Erik Verlinde

Computerbits zijn precies dezelfde als die van de donkere energie. Materie wordt gemaakt uit dezelfde informatie die elders in de donkere energie zit.

De nieuwe zwaartekrachttheorie van Erik Verlinde

Als we de Nederlandse pers mogen geloven is er in de persoon van de Nederlander Erik Verlinde een nieuwe Einstein opgestaan die een nieuw tijdperk inluidt voor de natuurkunde.

Erik Peter Verlinde (Woudenberg, 21 januari 1962) is hoogleraar in de theoretische fysica aan de Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica van de Universiteit van Amsterdam. Zijn onderzoek richt zich voornamelijk op de snaartheorie en hiermee samenhangende theorieën, zwaartekracht, zwarte gaten en kosmologie.

Het idee van Verlinde

Verlinde knoopt in zijn publicaties een aantal nieuwe ideeën aan elkaar. In 2010 schreef hij een artikel waarin hij aantoonde hoe cruciaal het idee van informatie is voor het goed begrijpen van de zwaartekracht. In navolging van onder meer de Amerikaanse natuurkundige Ted Jacobson onderzoekt Verlinde in dat artikel in hoeverre de zwaartekrachtswetten gezien kunnen worden als gevolg van de thermodynamische eigenschappen van de kracht. De reden dat zoiets denkbaar is, is dat juist het al dan niet in ogenschouw nemen van bepaalde informatie kan leiden tot dynamische effecten. Neem bijvoorbeeld een groot aantal luchtmoleculen en plaats die in een hoek van een kamer. Als we nu de baan van een individueel molecuul volgen, zullen we weinig bijzonders zien. Zo’n molecuul zal met een bepaalde snelheid in een bepaalde richting bewegen, tot het muur van de kamer tegenkomt. Daar bots het als een biljartbal tegenaan, waarna in een andere richting weer verder beweegt. Bekijken we een willekeurig ander molecuul, dan zien we een soortgelijk proces. Bekijken we alle luchtmoleculen samen, dan zien we echter iets heel anders gebeuren. Aan het begin van ons experiment bevinden alle moleculen zich in een hoek van de kamer. Ze zullen daar natuurlijk niet allemaal blijven: door zuiver willekeurige bewegingen zullen de moleculen zich in de loop van de tijd gelijk over de ruimte verdelen. Wat we hier op grote schaal zien ontstaan is het verschijnsel van druk: de luchtdruk is aan het begin van het experiment in de hoek van de kamer heel hoog, waardoor de lucht die hoek ‘uitgeduwd’ lijkt te worden. Een individueel gasmolecuul heeft geen druk. De luctdruk is een emergente, op grote schaal verschijnende eigenschap van alle moleculen samen. Dat op deze manier ook krachten kunnen ontstaan, weten we uit het dagelijks leven. Verschillen in de luchtdruk en de luchtstromen die daaruit volgen, wind. Kunnen we gebruiken om bijvoorbeeld een zeilboot voort te stuwen.

Wat Verlinde zich in 2010 afvroeg was: is een goed begrip van de thermodynamische informatie die op microscopische schaal in de zwaartekracht ‘zit; voldoende om die krachten op microscopische schaal te begrijpen ? Het verrassende antwoord was ‘ja; gebruikmakend lukte het hem om uit een heel simpele beschrijving in termen van quantummechanische ‘computerbits’ de exacte zwaartekrachtswetten van Isaac Newton en Albert Einstein af te leiden. Die wetten zelf waren natuurlijk niets nieuws, maar de manier waarop Eric Verlinde ze afleidde wel. Zijn resultaat leek een belangrijke aanwijzing voor het feit dat we de zwaartekracht op de allerkleinste schaal niet moeten vergelijken met krachten zoals de elektromagnetische kracht en de kernkrachten, maar dat die kracht veeleer gezien moet worden als een emergentie, thermodynamisch verschijnsel dat voorkomt uit de verdeling van informatie in het heelal.

Donkere materie

Twee belangrijke vragen bleven in Verlindes artikel uit 2010 open. Allereerst: wat zijn precies de computerbits. Wat bevat precies de informatie die uiteindelijk tot de zwaartekrachtswetten leidt? En ten tweede kan deze nieuwe microscopische visie op zwaartekracht ons helpen om ook de raadsel op grote schaal te begrijpen? Kunnen we op deze manier iets leren over donkere energie en donkere materie. Op beide vragen werpt Verlinde in zijn artikel nieuw licht. Hij identificeert de informatiedrager de harde schijf van het heelal. Met de donkere energie. Dat die verrassende aaname hout snijdt, blijkt uit de diverse gevolgen ervan. Merk allereerst op dat de donkere achtergrondenergie zich overal in het heelal bevindt. Daarmee bevindt de informatie in Eric Verlinde wereldbeeld zich dus in eerste instantie in het volume van het heelal. En niet alleen in een oppervlak op de rand van een gebied. Verlinde wijkt daarmee af van het uitgangspunt van Maldacena. In Verlindes beeld is het modelheelal Maldacena een ‘leeg’ heelal, een grondtoestand die vervolgens nog met donkere energie gevuld moet worden om ons echte heelal te kunnen beschrijven.

De vraag is natuurlijk beschijft Verlindes oplossing ook daadwerkelijk wat er in de natuur gebeurd? De meningen zijn vooralsnog verdeeld.

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.