De werkelijkheid is niet wat ze lijkt

Wie 'Zeven korte beschouwingen over natuurkunde' – een internationale bestseller, inmiddels in 41 talen vertaald – leert in de inleiding dat dat boekje eigenlijk een soort samenvatting is van het huidige boek. Als u dus meer wilt weten en dieper wilt doordringen in de vreemde wereld die daarin wordt geschetst, kunt u in dit boek terecht. Rovelli probeert hier de zaken zoals hij ze ziet uit te leggen zoals hij het zou vertellen aan een vriend met wie hij een lange strandwandeling maakt en die zou vragen: ʽHoe denk jij nou dat de dingen werkelijk in elkaar zitten?ʼ Hij neemt de tijd om zijn verhaal vanaf het begin te vertellen, in zijn geval vanaf de tijd van Democritus, die mede aan de wieg stond van het Griekse atomisme. Via de bijdragen van een aantal van de grootste fysici/filosofen vanaf de oudheid komt hij aan in de twintigste eeuw. Daarin komen de relativiteitstheorie en de quantummechanica tot ontwikkeling.
Hij laat zien dat er gegronde redenen zijn waarom ook deze theorieën, zoals zovele eerdere theorieën, gefuseerd moeten worden, uitmondend in een theorie van quantumgravitatie waaraan Rovelli met anderen werkt. Daarbij werpt hij nieuw licht op bijvoorbeeld zwarte gaten, het al dan niet bestaan van de Big Bang (Oerknal), het begrip informatie in de fysica en vele andere uiterst boeiende aspecten van zijn nieuwe theorie.
Net als de 'Zeven korte beschouwingen over natuurkunde' is dit boekje in zeer toegankelijke taal geschreven en vormt opnieuw uiterst boeiende lectuur.
Voor empirische bevestiging van zijn theorieën kijkt hij hier vooral naar het spectrum van de zogenaamde achtergrondstraling van het heelal (hoofdstuk 9) waarvoor een theoretische kromme is berekend.

Een kleine historie en overzicht van de fysica. Er verschijnen veel van dit soort boeken (de beste zijn wat mij betreft die van Brian Greene), maar ondanks de aansprekende titel voegt dit niet zo gek veel toe. Rovelli's held is Democritus, die gezien wordt als degene die als eerste het idee had dat de werkelijkheid die we waarnemen uit hele kleine dingetjes bestaat die niet meer te splitsen zijn in nog kleinere dingetjes. Hij wordt daarom beschouwd als de grondlegger van het materialisme. Niets van wat hij geschreven heeft is echter bewaard gebleven, wat de schuld schijnt te zijn van de katholieke kerk, hoewel de enige tekst over zijn ideeen die we hebben, een tekst van Lucretius, tot ons gekomen is dankzij de monniken van een Duits klooster.
Via Kepler, Galileo, Newton en Einstein komt Rovelli uit bij de relativiteitstheorie, de kwantumfysica en de vereniging van die twee in de luskwantumzwaartekrachttheorie (de concurrent van de supersnaartheorie). De kleinst mogelijke dingetjes van Democritus blijken ruimtekwanta te zijn ter grootte van de Plancklengte. De werkelijkheid is dus digitaal en niet analoog. Dit betekent ook dat een singulariteit zoals de oerknal niet tot oneindig grote en kleine variabelen leidt zoals in de theorie maar stopt bij de Plancklengte. Hiermee wordt de fysica gered van het absurde van de wiskundige singulariteit.

Ruimtekwanta bevinden zich niet in ruimte en tijd. Ruimtetijd is een vervormd zwaartekrachtveld. Ruimtekwanta zijn voor dat veld wat fotonen zijn voor het elektromagnetische veld. Ruimte en tijd zijn emergente dingen, die alleen bestaan in een relatie met fysische systemen (zoals waarnemers) op een grotere schaal. Hetzelfde geldt voor alle objecten. Op fundamenteel niveau bestaan ze niet. Al hun eigenschappen bestaan alleen maar in relatie tot andere objecten, inclusief waarnemers. Bewustzijn komt in dit verhaal niet ter sprake. Alles is één kwantumzwaartekrachtveld, één geheel van onderlinge relaties, die uiteindelijk, zo betoogt Rovelli in enkele speculatieve laatste hoofdstukken, correlaties van complexe informatieverwerking zijn.

Het laatste hoofdtuk heet 'Mystery', waarin Rovelli zegt dat de wereld die de kwantumzwaartekracht laat zien nieuw en vreemd, en nog vol mysterie is. 'Ruimtekwanta vermengen zich met het schuim van de ruimtetijd en de structuur der dingen wordt geboren uit wederkerige informatie die de correlaties weeft tussen de gebieden van de wereld'. Het klinkt bijna mystiek, en staat eerlijk gezegd heel ver af van het simpele atomisme van Democritus. Wat de ultieme werkelijkheid echt is weten we niet. Onze huidige wetenschappelijke theorieen zijn slechts de beste die we op dit moment hebben. Misschien dat toekomstige wetenschappers onze onwetendheid stapje voor stapje kunnen verminderen, maar of we ooit het hele verhaal zullen kennen?

Rovelli houdt in dit boek een gloedvol en enthousiasmerend pleidooi voor natuurkunde (en voor denkers als Democritus, Lucretius, Ptolemaeus, Spinoza, Newton, Darwin, Faraday en Einstein in het bijzonder). Moeilijke materie voor de leek (over kwantummechanica ondermeer) maar wel zeer duidelijk uitgelegd. Prettige schrijfstijl, nergens saai.