Een voorproefje uit ‘De onweerstaanbare aantrekking van de zwaartekracht’

In het nieuwe boek De onweerstaanbare aantrekking van de zwaartekracht neemt astrofysicus Luciano Rezzolla je mee op een diepgaande reis door de gekromde ruimtetijd. Onderweg kom je langs neutronensterren, zwarte gaten en zwaartekrachtgolven. Een voorproefje uit het boek.

Zwaartekracht trekt aan, dat is evident. Maar het is minder vanzelfsprekend dat de zwaartekracht reeds onze aandacht trekt en onze verbeeldingskracht prikkelt vóórdat ze dat als fysische interactie doet. We zijn nog maar net geboren of we hebben al een bewuste relatie ontwik­keld met het fysische univer­sum, we kennen de zwaarte­kracht al op instinctief niveau en voor de rest van ons leven zal ze de enige van de vier fundamen­tele fysische interacties zijn waarvan we ons steeds bewust zullen blijven, maar waaraan we ons ook vaak zullen proberen te onttrekken.

Ik heb dit boek geschreven omdat ik u wil uitleggen wat zwaartekracht is en waarom we er – al was het alleen al op onbe­wust niveau – onweerstaanbaar door worden aangetrokken. Om dat te doen neem ik me voor samen met u op reis te gaan door de macrokosmos, in het bijzonder door die gebieden van de fysica die de revolutionaire zwaartekrachttheorie van Ein­stein, de algemene relativiteits­theorie, voor ons heeft ontslo­ten. Het zal een virtuele reis zijn, die ons naar een gebied zonder grenzen zal voeren: het rijk van de fundamentele vragen die de mensheid zich stelt. Zoals alle reizen, heeft ook deze ten doel onze visie op de wereld te verrij­ken, onze horizon te verruimen en, aan het eind gekomen, ons te laten ontdekken dat we iets hebben geleerd.

LEES OOK

Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal

Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...

Bagage

Op de route die ik u voorstel, zal ik mijn uiterste best doen om de verraderlijke wegen vol ge­leerdheid en het gebruik van technische termen zoveel mo­gelijk te vermijden. We zullen daar uit de buurt blijven en we zullen op onze intuïtie en onze verbeeldingskracht koersen. We zullen op onze route ook een paar keer pauzeren om de noodzakelijke rust te vinden voor het geven van antwoorden op sommige eenvoudige, maar zeker niet triviale vragen, zoals: waarom valt een appel van een boom en blijft hij niet in de ruim­te zweven? Wat is ruimtetijd, wat is de kromming van ruimte­tijd en hoe komt die tot stand? Kan de tijd gekromd zijn? Hoe functioneert een zwart gat en hoe kunnen we een zwart gat ‘construeren’? Hoe is het moge­lijk een zwart gat te fotografe­ren als het geen licht uitzendt? Wat zijn zwaartekrachtgolven en waarom zijn die moeilijk te meten?

Zoals voor elke reis is het ook nu goed om in onze bagage te stoppen wat we op de route nodig hebben. Ik zal, als uw gids, meenemen wat ik in dertig aan de studie van de zwaartekracht gewijde jaren heb geleerd, in het bijzonder wat betreft de aspecten die onlosmakelijk zijn verbonden met de astrofysica van zwarte gaten, neutronen­sterren en zwaartekrachtgolven. De lessen die ik in die jaren heb geleerd, hebben tot voorspellin­gen en ontdekkingen geleid. De laatste verovering op dat par­cours vond plaats in april 2019, in het samenwerkingsverband Event Horizon Telescope: de totstandkoming van het eerste beeld van een superzwaar zwart gat.

Úw bagage mag daarentegen heel wat lichter zijn en hoeft slechts twee onmisbare ele­menten te bevatten: een rijke dosis verbeeldingskracht en het nodige geduld. Met het eerste kunt u de antwoorden ontdekken die ‘wij vakmensen’ uit de vergelijkingen weten te halen. Het tweede zal nuttig blijken omdat niet alles wat ik schrijf onmiddellijk duidelijk zal zijn – al garandeer ik u dat het beslist correct is. Ook zal niet alles wat u gaat lezen u meteen vanzelfsprekend voorkomen. Misschien zal het zelfs wel onzinnig lijken. Maar toch, als u zich uitrust met verbeeldings­kracht en geduld kunt u er zeker van zijn dat u antwoord krijgt op elk van de vragen die hierboven zijn gesteld en dat u zult begrijpen welke rol de begrip­pen ruimtetijd en kromming spelen bij het verklaren van wat zwaartekracht, die mysterieuze kracht waardoor wij allemaal worden aangetrokken, nu eigenlijk is.

Over de auteur
Luciano Rezzolla is hoogleraar theoretische astrofysica aan het instituut voor theoretische natuurkunde aan de Goethe-universiteit in Frankfurt. Hij zit in de Raad van Bestuur van de Event Horizon Telescope Collaboration, het samenwerkingsverband dat in 2019 de eerste foto van een zwart gat publiceerde.