Kijk 2017_2 DIGIMAG

Albert Einstein publiceert zijn algemene
1915 relativiteitstheorie, die de zwaartekracht
verklaart als een neveneffect van het krommen van de
ruimte zelf.
1915-1916
De Duitse natuurkundige Karl
Schwarzschild vindt een oplossing
voor Einsteins vergelijkingen en beschrijft wat later bekend zal
worden als een zwart gat.
n Einsteins algemene relativiteitstheorie
is vooral van toepassing op
grote schaal, zoals die van zwarte
gaten. Maar op kleine schaal, zoals
de quantummechanica, strookt de
theorie niet helemaal. Die van Erik
Verlinde zou deze natuurkundige
gebieden wel samenbrengen.
NASA
Het centrale idee van Verlinde is
dat informatie de basis is waaruit
de ruimte zelf ontstaat
nog: de tweede hoofdwet van de
thermodynamica stelt dat entropie –
wanorde dus – altijd toeneemt, en nooit
af. Daarom zie je in je geroerde thee
nooit een wolkje melk verschijnen.
Maar waar we ons bij de wanorde van
moleculen in een kop thee nog wel iets
kunnen voorstellen, is het lastiger om
bij zwarte gaten een beeld te krijgen van
wat er dan precies wanordelijk is. Dit
heeft te maken met alle informatie die
ooit in het zwarte gat is verdwenen.
Stel, je gooit een telefoonboek in
een zwart gat. In dat telefoonboek
zit veel informatie opgesloten (telefoonnummers,
maar ook de positie
van elk atoompje in de papiervezels
of de drukinkt). Door het opslokken
wordt het zwarte gat ietsje zwaarder
en de horizon ervan ietsje groter, en
dus de entropie van het zwarte gat
ook. Informatie en entropie zijn nauw
verwant: hoe wanordelijker een situatie
is, hoe meer informatie je nodig hebt
om hem te beschrijven.
Zwarte gaten bleken op deze manier
een entropie te hebben die afhankelijk
is van hun oppervlak. Vertaald in
informatie komt het erop neer dat er
per eenheid een vast aantal bits aan
informatie in het zwarte gat past. Later
breidde onder anderen Gerard ’t Hooft
dat idee verder uit tot het holografisch
principe: ieder volume in de ruimte
– dus niet alleen zwarte gaten – wordt
beschreven door een hoeveelheid
informatie die past op het oppervlak
van dat volume.
Kosmische spaghetti
Het centrale idee van Verlinde is dat dit
holografisch principe geen bijkomstigheid
is, maar dat informatie de basis
is waaruit de ruimte zelf ontstaat,
inclusief de zwaartekracht, zwarte
gaten, donkere energie en donkere
materie. Waarover die informatie gaat,
is daarbij overigens niet helemaal
duidelijk: mogelijk gaat het om een
soort microscopische elementen, of
misschien supersnaren. Maar vreemd
genoeg doet dat er niet eens zoveel
toe; het belangrijkste is dat de losse
elementen zijn verbonden door
quantumverstrengeling.
Quantumverstrengeling is de enigszins
mysterieuze connectie tussen twee
quantumdeeltjes. Samen kunnen ze
informatie delen die in geen van de
twee deeltjes afzonderlijk is aan te
wijzen, zelfs als er een flinke afstand
tussen die deeltjes zit. Verlinde beschrijft
hoe je de quantumverstrengelingen
kunt zien als een soort
kosmische spaghettislierten, die samen
een kosmische knoedel vormen. Op die
manier ontstaat de ruimte dus uit pure
quantum verstrengelings informatie.
In een publicatie uit 2010 suggereerde
Verlinde al hoe de veranderende
entropie van die verstrengelingen
2/2017 57