-New Atlas, A long way from everything; The search for a Grand Unified Theory, by Colin Jeffrey,june 20, 2016.
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