Nieuwe theorie van Nederlandse fysicus: zwaartekracht is een illusie

Theoretische natuurkunde

Fysicus Erik Verlinde heeft zijn nieuwe theorie over de zwaartekracht gepubliceerd. Staan we echt ‘aan de vooravond van een revolutie?’

Sterrenstelsel M101. Volgens Verlindes theorie is er géén ‘donkere materie’ nodig om de gemeten draaiing van sterrenstelsels te verklaren. Foto NASA / ESA / Hubble

De Amsterdamse theoretisch fysicus Erik Verlinde heeft maandagnacht zijn langverwachte artikel over zijn nieuwe theorie over zwaartekracht op internet gepubliceerd. Collega-fysici kunnen nu hun tanden stukbijten op het ongeveer 40 pagina’s tellende artikel. Verlinde maakte furore toen hij enkele jaren geleden besloot dat het tijd was „om luid en duidelijk te roepen” wat onder fysici al langer in de lucht hing. Of in zijn woorden: „de zwaartekracht bestaat niet”, zoals hij destijds in The New York Times zei. Zwaartekracht is een illusie.

In het voorjaar meldden Nederlandse wetenschapsbladen en verschillende kranten al dat het artikel nagenoeg rond was en dat de natuurkunde, in de woorden van Verlinde, „aan de vooravond van een revolutie” stond. Het heeft iets langer geduurd, maar nu staat zijn artikel op ArXiv, de online preprintserver voor wis- en natuurkundeartikelen. Deze stukken worden voor plaatsing niet inhoudelijk beoordeeld door collega-wetenschappers.

Kijk hieronder hoe Erik Verlinde zijn nieuwe theorie uitlegt op een video van de Universiteit van Amsterdam (Engelstalig). Tekst gaat verder onder video

Terwijl Newton zich liet inspireren door mechanieken zoals het uurwerk, en Einstein door recente vindingen als liften en treinen (en het gelijkzetten van klokken als gevolg daarvan), is Verlindes idee geïnspireerd op informatie. Op nullen en enen. Daarmee legt Verlindes werk, anders dan dat van Einstein, ook een verband met de quantummechanica.

Newton had al moeite

Dat de zwaartekracht problematisch is, is dus op zichzelf geen nieuws. Toen Newton aan het einde van de zeventiende eeuw zijn beroemde formule van de zwaartekracht publiceerde in zijn meesterwerk Principia voegde hij al een bijsluiter toe. De formule beschreef uitstekend hoe voorwerpen naar de aarde vallen en planeten rond de zon cirkelen, maar hóe die zwaartekracht werkte was raadselachtig. Newton zelf noemde de gedachte dat massa’s elkaar op vaak grote afstand en dwars door de lege ruimte aantrekken, een „absurditeit”. Er moest een betere verklaring zijn, maar of die materieel of immaterieel was, liet Newton aan zijn lezers over.

Einstein betwist

Opmerkelijk is dat Verlinde ook Einsteins beschrijving van de zwaartekracht betwist. Want Einstein was de man die ruim tweehonderd jaar na Newton de zwaartekracht eindelijk in een nieuw jasje goot. In zijn Algemene Relativiteitstheorie zijn zwaartekrachtseffecten het gevolg van een kromming van de ruimtetijd. Samengevat: voorwerpen vallen niet onder invloed van een kracht, maar omdat ze steeds sneller langs de glijbaan van die gekromde ruimtetijd glijden.

De kosmos verzet zich tegen informatieverplaatsing

In Verlindes optiek is de traagheid van voorwerpen met massa (zij zijn altijd trager dan het licht en onderhevig aan de zwaartekrachtseffecten van naburige massa’s) te wijten aan het verzet van de kosmos tegen het verplaatsen van informatie: van alle informatie die besloten ligt in de quantumgetallen van de atomen en moleculen in materie. Regels voor het verplaatsen van informatie, en voor het minimaliseren van de hoeveelheid verplaatste informatie, leiden dan tot specifieke zwaartekrachtseffecten.

In die nieuwe invalshoek staan begrippen als ‘entropie’ en ‘emergentie’ centraal. In 2009 liet Verlinde al zien – overigens niet als eerste – dat hij door daar mee te spelen de zwaartekrachtswetten van Newton kon afleiden. Maar de betekenis van dat ‘spel’ was onduidelijk. Kon Verlinde ook complexere fenomenen aan zoals Einsteins Algemene Relativiteitstheorie dat kan? En toetsbare voorspellingen doen?

Donkere materie is een schijnoplossing

In de jaren daarna richtte Verlinde zich onder andere op de zwaartekrachtseffecten die zich in sterrenstelsels manifesteren zonder dat er een bron – sterren, zwarte gaten of andere vormen van zichtbare materie – aan te wijzen valt. De oplossing dat het hier ‘donkere materie’ betreft, is volgens Verlinde een schijnoplossing. Het bestaan van donkere materie is een illusie, concludeerde hij, en fysici die jacht maken op donkere-materiedeeltjes zullen nooit iets vinden.

Verlinde maakte grote claims. „Donkere materie bestaat niet”, dus. En zelfs: „De oerknal bestaat niet.” Ze lieten zijn collega’s verdeeld achter. Verlinde (54) heeft een grote reputatie als snaarfysicus – reden om zijn ideeën serieus te nemen. Anderzijds lijken de claims erg groot en het bewijs vooralsnog mager. Het nu geopenbaarde artikel moet meer duidelijkheid geven. Voor de zekerheid werd van het ‘upload-moment’ naar arXiv alvast een foto op twitter verspreid en Verlinde heeft verschillende optredens, zoals in de Amsterdamse Stadsschouwburg, op het programma staan.