Albert Einstein vond de relativiteitstheorie uit en veranderde daarmee de wereld. Maar hij geloofde zelf niet in het bestaan van zwarte gaten.
In de formules van Einstein bestond al de mogelijkheid voor een zwart gat, ook al ontdekte hij zelf die mogelijkheid. Ver voordat we ooit zo'n onmogelijk object had waargenomen wisten natuurkundigen al dat het zou kunnen bestaan én hoe het eruit zou zien.
In 2019 was het team van Heino Falcke van de Radboud Universiteit de eerste ooit die beeldmateriaal van een zwart gat wist vast te leggen. Dit was een historisch moment vanwege de ontdekking, maar ook omdat het beeldmateriaal van dat zwart gat ook in lijn was met de theoretische berekeningen van wetenschappers.
Het lijkt dus mogelijk om wiskundig de wereld te beschrijven. Maar nu hebben we een probleem: de relativiteitstheorie van Einstein lijkt niet compatibel met de kwantumfysica. Beide geven totaal andere beschrijvingen van de wereld, maar toch lijken ze allebei te werken in hun eigen context.
Wat die verschillen zijn, wat zwarte gaten zijn, hoe zwaartekracht werkt en meer bespreek ik met Heino Falcke in dit gesprek.
Shad Raouf: Welkom Heino, bij Vocast.
Heino Falcke: Hallo.
Shad Raouf: Fijn dat je tijd wilde maken om dit te doen. Jij bent natuurlijk een heel druk persoon op dit moment. Met je onderzoek en al het andere wat je doet. De reden dat ik jou vandaag uitgenodigd heb is omdat ik eigenlijk in 2019 dus kwam jullie uh onderzoek uit met uh zwarte gaten.
De foto van een zwart gat. En dat was voor mij een heel grote mindfuck. Omdat ik aan de ene kant besefte oké theoretisch gezien is het bepaald dat zwarte gaten bestaan. En niet alleen dat, de beeldmateriaal daarvan laat ook zien dat de theorie ook ook gelijk had over hoe het eruit zou zien. Dus ik dacht hier is iets heel heel vreemds aan de hand.
Want de natuurkunde kan dit blijkbaar. Met wiskunde kan het blijkbaar. En ik weet hier heel weinig vanaf. Dus ik moet hier meer over gaan leren en ik moet gaan begrijpen waarom dit waarom dit kan en hoe dit werkt. Dus ik ben het een en ander gaan opzoeken en proberen te leren over het standaard model over Einstein over hoe de natuurkunde werkt.
En natuurlijk kom je altijd dan bij mijn vragen uit waarvan je denkt misschien moet toch naar de bron gaan. Want ik kom hier gewoon niet uit. En ik hoop dat we vandaag daar het een en ander over kunnen kunnen vertellen. En kunnen leren van jou over zwarte gaten over natuurkunde. Over wat zwarte gaten zeggen over onze wereld, ons universum.
En ik bedenk me nu opeens. God speelt voor jou daar ook een rol in. Misschien kunnen we daar zelfs ook op nog komen. Maar we gaan zien
Heino Falcke: Als je wil.
Shad Raouf: we gaan zien hoe ver we komen, dus.
Heino Falcke: Maar inmiddels weet je zoveel meer dan ik waarschijnlijk, dat je die vragen al zelf kan beantwoorden..
Shad Raouf: Ik zou niet durven dat ik dat de zulke vragen te beantwoorden zonder dat ik jarenlang onderzoek naar gedaan heb want het is moeilijk materiaal. Maar goed, laten we beginnen met jou. Jij hebt het team geleid dat in 2019 een foto heeft gemaakt van een zwart gat, beeldmateriaal heeft kunnen maken van een zwart gat. En hoe ben je daarbij gekomen? Hoe ben je gekomen bij het idee van een foto te maken van een zwart gat?
Heino Falcke: Het leek bijna logisch op een bepaald moment. Ik wilde altijd iets doen met de zwaartekracht. Omdat dit eigenlijk zoiets het laatste niet begrepen kracht was in ons wereldbeeld van de natuurkunde. Het was altijd zo'n buitenbeentje, die, die, zwaartekracht. Je hebt het standaardmodel van de elementaire deeltjes. Dan heb je verschillende krachten. Die kun je dan samenvatten in één groot model. Maar de zwaartekracht was altijd iets anders. Dus ik wilde iets doen met zwarte gaten, want dat is de het object waar de zwaartekracht het meest extreems is, was en waar ook waar het leek alsof daar ook de de grote theorieën van de wereld bij elkaar botsen. De kwantumfysica, die het kleinste beschrijft en de zwart, theorie van de zwaartekracht, die, die grote objecten als het hele heelal beschrijft, eigenlijk. Het hele heelal wordt beschreven door de door de zwaartekracht, de theorie van Einstein eigenlijk.
Dus ja, ik wilde daar iets doen en op een bepaald moment hoor je iets over zwarte gaten. Maar ze zijn te klein, en je kan het niet zien, het was, het is alleen maar fantasie. En dan nou ja. En dan deed ik mijn studie over zwarte gaten niet hopend dat je die ooit ook kunnen zien, maar. verschillende dingen kwamen plotseling samen.
D'r was het centrum van de in de Melkweg en er was het zwart gat in het centrum van onze Melkweg had ik al gehoord dat het misschien zou daar ook een zwart gaat in onze omgeving kunnen zijn. En plotseling waren er de eerste metingen met mensen die radiotelescopen gebruikte om om daar heel dichtbij te komen. Reinhard Genzel die later Nobelprijs kreeg, twee jaar geleden ontdekte dat er sterren waren in die omgeving, rechtstreeks bij die object.
Het was nog niet duidelijk dat een zwart gat was. Maar misschien een kandidaat van een zwart gat. Het is dus Later kon die heel goed de het gewicht de massa bepalen van van die object. En ik probeerde een theorie te doen van die object.
En op dat moment besefte ik ja daar komt licht rechtstreeks uit de omgeving van het zwart gat een licht waarmee men eigenlijk. nu al in staat is of begint foto's te maken van objecten. Met dit licht is dat niet niet licht als we kennen optisch licht. Maar radio licht eigenlijk.
Shad Raouf: En wat betekent dat? Wat is het verschil tussen optisch licht en radiolicht?
Heino Falcke: Gewoon, maar frequentie. net als als je een piano hebt, dan heb je de lage frequenties al heel links. En de hoge frequenties rechts, en samen heb je een symfonie als je daar dat speelt en met het licht de elektromagnetische licht dat wij waarnemen is hetzelfde. Dus licht van de zon dat heeft een bepaalde frequentie.
Maar als je naar lage frequenties gaat, heb je infrarood licht dus ook dat is dezelfde is alleen maar de frequentie anders. En dan ga je naar radio. Dus nu nog een lagere frequentie, grotere golflengtes.
Shad Raouf: Dus wat wij licht noemen is maar een klein deel van een grotere, of een kleine frequentie van een grotere ja verzameling elektromagnetische...
Heino Falcke: Elektromagnetische straling. Alles is elektromagnetische straling. Alles zijn golven, eigenlijk. Alles licht. En wat wij zien is gewoon maar één octaaf meer of min van het piano.
Shad Raouf: Ja.
Heino Falcke: Maar in werkelijkheid heeft hij veel veel breder. En ik heb een keer in mijn boek had ik dit uitgerekend. Ik denk je hebt een piano van twaalf meters breedte nodig om eigenlijk de hele frequentie spectrum af te dekken die wij gewoon missen eigenlijk. En wij zien maar zo'n klein stukje of zo'n stukje van de van een elektromagnetisch licht. En eigenlijk is die as the is het hele wereld veel rijker aan licht die alles vult die we gewoon niet kunnen zien met onze ogen.
Shad Raouf: Maar we kunnen het dus wel vangen met radiotelescopen, zei je dat?
Ja.
Heino Falcke: Ja. Ja, iedereen heeft een mobieltje. Die kan dus radiolicht ontvangen. Hij maakt hiermee geen geen geen foto's. Die ontvangt gewoon informatie. Maar je zou radio antennes gewoon kunnen gebruiken om gewoon een foto te maken. je kan. Doen we soms ook. Dan heb je een groot radio schotel. Soms zijn die heel erg groot. En daar kun je een soort radiocamera inzetten met verschillende pixels. Daar kun je met rechtstreeks een opname maken. Net als je met een digitale camera een opname maakt.
En is de output dan ook beeldmateriaal, of? Van zo'n radiotelescoop, of is het?
Ja. Ja. Nou, je hebt altijd een detector nodig die het licht omzet naar een ook een foto. Jouw oog, hoe werkt een oog? Het verzamelt licht, dus je hebt een lens daarin. En dan heb je daar achter, heb je jouw netvlies, zijn gewoon pixels. Die, en dan heb je, ben geen geen bioloog, dus ik vermoed dat je elektrische signalen krijgt. En die gaan naar de hersenen. En in jouw hersenen ontstaat eigenlijk dan uiteindelijk het het foto.
Shad Raouf: Ja.
Heino Falcke: En dat is een heel ingewikkeld proces. Je denk je ziet iets, maar het is een heel ingewikkeld natuurkundig proces. En jouw camera in jouw mobieltje doet hetzelfde. Er is een lens in, er is een chip die het licht om omzet naar elektrische signalen. Dat gaat ie naar het hersen, de CPU, die die chip die dan weer de berekeningen doet.
Shad Raouf: Ja.
En uiteindelijk krijg je dan een foto. Een ruimtetelescoop doet hetzelfde. Die die ontvangt radiosignalen die worden omgezet weer naar elektrische signalen, die worden opgeslagen. En uiteindelijk komt dan een foto uit.
Ja. Dus de door middel van die radiotelescopen hebben jullie elektromagnetische straling kunnen vangen die buiten ons optisch bereik valt.
Heino Falcke: Ja.
Shad Raouf: En dat kunnen vertalen naar beeldmateriaal. Naar de foto van van een zwart gat.
Heino Falcke: Ja, en had je radio ogen, ogen zo groot als de hele aarde, haha. Dan en die ook gevoelig zouden zijn voor radiogolven, dan had je dit met jouw blote ogen kunnen zien, die weliswaar zo groot moeten zijn als de hele aarde. Maar goed, dat is dan...
Shad Raouf: Oké, moet je er dan twee hebben of was eentje genoeg geweest.
Heino Falcke: Eentje was genoeg geweest.
Shad Raouf: Ja, oké.
Heino Falcke: Eentje was genoeg geweest. Je hebt twee nodig om stereoscopisch te zien, om de afstand te kunnen zien. Op dit moment zien alleen maar eendimensionaal.
Shad Raouf: Ja, ja, interessant. Voordat we...
Heino Falcke: Twee-dimensionaal eigenlijk he, dus je ziet de lengte en de breedte ja, maar niet de diepte.
Shad Raouf: Maar niet de diepte inderdaad. Voordat we op, verder gaan over waarom zwaartekracht nou zo'n probleem is, want het is dus, het is een probleem voor de theorie die we hebben, geloof ik toch. Zoals je het...
Heino Falcke: Ja.
Shad Raouf: Ja, het waarom ik. Nee, laten we er vooral gelijk Waarom is zwaartekracht zo'n probleem?
Heino Falcke: Nou ja, we begrijpen het dus niet helemaal? Zwaartekracht heeft maar één richting. Ja, als je kijkt naar magnetische krachten, heb je een noordpool en zuidpool. Aantrekkende en afstotende kracht.
Of elektrische ladingen, elektrische kracht heb je ook weer een aantrekkende en afstotende kracht. kracht En als je een atoom hebt bijvoorbeeld. Daar heb je dan positief geladen atoomkern en de en negatief geladen elektronen die draaien rond elkaar. maar in totaal is die atoom neutraal. Heeft geen grote elektrische aantrekking. Een beetje wel door... Maar in het algemeen is die is helemaal neutraal.
Shad Raouf: Dus hij heeft geen, hij heeft geen lading.
Heino Falcke: Er is wel een lading, maar die schermen zich af. Positief en negatief
Shad Raouf: Ja.
Heino Falcke: schermen zich af, neutraliseren zich eigenlijk
Shad Raouf: Oké
Heino Falcke: En En eigenlijk is die die elektromagnetische kracht, de ladingskracht veel veel groter dan de zwaartekracht, vele orde van grootte veel sterker. Was de hele aarde alleen maar positief geladen en jij was negatief geladen, werd je zo samen samengeperst en samengetrokken, je je kon niet staan. De De kracht was zo sterk geweest .
Ja
Veel veel veel groter dan je je kan voorstellen. De De zwaartekracht is veel veel zwakker, vele malen zwakker dan alle andere krachten.
Maar er er is geen negatieve zwaartekracht. Zwaartekracht gaat alleen maar een kant op. En En daardoor kan op een grote schaal de zwaartekracht overwinnen over alle andere krachten moet sterker omdat alle, ja, wij trekken elkaar aan, ons aan. Ja, ik Ik trek je een beetje aan. Puur door mijn zwaartekracht. De rest is waarschijnlijk meer afstotend.
Maar mijn zwaartekracht is aantrekkend, is heel attractief. Dus zouden wij in de lege ruimte, ver van alle sterren en planeten, lege ruimte, zouden we daar zweven, ja, zou zou dan ons waterkracht ons heel langzaam dichter en dichterbij trekken. Ik heb nooit berekend hoe lang het gaat duren,
Shad Raouf: Onafhankelijk van onze afstand van elkaar?
Heino Falcke: Inderdaad zelfs onafhankelijk van de afstand van elkaar. Want zelfs in het oneindige zouden we nog ons aantrekkingskracht voelen. Maar dan zou die bijna oneindig klein zijn. Maar...
Shad Raouf: En dan zou het misschien oneindig duren voordat we bij elkaar zijn.
Heino Falcke: Ja, en EN zelfs een klein beetje snelheid die ik zou hebben. Ja, zou ertoe leiden dat we sterker verwijderen. Dat ik dan sneller uit elkaar ga, dat wij sneller uit elkaar gaan dan de aantrekkingskracht ons ons weer kan samen brengen, ja?
Shad Raouf: Ja.
Heino Falcke: Maar stel dat we helemaal stil zouden staan, zouden we uiteindelijk samenvallen en collaberen en dat geldt trouwens voor het hele heelal Dan maken we dat meteen een sprong naar na de de oerknaltheorie de theorie van Einstein.
Toen Einstein, de de theorie van de zwaartekracht weer opnieuw had uitgevonden door zijn relativiteitstheorie, besefte hij en anderen ook, dat een hele heelal nooit stabiel zou zijn, dat hij eigenlijk moet zou moeten collaberen, vanwege de zwaartekracht, die trekt alles samen. Dus op een heel groot tijdschaal zou alles weer samenkomen.
Shad Raouf: En dan twee vragen. Waarom kwam hij tot die conclusie?
Heino Falcke: Nou ja, dan ga je gewoon door rekenen. De zwaartekracht, zoals ik zei, die, en eigenlijk denken wij vandaag is geen echte kracht of is het überhaupt een kracht hoe moeten we daar tegenaan kijken, tegen de zwaartekracht. Uhm, en, uh, ja je berekent zo'n heelal, met heel veel massa verdeling en dan als je geen geen tegenwerkende kracht is, zou zo'n massa verdeling weer collaberen. Die kan niet stabiel zijn, dus...
Shad Raouf: Dan is mijn tweede...
Heino Falcke: Dus had hij dan ook in zijn vergelijkingen, was gelukkig nog zo'n een, een constante die je vrij kan kiezen in de theorie die zelfs een soort afstotende kracht zouden kunnen hebben. Die heeft hij dan daar ingezet. Toen kon hij een stabiel heelal hebben.
Shad Raouf: Ja. Kijk, dat is
Heino Falcke: dat een heel raar iets.
Shad Raouf: Ja, maar dat is dus voor mij inderdaad als het leek zijnde... Waarom kan iemand in een aantal, in een set van formules in een aantal berekeningen het heelal berekenen? Ja, waarom kan dat? En hoe kan die uit zo'n lijst van berekeningen vinden dat er dat er zwarte, zwarte gaten moeten bestaan. En dan nog meer dan dat. Waarom kan die daar gewoon een constante inzetten en werkt het, of werkt het niet?
Heino Falcke: Ja. Nou, dat zijn, dat zijn drie belangrijke vragen. Trouwens had had Einstein zelf zwarte gaten nooit voorspeld. Zijn theorie heeft het voorspeld. Sterker nog, hij heeft artikelen geschreven om te laten zien dat zwarte gaten helemaal niet kunnen ontstaan.
Dus hij was helemaal niet van overtuigd dat die überhaupt bestaan. Maar ze waren wel mogelijk binnen zijn eigen theorie. Binnen de wiskunde van zijn theorie. En En iemand anders uhm heeft dan laten zien, ja, die kunnen wel ontstaan. Puur door de wiskunde dan toe te passen en door te rekenen en bepaalde principes te hanteren. Dus hij heeft Dus hij heeft zich eigenlijk verzet tegen die idee van zwarte gaten.
Shad Raouf: Ja, hij heeft zich verzet tegen een idee wat wat in zijn eigen theorie zat.
Heino Falcke: Precies omdat hij niet konden geloven dat zoiets raars als zwarte gaten überhaupt bestaan
Shad Raouf: En, uh, is die...
Heino Falcke: Dan zie je ook sterk de emotie blijft in zo'n wetenschapper.
Shad Raouf: Uiteraard.
Heino Falcke: Ja. Ook het vooroordeel dat er is. Vooroordeel tegenover jouw eigen theorieën.
Shad Raouf: Dus uiteindelijk blijven we toch menselijk ook al hebben al die grote wiskundige...
Heino Falcke: Helemaal menselijk! Ja, ja.
Shad Raouf: Mijn vraag is dan en misschien misschien kan dat niet hoor. Misschien Kun je dit niet uitleggen buiten de wiskundige berekeningen. Misschien moet je gewoon de wiskunde snappen om dit te kunnen uitleggen. Maar waarom? Wat zit er in die berekeningen dat er de mogelijkheid van een zwart gat bestaat. Je zegt, iemand anders had dat wel ontdekt en die had, omdat hij bepaalde principes toegepast heeft. Maar en dan, dan is mijn vraag nu, zijn die principes die die persoon uitlegt, die theoretische natuurkundigen en astrofysici zoals jezelf, die wiskunde die jullie, die gebruikt wordt.
Die berekeningen die gebruikt worden zijn die uit te leggen in kant en klare taal of moet je echt de wiskunde induiken. En dan bedoel ik niet met een metafoor want natuurlijk kun je een metafoor gebruiken om het uit te leggen. Maar zou je mij kunnen uitleggen wat daar gebeurt of moet ik eerst vier jaar natuurkunde willen studeren?
Heino Falcke: Waarschijnlijk moet je deels wel doen. Dus we het heel alles heel makkelijk te doen is. Ja. is vaak niet mogelijk uhm. Maar er zijn dan tientallen verschillende vragen. Dus laten we weer een beetje terug gaan. Waarom? Waarom werkt het überhaupt? Dat was de basisvraag, dat was de eerste vraag. En dat blijft het grote mysterie van onze wereld. Dat die wereld beschreven, beschreven kan worden door wiskunde.
En dat wij deze wiskunde kunnen snappen. Ons hersenen goed genoeg zijn om deze wiskunde te ontwikkelen, die de toe te passen en door te rekenen. Inmiddels zijn onze hersenen ook niet meer goed genoeg. We hebben daarvoor computers nodig voor de meeste berekeningen. Als het heel complex wordt, uh, maar toch lijkt de wereld, het basisprincipe van de wereld, redelijk, redelijk te zijn, rationeel. Wat betekent rationeel? Is ook zo'n raar woord? Ja. uh tenminste tenminste begrijpbaar te zijn beschrijfbaar te zijn, wat niet betekent, wat niet betekent dat je alles kan voorspellen. Want ook die wiskunde bevat ook een heleboel onzekerheden. We weten één plus één is twee oké, maar in de werkelijkheid, is nooit alles perfect één.
Nee, een één één brood plus een broden zijn twee broden maar een brood is ietsj groter dan die andere en zo. Dus het is nooit perfect. Ja. Één is nooit precies hetzelfde als een ander een.
Shad Raouf: De abstractie van één bestaat niet in de echte wereld.
Heino Falcke: In een.. Ja. Ja. Alhoewel. Soms zeg je dan oké in de computer bestaat alles één of nul. Maar soms heb je ook fouten inzitten, bit, bitflips ofzo. Gemiddeld is een ook niet altijd een daar. uhm, dus over lange tijdschalen, over grote complexe systemen. ja is, is niks perfect. Niet precies te voorspellen, maar toch gemiddeld doet de wiskunde een heel goed werk om dingen te voorspellen ook basisprincipe.
En Einstein bijvoorbeeld die is ook begonnen met bepaalde filosofische basis principe. Bijvoorbeeld de overtuiging dat de natuurwetten uhm voor elke waarnemer dezelfde moeten zijn. He, dat de fundamentele wetten niet zouden veranderen of ik hier zit of in de ruimte ben of mij beweeg met een bepaalde snelheid of versnel of zoiets. Dus de natuurwetten moeten eigenlijk hetzelfde zijn.
En daarmee begin je al en dan stel je vast, oké deze wetten zijn niet met elkaar te rijmen. Daar moet iets aangepast worden.
Shad Raouf: Volgens mij had hij een paar principes. Dat de lichtsnelheid ook overal hetzelfde is, dus dat die niet mag veranderen.
Heino Falcke: En dat, dat was dan die cruciale factor, de eigenschap van licht, waar we net waren mee begonnen. Dat licht gewoon een frequentie is, een trilling is. Uhm, klopt ook niet helemaal, want Einstein was degene die liet zien dat licht soms ook de eigenschappen heeft van deeltjes. Ja, dat je licht op twee verschillende manieren kan beschrijven, als een keer als deeltje, andere keer als als frequentie als, als, als trilling, als golf. En het hangt een beetje af van de vraag die je stelt. De kwestie die je hebt.
Shad Raouf: Het hangt af van de vraag die je stelt?
Heino Falcke: Ja, dat waarnaar je zoekt he, Als je naar bepaalde, als je naar de deeltjes eigenschappen van deeltjes kijkt, dan vind je die ook. Kijk je naar de frequentie op de golfeigenschappen van licht, dan vind je die uh, vind je die. Afhankelijk van de ,het experiment zie je verschillende eigenschappen van licht en onze concept van golf of deeltje uhm is een beetje afhankelijk van van de waarnemer en van de kwestie die u stelt
Shad Raouf: Is dit het double slit experiment van de kwantum mechanica
Heino Falcke: En dat heeft dan ook weer met de kwantummechanica te maken, dat je, dat je vaststelt, dat, ja, wat, waaruit bestaat onze natuur eigenlijk? Deeltjes die hebben een vast, een tafel! Die is vast. En dan heb je licht, dat zijn golfjes of je hebt trillingen in in de lucht. Ja, dat zijn heel verschillende dingen. Maar op een basis of een fundamenteel niveau is, kan je zelfs materieën eigenlijk vertalen naar een golfeigenschap en de tafel.
Die is precies hier. Maar een klein, 'n kwantumdeeltje. Die is nooit precies hier. Die zie je maar in een bepaald waarschijnlijkheid ook een beetje daarnaast. Met een heel klein waarschijnlijkheid ook daar. Dus ook ik heb een bepaalde waarschijnlijkheid om om daar te zijn. Maar die zo klein dat je het nooit zou waarnemen.
Dus uiteindelijk, zodra je dan dieper en dieper daarin duikt, wordt de wereld nog steeds beschrijfbaar door wiskunde, maar voor ons verstand gewoon gek, zou je kunnen zeggen.
Shad Raouf: Ja, dat is natuurlijk iets wat... wat we ons moeten afvragen is hoe veranderen wetenschappelijke ontdekkingen of die nou theoretisch zijn of experimenteel, onze intuïtie's van de wereld. We hebben een bepaalde intuïtie van de wereld dat namelijk ruimte en tijd vaststaan en dat heeft Einstein dus laten zien en experimenten bewezen dat die niet vaststaan. De ruimte en tijd kunnen...
Heino Falcke: Is onze intuïtie dat tijd vaststaat? Ik maak altijd een grapje uhm, dat uhm, tijd voor iedereen relatief is. Zit je in een tentamen of zo, of bij een tandarts, dan draait de tijd heel lang te gaan.
Shad Raouf: Je hebt helemaal gelijk.
Heino Falcke: Heb je een feestje? Of met jouw geliefde, sta je ergens, dan gaat het veel te snel.
Shad Raouf: Maar dan hebben we het over onze onze ervaring van tijd ten opzichte van, los daarvan. En dan is de vraag die je natuurlijk wederom kunt stellen. Bestaat tijd los van onze ervaring?
Heino Falcke: Wij zijn zo gewend dat je tijd kan meten. Maar hoe lang is het dat we tijd kunnen meten? Dat is een heel langdurig proces geweest. En voor, stel je was een Neanderthaler of zo? Ja. En tien- twintigduizend jaar geleden of veertigduizend jaar geleden. Tijd heeft zich, hoe heb je tijd gemeten? Ja, het was een dag en nacht. Ja, het jaar. Maar die tijd was ook, heeft hij ook veranderd. In de winter was, was de dag langer, de nacht langer. En in de zomer was de dag, ik zou het goed moeten weten. In de winter is de dag natuurlijk uh korter. En in de zomer is die langer. En alhoewel de hele dag natuurlijk van dezelfde blijft dus het jaar.
Shad Raouf: De etmaal. De etmaal blijft hetzelf
Heino Falcke: Ja.
Shad Raouf: Laten we even terugkomen naar die mysterie van de wiskunde. Je zei het is een mysterie van onze wereld dat die beschreven kan worden door wiskunde. Dan is natuurlijk een van de vragen die al heel lang gespeeld heeft, misschien tot aan de Grieken zelfs terug, wordt wiskunde ontdekt, huh, nu ben ik het woord kwijt, wat is het verschil tussen ontdekken? Uitgevonden! Wordt wiskunde uitgevonden, of wordt het ontdekt?
Heino Falcke: Ja, dat is een heel goeie. Wiskunde is natuurlijk een beschrijving, net als natuurwetten. En ik heb hem in mijn boek een beetje provocatief gezegd natuurwetten bestaan helemaal niet. Zijn eigenlijk een, een construct, een menselijk construct , wij bedenken natuurwetten, een proton, een deeltje, een atoomkern, die weet niks van van natuurwetten, heeft nog geen besef van, maar gedraagt zich wel volgens de natuurwetten.
Maar uiteindelijk is elk natuurwet ook een een te korte beschrijving van de werkelijkheid. Alleen maar de werkelijkheid is een volledige beschrijving van de werkelijkheid. Een natuurwet is alleen maar een abstractie van de werkelijkheid. Van een deel van de werkelijkheid. De hele natuur uh wordt beschreven door de verzameling van alle natuurwetten en alle materieën en die interactie van dien.
En die kan tot heel gekke uhm conclusies en ontwikkelingen leiden, ook soms heel onvoorspelbare dingen. Dus ik denk, uiteindelijk is er wel een combinatie. Natuurlijk zit er een natuurwet, moet je ontdekken. Je moet ook de wiskunde ontdekken, die er achter zit en, en dan bedenk je een manier om dit te beschrijven.
Je bedenkt een taal om dit te beschrijven en dat is dan de uitvinding van de van de natuurwetten of de uitvinding van de wiskunde, dat je die taal ontdekt en uitvind om die te beschrijven.
Shad Raouf: Dus wiskunde wordt ontdekt, maar de uitleg wordt bedacht.
Heino Falcke: Ja, zo zou je het kunnen zeggen ja.
Shad Raouf: Zo zou je het kunnen zeggen. Dat betekent dat we uh het probleem hebben of de uitdaging hebben van onze feilbaarheid van begrip of onze feilbaarheid van het universum uit te drukken in taal.
Heino Falcke: Precies uh, en, en daarom zijn er verschillende talen natuurlijk nodig. Je hebt de taal van de wiskunde, de taal van de natuurkunde. Die verschillen ook soms een beetje. Uhm, wiskunde is heel erg streng en zuiver uhm, terwijl natuurkunde zich soms uh veroorlooft, bepaalde principes hanteert die zeggen, ja, dat is uh, dat kan ik op een iets algemenere manier beschrijven, of uhm ik hoef hier niet zo heel erg precies te zijn, het werkt gewoon. Ja, uhm, ik heb wiskunde pas begrepen toen ik natuurkonde natuurkunde begon te studeren.
Dat vond ik veel intuïtiever om bepaalde wiskundige trukjes toe te passen die geargumenteerd werden vanuit de natuurkunde met praktische benadering dan vanuit de wiskunde, die ik vaak een beetje te, sorry wiskundige vrienden , ja uhm,
Shad Raouf: Te abstract.
Heino Falcke: Te streng, te bureaucratisch vond
Shad Raouf: Te breaucratisch?
Heino Falcke: Ja, is heel erg bureaucratisch, de wiskunde. Maar je moet heel erg nauwkeurig ook zijn. En je moet echt over de details dan. Elke elke zin, elke stelling die je doet moet je echt heel heel goed over, moet je bewijzen. En terwijl je soms denkt is toch vanzelfsprekend dat het zo werkt. Ja, en in de praktijk werkt ook vaak zo. Dus in de in natuurkunde maak je sneller voor, boek je vooruitgang dan in de wiskunde. Wanneer in de wiskunde moet je echt elke stap die je maakt, moet je dan beargumenteren. Ja, en natuurlijk als je dan in weet ik wat, filosoof of of iemand een schrijver bent, dan is de taal van de wereld natuurlijk een heel andere.
Dan beschrijf je ook een hele andere wereld, romantischer, poëtischer of uh, maar dan hoef je niks te bewijzen uh, je, misschien bedenk je je eigen wereld. ja, als je een boek schrijft, dan kan je jouw eigen wereld bedenken.
Shad Raouf: Dan probeer je eigenlijk een bepaalde ervaring over te brengen in plaats van een stand van zaken te te beschrijven.
Heino Falcke: Ja ook misschien is gewoon, ja, je eigen manier van denken, je eigen gevoelens, emoties. En dan drukt taal weer, uiteindelijk drukt die taal ook weer een een toestand van een kwantum systeem uit, namelijk jouw hersen. Ja. Ja. Maar is dat dan wel heel abstracte manier van beschrijving van de kwantum systeem van een hersen, daar zou een natuurkundige niks mee kunnen doen.
En
Shad Raouf: Ik ben wel benieuwd. Wat betekent dat, dat je hersenen in een kwantum, in een kwantum systeem zijn?
Heino Falcke: Ja, dat is een beetje discussie. Wat is jou eigenlijk, wat ben jij?
Shad Raouf: Ja, ja
Heino Falcke: Dus, besta jij überhaupt? Wat is jouw wil? Bestaat vrije wil en zoiets? En natuurlijk is jouw hersenen een verzameling van deeltjes, met elektrische signalen. En uiteindelijk is het een heel complex kwantum systeem, die dat is. En uhm, één van de grote discussies is is alles voorbestemd. Is is eigenlijk niet alles vastgelegd. Heb je überhaupt wel zoiets als een vrije wil?
Shad Raouf: Zoals ik het begrijp is dat de natuurkunde daar, of dat de standaard model daar weinig ruimte voor laat en dat de kwantumechanica dat weer wel mogelijk maakt omdat we in de kwantummechanica dingen hebben zoals , uh, waarschijnlijkheid, zoals, zoals je zei dat dat deeltjes ergens waarschijnlijk zijn
Heino Falcke: Precies, ja, je hebt, he, honderdvijftig jaar geleden ofzo of zelfs nog honderd jaar geleden hadden wij een heel deterministisch wereldbeeld. Ja. Als ik hier een kogel in de hand zou hebben laten vallen. Dan valt hij naar beneden. Die kan precies berekenen hoe die valt. alles is, is duidelijk vastgelegd. En net als een een stoommachine. Ja, die langs gaat. Je weet precies wat er gebeurt. En dus alles staat vast. En ook jouw toekomst staat vast. En als ik een keer de hele toestand van het heelal in een computer zou stoppen, kan ik precies vooruit berekenen er in de toekomst gaat gebeuren.
Shad Raouf: Ja.
Heino Falcke: We weten dat dit nu het voor volstrekte onzin is. We kunnen nog niet eens het weer berekenen over lange tijd schalen. We stoppen alle informatie in een ons computer via en kunnen wel eens waar we het weer redelijk goed voorspellen voor een week of twee. Toch werd je soms nat, want anders toch een regenbui die daar...
Shad Raouf: Maar dan hebben we het, hebben we het het verschil tussen praktisch niet kunnen berekenen en principieel niet kunnen berekenen.
Heino Falcke: Op een bepaald moment raken die twee elkaar. Want om alles uhm in de werkelijkheid precies te voorspellen, zou je alles met, zonder fout kunnen weten, moet je alles oneindig nauwkeurig kunnen meten. En wat want je kan laten zien dat zelfs de kleinste fout die je nu maakt. Op lange tijdschalen een heel ander resultaat oplevert, dan had je die fout niet.
Shad Raouf: Ja. Ja. Dus je moet het hele universum volledig kunnen berekenen het kan geen model zijn.
Heino Falcke: Ja.
Shad Raouf: Versimpeld model, sorry.
Heino Falcke: En je moet van elk systeem van elk kwantumdeeltje, moet je precies weten waar die is, wat de eigenschappen zijn en hoe die zich in de toekomst zal gedragen. En de kwantumfysica zelf vertelt je, dat kan niet. Je kan niet voorspellen wat, hoe zich een kwantumdeeltje gedraagt over, alleen maar statistisch kan je voorspellen.
Shad Raouf: Ja.
Heino Falcke: Ja. Je kan voorspellen dat jij gemiddeld zou, ja, wij zullen misschien gemiddeld negentig jaar oud worden. Ik weet het niet, maar ik ga nu de deur uit. Er komt een vrachtwagen langs. Ik ben dood. Ja, dat is, dus gemiddeld had ik negentig jaar moeten worden, maar ik ben morgen dood. En zo gaat het bij elk kwantumdeeltje en dat maakt wel een behoorlijk verschil.
Shad Raouf: Ja. Dus de simulatie theorie van het universum acht je niet geloofwaardig.
Heino Falcke: Ja. dat is volstrekte onzin, sorry.
Shad Raouf: Waarom?
Heino Falcke: Het is uhm, sorry. De simulatie theorie van de het universum zegt dat wij niet een echte universum zijn, dat wij gewoon een simulatie zijn, ja.
Shad Raouf: Ja.
Heino Falcke: uh dat zegt niet dat alles voorspelbaar is. We zien zelf dat in onze eigen computer systemen, we vaak niet kunnen voorspellen wat het resultaat is. Ja, dus uh, daarom doe je de berekeningen ook, omdat de wereld te complex is. Maar dat wordt dan weer een theologische kwestie. Maar simulatie theorie zegt ja wij zit, we zijn zijn eigenlijk deel van een grote computersimulatie.
We bestaan niet echt. uhm, en ja, dat lijkt me een beetje uhm eigenlijk als een, ik vergelijk dit vaak met een zevendagen creationisme. Ja, van fundamentalistische christenen zeggen Ja, de wereld die die lijkt zoals als ze nu is die lijkt heel oud te zijn. Maar die is door God in zeven dagen, zeven dagen in elkaar gezet.
het lijkt dan oud en draait nu op een Ja, die is maar zesduizend jaar oud, maar lijkt veertien miljard jaar oud te zijn. Ja. Ja. Maar dat is gewoon echt een, echt gewoon een, je zou kunnen zeggen bijna simulatie. En dit is net hetzelfde als iemand zegt Oké, we zitten in een wereld, die lijkt heel oud te zijn, maar in werkelijkheid zitten wij in een simulatie.
Die in elkaar is gezet door een grote programmeur. Ja, eigenlijk zie ik daar helemaal geen verschil tussen een heel creationistisch wereldbeeld en een, en de simulatietheorie, dat is bijna dezelfde, want wie is God, is dan de programmeur.
Shad Raouf: Ja. Ja. Het is, het is structureel hetzelfde argument
Heino Falcke: Is structureel precies hetzelfde.
Shad Raouf: De weg ernaartoe is wel anders. Maar uh structureel is het hetzelfde argumenten inderdaad. En waarom is het dan dat, Waarom laat de kwantunmechanica zien dat de wereld niet niet voorspelbaar is. Het universum niet voorstelbaar is.
Heino Falcke: Ja, zoals ik zei uhm dat
Shad Raouf: Je hebt het wel genoemd inderdaad, maar.
Heino Falcke: Het Heisenberg onzekerheidsrelatie, die zegt dat je de eigenschappen van een deeltje nooit precies kan bepalen. Je kan uhm bijvoorbeeld uhm die momentum , eigenlijk, de snelheid van het deeltje kun je bepalen heel goed. Maar dan weet je niet precies waar die is. Of je ligt die precies, je legt precies vast waar die is, maar je kan niet bepalen hoe snel die nu beweegt, bijvoorbeeld. Dus eh jij beide eigenschappen nodig.
Shad Raouf: En waarom, waarom kan dat niet ? Waarom kun je die niet allebei?
Heino Falcke: Uiteindelijk heeft het te maken met hoe lang je kan meten. En uhm ja, haha, nu wordt het een beetje ingewikkeld. Maar dat heeft...
Shad Raouf: Dat mag.
Heino Falcke: En ja, de fourier transformatie. Daar is het makkelijkste om om
Shad Raouf: Het mag best wel een verhaal zijn waarbij mensen nog zelf moeten gaan we zoeken wat je precies bedoelde.
Heino Falcke: Ja, kijk naar de eigenschappen van de fourier transformatie. Wat wat wat doen ons oor? Ja. Je hebt een golf, in het Duits zeggen we kamatoon. Dus je hebt hebt zo'n ding die je aanslaat. Dan hoor je dan een beetje ah, het begint te zingen. Ja. Dan weet je precies dat is de,
en wat gebeurt er? Je slaat die aan, en die begint het te trillen met een precieze frequentie. Ja, dan heb je zo'n sinus functie uhm, en hoe goed kan je die frequentie meten? Hoe nauwkeurig meet je deze, deze toon, deze klank. Hoe nauwkeurig kan je de frequentie meten? Ja, je slaat die aan. En dan maakt hij deze golven en je luistert naar de golven, he, die, de lucht begint te trillen.
En dat dan meet je deze sinusachtige, sinusachtige golf. Oké. Je kan wiskundig laten zien en dan het zijn het 440 hertz, 440 hertz of zoiets? Ja. Maar is het 440 komma nul nul nul één of 144 komma nul nul nul nul nul nul nul één? Of.
Hoe lang moet ik meten om precies 440 hertz te kunnen meten. Van zo'n geluid van zo'n toon. Ik kan laten zien dat je als zo'n sinus golf hebt, dat je oneindig lang moet meten. Anders krijg je altijd een fout in jouw frequentie. Ja. Als je die maar, als je heel kort, als je maar, alleen maar een golf meet, ja dan is die 440 plus min, weet ik wat, uh,. 100 hertz. Ja. Als ik daar tien golfen van meette is 440 komma één plus min 0,1 . Als ik daar duizenden golfen, bergen en dalen meet, dan is het 440 komma nul nul nul nul. Maar ik moet oneindig lang meten.
Shad Raouf: Ja.
Heino Falcke: Dus die precieze frequentie van die golf, weet ik pas als ik oneiding lang meet.
Weet Ik
Shad Raouf: Ik wilde vragen, waarom kun je niet gewoon meten totdat dat dingetje begrijpt stop met trillen maar we hebben het natuurlijk over golven die in het universum zichzelf, door het universum propageren.
Heino Falcke: Ja nou ja, als je zegt, elk deeltje is een golf. Ja, zou je elk deeltje oneindig lang moeten meten om alle eigenschappen perfect te meten, daar gaat het mij om.
Shad Raouf: Ja. Ja, ja, ja.
Heino Falcke: Dus ik kan ook niet voor voor welk willekeurige frequentie. die je maakt die je zing, die heh, je kan je nooit precies bepalen wat de frequentie is. Dus altijd, elke toon is altijd een klein beetje anders dan die andere.
Elke toon die je die je meet, je hebt een precies gekalibreerd, weet ik wat, piano of een of een synthesizer of zoiets. Maar toch is er altijd een klein verschilletje daarin. En de reden is dat je niet oneindig lang kan meten.
Shad Raouf: Ja.
Heino Falcke: Dat, dat ligt aan het hart, of aan het fundament van alle problemen die we hebben, dat je niet dat je niks oneindig lang kan meten
Shad Raouf: Het fundament van alle problemen, maar dus ook de, het fundament waarop we onze vrijheid terugkrijgen.
Heino Falcke: Precies, ja. Dus daar komen we op terug. Laat me nog even zeggen het feit dat de wereld eindig is puur het feit dat...
Shad Raouf: Eindig of oneindig?
Heino Falcke: Dus eindig.
Shad Raouf: De wereld waarin we...
Heino Falcke: De wereld ja, die is ontstaan op een bepaald moment. Wij bestaan niet oneindig lang, betekent ook dat je niet überhaupt niks oneindig lang kan meten. Ja. Het heelal is niet oud genoeg om alles oneindig lang te meten. Dus dan heb je al overal al, alles heeft een bepaalde onzekerheid, meteen En dat geeft ons ook weer vrijheid.
Shad Raouf: Ja.
Heino Falcke: Want daardoor is niks vast,
Shad Raouf: Vastgezet.
Heino Falcke: Vastgezet. Alles heeft een bepaald onzekerheid. Door heel veel interacties kunnen zelfs de kleinste fouten uiteindelijk oplopen tot een heel groot verschil in de uitkomst.
Shad Raouf: Uhm, tenminste we weten niet of, ik weet niet of we kunnen zeggen dat we weten dat het niet vastgezet is. Maar we weten, kunnen in ieder geval niet weten hoe het vastgezet is, ook al zal het vast gezet zijn .
Heino Falcke: Nou ja, dan is de vraag, is het vastgezet?
Shad Raouf: Ja.
Heino Falcke: Als er geen praktische, elke, want meten klinkt zo, afstandelijk?.
Shad Raouf: Ja, afstandelijk.
Heino Falcke: Alsof het niks met ons te maken, maar elke interactie is een meting. Als wij met elkaar praten meten wij ook. Wij detecteren elkaars trillingen en en Uh ook wat in mijn hersenen gebeurt. Er worden stromen in deeltjes, kwantumdeeltjes uitgewisseld eigenlijk, ook detecties eigenlijk. Dus elke interactie is altijd ook een meting is een, ja is een meting.
Shad Raouf: Dus even terugkomend. Wat we hebben ontdekt dankzij de kwantummechanica is dat elk deeltje ook tegelijkertijd een golf is.
Heino Falcke: Ja.
Shad Raouf: Eh, of dat het fundamentele golf is over afhankelijk van hoe we kijken is het een deeltje of een golf en een golf kunnen we nooit perfect meten.
Heino Falcke: Ja.
Shad Raouf: Vanwege het feit dat we altijd onzekerheid hebben. Dus we hebben het inductie probleem. En we kunnen niet oneindig lang meten, sterker nog, het universum bestaat niet oneindig dus, het is gewoon onmogelijk om alles volledig te meten.
Heino Falcke: Tenzij je hebt een oneindig oud heelal. Dan heb je ook weer het, uh principe van de entropie. Dat de chaos en de entropie toeneemt, ja. Dus als je een heelal zou hebben die wel oneindig lang is, heb je wel oneindig lang chaos dan besta jij niet meer. Ja dan heb je geen zijn, iets dat oneindig is. Dat heeft geen eigenschappen meer, iets wat onenigheid oud is, zou ook geen eigenschappen meer hebben. Maar goed dat is weer een andere. Dus...
Dat is een interessant punt om nog op te pakken, maar we moeten nog wel één ding weten denk ik en dat is namelijk dan waarom, hoe heeft de kwantummechanics kunnen laten zien dat deeltjes ook golven zijn?
Nou, uhm, uhm, door juist, je beschrijft het wiskundig als uh met de golf theorieen uhm, en je inderdaad laten zien dat er een soort interferentie achtige patronen ontstaan. uhm, het beroemde double slit uhm experiment waar je zegt he als ik als ik meet waar een deeltje is, dan gaat hij of door een linker, je hebt twee deuren, ja, deeltje gaat of links door de deur of rechts door de deur, maar alleen als ik een meting doe op die punt. Als ik geen meting doe, als ik geen interactie had, dat kan een deeltje links of rechts door de deur gaan. Uhm en, en, wat ik dan zien is dat, die de deeltjes met elkaar kunnen interferen, interfereren, net als een golf. Ja. Dus ik krijg interferentie patronen, net als in een als je als je twee stenen in een vijver gooit..
Shad Raouf: Dan zie je twee golven die tegen elkaar opboksen
Heino Falcke: opboksen. En soms versterken ze elkaar soms
Shad Raouf: verzwakken ze. Ja. Deze is wat lastiger uit te leggen uit te leggen als je niet beeldmateriaal hebt.
Heino Falcke: Precies. En dan zou je ook beter een kwantumnatuurkundige vragen. Die zou het veel beter kunnen doen dan ik.
Shad Raouf: Ja dus ik zou iedereen om double slit experiment even te googlen om meer te begrijpen van wat het inhoudt. Maar ik snap het nog steeds niet helemaal. Ik heb het wel gekeken, maar maar dat is, dat experiment legt de basis of legt de experimentele basis voor dat deeltjes ook als golven te beschrijven zijn.
Heino Falcke: En je beschrijft in de kwantumfysica, beschrijf je eigenlijk uh, de hele kwantummechanica wordt beschreven door waarschijnlijk eiden. Hoe waarschijnlijk is dat is dat iets gebeurt. En daar zit , de grondlagen van zijn, is een golf vergelijking die gebruik je om golven te beschrijven
Shad Raouf: Ja, oké fijn. We hebben onze vrijheid terug. Uhm.
Heino Falcke: Ja dar is nog wel een beetje discussie over. Niet iedereen is daar blij mee, maar uh, uhm, ik zie daar geen, ik zie geen mogelijkheid dat de toekomst vaststaat.
Shad Raouf: En wie is er niet blij mee?
Heino Falcke: Nou, collega's die in de kwantumfysica, dus zij houden nog steeds vast dat er, of beweren dat er vrije wil niet bestaat en dit soort dingen. Want in de kwantumfysica uhm, gaat het over informatie behoud, unitarity, unitariteit. Dat eigenlijk de overgang van de ene systeem na de ander is, uhm, is wel, informatie blijft behouden, en, maar dat betekent uiteindelijk niet dat de toekomst vaststaat.
Shad Raouf: Ja, uhm natuurkundigen gebruiken wel vaker dat woord informatie en misschien is dat weer een bruggetje om terug te vallen, terug te gaan naar uhm zwarte gaten, want uhm, in zwarte gaten zou informatie verloren gaan.
Heino Falcke: Ja.
Shad Raouf: Wat betekent dat, of informatie kan helemaal niet verloren gaan, dat weet ik niet, dat laat ik aan jou over. Wat betekent in dit, wat betekent informatie in dit context, wat betekent het dat informatie verloren gaat in een zwart gat?
Heino Falcke: Ja, uhm, elk deeltje, wij, wij bevatten ongelooflijk veel informatie. De positie van de deeltjes, de eigenschappen van de deeltjes, elke deeltje, kwantumdeeltje, heeft verschillende eigenschappen, heeft een spin, die kan draaien heeft een lading. ja plus of negatief, zijn ook nog andere eigenschappen die niet zo in het dagelijks leven zichtbaar zijn. uhm, en die moeten behouden blijven, is de idee.
Shad Raouf: Moeten als in?
Heino Falcke: of ze kunnen omge- omgezet worden. uhm, er is een bepaalde overgang van, van één toestand naar de andere toestand. uhm, en gemiddeld, bijvoorbeeld, de lading. Ja, gemiddeld is het heelal neutraal. Er zijn net zo veel positievere als negatieve uhm ladingen. En daarom is eigenlijk ja, is de elektromagnetische kracht heel erg goed afgeschermd. Anders was het heelal heelal niet mogelijk geweest. Uhm. En nu heb je een zwart gaat die beschreven wordt, die bestaat uit ongelooflijk veel materie, ongelooflijk veel materiën wat valt in zo'n in zo'n zwart gat en uiteindelijk kan je een zwart beschrijven door precies twee getallen.
Namelijk, eigenlijk drie, uh, hoe zwaar die is, hoe snel die draait, de rotatie en ook de lading nog. Die kan je inderdaad nog ook nog meten, maar we nemen aan dat die nul is. Maar uiteindelijk is de grootste deel van de kwantuminformatie. Is dus verdwenen. Je zit ongelooflijk veel informatie, al die deeltjes, ja, met al hun bepaalde eigenschappen, gooi je die in een zwart gat,. en er blijft niks meer over van van van die informatie. Die hoeveelheid informatie die er is, wordt volledig...
Shad Raouf: Ja, oké dus, als er iets kapotgaat in het universum laat ik het zo zeggen. Als iets vernietigd wordt, in het universum verdwijnt die informatie niet in de zin dat die eigenschappen niet verdwijnen, want een ster die ontploft wordt een supernova en die verspreidt van alles en nog wat. uh, als ik iets crush hier op aarde, dan is het alleen maar ja, meer bij elkaar gekomen, maar in een zwart gat verdwijnt het daadwerkelijk.
Heino Falcke: En, en je hebt kwantum processen waar je de materie om kan zetten. Je kan materie in energie omzetten, maar dat zijn als kwantum processen die heel goed beschreven zijn
Shad Raouf: Ja.
Heino Falcke: En dat is, daar gelden ook bepaalde wetten van van behoud van, eigenlijk van bepaalde informatie. En voor zwarte gaten, ik leg het altijd uit met een met een wasmachine. Uhm, je hebt een, Je stopt een sokken in de wasmachine. Zeg je dat? Wasmachine?
Shad Raouf: Ja, ja, je zegt wasmachine,
Heino Falcke: Dus, dan heb je linker en rechter sokken, die stop je daarin.
Shad Raouf: Ik moest even zoeken naar zokken, want het is sokken, maar dat maakt niet zoveel uit.
Heino Falcke: Ja. Ja nee, mijn Nederlands is soms niet zo perfect. Je stop die daarin, dus je hebt tien sokken, paar sokken. Linker en rechter, stop je daarin. Uhm, en dan verdwijnen die daar in die in die wasmachine, Oké, goed. Nou in een zwart gat, in principe komt niks meer eruit.
Shad Raouf: Maar in een wasmachine komt er soms ook maar één sok uit.
Heino Falcke: Ja, dat, dat is precies wat er gebeurt. Eh, volgens de kwantum eh theorie, van Hawking en andere. uh zou je ook een zwart gat wasmachine weer open kunnen maken en alles weer eruit kunnen halen.
Ja. En volgens de kwantumtheorie, zou dan precies dezelfde hoeveelheid linker en rechtersokken eruit moeten komen, maar, iedereen weet in de praktijk is dat niet zo. Soms komt er wel eens een linkersok, je weet niet waar de rechter is, mysterieus verdwenen.
Shad Raouf: Of je krijgt twee linkersokken.
Heino Falcke: Of twee linker, of weet ik wat. Dus ja, op een of andere manier gebeurt er iets. En en volgens de de zwaartekrachttheorie, uhm zou daar geen informatie over blijven, wijzende of de sok een linker of rechter sokken was. Ja. En als als je dan weer verdampt zo'n zwart gat. Ja, dan komen misschien meer linker en rechter sokken eruit, en raar. Dat heeft niks te maken met wat je erin hebt gestopt.
Shad Raouf: Een zwart gat kan verdampen?
Heino Falcke: Nou ja, dat is de theorie van de kwan- dat is de theorie van Hawking, dat een zwart gat zou kunnen verdampen.
Shad Raouf: Ik heb het idee dat je daar, dat jij jij, het daar niet mee eens bent.
Heino Falcke: Nou, ik nee, maar ik, ik heb daar geen moeite mee. De enige vraag is blijft informatie behouden? En de kwantumtheoreten zeggen: jazeker blijft de informatie behouden. We weten alleen niet waar en hoe. Want als informatie behouden zou moeten worden, moet hij opgeslaan worden ergens. En als iets een zwart gat in gaat, wordt hij als ingezogen wordt eigenlijk gecomprimeerd tot een punt, wordt eigenlijk de hele materie wordt omgezet naar pure ruimtetijd kromming, bestaat geen materieën meer uiteindelijk. Het is een vorm van van energie die wij niet kennen een vorm van van ruimtetijd kromming. Dat is maar is geen echte materie meer in zo'n zwart gat.
Shad Raouf: En wat bedoel je met ruimtetijd kromming?
Heino Falcke: Nou ja, goed het idee van van de relativiteitstheorie is dat dat materie ruimte komt.
Shad Raouf: Ja, ja precies.
Heino Falcke: En in en zo'n zwart gat is dus eigenlijk zo'n, een heel diepe trechter in de ruimtetijd. En hoe meer materie je daarin stopt. Hoe langer wordt die trechter, hoe dieper wordt die trechter, hoe groter wordt die trechter.
Maar er zit geen materie meer in. Het is eigenlijk alleen nog maar ruimtetijd kromming, zou je kunnen zeggen. Geen vorm van materie die wij kennen. Ja. En stel dat die dan weer verdampt, dan ontstaat weer nieuwe materieËn en heeft die dan nog dezelfde informatie als die gene die je daar in hebt gestopt. Weet ie nog dat uiteindelijk daar een even aantal linker sokken en rechter in waren, wel of niet?
Shad Raouf: Dus als we even misschien...
Heino Falcke: Nee. Dus je stel voor, je hebt daar die stokken en dan, dan trek je die uit elkaar. Ja, er worden nog kleine stukjes over. Ja. En er komt iemand anders, die krijgt dit. Hier heb je het, zet die maar samen. Dan maak maar even sokken weer van. Dan begint die weer.
Shad Raouf: De atomen in elkaar te zetten.
Heino Falcke: Ja, alles in elkaar te zitten en samen uh te knutselen en zo.
Maar weet je nog hoeveel linker en rechtersokoken er waren. Nee weet je niet.? . Ja. En in de relativiteitstheorie van, van Einstein, is dit een zwart gat. Je weet het niet. En voor de kwantumtheoreten is het heel belangrijk dat die informatie hoeveel linker- en rechterstokken er waren wel behouden blijft.
Shad Raouf: Oke, dus, uhm, uhm, hoe lang heb je eigenlijk nog?
Heino Falcke: We hebben nog vijf minuten.
Shad Raouf: We hebben nog vijf minuten, oke. Zullen we afsluiten dan? Want we komen, we eindigen met een vraagstuk namelijk uh zwarte gaten kunnen waarschijnlijk verdampen. Uh, hoe ze ontstaan dat is denk ik wel algemene kennis. Tenminste, je kan dat makkelijk opzoeken, maar de vraag is informatie die in een zwart gat, wat gebeurt daarmee? We hebben geen idee.
Heino Falcke: Ja, precies. En ja, dat blijft een van de grootste raadsels. En hoe kan je, hoe kan je daar informatie opslaan? Of misschien, ik zeg soms een beetje heretisch uhm misschien ja, gaat informatie gewoon verloren. Ja. Ja. Voor kwantumtheoreten is dat een groot drama.
Shad Raouf: Waarom is dat zo'n groot drama?
Heino Falcke: Nou ja, omdat dan die de overgang van de ene systeem naar de andere, daar zit opeens een willekeurige stap in. En,
Shad Raouf: Daar houden we niet zo van.
Heino Falcke: Daar houden we niet zo van.
Shad Raouf: Haha, daar komt het eigenlijk op neer. Wat is het volgende grote ontdekking, waar we, wat we kunnen verwachten?
Heino Falcke: Nou ja, we moeten zwarte gaten nog beter gaan begrijpen natuurlijk. We hebben maar, in de eerste meting hebben we maar één zwart gat gezien, we willen meer zwarte gaten zien. We kijken nog naar het centrum van onze eigen Melkweg. Hoe zou het, zwart gat daar eruitzien. Dus is dezelfde, klopt het überhaupt wat we hadden ontdekt. Je moet altijd dingen bevestigen. uh, dat is een van de grote vragen. En uiteindelijk die deze informatie kwestie. Hoe hangen kwantumtheorie en relativiteitstheorie samen?
Shad Raouf: Want dat is natuurlijk ook de grootste uitdaging die we hebben: het standaardmodel van Einstein vereenzelvigen met de kwantummechanica.
Heino Falcke: Precies. Ja, en wat is wat is zwaartekracht überhaupt? Wat is ruimtetijdkromming? Is dat een goede beschrijving? Ja, is dat een goede beschrijving op een fundamenteel niveau waar je naar de allerkleinste kijkt waar je alleen nog maar dingetjes hebt.
Shad Raouf: Dus dat vraagstuk waar ik mee zit, dat ik maar niet begrijp waarom massa ruimtetijd kromt dat dat zwaartekracht vormt, dat is niet alleen mijn onbegrip, maar dat weten we gewoon nog niet.
Heino Falcke: Nou ja, het is een goede beschrijving.
Shad Raouf: Het is goed genoeg.
Heino Falcke: is een goede beschrijving, de beste beschrijving die we nu hebben om ruimte en tijd te beschrijven. Ja.
Shad Raouf: Maar het is niet te vereenzelvingen met de kwantummechanics, klopt dat?
Heino Falcke:
Ja. Precies. Nog niet helemaal te rijmen met de kwantummechanica. Maar daar zijn dan ook honderden, duizenden van de slimste mensen mee bezig om dit op te lossen, het raadsel. Probleem is, het is moeilijk en dat, om nog even af te sluiten. En moet je wiskunde ontdekken of uitvinden. Er wordt heel veel wiskunde ook uitgevonden. Moeten dan nog ontdekken, welke van de wiskunde kan je toepassen op de werkelijkheid, welke van de wiskunde beschrijft de werkelijkheid.
Welk onderdeel van de wiskunde bestaat echt. En dat is de opdracht voor de natuurkundigen en zonder experiment is het heel moeilijk. Je moet altijd de natuur vragen. Ja.
Shad Raouf: Interessant. Dank je wel, het was een heel mooi gesprek en we zijn hopelijk, ik wacht met smart op de volgende ontdekking als we eindelijk weten wat er met zwaarte-, met informatie gebeurt als het in een zwart gat valt.
Heino Falcke: Ja. Daar werken we ook nog aan. Later kunnen we daar nog een keer over praten.
Shad Raouf: Ja, top. Fijne dag.