Twee zaklampen bieden een alfa zicht op ruimtetijd

Oneindig lijkt de stroom populair- wetenschappelijke boeken over het heelal, verre sterrenstelsels, de zwaartekracht en zwarte gaten – en niet te vergeten over Einstein, die onze kijk op al deze fenomenen voorgoed veranderde. Dus wat moeten in heelalsnaam met wéér zo’n boek, nu met de titel Ruimtetijd, hoe Einstein het heelal een vierde dimensie gaf? Nou, lezen!

Want de Nederlandse wetenschapsjournalist Yannick Fritschy beschrijft de Einstein-revolutie in de natuurkunde zo helder, dat die zelfs te volgen is voor iemand die na zijn vijftiende geen wiskunde- of natuurkundeboek heeft aangeraakt*. En zo puntig en lichtvoetig dat ook een meer ingewijde plezier zal beleven aan het voor bèta’s overbekende verhaal.

Dit verhaal is dat Einstein een eeuw geleden met een voorhamer een einde maakte aan het Newtoniaanse beeld van de wereld met drie dimensies en een universele tijd. In Einsteins wereld – nou ja, heelal – werd de tijd de vierde dimensie en werd zelfs een met de ruimte – de ‘ruimtetijd’. Tijd, afstand en zelfs gelijktijdigheid werden relatief, ofwel afhankelijk van wie deze fenomenen waar observeert.

Onderzoekers hebben de theorieën van Einstein in vele experimenten bevestigd, meest recent nog met de waarneming van door hem voorspelde zwaartekrachtgolven. Ook in het dagelijks leven kom je Einstein tegen, zoals bij de TomTom, die steeds zorgt dat het verschil in tijdsverloop tussen aarde en satellieten niet leidt tot afwijkingen van kilometers.

Toch zal voor de meeste mensen Einsteins wereldbeeld het voorstellingsvermogen te boven gaan. En juist het menselijk voorstellingsvermogen is de motor van het boekje. Fritschy laat zien hoe Einstein tot diens inzichten kwam door zijn uitzonderlijke verbeeldingskracht, die hem in staat stelde om bijzondere vragen te stellen (wat als je met de snelheid van het licht zou reizen?) en ook nog te beantwoorden. Tegelijkertijd prikkelt hij de verbeeldingskracht van de lezer zo, dat deze iets ziet van wat Einstein zag.

Fritschy doet dit vooral met analogieën, vaak ontleend aan Einstein, soms wat aangepast. Zo vervangt hij in een rijdende trein twee blikseminslagen van Einstein door twee zaklantaarns om de relativiteit van gelijktijdigheid te verbeelden. Hij bedenkt zelf ook mooie beelden, bijvoorbeeld om uit te leggen hoe lastig het is in een 3d-wereld na te denken over een vierde dimensie: zoals je bij een „schaakspel niet telkens gaat aangeven hoe hoog de stukken staan”.

Daarnaast gebruikt Fritschy heldere diagrammen, bijvoorbeeld een ruimtetijddiagram dat laat zien hoe het afschieten van een kanonskogel voor elk van de drie waarnemers anders verloopt. Gelukkig neemt hij af en toe ook een wiskundige formule op, zoals die waarin de ruimtetijd een plek heeft gekregen. Deze formule, waarvoor Einstein hulp kreeg van een wiskundige, is best te volgen voor iemand die de stelling van Pythagoras nog ergens in het geheugen heeft – en is in zijn compactheid trouwens beeldschoon.

Schrik je toch, dan zegt Fritschy: „Maak je niet druk”; want de wiskunde is soms ook „beestachtig moeilijk”. Deze conversatietoon maakt het boekje aangenaam licht, net als de trefzekere citaten en speelse voetnoten** met terzijdes. Zo geeft het boek je haast ongemerkt een groot cadeau: het begin van het een besef van wat ruimtetijd is.

* Echt waar. Lang kon een gymnasium-alfa-leerling na drie jaar de exacte vakken ‘laten vallen’. ** De voetnoten zouden best nog langer mogen, zoals in La vie mode d’emploi van George Perec die er hele schaakpartijen in opnam.