn theorie in detail bespreek.’
Ook niet met de studenten aan wie u college geeft?
‘Die moeten eerst de oude theorie leren. Net zoals ze nog steeds eerst de wetten van Newton leren en dan pas die van Einstein. Aan het eind van mijn colleges laat ik weleens wat van mijn eigen werk zien. De betere studenten vinden dat heel interessant; ik had er laatst nog een leuke discussie over.’
En Robbert Dijkgraaf?
‘Die heeft het erg druk. We praten soms kort. Robbert weet veel en leest veel, maar hij houdt zich niet in detail bezig met donkere materie. Ik heb me zelf flink moeten inlezen in astronomische theorieën voor ik me die eigen had gemaakt. Voor mijn werk is een brede achtergrond vereist. Die hebben anderen niet.’
Voelt u zich niet eenzaam?
‘Nee, niet echt. Je leest weleens dat belangrijke wetenschappelijke resultaten tegenwoordig alleen nog maar in grote samenwerkingsverbanden worden behaald. Ik laat graag zien dat het ook nog individueel kan.’
VERLINDES THEORIE
EMERGENTE ZWAARTEKRACHT
De kerngedachte van Verlindes theorie is dat zwaartekracht een emergent verschijnsel is: iets dat voortvloeit uit een dieperliggend verschijnsel. Je kunt het vergelijken met temperatuur. De warmte die we op een zomerse dag voelen is geen fundamenteel natuurverschijnsel, maar het gevolg van een hogere snelheid van atomen en moleculen in de lucht. Bij de theorie van emergente zwaartekracht is quantuminformatie het onderliggende verschijnsel. Dat is geen nieuw begrip. Stephen Hawking en Gerard ’t Hooft hielden zich al in de jaren negentig bezig met quantuminformatie om een mysterie rond zwart gaten op te lossen. Zwarte gaten hebben een waarnemingshorizon: een grens waarbinnen niets aan het zwarte gat kan ontsnappen, zelfs licht niet. Hawking kwam erachter dat deze horizon leidt tot een
paradox. Op de grens kunnen namelijk spontaan twee deeltjes ontstaan – dat gebeurt voortdurend, overal in het heelal. Zulke spontaan gevormde deeltjes zijn verstrengeld: ze bevatten informatie over elkaars quantummechanische eigenschappen. Maar als het ene deeltje net binnen de grens ontstaat en het andere deeltje net erbuiten, zal het ene deeltje het zwarte gat in kukelen en het andere niet. Het zwarte gat heeft dan informatie opgeslokt over het ontsnapte deeltje. Dit druist in tegen het fundamentele principe uit de quantummechanica dat informatie altijd behouden blijft. ’t Hooft loste deze ‘informatieparadox’ op door
Gerard ’t Hooft hield zich al in de jaren negentig bezig met quantuminformatie om een mysterie rond zwarte gaten op te lossen.
ED VAN RIJSWIJK te stellen dat de informatie die het zwarte gat opslokt behouden blijft op de waarnemingshorizon. Hij stelde de horizon voor als een schilvormige geheugenkaart die alle informatie binnen het zwarte gat bevat. Net als bij een hologram representeert die tweedimensionale geheugenschil een driedimensionaal verschijnsel. Vanwege die analogie noemde ’t Hooft dit het ‘holografisch principe’. Het holografisch principe is niet alleen bij zwarte gaten toepasbaar. Als je een stuk ruimte om je heen in een denkbeeldige doos vangt, dan kun je uit de grootte van het door jou gecreëerde grensoppervlak afleiden hoeveel informatie de deeltjes binnen de doos bevatten. Ongeacht waar je de doos plaatst. Je kunt zelfs de rand van het waarneembare heelal als grens nemen. In dat geval is de grootte van de waarnemingshorizon gerelateerd aan de totale hoeveelheid informatie in het heelal. Nu komen we bij de theorie van emergente zwaartekracht. Volgens die theorie is zwaartekracht het gevolg van veranderingen in de informatieverdeling in een bepaald gebied. Een planeet die van positie verandert, een atoom dat vervalt: elk natuurkundig proces veroorzaakt een herschikking van de infobits. Zo’n herschikking ervaren wij als zwaartekracht. Vakgenoten van Verlinde zijn er al in geslaagd om – met enkele aannames – uit het concept van emergente zwaartekracht de Einsteinvergelijkingen af te leiden: de basisvergelijkingen van de algemene relativiteitstheorie. Bij hen blijft het echter bij een nieuwe interpretatie van dezelfde uitkomsten. Verlinde onderscheidt zich door enkele aannames ter veranderen, waardoor zijn theorie in bepaalde situaties afwijkt van die van Einstein. De belangrijkste aanpassing zit in de plek waar de informatie zich bevindt. Volgens Verlinde ligt de quantuminformatie over een bepaald gebied niet alleen op het omringende oppervlak, maar verspreid over het hele volume. Alle sterren en planeten drijven dus in een soep van bits die samen met de bits aan de waarnemingshorizon alle informatie in het heelal bevatten. Deze informatiesoep lost een belangrijk probleem op. De totale hoeveelheid informatie op de waarnemingshorizon, oftewel de entropie van het heelal, is in de oorspronkelijke theorie van emergente zwaartekracht veel groter dan de entropie die alle waarneembare materie samen levert. Een factor 1030 groter maar liefst. Net als bij de berekeningen uit de algemene relativiteitstheorie is dit alleen op te lossen met een heleboel donkere materie en donkere energie. In Verlindes theorie is het echter de quantuminformatiesoep binnen de bol die de extra entropie voor zijn rekening neemt. Er zijn dan geen duistere deeltjes vereist om de formules kloppend te maken.
SNELLE STERREN
Het bijzonderste aspect van Verlindes huidige publicatie is dat hij de theorie van emergente zwaartekracht in verband brengt met sterrenkundige waarnemingen. Het gaat dan om waarnemingen aan spiraalvormige sterrenstelsels zoals de Melkweg. De sterren aan de
binnenkant van deze stelsels bewegen precies zoals Einsteins wetten voorspellen. Aan de buitenkant bewegen ze echter telkens harder dan je zou verwachten op basis van de hoeveelheid materie om ze heen. Opvallend is dat de versnelling ten opzichte van de theoretische waarde in elk stelsel even groot is. De Israëliër Mordehai Milgrom stelde al in 1983 een formule op die dit verschijnsel beschrijft. De gangbare verklaring voor de snelle sterren is dat er een gigantische band van donkere materie rond melkwegstelsels zit. Dat zijn onzichtbare deeltjes die alleen via de zwaartekracht interacties aangaan. Als dat klopt, hebben melkwegstelsels een veel hogere donkeremateriedichtheid dan de rest van het heelal. De
‘halo’ rond de Melkweg heeft bijvoorbeeld dertig keer zoveel massa als alle sterren en planeten binnen het stelsel bij elkaar, terwijl in het hele heelal naar schatting ‘slechts’ zes keer zoveel donkere materie als gewone materie is. Volgens de huidige theorieën wordt dat verschil veroorzaakt door stervormingsprocessen in melkwegstelsels, waarbij gewone materie wordt weggeblazen. Deze processen zijn dermate ingewikkeld dat astrofysici ze niet volledig kunnen uitrekenen. Toch is het resultaat uiteindelijk altijd in overeenstemming met Milgroms eenvoudige formule. Volgens Verlinde wijst dat erop dat de donkere-materiehalo geen goede verklaring is. Met zijn theorie van emergente zwaartekracht verklaart hij de snelle sterren op een andere manier: via een aanpassing van Einsteins formules. Verlindes aanname dat de quantuminformatie die een bepaald gebied beschrijft niet alleen op het oppervlak van dat gebied geschreven staat, maar overal erdoorheen, veroorzaakt een afwijking van de algemene relativiteitstheorie. Die afwijking komt echter slechts in bepaalde situaties naar voren. Als je een relatief klein gebied beschrijft, is de informatie op het oppervlak dominant en blijven Einsteins wetten intact. Daardoor gaan sterren aan de binnenkant van melkwegstelsels precies zo hard als je verwacht. Maar als je het gebied uitbreidt, neemt het volume sneller toe dan het omringende oppervlak. Vanaf een bepaalde afstand gaat de quantuminformatie in het volume een merkbare bijdrage leveren aan de totale hoeveelheid informatie. Dat verklaart volgens Verlinde waarom sterren aan de buitenkant van melkwegstelsels altijd met dezelfde versnelling afwijken van de bestaande theorie. Op nog grotere afstand – zoals wanneer je het heelal als geheel beschouwt – speelt de quantuminformatie in het volume een nog belangrijkere rol, zodat de afwijking van de algemene relativiteitstheorie steeds groter wordt. Uiteindelijk hoopt Verlinde dan ook met zijn theorie alle kosmologische theorieën over donkere materie en donkere energie omver te werpen.
Een voorbeeld van zo’n groot samenwerkingsverband is de Ligo-collaboratie, die begin dit jaar het bestaan van zwaartekrachtsgolven aantoonde. Hoe kijkt u naar die ontdekking?
‘Ik had niet verwacht dat ze meetbaar zouden zijn, maar ik heb wel altijd geloofd in het bestaan van zwaartekrachtsgolven. Als emergent verschijnsel kan zwaartekracht nog altijd op kleine schaal trillingen in de ruimte opwekken, vergelijkbaar met geluidsgolven. Ik geloof daarentegen niet in zwaartekrachtsgolven op kosmologische schaal, die uit de oerknal zouden zijn ontstaan.’ Maar als ik met mijn theorie wat dingen uitreken op dat gebied, komt het wel uit.’
Verwacht u binnenkort een revolutie in de theoretische fysica?
‘Ja, op het gebied van zwaartekracht en kosmologie. Ik hoop dat het idee van emergente zwaartekracht en quantuminformatie binnen twee decennia de bestaande theorieën vervangt. Niet iedereen ziet het, maar volgens mij staan we aan de vooravond van een revolutie die even groot of misschien wel groter is dan die van de quantummechanica en de relativiteitstheorie bij elkaar.’
Hoe ziet u uw eigen rol daarin?
‘De theorie is nog lang niet af, dus dat is nu moeilijk te zeggen, maar ik denk wel dat ik een flinke stap heb gezet. Mijn grootste angst is dat mensen me niet zullen begrijpen. Dat mijn artikel in de kast wordt gelegd en over vijftien jaar iemand zegt: ‘O, dat bedoelde hij.’ Dat mijn theorie niet fout is, maar bewust of onbewust onbegrepen blijft.’
Bewust? Uit jaloezie?
‘Dat kan een rol spelen. Soms heb je niet de gunfactor, willen mensen je geen credits geven. Dat hangt ook af van de woorden waarmee je het idee presenteert. Belangrijk is dat je claims niet te sterk zijn. Breng je een theorie als een ‘voorstel’ of als iets anders? Dat zijn dingen waar ik de laatste tijd veel over heb nagedacht.’
In 2014 dachten fysici dat ze in de kosmische achtergrondstraling bewijs voor zulke zwaartekrachtsgolven vlak na de oerknal hadden ontdekt. Dat resultaat werd later ingetrokken. Hoe kijkt u daarnaar?
‘Daar had ik vanaf het begin mijn twijfels over. Ik geloof niet in het opstellen van kosmologische scenario’s. Op basis van metingen aan de kosmische achtergrondstraling creëren fysici een scenario over het heelal vanaf de oerknal, waarbij donkere materie een soort placeholder is. Hij wordt overal ingezet om onbekende dingen te verklaren. ‘Ik heb sowieso conceptueel moeite met de oerknal, waarbij iets uit niets ontstaat. Het hele heelal zou moeten zijn voortgekomen uit iets dat kleiner is dan een krijtje. Dat is voor mij onbevattelijk, zelfs als ik er langer in detail over nadenk. ‘Het probleem is dat de kosmologie nog volledig leunt op de theorieën van Einstein. Met een andere taal zullen we de zwaartekracht beter begrijpen. Dan worden dit soort concepten, zelfs als de formules hetzelfde blijven, beter te behappen. Ik houd me daarom voorlopig bezig met directe waarneming aan sterrenstelsels en niet met donkere materie en donkere energie in het vroege universum.
Als mensen u niet begrijpen, hebt u het dan wel goed genoeg uitgelegd?
‘Als je tegen iemand schaakt en je verliest doordat je zijn zetten niet begrijpt, dan is dat niet de schuld van je tegenstander. Je hebt immers elke zet kunnen zien. Ik heb in mijn artikel laten zien hoe het zit. Het is nu aan anderen om het te begrijpen.’
