De theorie van alles of unificatietheorie is een nog niet bestaande theorie die de verschillende fundamentele theorieën in de natuurkunde met elkaar moet verbinden. Het is voor veel beroemde fysici een levensdoel geweest om alle tot nog toe bestaande natuurkundige theorieën met elkaar te verenigen in een enkele fundamentele unificatie theorie. De heilige graal vinden in het landschap van het fysisch denken. Wat zijn nu die bestaande theorieën?
Je hebt de vier fundamentele natuurkrachten:
- De sterke kernkracht, de kracht die de quarks in protonen en neutronen bij elkaar houdt en ze beide samenhouden in de atoomkern. De uitwisseldeeltjes voor deze kracht zijn de verschillende gluonen.
- De zwakke kernkracht, die zorgt voor radioactiviteit, een afstotende interactie op korte afstand tussen elektronen, neutrino’s en quarks. Wordt geregeld door de W-bosonen en het Z-boson.
- De elektromagnetische kracht, die op elektrisch geladen deeltjes inwerkt. Het foton is het uitwisseldeeltje voor deze kracht. Het zorgt voor magnetisme, elektriciteit en licht verschijnselen.
- De zwaartekracht, een aantrekkingskracht op zowel korte als lange afstand, die op alle deeltjes werkt, maar tevens op het niveau van de microwereld, vele malen zwakker dan de eerder genoemde krachten. Doordat deze kracht evenredig toeneemt met de massa, wordt hij toch belangrijk op het niveau van wat voor ons gewone, alledaagse objecten zijn. Het is ook de kracht die er voor zorgt dat er niets zomaar van de aarde afvliegt en dat manen, planeten en sterren in hun baan in de ruimte blijven. De oude gravitatie wet van Newton maakt deel uit van de klassieke mechanica. Het gaat uit van een lichaam en is evenredig met de massa van dat lichaam en beïnvloedt van daaruit onmiddellijk de overige lichamen in het heelal. De opvolger van de wet van Newton, is de algemene relativiteitstheorie van Einstein. Deze theorie leidt bij lage snelheden tot dezelfde uitkomst als de wet van Newton, maar geeft in bepaalde extreme gevallen een precieuzer antwoord dan de Newtoniaanse zwaartekracht. Einstein ziet de zwaartekracht als een vervorming van het ruimte-tijdcontinuüm, het weefsel van de lege ruimte, veroorzaakt door de aanwezigheid van een lichaam. Een satelliet om de aarde volgt de vervorming die de massa van de aarde in het omringende ruimte-tijdweefsel maakt en zweeft langs het pad dat in de ruimte-tijd het kortst is. Het pad wordt waargenomen als de baan van de satelliet. De zwaartekracht houdt de materie op grote schaal bij elkaar, mogelijk gemaakt door hypothetische deeltjes. Het vooralsnog hypothetische uitwisseldeeltje wordt het graviton genoemd. Als die gravitonen bestaan, zijn ze net als andere elementaire deeltjes niet in staat om sneller te reizen dan met de lichtsnelheid. Dat betekent dan ook dat de werking van de zwaartekracht tijd nodig heeft om zijn kracht over de afstand te verplaatsen. Er zijn verschillende pogingen gedaan om de snelheid van de zwaartekracht te meten, maar vooralsnog zijn de resultaten van die metingen moeilijk te interpreteren.
De eerste drie kunnen kwantummechanisch in het standaardmodel worden behandeld en de laatste vooral merkbaar op grote afstanden, te beschrijven en te verklaren, stelde Einstein zijn bekende relativiteitstheorie op, die een verrassende beschrijving van de werkelijkheid geeft. De relativiteitstheorie bestaat uit twee delen: de speciale relativiteitstheorie uit 1905 en de algemene relativiteitstheorie uit 1915. Alles en iedereen moet onderworpen zijn aan de relativiteit van beweging. Daarom vond Einstein dat de zwaartekracht wetten moesten worden aangepast aan het relativiteitsbeginsel. De zwaartekracht blijft van de vier natuurkrachten de meest mysterieuze, het zal in de toekomst moeten blijken of de huidige opvattingen wat betreft snelheid en boodschapper deeltjes stand kunnen houden. Als er ooit een theorie van alles wordt bedacht zal blijken dat ruimte en tijd een systeem vormen dat uitermate gecompliceerd in elkaar steekt. De combinatie van de zwaartekracht en de andere fundamentele krachten blijft problematisch, omdat de zwaartekracht door de algemene relativiteitstheorie wordt beschreven en de andere krachten door de kwantumtheorie en die zijn moeilijk te verenigen. Misschien dat de snaartheorie en de loopkwantumzwaartekracht een deeloplossing kunnen bieden.
Sommige theoretisch natuurkundigen menen dat de zwaartekracht überhaupt niet bestaat als fundamentele natuurkracht, maar een afgeleide kracht is die samenhangt met verandering van deeltjes in de ruimte. De opvatting van de natuurkundige en snaartheoreticus Erik Verlinde gaat ervan uit dat de zwaartekracht een verschijnsel is dat ontstaat uit de eigenschappen van de bouwstenen van het heelal. Dit zijn niet de atomen of moleculen, maar is abstracte informatie. Hij denkt dat de ruimte niets anders is dan een opslagplaats van informatie. Als deeltjes onderling van afstand veranderen, verandert ook de verdeling van informatie in de ruimte. Die verandering leidt dan tot de zwaartekracht, dus een emergente kracht geboren uit de fenomenologie van verandering van de onderlinge afstand van deeltjes en geen fundamentele kracht. Voortbordurend op deze hypothese kun je je ook afvragen: Als dit geen fundamentele kracht is maar een afgeleide kracht, is deze misschien wel manipuleerbaar. Is de zwaartekracht een illusie?
Alles in het oneindige universum draait om verschijnen en verdwijnen, dubbele bindingen die macht, invloed, aantrekking en afstoting en verstrengeling bepalen. Het zijn de vormgevers van het mogelijke, van verstrengelde informatie, die door vacuüm verbindingen sneller dan de lichtsnelheid worden doorgegeven. Dubbele bindingen vormen verstrengelde web systemen in ruimte-tijd, waarbij continu informatie wordt uitgewisseld.*
Nullen en enen, verpakt in een stukje wiskunde zijn uiteindelijk de bouwstenen van onze gehele werkelijkheid. Misschien dat die unificatietheorie moet wachten op de juiste formule die ook het leven en het bewustzijn determineren.
J.J. van Verre.
Literatuur: * cursief uit:Natural Double Binds, Theoretische Fysica. Unificatietheorie.yolasite.com
Geen opmerkingen:
Een reactie posten