Geen tijd meer in het kwantumtheater
30 november 2018 00:00Een kort verhaal over de bizarre consequenties van de kwantummechanica zette me weer eens aan het denken over het begrip tijd. Ik maak u graag deelgenoot van mijn fascinatie en ik kan u gerust de clou van het verhaal vertellen want de kans dat u het boekje ook gaat lezen lijkt me vrijwel nul. Ik heb het over “Le Théâtre quantique”, geschreven door Alain Connes, een Franse wiskundige. Hij schrijft over Charlotte, een vrouwelijke wetenschapper die werkt bij CERN, het Europese instituut dat met behulp van enorme apparaten onderzoek doet naar de allerkleinste bouwstenen van de materie. Ik heb het altijd fascinerend gevonden: hoe kleiner de dingen die je wilt onderzoeken, hoe groter het apparaat dat je daarvoor nodig hebt. Het meest tot de verbeelding sprekende ding van CERN is de “large hadron collider”, een cirkelvormige tunnel van 27 kilometer, uitgeboord in de bergen op de grens van Zwitserland en Frankrijk. Daarmee kan men onderdelen van atomen versnellen tot dicht bij de lichtsnelheid en vervolgens zo verschrikkelijk hard op elkaar laten botsen dat de allerkleinste splinters van de materie zichtbaar worden. Zo kon men in 2012 het Higgsboson aantonen, dat al in 1964 op theoretische gronden werd voorspeld. De botsingen worden waargenomen met de Atlasdetector, een krankzinnig ingewikkeld apparaat van 25 meter diameter, verbonden met een netwerk van computers van ongekende omvang.
De hoofdpersoon Charlotte is in deze omgeving onderzoeksleider maar ze geniet van een kort verlof omdat er een ongeluk is gebeurd en de boel stil ligt (zo’n ongeluk is werkelijk gebeurd, in 2008). Er speelt natuurlijk het een en ander aan jaloezie en verborgen liefdes, maar als je het boekje gaat lezen om iets te leren over romantiek onder wetenschappers kom je bedrogen uit. Als Charlotte haar vriend thuis ontvangt (die – hoe subtiel – een exemplaar van “Vijftig tinten grijs” als cadeau voor haar mee brengt), praten ze de hele avond over de EPR-paradox, een gedachte-experiment over de geldigheid van de speciale relativiteitstheorie van Einstein.
Maar goed, Charlotte is – net als ik – gegrepen door het verschijnsel tijd en ze besluit uit vrije wil om een experiment met zichzelf uit te voeren. De grote Atlasdetector staat toch stil. Met medewerking van een vrouwelijke collega weet ze zich te plaatsen in het centrum van de detector, die vervolgens via een naald haar hersenen uitleest, in zo’n mate van detail dat alle zenuwcellen en hun verbindingen, alle moleculen en atomen bekend zijn. Al deze informatie wordt opgeslagen in het netwerk van computers dat met de detector verbonden is. Als je zo’n afbeelding hebt van iemands hersenen, waarin geen enkele onzekerheid meer bestaat over de positie van de kleinste onderdelen, verdwijnt de tijd. Dat is tenminste het superrare gevolg van de kwantummechanica: het verstrijken van de tijd is een gevolg van het feit dat we niet alle toestanden waarin de wereld kan verkeren tot in alle details kennen. Charlotte ervaart een oneindigheid. Ze is tegelijkertijd in de verre toekomst en in het verre verleden. Ze ervaart een ongekende eenheid van alles. Ze is in het kwantumtheater, waar de tijd niet bestaat. En het rare is, alleen personen die in een zekere symmetrierelatie tot elkaar staan zijn voor elkaar zichtbaar. Daarmee zinspeelt Connes op het belang van symmetrie tussen de elementaire deeltjes.
Gelukkig voor het verhaal keert ze ook weer terug naar de gewone tijd en kan ze vertellen over haar ervaringen. De terugkeer vond ze een extreem angstige gebeurtenis want ze moest de oneindigheid waar ze korte tijd deel van uitmaakte weer opgeven en meegaan in de maalstroom van de tijd.
Na het verhaal van Charlotte begreep ik weer waarom deze tak van de moderne natuurkunde zo’n extreem grote aantrekkingskracht uitoefent op allerlei lieden die helemaal niks van kwantummechanica begrijpen, inclusief ik zelf.
