Ineens klopt het universum: zwaartekrachttheorie Erik Verlinde in zes lekenvragen

Nederlander komt met nieuwe theorie om bewegingen in het heelal te verklaren

Al tientallen jaren zit de natuurkunde in een diepe crisis: van het heelal is maar 4 procent bekend. De rest moet bestaan uit geheimzinnige 'donkere materie' en 'donkere energie', maar niemand weet wat dat is. De nieuwe zwaartekrachttheorie van Erik Verlinde, waar experts al jaren naar uitzien, veegt al die schimmen in één klap van tafel, door het heelal voor te stellen als een dikke soep van informatie. Klopt rekenkundig allemaal, maar wat zégt het eigenlijk? Uitleg in zes lekenvragen.

Waarom is er een nieuwe theorie nodig om de bewegingen in het heelal te verklaren? We hadden toch al Newton en Einstein?

Newton en later Einstein geven een heel adequate beschrijving van alles van vallende appels tot planeten die rond sterren bewegen. Maar op grotere schaal gaan er ook dingen mis. Zo blijkt het heelal zelf uit te dijen, en nog steeds sneller ook. Daarnaast draaien sterrenstelsels veel sneller rond hun as dan hun zichtbare stermassa kan verklaren. Beiden passen niet lekker in de bestaande zwaartekrachttheorieën.

Oke, Newton en Einstein kunnen dus niet alles verklaren. Maar hoe losten sterrenkundigen dat dan op voordat Verlinde met zijn nieuwe theorie kwam?

De Amsterdamse hoogleraar theoretische natuurkunde Erik Verlinde heeft maandagnacht eindelijk een potentieel baanbrekend artikel over de zwaartekracht gepubliceerd, waar in vakkringen jaren naar is uitgekeken. De theorie kan een opvolger zijn van Einsteins relativiteitstheorie uit 1915, is de claim, die al maanden in het geruchtencircuit rondging.

Met een kunstgreep: donkere materie. Een mysterieus spul dat nog nooit iemand heeft gezien, maar dat toch 95 procent van de totale massa van het universum zou moeten innemen. Alleen met die donkere materie kloppen de sommen van sterrenkundigen over snel draaiende sterrenstelsels en het uitdijende universum. Maar die donkere materie oogst ook altijd veel kritiek: want bestaat het eigenlijk wel?

En wat doet Verlinde met die donkere materie?

Verlinde zegt: die donkere materie is helemaal niet nodig om de bewegingen van het universum te kunnen verklaren. Wat je wel moet doen, volgens Verlinde: anders kijken naar de zwaartekracht dan we nu doen. De Amsterdamse fysicus benadert de zwaartekracht als een verschijnsel dat ontstaat uit de eigenschappen van de bouwstenen van het heelal. Dat zijn niet eens meer atomen of moleculen, maar abstracte bits informatie, zoals de woorden op een reusachtig scrabblespel. Wie een appel van de grond tilt, steekt energie in het husselen van die letters. Dat voelt als een aantrekking door de aarde.

Vanuit dat idee kan hij laten zien dat massa's precies volgens Newtons en ook Einsteins vergelijkingen naar elkaar toe worden getrokken. Maar tegelijk kloppen ook de sommen over het uitdijende universum en de snel draaiende sterrenstelsels die met Newton en Einstein niet lukken.

Op middelbare scholen maken leerlingen sommetjes over botsende auto's en vallende gewichten met de hulp van de wetten van Newton. Kunnen die schoolboeken nu allemaal de vuilnisbak in?

Nee, er is niks mis met Newtons wetten en op school zullen we niet snel met Verlinde te maken krijgen. Newtons wetten gaan lang op maar gelden hooguit niet meer voor heel grote massa's of enorme versnellingen. Dan zijn we aangewezen op de vergelijkingen van Einstein waarin ruimte en tijd de hoofdrol spelen en waarin bijvoorbeeld de oerknal en zwarte gaten blijken te kunnen bestaan. Vooral door de lastige wiskunde is dat trouwens meestal geen echte schoolstof meer.

Al die sterrenkundigen die wél geloven in het bestaan van donkere materie: zijn die nu allemaal werkeloos? En al die apparatuur die is gebouwd om donkere materie te ontdekken: weggegooid geld?

In tegendeel, vindt ook Verlinde zelf. Meten is immers weten. Zodra de speurtocht naar donkere materiedeeltjes, in de uiteenspattende protonen van deeltjeslab CERN tot kosmische lichtflitsen in ondergrondse detectoren in Japan, wél iets oplevert is dat een goeie check voor zijn ideeën. Of hij helemaal terug moet naar de tekentafel of misschien kleinere aanpassingen moet maken, kunnen alleen de waarnemingen aangeven.

Verlinde is zelf natuurlijk enthousiast. Is iedereen dat?

Zonder het al helemaal doorgewerkt te hebben, heeft het artikel de goeie nestgeur

Vincent Icke, Leidse astrofysicus

Het is nog erg vroeg voor reacties, het artikel met veel diepe theoretische bespiegelingen in 50 pagina's lang. Verlinde kreeg eerder wel kritiek over de stelligheid waarmee hij de oerknal en donkere materie afserveerde. Nu zijn de critici toch onder de indruk. 'Zonder het al helemaal doorgewerkt te hebben, heeft het artikel de goeie nestgeur', zegt bijvoorbeeld de Leidse astrofysicus Vincent Icke. 'Het omvat oude theorie en geeft bovendien een echte fysische verklaring. En dat Verlinde zich toch bescheiden opstelt bevalt me ook zeer.'