“De dood betekent niets. Voor ons, die in de natuurkunde geloven, heeft de scheiding tussen verleden, heden en toekomst alleen de betekenis van een illusie, hoewel een hardnekkige.” Dit is een deel van het condoleancebericht dat de revolutionaire natuurkundige Albert Einstein stuurde naar de familie van zijn vriend en voormalige collega van het Federale Polytechnisch Instituut van Zürich (Zwitserland) Michele Besso na diens overlijden in 1955. De brief is opgenomen in het laatste boek van, arts en onderzoeksprofessor aan het CSIC in het Instituut voor Theoretische Natuurkunde (CSIC-UAM) in zijn laatste boek, het middel waarmee de wetenschapper uit Zaragoza door de takken van de natuurkunde reist die hebben bijgedragen aan het begrip van wat hij omschrijft als “een essentiële coördinaat om de wereld te beschrijven”. En bij elke intense en mentaal uitdagende halte op die reis worden antwoorden en vragen over fundamentele kwesties van het dagelijks bestaan ontvouwd.
Vraag. Is tijd een illusie?
Antwoord. Tijd is geen illusie, maar de manier waarop we het waarnemen wel. Het is een noodzakelijke coördinaat om de wereld te beschrijven: om een willekeurige gebeurtenis te identificeren, heb je drie ruimtelijke coördinaten nodig om te bepalen waar deze plaatsvond en een tijdcoördinaat om deze te onderscheiden van andere gebeurtenissen die op dezelfde plaats plaatsvonden. De manier waarop we tijd waarnemen en, in het bijzonder, hoe tijd verstrijkt, kan echter wel een illusie zijn.
V. U beweert dat noch het heden, noch het verleden, noch de toekomst een absolute betekenis hebben.
A. In ons dagelijks leven zijn we geneigd te denken dat het heden van het universum bestaat uit alle gebeurtenissen die zich op een bepaald moment voordoen. De relativiteitstheorie toont echter aan dat voor een andere waarnemer andere gebeurtenissen tegelijkertijd plaatsvinden en dat er dus geen objectief heden bestaat, hoewel voor alle waarnemers op aarde de feiten die de werkelijkheid vormen vrijwel dezelfde zijn. Maar dat blijft een benadering. Wat het verleden en de toekomst betreft, kan het gevoel dat het verleden al heeft plaatsgevonden en onveranderlijk is, terwijl de toekomst nog niet heeft plaatsgevonden en open is, een illusie zijn omdat we veel meer informatie hebben over gebeurtenissen in het verleden dan over gebeurtenissen in de toekomst, door een subtiel effect dat de toename van entropie [wanorde in een systeem] is naarmate de tijd vordert. Daardoor laten bepaalde gebeurtenissen sporen achter, worden ze vastgelegd, en andere niet. De eerste plaatsen we in het verleden en het lijkt alsof ze al hebben plaatsgevonden, in tegenstelling tot de gebeurtenissen die we in de toekomst plaatsen.
Het gevoel dat het verleden al heeft plaatsgevonden en onveranderlijk is, terwijl de toekomst nog niet heeft plaatsgevonden en open is, kan een illusie zijn.
V. Bedoelt u dat de toekomst bestaat, maar dat we er geen gegevens over hebben?
A. Als we de kwantumfysica even buiten beschouwing laten, leren de wetten van de fysica ons dat we vanaf een bepaalde toestand, zoals de huidige waarin we leven, zowel het verleden als de toekomst kunnen reconstrueren. In principe zou dat mogelijk zijn, omdat de wetten van de fysica je een perfecte correlatie geven. Het is als een stuiterende bal: op een bepaald moment kun je de toekomst ervan reconstrueren, die zal zijn dat hij in een bepaalde richting blijft stuiteren, en je kunt ook het verleden ervan reconstrueren. Als we ons iets herinneren, reconstrueren of leiden we af hoe de dingen op een ander moment waren op basis van de gegevens van het heden.
V. Dus zowel het verleden als de toekomst liggen vast.
A. Het enige verschil is dat we door de toename van entropie veel meer informatie hebben over gebeurtenissen in het verleden dan over gebeurtenissen in de toekomst. Maar dat betekent niet dat ze realistischer zijn. De kwantumfysica maakt dit perspectief ingewikkelder, omdat het ervoor kan zorgen dat het met de op een bepaald moment beschikbare informatie niet mogelijk is om gebeurtenissen in het verleden of de toekomst volledig te reconstrueren, maar ze zouden wel op hetzelfde niveau blijven.
Reizen naar de toekomst is onomstotelijk bewezen
V. Is het mogelijk om door de tijd te reizen?
A. Reizen naar de toekomst is onomstotelijk bewezen. De relativiteitstheorie leert ons dat de tijd niet overal even snel verstrijkt. Een van de illusies van onze waarneming is dat de tijd overal in hetzelfde tempo verstrijkt, maar dat is niet zo. Voor objecten die sneller bewegen of zich in een groter zwaartekrachtveld bevinden, verstrijkt de tijd langzamer. De tijd verstrijkt bijvoorbeeld sneller in het hoofd dan in de voeten. Dit is experimenteel bewezen. In de buurt van een zwart gat kan voor jou een jaar verstrijken, terwijl er ver daarvandaan 100 of 1000 jaar zijn verstreken. Dat is een manier om naar de toekomst te reizen. Een andere manier is om in een ruimteschip te gaan dat snelheden kan bereiken die dicht bij die van het licht liggen (iets wat met onze huidige technologie onmogelijk is). Je maakt een wandeling door het universum en bij je terugkeer kan er een eeuw verstreken zijn.
V. En naar het verleden?
A. Dat is veel moeilijker, maar de algemene relativiteitstheorie opent de deur naar die mogelijkheid met zeer bijzondere (en onrealistische) configuraties van materie en energie die aanleiding geven tot zogenaamde gesloten tijdlussen.
V. Maar zou het verleden dan onveranderlijk zijn?
A. In deze scenario’s met exotische materie die gesloten tijdlussen genereren, zouden er geen logische paradoxen zijn, omdat je naar hetzelfde punt in de ruimte-tijd zou terugkeren en dus precies in dezelfde situatie terecht zou komen als waarin je je bevond. Je zou niets merken, je zou niet het gevoel hebben dat je een tijdreis had gemaakt. Er zou dus geen logische paradox ontstaan, omdat je in dezelfde situatie terechtkomt. Er zou misschien een andere manier zijn om naar het verleden te reizen, namelijk via wormgaten: hypothetische configuraties van complexe en zeer onstabiele ruimte-tijd, een soort tunnels. Maar je zou nooit je grootvader kunnen vermoorden, omdat je dan in de eerste plaats niet geboren zou zijn. De natuur kan zich niet tegenstrijdig gedragen.
Alle processen zijn in werkelijkheid omkeerbaar
V. Zijn er onomkeerbare gebeurtenissen?
A. Alle processen zijn in werkelijkheid omkeerbaar. Een klassiek voorbeeld is een ei dat op de grond valt en breekt. Dat het zichzelf weer herstelt en weer in onze handen springt, is uiterst onwaarschijnlijk, maar niet onmogelijk. Het is echter zo moeilijk dat we het in de praktijk onomkeerbare processen noemen.
V. Is vrije wil dan een illusie?
A. Als de wetten van de fysica deterministisch zijn, dan is het duidelijk dat we geen vrije wil hebben, omdat alles wat gaat gebeuren al vastligt. Maar ook de kwantumfysica, die intrinsiek probabilistisch is, maakt vrije wil niet mogelijk. De feiten zijn misschien niet vooraf bepaald, maar de waarschijnlijkheden wel, en we kunnen daar op geen enkele manier invloed op uitoefenen zonder de wetten van de fysica te overtreden, we hebben er geen controle over. Daarom geloof ik dat vrije wil een illusie is die door onze hersenen wordt gecreëerd, het gevoel dat we controle hebben over onze daden. Als we iets doen, lijkt het alsof dat het resultaat is van een vrije keuze, maar in werkelijkheid was de beslissing al genomen. Veel neurologische experimenten wijzen erop dat beslissingen een fractie van een seconde voordat we ons ervan bewust worden, worden genomen. Vanuit fysisch oogpunt kan het niet anders: er is naar mijn mening geen enkele natuurkundige wet die ruimte laat voor de vrije keuze van een bewust wezen zoals wij. Dat is geen erg prettige conclusie, dat geef ik toe, maar het lijkt te zijn wat de natuurkunde zegt.
V. Zijn we dan niet verantwoordelijk voor onze daden?
A. De enige redelijke manier om ons in de praktijk te gedragen is alsof we vrij zijn om te kiezen, want anders zou er totale chaos ontstaan. Als we ons bijvoorbeeld willen beschermen tegen iemand die een misdrijf pleegt, moeten we hem verantwoordelijk stellen voor zijn daden. Aan de andere kant, ook al zijn we in wezen niet vrij, is een bewuste beslissing die in overeenstemming is met al je morele waarden niet hetzelfde als een beslissing die wordt genomen door een zieke persoon die zich niet realiseert wat hij doet. In de praktijk kunnen we hem niet dezelfde mate van verantwoordelijkheid toeschrijven, maar dat neemt niet weg dat we op een zeer diep niveau geen controle hebben over wat we doen.
V. Is veroudering ook het gevolg van entropie?
A. Biologische processen zijn processen waarin de entropie toeneemt, wat een natuurlijke afbraak inhoudt. Om ze in stand te houden, heb je een energievoorziening nodig met een zeer lage entropie, die bruikbaar is. De warmte van de aarde bijvoorbeeld is op zichzelf nutteloos voor ons, omdat deze bijna in thermisch evenwicht is. Het is volkomen nutteloos voor biologische processen, die plaatsvinden dankzij de continue toevoer van hoogwaardige energie met een zeer lage entropie, die we van de zon krijgen.
Ik zie geen fysische tegenstrijdigheid in het feit dat het verouderingsproces zou kunnen worden omgekeerd.
V. Ook natuurkundige Sabine Hossenfelder zegt dat we sterven door de toename van entropie.
A. Het is waar dat het proces van afbraak en dood van een levend wezen kan worden gezien als een proces van toenemende entropie en terugkeer naar thermisch evenwicht. Maar aangezien we een permanente toevoer van energie met lage entropie van de zon hebben, zou het in principe mogelijk zijn om dat afbraakproces om te keren. Ik zie geen fysische tegenstrijdigheid in het omkeren van het verouderingsproces door gebruik te maken van de bruikbare energie die afkomstig is van de zon of een andere energiebron met een zeer lage entropie.
V. We sterven dus niet, maar gaan over naar een macroscopische toestand met een andere entropie.
A. Dat hangt af van hoe je sterven definieert. Als je hersenen niet meer functioneren, je niet meer bij bewustzijn bent en de informatie die je had zich verspreidt in het universum, dan sterven we inderdaad. Als je sterven definieert als het volledig vernietigd worden van informatie, dan kunnen we in die zin zeggen dat we niet sterven, omdat de informatie er nog steeds is, verspreid, op een manier die totaal onherstelbaar is, maar toch nog steeds aanwezig. Het is als een verbrand boek: de informatie die het bevatte, blijft voortleven in de as en de verbrandingsgassen, ook al is het in de praktijk onmogelijk om die informatie terug te halen.
V. Als iemand in staat zou zijn om die nieuwe toestand terug te brengen naar de oorspronkelijke toestand, zou hij dan het bestaan kunnen herscheppen?
A. We zijn uiteindelijk fysieke systemen. Het is als een auto die een ongeluk heeft gehad. Uit de restanten zou je hem kunnen reconstrueren. Een levend wezen is een zeer georganiseerd complex systeem, maar in principe zou je uit de restanten van een overleden persoon de persoon kunnen reconstrueren zoals hij oorspronkelijk was (ten koste van een toename van de totale entropie). Dat zou natuurlijk ontzettend moeilijk zijn, maar ik zie geen onmogelijkheid om dat te doen.
We kunnen zeggen dat we niet sterven omdat de informatie er nog steeds is, verspreid, op een manier die totaal onherstelbaar is, maar ze is er nog steeds.
V. De theorie van de vele werelden, die ook onze perceptie van tijd uitdaagt, houdt in dat we parallelle realiteiten leven, maar dat we ons slechts bewust zijn van één daarvan.
A. Het moet duidelijk zijn dat dit een hypothese is, met name over wat er tijdens het observatieproces gebeurt. Volgens de orthodoxe interpretatie, de zogenaamde Kopenhagen-interpretatie, wordt, wanneer een fysisch systeem zich in een superpositie van toestanden bevindt en je het observeert, slechts één van die mogelijkheden gerealiseerd en verdwijnen de rest. Deze interpretatie is degene die we in de praktijk allemaal gebruiken, maar ze heeft belangrijke conceptuele problemen. Een andere interpretatie die naar mijn mening conceptueel bevredigender is, is die van Hugh Everett, volgens welke er geen ineenstorting van de toestand plaatsvindt: het systeem materialiseert zich niet in een van de mogelijkheden, maar alle mogelijkheden blijven naast elkaar bestaan in superpositie. Vanuit jouw standpunt ben je je slechts bewust van één van de kwantumtoestanden, maar er zijn andere versies van jezelf, in een gigantisch aantal, die zich bewust zijn van de andere alternatieven. Je neemt slechts één van de mogelijkheden van de evolutie van de wereld waar, maar er zijn andere die tegelijkertijd op dezelfde plaats plaatsvinden, ook al zijn ze onzichtbaar.
V. Leven we vele levens tegelijk, maar zijn we ons slechts bewust van één? Kan ik mijn andere ik waarschuwen om de lening niet te ondertekenen?
A. [Lacht] Ik benadruk dat dit een hypothese is. Een voorbeeld dat ik gebruik is dat als je een loterijlot koopt, sommige van je ‘ikken’ zullen zien dat dat nummer wordt getrokken wanneer de trekking plaatsvindt. Dat wil zeggen dat alle mogelijkheden uiteindelijk worden gerealiseerd in een of andere tak van je kwantumtoestand. Maar het is slechts een hypothese, hoewel een volkomen serieuze, om de kwantummechanica te interpreteren. Hieraan moet worden toegevoegd, en dit is belangrijk, dat interactie tussen ‘de werelden’ onmogelijk is. Dat wil zeggen, zodra ze zijn gecreëerd, is er geen mogelijkheid meer om te communiceren of elkaar te beïnvloeden. Communicatie met andere parallelle werelden zou in deze hypothese uitgesloten zijn.
