Niets. Hoe niets de wereld schokt. Hoe niets de wereld schokt. Profiel werkstuk door Lieke van Son

Niets Hoe niets de wereld schokt

Profiel werkstuk door Lieke van Son

Inhoudsopgave Samenvatting Onderzoeksvraag *Is het voorkomen van niets mogelijk? • Binnen de wetten van het observeerbare heelal • Buiten de fysische wetten om (buiten heelal? Buiten tijd?)

Context Hypothese Werkplan/Werkwijze -Methode -Benodigdheden

Uitwerking deelvragen Wat is niets? <=> Wat is iets? (korte introductie) Natuurkundig uitgangspunt Het getal 0 Hoe leeg is zwart? Hoe werkt kwantummechanica? (Dualiteitsprincipe golf of deeltje?) Heisenbergs onzekerheid en Schrödingers kat Hoe leeg is dat vacuüm nou echt? Filosofisch uitgangspunt Niets door de eeuwen heen De paradox van het bestaan (van niets) Het nut van niets; Is niets nodig voor ons begrip van de wereld? Interview Interview over niets met hoogleraar theoretische natuurkunde; Piet Mulders

Conclusie Bronnen • •

Literatuurlijst websites

Samenvatting Dit is een literatuuronderzoek naar de mogelijkheid van 'niets'. Ik behandel het niets vanuit zowel een natuurkundig als een filosofisch oogpunt. In de natuurkunde hangt het niets vooral samen met een lege ruimte. Het niets wordt in de natuurkunde gedefinieerd als het vacuüm ondanks dat het vacuüm vol zit met energie en mogelijkheden. Dit is een conclusie die voortkomt uit de kwantummechanica, vandaar dat ik ook kort de opkomst van de kwantummechanica behandel. In de filosofie wordt het niets beschreven als het niet-bestaan. Dit is een heel subjectief onderwerp. Hierdoor hangt de mogelijkheid van niets af van het standpunt waaruit je beschouwt. Toch maakt het niets een onderdeel uit van het dagelijkse leven. Men heeft namelijk niets nodig voor zijn perceptie van het bestaan.

Onderzoeksvraag *Is het voorkomen van niets mogelijk? • Binnen de wetten van het observeerbare heelal • Buiten de fysische wetten om (Buiten ruimte en tijd?)

Context De meeste natuurkundige en filosofische onderwerpen in dit profiel werkstuk zijn zwaar versimpeld met als doel dit werkstuk zo leesbaar mogelijk te houden. Aangezien een deel van dit PWS filosofisch is, vind ik het persoonlijk belangrijk om aandacht te besteden aan de 'context' waarin dit PWS is geschreven. Vandaar een korte introductie over mijn standpunten en leefsituatie. Ik ben geboren in 1994. Ik ben atheïstisch opgevoed en leef in een democratisch land. Ik ben zelf ook Atheïst. Mijn ouders hebben een gemiddeld inkomen waardoor ik in een respectievelijk groot huis woon. Mijn huidige opleiding is het Voortgezet Wetenschappelijk Onderwijs aan het Baken Park Lyceum.

Hypothese Voordat al het bron onderzoek gedaan is, is het erg moeilijk om tot een goed onderbouwde hypothese te komen, aangezien ik maar een middelbare scholier ben en geen afgestudeerd natuurkundige of filosoof. Houdt u dit a.u.b. In gedachte bij het lezen van mijn hypothese. Is het voorkomen van niets mogelijk? • Binnen de wetten van het observeerbare heelal? 'Niets' wordt binnen de natuurkunde beschreven volgens de wetten van de fysica, net als al het andere binnen het gedefinieerde heelal. Aangezien 'niets' een negatie is (het ontbreken van iets), is dit erg lastig om met wetten te beschrijven die gebaseerd zijn op positieve waarden. Het is wel mogelijk om te controleren of er op een bepaalde plek een meetbaar 'iets' aanwezig is (iets wordt binnen de Fysica veelal gedefinieerd als een energie). Daarom wordt 'niets' in de natuurkunde onderzocht door het onderzoek naar vacua. Als in dit PWS in het vervolg een natuurkundige benadering van niets wordt aangehaald, zal dit verwijzen naar (onderzoek naar) een vacuüm. Het 'vacuüm' is hier gedefinieerd als een beperkte ruimte binnen ons heelal die we (m.b.v. gedachteexperimenten) zo leeg mogelijk proberen te maken. We kunnen een vacuüm tegenwoordig natuurlijk leegmaken van 'grote materialen' zoals moleculen. Maar uit de recent ontwikkelde kwantum theorie blijkt er een nulpuntsenergie aanwezig te zijn in elk vacuüm. Het verwijderen van deze energie kost energie. Dit veroorzaakt dat er een grotere energie achterblijft dan de nulpuntsenergie die we er in eerste instantie probeerde uit te halen. Deze nulpuntsenergie wordt veroorzaakt door het onzekerheidsprincipe van Heisenberg. Het Heisenberg principe is hier rechts weergegeven. Uit dit principe stelt dat de delta Energie keer de delta tijd altijd groter of gelijk is aan de constante van Planck gedeeld door 4π. Hieruit volgt dat hoe groter de zekerheid is waarmee de energiewaarde is bepaald hoe kleiner de zekerheid over de verstreken tijd wordt. Ik zal later in mijn PWS dieper hierop ingaan (ook wiskundig). Ik denk mede door de onzekerheisrelatie van Heisenberg dat het fysisch gezien niet mogelijk is om niets waar te nemen. Pas als de tijd stil zou kunnen worden gezet zouden we er zeker van zijn dat er zich ergens niets bevindt (of bevond rekening houdend mat het feit dat het licht tijd nodig heeft om bij de waarnemer te komen). Niets is wél nodig voor ons begrip en waarneming van de wereld. •

Buiten de fysische wetten om (buiten heelal? Buiten tijd?)

Op filosofisch niveau hoeven wij ons natuurlijk niet aan bepaalde wetten te houden. Slechts de wet van tegenstrijdigheid beperkt ons. Het bestaan van 'Niets' is op deze manier volgens mij wel mogelijk. De kwantummechanica stelt namelijk dat de relatie tussen energie en tijd de onmogelijkheid van Niets veroorzaakt. Maar stel dat we een punt nemen in de tijd? Dit zou betekenen dat ∆t=0. Hierdoor vervalt het principe. Maar het zou wel betekenen dat er op dat moment ofwel een oneindigheid aan energie kan ontstaan, ofwel dat er op dat moment helemaal geen energie meer kan zijn. Hieruit zou volgen dat energie onlosmakelijk verbonden is aan tijd, wat mij persoonlijk heel waarschijnlijk lijkt. In dit geval is het nuttig om te filosoferen over of tijd ooit is begonnen. Ook dit lijkt waarschijnlijk als je 'Big Bang' theorie in beschouwing neemt. De uitdijing van het universum wijst er namelijk op dat het gehele universum ooit op elkaar gepakt zat als één punt met ongelooflijk grote massa en energie (die eventueel geleend is uit het vacuüm als je dit fenomeen zou willen verklaren met de kwantummechanica). Maar wat was er voor dit punt? Veel wetenschappers zijn het daar over eens: Niets. Geen tijd geen energie, geen massa, gewoon een heleboel niets. Niets

hangt dus samen met het niet-zijn, en kan alleen bestaan buiten het Zijn en buiten tijd. Ik denk persoonlijk dat dit het Niets niet onmogelijk maakt aangezien ik geloof dat wij ooit zijn ontstaan, wat inhoud dat het Zijn ooit niet was, en toen wel en misschien ooit wel weer ophoudt te bestaan. Wij kunnen dit alleen niet bevatten omdat onze ervaring niet buiten tijd kan treden. Alhoewel ik wel denk dat dingen ons niet nodig hebben om te bestaan (ik geloof dat een appel nog steeds bestaat zonder dat hij ooit zal worden waargenomen of het label 'appel' op zich krijgt geplakt) vermoed ik dat Niets in de zin van niet-iets wel waarneming nodig heeft om te kunnen bestaan. Het is namelijk niet-iets en dat kan alleen als er 'niet-iets' wordt waargenomen. Maar als de waarneming uit dit beeld wordt weggenomen is het niet mogelijk om 'Niets' op deze manier te definiëren, er zou dan namelijk geen verschil meer kunnen worden gemaakt tussen wat wel en wat niet iets is. In het kort: als wij er niet zijn om iets te definiëren kan Niets ook niet zijn.

Werkplan Methode Om tot een redelijk antwoord op mijn onderzoeksvraag te komen ben ik van plan vooral heel veel bron-onderzoek te doen aangezien veel onderzoeken naar 'niets' kennis van hogere natuurkunde vereisen. Bovendien vereisen de meest simpele proefjes al een scala aan dure apparatuur. Om toch inzicht te krijgen in het onderwerp zal ik naast het aanhalen van onderzoek van anderen ook zelf aan de slag gaan met de wiskundige en natuurkundige kant van het Niets. Ik zal de functies die ik in mijn bron onderzoek aanhaal proberen te verklaren om zo en helder en duidelijk beeld te scheppen van niets. Ook voor het filosofische gedeelte zal het grootste deel bestaan uit bronnenonderzoek en het proberen te begrijpen van de filosofieën van anderen. Ik zal ook zelf veel filosoferen en discussiëren met anderen over niets om tot een veel omvattende conclusie te komen. Tot slot ga ik een interview houden met een hoogleraar theoretische natuurkunde om de mening van een gediplomeerd

Benodigdheden • • • •

Lessen Kwantum mechanica Erg veel bronnen. Grafische rekenmachine Piet Mulders

Uitwerking deelonderwerpen

Wat is niets? <=> Wat is iets? Een korte introductie De vraag: 'Waarom is er iets en niet niets, terwijl niets zoveel makkelijker is?' is al meerdere keren in de geschiedenis gesteld. En velen hebben hun hoofd hierover gebroken. Alleen is naar mijn mening 'Niets' helemaal niet makkelijker dan 'iets'. Aangezien niets namelijk een negatie van iets is. En negaties zijn naar mijn mening altijd gecompliceerder dan positieve waarden (-8 x -5 is moeilijker te vatten dan 8 x 5 terwijl ze toch beide +40 als antwoord geven). Ik zal iets en niets vanuit twee uitgangspunten benaderen (natuurkundig en filosofisch), zoals ook in de rest van dit verslag is gedaan. Ik begin telkens met iets, waarna ik 'niets' definieer als het niet zijn van iets. Natuurkundig uitgangspunt: Ons universum bestaat uit deeltjes. Die deeltjes bestaan weer uit deeltjes, die weer bestaan uit deeltjes. Iets specifieker: wij mensen bestaan uit cellen, die cellen zijn opgebouwd uit moleculen die weer opgebouwd zijn uit atomen die bestaan uit protonen, neutronen en elektronen. Neutronen bestaan verder nog uit quarks Zo simpel als het nu in een paar zinnen beschreven staat is het natuurlijk niet. Een elektron is zo ongelooflijk klein dat we er niet eens licht op kunnen laten vallen zonder het te verstoren. Een elektron weegt bijvoorbeeld naar benadering 9,109534×10-31 kg dat is 1/2,63x1024 deel van een zandkorrel van 1 mm3. Alles wat hieruit is opgebouwd wordt gedefinieerd als 'iets'. Bovendien heeft al het 'iets' een bepaalde energiewaarde. Daarom wordt in de Natuurkunde 'iets' meestal gedefinieerd als een bepaalde energie. 'Niets' houdt dus in dat we al het 'iets' zullen moeten elimineren. Met moderne technieken kunnen we al aardig mooie vacua maken. Dit zijn vacua waarbij alle 'grote' deeltjes (moleculen en atomen) uit een bepaalde ruimte verwijderd zijn. Ondanks dat we het vacuüm vrij leeg kunnen krijgen treden er complicaties op wanneer ook de laatste elektronen verwijderd moeten worden. Er wordt vaak (verkeerd) gedacht dat een vacuüm al leeg is wanneer alle moleculen er uit zijn verwijderd. Het lijkt leeg, maar stel dat de wand van het vacuüm van glas is en we er met een lamp op schijnen. Het licht zal onverstoord doorschijnen, wat inhoud dat er in het vacuüm fotonen aanwezig zijn en bovendien ook energie. Ik zal later verder ingaan op de werking van het vacuüm en de complicaties die optreden bij het leegmaken ervan. Filosofisch uitgangspunt 'Iets' wordt in de filosofie redelijk vergelijkbaar beschreven als 'iets' in de natuurkunde. In de filosofie wordt er alleen veel meer gekeken naar de vraag wat 'is'? Hoe zit het bestaan in elkaar? Wanneer ben je en wanneer niet? Vooralsnog is er geen eenduidig antwoord op deze vraag. En de antwoorden die wel bekend zijn, zijn nauw verbonden met religie. Meestal wordt zijn dan ook beantwoord met God, de almachtige en het oneindige. Alles wat was, is en zal zijn is in veel religies vastgesteld als een bestaande entiteit die onveranderlijk is en het zijn definieert. Het niet-zijn is hierdoor ook een erg religieuze kwestie. Er bestaan veel verschillende meningen (religies) over wanneer iets is en wanneer niet (meer). Als we ervan uit gaan dat 'niets' kan worden bereikt kunnen we dit zowel binnen als buiten ons heelal beschouwen. Filosofen als Thomas Hobbes geloven niet in de leegte of in dit geval in 'niets'. Het heelal is, alomvattend. Zo is het altijd al geweest aangezien iets niet uit niets kan ontstaan. Anderen zoals bijvoorbeeld Heidegger pleiten voor het bestaan van niets. We zouden 'niets' niet steeds moeten ontkennen en onze oneindigheid moeten accepteren in de zin dat het leven en het 'zijn' ooit ophouden. Het niet-zijn is in de filosofie dus de definitie van 'niets'. Aangezien het zijn zo veel verschillende beschrijvingen heeft is het noodzakelijk deze verschillende vormen van het 'zijn' aan verschillende vormen van het 'niet-zijn' te koppelen.

Natuurkundig uitgangspunt *Is het voorkomen van niets mogelijk? Binnen de wetten van het observeerbare heelal

Het Getal 0 De geschiedenis van het getal nul Het heeft erg lang geduurd voordat het getal 0 onze westerse beschaving heeft bereikt. Het heeft er überhaupt erg lang over gedaan voordat het geaccepteerd werd als getal. Er is ook veel onzekerheid over waar en wanneer het getal 0 precies is ontstaan. Het is namelijk onafhankelijk van elkaar in 3 verschillende culturen in de wereld ontstaan. Het is moeilijk te achterhalen wie eerst was en wie beïnvloed was door eerdere culturen en wie niet, maar we weten zeker dat het getal 0 ooit gebruikt werd in de hieronder beschreven culturen: Soemeriërs De Soemeriërs vormden een volk van ongeveer 4000- tot 2300 voor Christus. Zij waren een erg beschaafd en vooruitstrevend volk met hun eigen ontwikkelde getallenstelsel. In principe zou je een getallenstelsel kunnen ontwikkelen waarbij elk getal een afzonderlijk symbool krijgt toegewezen, maar dit systeem is erg onhandig aangezien het al moeilijk wordt om 25 verschillende tekens te onthouden, laat staan dat men probeert te tellen tot 300 of zelfs tot 1000! Het is daarom noodzakelijk (en gebruikelijk in alle bekende tel-systemen) dat er een herhaling wordt ingevoerd. Denk daarbij aan het Romeinse telsysteem waarbij I=1, V=5 en X=10, waardoor III=3, VI=6 en XV=15. Maar ook dit getallenstelsel heeft zijn nadelen bij grotere waarden, het getal 1815 wordt bijvoorbeeld MDCCCXV wat heel wat nadenken vereist en bovendien erg onhandig is om mee op te tellen op af te trekken, laat staan vermenigvuldigen. Probeer maar is MDCCCXV (1815) te vermenigvuldigen met MMMMCMLXXXV (4985) zonder gebruik te maken van de algoritmische getallen. De Soemeriërs waren daarom erg vooruitstrevend met hun getallenstelsel waarbij de basis het getal 60 is (net zoals wij het getal 10 gebruiken). Het is misschien moeilijk voor te stellen, maar het is net als hoe wij met uren rekenen: 1 uur is 60 minuten, dus 5,5 uur is 5 x 60 + 0,5 x 60 = 330 minuten. Het getal 485 is in ons hedendaagse getallenstelsel bijvoorbeeld gelijk aan 4 x 100 + 8 x 10 + 5 x 1. De Soemeriërs zouden 485 schrijven als 8 x 60 + 5 x 1 => 85. Het probleem is nu alleen dat bijvoorbeeld het getal 28 805 ook geschreven zou worden als 85, namelijk: 8 x 3600 + 5 x 1. Er was behoefte aan een symbool voor het ontbreken van 60-tallen. In feite is 28805 namelijk 8 x 3600 + 0 x 60 + 5 x 1=> 8 5. Zo ontstond nul, als lege plek tussen twee getallen. Om weer te geven dat er iets ontbrak. Maar omdat 805 en 8005 zo nog steeds met elkaar verward kunnen worden werd er uiteindelijk een symbool ontwikkeld voor het getal 0. Dit waren ondertussen niet meer de Soemeriërs. Hun opvolgers, de Babyloniërs introduceerden rond 500 voor Christus eindelijk een teken voor het getal 0 in het spijkerschrift. Hoewel dit waarschijnlijk invloed heeft gehad op de oude Griekse cultuur kwam er een einde aan de Mesopotamische cultuur toen Alexander de Grote rond het jaar 300 voor Christus Babylon veroverde. Maya's Van 2600 voor Christus tot ongeveer 900 na Christus heersten de Maya's in midden Amerika. Zij waren een ver ontwikkeld maar erg bijgelovig volk. Zij hadden net als de Soemeriërs een positioneel getallen stelsel ontwikkeld waarin het getal 0 voorkwam, alleen was hun getallensysteem gebaseerd op 20-tallen. Bovendien waren de Maya's gespecialiseerd in het ontwikkelen van kalenders. Zij hadden net als het huidige westen een cyclische kalender. Het probleem was alleen dat de cyclus op deze manier op een gegeven moment afliep, dat zou natuurlijk het einde van de wereld betekenen. Aangezien wetenschap en religie bij de Maya's één en dezelfde waren Afbeelding 1, namen ze dit erg letterlijk. Uit angst voor het einde van de wereld ontwikkelden ze daarom een tweede cyclus. Hierdoor liep er in ieder getallen stelsel van de Maya's

geval nog een cyclus door terwijl de eerste afliep en opnieuw begon. Maar wat nou als beide cycli samen vielen? Een Cyclus van 5 jaar en een cyclus van 8 jaar vallen bijvoorbeeld al na 5 x 8 = 40 jaar samen! De oplossing van de Maya's; meer cycli, meer kalenders en in geval van nood natuurlijk ook meer menselijke offers aan de Goden. De naam van de God van het begin en het eind was nul. Geen wiskundige, maar een brenger van onheil geregeerd door de dood. Ironisch genoeg is het einde van de Maya beschaving veroorzaakt door natuurrampen (erg lang aanhoudende droogtes), net zoals het einde van de wereld door hen werd voorspeldt. We zouden meer weten van het einde van de Maya cultuur als de Spanjaarden niet zoveel moeite hadden gestoken in het vernietigen van Mayaanse boeken en geschiedenis geschriften. De Spanjaarden waren namelijk zo geschrokken van de gruweldaden van de Azteken die zij tegenkwamen dat ze alles wat ook maar aan indianen verwant was vernietigden. Als de Spanjaarden iets rustiger hadden gereageerd zou de 0 waarschijnlijk een stuk eerder geïntroduceerd zijn in het Westen. Indiërs Ook in India raakte een symbool, dat 0 symboliseerde, in gebruik. Dit gebeurde ongeveer in de 5e eeuw na Christus. Dit getallenstelsel is de voorouder van ons huidige Westerse getallenstelsel en was dus net als nu gebaseerd op 10-tallen. Het is niet helemaal zeker hoe de nul in dit stelsel in gebruik is geraakt, het is alleen bekend dat het getallen stelsel door zowel stelsels uit China als uit Babylon is geïnspireerd. Bovendien is er in die tijd veel gefilosofeerd over 'niets' in India. Ze gebruikten verschillende woorden voor nul, zoals leegte(Shûnya) en hemel lucht(kha). Er zijn verschillende verklaringen voor hoe het huidige lege rondje voor 0 in gebruik is geraakt. Dit zou namelijk afkomstig kunnen zijn van de Griekse rekentafel die bedekt was met zand. Er werd hierbij gebruik gemaakt van fiches, en wanneer er een fiche weg werd gehaald uit een rij van de tafel bleef er een rond gat over. Het zou kunnen dat de Indiërs dit hebben overgenomen, aangezien rekentafels bedekt met zand ook elders in de wereld in gebruik raakten, maar in de Indische filosofie had het lege rondje ook een erg mooie symbolische betekenis, het werd vaak beschreven als het Bindu punt: het onveranderlijke en oneindige punt van waaruit alles ontstaat. De filosofie van de Indiërs leert namelijk dat echte leegte niet bestaat, substantie kan alleen van vorm veranderen en niet verdwijnen. Toen de Arabieren in de 7de eeuw rondtrokken door India namen ze het getal 0 mee naar huis en dus ook mee naar het toen door hen bezette Spanje. Ze noemden dit nieuwe getal 'sifre'; waar ons huidige 'cijfer' vandaan komt. Het voordeel dat dit nieuwe rekensysteem met zich meebracht is terug te zien in de wetenschappelijke sprong die de Arabieren in die tijd vooruit maakten. En alhoewel het een veel en veel handiger systeem is dan het Romeinse stelsel dat toen nog in gebruik was in het westen, duurde het nog zeker 700 jaar voordat de 0 eindelijk geaccepteerd werd! Dit kwam door de angst van de Christelijke kerk voor het getal 0. Met een getal als 1 konden ze nog leven, maar iets dat niets weergaf? De kerkelijke angst sloeg over in wetten tegen het gebruik van het algoritmische stelsel waarbij overtreding resulteerde in de doodstraf. Vele westerse wetenschappers erkenden de waarde van het nieuwe rekensysteem en probeerden dit tevergeefs onder het publiek te brengen, je zou kunnen zeggen dat zij letterlijk zijn gestorven voor niets! Pas in de late middeleeuwen hield de kerk de strijd niet meer vol en werd het algoritmische systeem eindelijk echt geïntroduceerd. Al kunnen we de invloed van de kerk nog wel terugzien in spreekwoorden als: c'est nul, of wat is hij een grote nul!

De hedendaagse nul Vandaag de dag is de nul een erg handig wiskundig gereedschap dat door velen wordt gebruikt zonder er verder veel over na te denken. De nul heeft een paar erg eigenaardige eigenschappen zoals dat iets (behalve 0) tot de macht 0 is 1. En dat je niet door 0 kan delen. Verder geld dat: optellen: x + 0 = x en 0 + x = x Aftrekken: x – 0 = x en 0 – x = -x Vermenigvuldigen: x·0 = 0 en 0·x = 0 Door deze wiskundige axioma's veel toe te passen heeft de wiskunde vele grote doorbraken gemaakt. De lege verzameling De lege verzameling is een goed voorbeeld van hedendaags gebruik van nul in systemen waar je niet altijd aan denkt, maar die toch een erg belangrijke rol spelen in de hedendaagse technologieën. De lege verzameling wordt bijvoorbeeld gebruikt bij computers en andere apparatuur en is een erg belangrijke deelverzameling van elke denkbare verzameling. Het concept valt als volgt uit te leggen: Stel dat je een lege doos hebt en wat fiches. Op al die fiches schrijf je willekeurige nummers. Stel je kiest 3,5,2,8,7,12 en 6. Als je vervolgens alle fiches in de doos gooit kun je ze met elkaar vermenigvuldigen, je krijgt dan: 120960. Het maakt niet uit hoe de fiches in de doos liggen, ze liggen er allemaal in en op welke volgorde je ze ook met elkaar vermenigvuldigt, het antwoord blijft hetzelfde. Nu maken we het geheel iets ingewikkelder door een plankje in de doos te plaatsen die de doos in twee vakken verdeeld. Als we het gedachte-experiment nu herhalen en de fiches weer in de doos gooien heb je sommige links en sommige rechts. Maar als we het product (de uitkomst van de vermenigvuldiging van alle desbetreffende fiches) van de linkerkant met het product van de rechterkant met elkaar vermenigvuldigen, komt er weer gewoon 120960 uit. Dus stel bijvoorbeeld links liggen 12 en 6 (12 x 6 = 72) en rechts liggen 3,5,2,8 en 7 (3x5x2x8x7=1680), dan is links keer rechts: 72 x 1680 = 120960 (waar we mee begonnen). Deze regel geldt voor alle scenario's, behalve wanneer alle fiches aan één kant liggen. Dat betekent namelijk dat aan de andere kant 0 fiches liggen. En daaruit volgt 0 x 120960 = 0. Dit probleem is bekend als de lege verzameling. Je hebt twee verzamelingen waarvan er 1 leeg is. Hierdoor lijkt het concept niet meer te kloppen. Maar er is een oplossing: de lege kant niet meer zien als 0, maar als 1 lege verzameling. Hierdoor klopt ons originele concept weer en krijg je 1 x 120960 = 120960. Je maakt eigenlijk 1 uit 0, wat natuurlijk tegen alle wiskunde ingaat want 0 is niet 1. Maar toch is de lege verzameling nodig om onze wiskunde kloppend te maken. Net als de 0 zelf. 0 Is dus eigenlijk een naam voor niets. We hebben het nodig om complexe systemen te beschrijven. Want zodra je niet meer bezig bent met alleen maar natuurlijke getallen (1,2,3 etc.) is 0 essentieel voor een kloppend wiskundig systeem. Het geeft een mogelijkheid om een netto van niets weer te geven wanneer er bijvoorbeeld een negatieve en een positieve kracht zijn die elkaar opheffen. Dit blijkt ook heel belangrijk te zijn voor het vacuüm dat later in dit Profiel Werkstuk wordt besproken.

Hoe leeg is zwart? Schaduwen Heel vaak stellen mensen zich zwart voor wanneer ze proberen te denken aan niets. Niets, wordt meteen geassocieerd aan de afwezigheid van licht. Maar zwart is slechts de afwezigheid van licht dat in staat is om jouw ogen te bereiken. Zo zou het dus kunnen zijn dat iemand in de schaduw staat van een groter object. Doordat het licht geblokkeerd wordt door het grote object kan het de persoon niet bereiken en dus ook niet in jouw ogen terecht komen; je ziet zwart. Dit betekent niet dat deze persoon er plots niet meer is, net als dat wanneer je een compleet zwarte ruimte waarneemt, deze niet perse leeg hoeft te zijn. Toch zijn mensen wel getraind om dingen te kunnen herkennen door middel van de afwezigheid van licht: silhouetten. Kuikens van de meeste vogelsoorten hebben al het instinct om weg te duiken wanneer het silhouet van een roofvogel overvliegt terwijl de logica stelt dat de roofvogel door de kuikens niet gezien kan worden aangezien er geen licht via de roofvogel in de ogen van de kuikens terecht komt. De hoeveelheid licht die je ogen bereikt is dus voor de meeste organismen een belangrijk gegeven dat gebruikt wordt bij het overleven. Denk maar aan de bomen die hun bladeren afgooien wanneer de dagen korter worden. En mensen die elk jaar in de winter depressief raken wegens een gebrek aan licht. Licht is een bron van energie en bovendien een bron van leven. Het donker is dus ook wel een gebrek aan kennis van je omgeving. Niet weten wat er komt is een grote angst is van veel mensen, vandaar dat we bang zijn in het donker.

Black Body's Buiten schaduwen, kan het object van waarneming zelf ook zwart zijn. En dan bedoel ik niet het grijzige zwart van een jas die er zwart uitziet, maar echt puur zwart. Perfect zwarte objecten worden ook wel 'black body’s' genoemd. Dit zwart is absoluut niet niets. Deze 'black body’s' nemen namelijk 100% van het licht op dat er op valt. In andere woorden: het is een object dat alle elektromagnetische straling (van alle verschillende golflengtes) opneemt. Nou kan deze energie natuurlijk niet verdwijnen volgens de wet van behoud van energie en zendt het 'black body' deze energie ook weer uit in elektromagnetische golven. Als deze golflengtes niet binnen het spectrum van voor ons zichtbare kleuren vallen, zien wij het object als 'zwart'. De intensiteit en de golflengte van de golven die een black body uitzendt hangen uitsluitend af van zijn temperatuur. Alle objecten stralen elektromagnetische straling uit wanneer ze een temperatuur boven de 0 graden Kelvin hebben (dus eigenlijk altijd). Het verschil met Black Body's is dat zij ideale stralers zijn en de maximaal mogelijke hoeveelheid energie per oppervlakte uitzenden op elke golflengte. Onderzoek naar Black Body's werd veel gedaan aan het einde van de 19e en het begin van de 20e eeuw. Men ging toen uit van de klassieke mechanica die licht als een golfverschijnsel beschouwt. Met dit in het achterhoofd zou je denken dat de uitgestraalde energie gelijkmatig verdeeld zou worden over alle golflengtes. Dit betekent dat het niet uit zou uitmaken welke temperatuur het body heeft, elke mogelijke frequentie zou even vaak voorkomen. Als waarneming zou dit betekenen dat ook bij lage temperaturen een 'semi' black body al wit zou zijn. Nou weet elke middeleeuwse smid dat dit niet waar is. Als je bijvoorbeeld een zwarte ijzeren staaf neemt en deze langzaam verhit gaat hij eerst een heel spectrum van kleuren af voordat hij witheet wordt. Beginnend met een beetje oranje, vervolgens roodgloeiend en daarna pas bij hele hoge temperaturen enigszins wit. De natuurkundigen uit die tijd wisten niet wat ze ermee aan moesten. Er werd breed onderzoek gedaan naar wat in hemelsnaam de oorzaak van dit verschijnsel zou kunnen zijn. Max Planck (1858-1947) was de eerste die een volledige formule opstelde die perfect aansloot bij de resultaten die gevonden werden tijdens het onderzoek naar Black Body's.

Hij was hiertoe in staat doordat hij ervan uitging dat licht in pakketjes werd uitgestraald (quanta). Waarbij de frequentie van het pakketje overeenkwam met de golflengte. Dus een hoge frequentie is een kleine golflengte. Hiermee beschreef hij het verband tussen de energie (E in joule) en de frequentie van de kwanta (v): 'h' is de constante die hij vond om het verband tussen deze twee te beschrijven. 'h' staat nu bekend als 'de constante van Planck'. Later bleek dat dit een fundamentele constante is die veel in de natuur voorkomt. Nu kon hij verder gaan en het verband beschrijven tussen de hoeveelheid energie die een black body uitstraalt en de temperatuur van de black body. De formule die hij hiervoor opstelde staat nu bekend als de wet van Planck:

“met: • • • • • •

Afbeelding 2 De wet van Planck

I(ν)δν de hoeveelheid energie die per oppervlakte-eenheid per tijdseenheid per steradiaal (hoekmaat) uitgezonden wordt tussen frequenties ν en ν + δν, ν de frequentie h de constante van Planck c de lichtsnelheid k de constante van Boltzmann en T de temperatuur in Kelvin.” http://nl.wikipedia.org/wiki/Zwarte_straler

Omdat deze formule zo perfect klopt werd men gedwongen te accepteren dat licht misschien inderdaad wel in pakketjes voorkomt. Aangezien dit strijdig lijkt te zijn met de eerder getrokken conclusie dat licht een golfverschijnsel is werd deze nieuwe theorie niet bepaald met open armen ontvangen. Zelfs Planck zelf beschouwde zijn formule als slechts een wiskundig trucje om de resultaten te kunnen beschrijven. Hij had geen idee dat dit de geboorte was van de kwantummechanica.

Hoe werkt kwantummechanica? (Dualiteitsprincipe golf of deeltje?) De kwantummechanica was geboren. De hele theorie is gebaseerd op het feit dat licht zowel een golf als een deeltjesverschijnsel is. Zoals eerder verteld werd dit feit maar heel erg moeilijk geaccepteerd. Dat licht een golfverschijnsel is was namelijk al lang geleden 'bewezen' door Grimaldi in 1801. Het debat over of licht een deeltje of een golf was, was daarvoor al veel langer aan de gang. Christiaan Huygens beweerde namelijk al in de 17e eeuw dat licht een golfverschijnsel is, terwijl Newton in diezelfde tijd beweerde dat licht een deeltjes verschijnsel is. Er werden vele theorieën ontwikkeld om de deeltjes of golf theorie te ondersteunen, jammer genoeg had men toen nog niet de meetinstrumenten om deze theorieën te testen. Vandaar dat het interferentie onderzoek dat Grimaldi deed zo doorslaggevend was. Licht vertoont namelijk interferentie patronen, net als bijvoorbeeld water. Interferentie patronen zijn het kenmerk van een golfverschijnsel. Interferentie is wanneer 2 golven elkaar ontmoeten en met elkaar interfereren. Dit kan worden onderzocht door bijvoorbeeld water door spleetjes te laten gaan. Zodra water tegen een plaat aankomt met 2 spleten er in, gedraagt het water zich als een punt-bron vanuit de spleten, net als wanneer er 1 druppel op een stil wateroppervlak valt. Als de golven botsen ontstaat een patroon van versterkte (twee toppen op elkaar, licht) en verzwakte (twee dalen op elkaar, donker) golven zoals hiernaast weergegeven. In 1801 had men de apparatuur om licht op een nauwkeurige manier door twee spleten te laten vallen en vervolgens op een achterliggende plaat te meten waar het licht was gevallen. Toen Grimaldi dit deed ontstond er een strepen patroon. Je kan je voorstellen Afbeelding 3 Interferentie patroon dat wanneer je een streep zou trekken door afbeelding 2, er lichte en donkere vlekken op de streep zullen staan, dit hetzelfde strepen patroon is. Hiermee leek de discussie voorbij te zijn, er werd niet meer getwijfeld aan het feit dat licht een golfverschijnsel is. Bovendien werd er ook een manier bedacht om de lichtsnelheid te meten in verschillende media. Hieruit bleek dat licht langzamer gaat in water dan in lucht. Ook dit feit pleit voor de golftheorie omdat de breking van licht bij een overgang van lucht naar water gepaard gaat met een kortere golflengte die er even lang over doet als de langere golflengte in lucht om 1 golf te maken => een lagere snelheid van licht in water. Zo ongeveer 100 jaar was er rust. Tot er in het begin van de 20e eeuw een nieuwe stroom van ontwikkelingen plaatsvond door grote geleerden, waaronder Einstein, Planck en Schrödinger. Zoals beschreven onder het kopje 'Black Body', was Planck een van de eersten die er weer vanuit ging dat licht een deeltjes verschijnsel is. Hij deed dit puur om kloppende resultaten te krijgen bij het black body experiment, maar het was doorslaggevend genoeg om grote scheuren aan te brengen in de fundamenten van de klassieke mechanica. Einstein las over de wet van Planck en bedacht een experiment om echt te testen of licht in pakketjes voorkomt. Als men met een lamp op een stuk metaal schijnt dat is aangesloten aan een gebroken stroomkring zoals hieronder weergeven, zal er een deel van de elektronen van het metaal in aangeslagen toestand komen. Wanneer de elektronen weer terug vallen komt er iets vrij waardoor de stroomkring gesloten raakt en de stroommeter een stroom zal waarnemen.

Afbeelding 4, Het foto-elektrisch effect.

Of licht nou een golf is die een elektron in aangeslagen toestand brengt, of dat het een pakketje is dat het elektron aanslaat, in beide gevallen zal er een stroom gaan lopen. Het enige waaraan je verschil merkt is de instelling van de lamp. Als licht namelijk een golf is zal het niet uitmaken hoe hoog de frequentie van het invallende licht is. Een kortere golflengte (bijvoorbeeld bij blauw licht) zal namelijk geen hogere energiewaarde hebben. Slechts de intensiteit (de hoeveelheid Joule per oppervlakte) zou moeten uitmaken voor de stroom die gaat lopen. Maar als licht een pakketje is, heeft de frequentie juist heel veel invloed. Want hoe meer pakketjes er per seconde op het metaal vallen, hoe meer elektronen in aangeslagen toestand raken. De resultaten waren duidelijk, bij een hele hoge intensiteit maar een (te) lage frequentie, liep er geen stroom. Terwijl er bij licht met hogere frequenties zelfs bij een erg lage intensiteit nog een stroom liep. Conclusie: licht bestaat uit pakketjes. Hij noemde deze pakketjes fotonen, zoals wij vandaag de dag nog steeds doen.

Heisenbergs onzekerheid en Schrödingers kat Werner Heisenberg, Max Born en Pascual Jordan ontdekten een sterke overeenkomst met wiskundige matrices in de lijst van mogelijke quanta (Gegeven door de formule E=hv). Omdat dit op ongelooflijk hoog wiskundig niveau ligt zal ik geen poging wagen om deze theorie te beschrijven. Maar dit was zo ongeveer de eerste volledige versie van de kwantumtheorie. Vervolgens was er de hoog geleerde Erwin Schrödinger die verder ging met het verhaal. Hij stelde namelijk een vergelijking op die enigszins een compromis vormt tussen licht als deeltje én als golf (want beide zijn immers als waar bewezen).

Afbeelding 5, de Schrödinger vergelijking

Door deze functie op te lossen voor een bekende golffunctie kan men een benadering maken van de plaats van het deeltje dat de golffunctie beschrijft over een bepaalde tijd. Deze vergelijking is van hele grote betekenis voor de kwantummechanica omdat het alles beschrijft als zowel een golf als een deeltje. Zowel de matrixmechanica van Heisenberg en de vergelijking van Schrödinger geven dezelfde resultaten en toch zijn ze compleet onafhankelijk van elkaar ontwikkeld en is er nog een tijd een discussie geweest over wie van de twee er nou gelijk had. Kopenhaagse interpretatie Nadat deze twee interpretaties van de kwantummechanica waren opgeschreven, waren het Bohr en Heisenberg die de gevolgen van de Schrödingervergelijking beredeneerde in Kopenhagen en zo kwamen ze op de Kopenhaagse interpretatie. Deze trekt hele rare conclusies, maar we zijn ondertussen niet anders gewend bij de kwantummechanica. Extreem kort samengevat zijn de volgende drie conclusies het meest belangrijk: • Waarschijnlijkheden zijn niet een gebrek aan volledige kennis, maar een natuurlijk gegeven. In de klassieke mechanica gaat men er van uit dat als je met alle factoren rekening zou kunnen houden bij het opgooien van een dobbelsteen, je precies kunt voorspellen welk getal boven ligt. Maar uit de kwantummechanica volgt dat je nooit zowel de impuls als de locatie van een deeltje nauwkeurig kent, waardoor je onvermijdelijk niet weet waar één elektron neerkomt wanneer je die afschiet door een spleet. • Slechts observeerbare metingen kunnen worden gedaan. Vragen als wat gebeurt er met het deeltje voordat het de plaat raakt zijn dus zonder betekenis omdat wij dit niet kunnen meten, want dan zou het niet meer 'voor de plaat' zijn, maar op het metingsvlak dat we inbrengen wat aldus de gehele situatie verandert. • Het 'meten' interfereert dus zelf en zorgt ervoor dat de golffunctie instort. Dus een deeltje kan van golf-achtig gedrag plots overgaan in deeltjes-achtig gedrag, puur omdat je het meet als deeltje of als golf. En wanneer je dus de vraag stelt waar het deeltje zich bevindt stort de golffunctie in elkaar en is het op een plek. De Kopenhagen interpretatie veroorzaakte dus ook een tweede fundamenteel verschil met de klassieke mechanica: er bestaat geen waarnemer-onafhankelijke werkelijkheid volgens de kwantum theorie. Alles 'is' pas wanneer het is gemeten, en daarvoor zijn alle mogelijkheden nog waar!

Schrödinger was woedend dat zijn vergelijking tot zulke ondeterministische conclusies leidde en was het hier ook absoluut niet mee eens. Om aan te tonen bedacht hij een gedachte-experiment met een kat, ook wel bekend als 'Schrödingers kat'. Jammer genoeg voor hem wordt dit gedachteexperiment tegenwoordig gebruikt om studenten de gevolgen van de kwantummechanica uit te leggen. Schrödingers kat Waarschuwing: dit gedachte-experiment is niet diervriendelijk! Stel dat men een levende kat heeft en die in een doos stopt met een glazen buisje met giftig gas. Het glas kan kapot worden geslagen door een hamertje, maar het hamertje valt alleen als het radioactieve goedje dat erbij zit vervalt. Het radioactieve goedje heeft een 50% kans van vervallen binnen één uur. Na een uur zijn er dus twee mogelijkheden: het goedje is vervallen en de kat is dood, of het goedje is niet vervallen en de kat leeft nog. Volgens de Kopenhaagse interpretatie zijn alle mogelijkheden nog waar totdat er gemeten wordt. Dit zou dus betekenen dat voordat iemand in de doos kijkt, de kat zowel dood als levend is! Schrödinger gebruikte dit als bewijs dat de hele Kopenhaagse interpretatie negens op slaat, maar het blijkt dat de natuur zich echt zo gedraagt. Tot nu toe zijn de meeste natuurkundigen het ook eens met de Kopenhaagse interpretatie omdat het werkt: je kan ermee rekenen en dat is alles wat ze willen. Je zou natuurlijk wel verder kunnen denken over wat de deeltjes nou echt doen als ze niet worden waargenomen, maar dit is meer een metafysische vraag. De natuurkunde beperkt zich tot wanneer twee 'systemen' met elkaar interfereren. Er zijn ook wel meerdere interpretaties uit de kwantummechanica voortgekomen. Zoals bijvoorbeeld de veel-werelden interpretatie. Deze zegt dat aangezien alle mogelijkheden nog bestaan, alle mogelijkheden in het universum ook tot uiting komen. Het verschil met de Kopenhaagse interpretatie ligt hierbij in het feit dat de veel-werelden interpretatie het 'instorten' van de golffunctie ontkent. Dit heeft als gevolg dat alle mogelijke verleden's, heden's en toekomsten een waarheid zijn. En dat ze dus allemaal tegelijkertijd naast elkaar bestaan. Telkens in een ander universum. Daarom wordt het ook wel de theorie van parallelle universa of de theorie van de universele golffunctie genoemd.

Heisenberg kwam niet alleen tot de Kopenhaagse interpretatie, hij bedacht vervolgens ook een formule die perfect de onzekerheid van deeltjes beschrijft, namelijk: Afbeelding 6, Onzekerheidsrelatie tussen plaats en impuls

Waarbij delta x = de onzekerheid over de plaats en delta p = de onzekerheid over de impuls. En h = de constante van Planck. Zoals te zien in de vergelijking is de onzekerheid over de plaats maal de onzekerheid van de impuls altijd groter of gelijk aan de constante van Planck gedeeld door 4 pi. Een soortgelijke onzekerheidsrelatie wordt ook wel opgeschreven voor energie en tijd, maar daarbij is wel wat voorzichtigheid geboden. Afbeelding 7, Onzekerheidsrelatie tussen energie en tijd

Waarin delta E = de onzekerheid over de energie en delta t = de onzekerheid over de tijd. Dit leidt ertoe dat het vacuüm eigenlijk nooit leeg is maar altijd wel een beetje energie bevat. Want dit principe geldt voor alles. Dus ook voor een lege ruimte. Dit was natuurlijk weer een hele vervelende conclusie voor natuurkundigen.

Hoe leeg is dat vacuüm nou echt? Afbeelding 8, Maagdenburger experiment Wat blijkt nou uit al dat kwantummechanische gepraat en wat betekent het voor het vacuüm? Al heel vroeger dacht Aristoteles dat leegte niet mogelijk was. 'Nature abhors a vacuüm' en ze waren inderdaad niet in staat een vacuüm te maken. Vele jaren gingen voorbij zonder vacuüm. Tot in 1666 de burgemeester van Magdenburg bedacht hoe hij twee bollen leeg kon zuigen. Hij gebruikte twee halve bollen, hield die tegen elkaar zonder verdere bevestiging en pompte alle lucht er uit. Vervolgens vroeg hij aan de mensen van zijn dorp om de bollen uit elkaar te halen. Uiteindelijk lukte het zelfs 16 paarden niet om de bollen uit elkaar trekken! Hiermee bewees hij tegelijkertijd de kracht van de luchtdruk op grondniveau. Sindsdien zijn mensen bezig geweest met betere en meer vacua te maken. Vandaag de dag gaat dat dan ook heel precies. Het vacuüm wordt leeggepompt door grote mechanische pompen en de ruimte wordt absoluut luchtdicht gehouden. Maar is het vacuüm dan nou echt leeg van alles? Natuurlijk zitten er nu geen luchtdeeltjes meer in, maar stel dat de wanden doorzichtig waren, dan schijnt het licht er toch gewoon net zo hard doorheen als anders? En zelfs als we het licht buiten houden door een ondoorzichtige wand, voelt het vacuüm dan niet net zo goed zwaartekracht? Want als je een knikker in het vacuüm gooit, valt deze gewoon naar beneden. Er zitten dus nog krachten in het vacuüm. Krachten kunnen ook gezien worden als energieën. De meeste krachten zijn redelijk gemakkelijk buiten te houden: namelijk door een elektrisch geleidende schil om je vacuüm te plaatsen. Hierdoor zullen bijvoorbeeld elektrische en magnetische velden om het vacuüm heen worden geleid. Slechts de zwaartekracht is een groot probleem. Tot nu toe zou je die alleen kunnen opheffen door ergens ver weg in het universum te gaan zitten, op een punt waar alle zwaartekrachten om je heen elkaar opheffen. Dit lost ook meteen het probleem met neutrino's op. Die kunnen namelijk ook overal doorheen! Gelukkig zijn er ver weg in de ruimte zo weinig neutrino's aanwezig dat we ze buiten beschouwing kunnen laten. Het blijkt dan ook dat de ruimte ('outer space') best een heel goed vacuüm is. Is dat dan eindelijk leeg? Men dacht lang van wel, de temperatuur is bijna 0 Kelvin, en er zitten geen deeltjes meer in. Toen kwam de kwantummechanica. Die stelt dat deeltjes zowel deeltjes als golffuncties zijn waarvan we bovendien de impuls en locatie niet tegelijkertijd kunnen weten, dat we niet zeker weten wat de energie is over een bepaalde tijd ( ) en dat we zonder waarnemer eigenlijk helemaal niets weten. Voordat 2 systemen met elkaar interfereren zijn alle mogelijkheden namelijk nog waar! Dit heeft veel gevolgen voor ons vacuüm: Het vacuüm bevat een kwantumveld. Dit is een veld dat een oneindig groot aantal mogelijkheden heeft. Dat komt omdat we nooit iets met zekerheid kunnen zeggen over de energie over een bepaalde tijd en omdat volgens de Kopenhaagse interpretatie alle mogelijkheden nog waar zijn, totdat je gaat meten. In principe werkt het zo: In het kwantumveld zijn een oneindig aantal hele golven. Golven van niets. Dit zijn nog niet echt deeltjes, maar wel mogelijkheden tot. Als er namelijk een veld is met mogelijkheden dan staat de onzekerheidsrelatie toe dat er héél kort energie wordt geleend. Dit komt overeen met de formule; als je namelijk een kleine delta t hebt, dan wordt de delta E automatisch groter. Deze energie resulteert in een deeltje, bijvoorbeeld een quark. Maar als je eerst niets hebt en dan iets, dan is de energie niet meer geleend, maar echt een werkelijkheid geworden. Om dit op te heffen produceert het vacuüm tegelijk met het deeltje een anti-deeltje. In dit geval een anti-quark. Het zou zomaar kunnen dat je 2 anti-quarks hebt en 2 quarks. Of 5 positronen en 5 elektronen. Zolang het netto resultaat maar nul is. Want na die hele korte tijd komen het deeltje en het anti-deeltje weer samen en dan is alles weer weg. Alle eigenschappen van de quark en de anti-quark (massa lading etc.) zijn weer verdwenen en er is alleen een beetje energie over, dezelfde

energie als waar je mee begon. Als je echt iets wilt halen uit het vacuüm moet de energie ergens vandaan komen. Want het deeltje gaat dan van mogelijkheid naar een 'werkelijkheid'. Dit kan door op de juiste manier energie te leveren. Bijvoorbeeld door een vacuüm naast een zwart gat te bekijken. Stel dat er naast een zwart gat energie wordt 'geleend' uit het vacuüm en er ontstaan zowel een deeltje en zijn anti-deeltje. Maar omdat het zwarte gat nou eenmaal een zwart gat is, wordt er meteen binnen die hele korte tijd één van de twee deeltjes naar binnen 'gezogen'. Het anti-deeltje bijvoorbeeld, zit dan op de horizon van het zwarte gat en kan niet meer weg om bij zijn tegenpool te komen. Om dit op te lossen doet de natuur iets heel raars: het deeltje schiet weg de ruimte in. Het lijkt wel alsof het wordt uitgestraald door het zwarte gat, want de hoeveelheid energie die dat deeltje kost is plotseling verdwenen uit het zwarte gat. Het zwarte gat heeft dus een heel klein deel van zijn massa verloren en die is over gegaan in energie (volgens de formule ). Dit verklaart ook hoe het kan dat zwarte gaten stralen (net als Black Body's) en kunnen verdampen. En voilà! Er is iets ontstaan uit niets. In andere woorden, een mogelijkheid die niet was, is waar geworden. Men denkt ook dat het universum eventueel op deze manier is ontstaan. Er werd in een hele (echt heel erg) korte tijd, heel erg veel (alle energie in ons universum) geleend uit het vacuüm. Normaal gesproken zou dit meteen weer in elkaar storten tot niets, maar hier heeft men 'dark-energy' ingevoerd. Dark-energy is namelijk de verklaring voor het uitzetten (met versnelling) van het universum. Maar aangezien wij dark-energy op geen enkele manier kunnen merken of meten, zijn dit allemaal nog heel erg speculatieve theorieën. Het Higgsveld is ook een vorm van een kwantumveld. Het Higggsveld zou overal moeten zitten gevuld met een heleboel Higgs-bosonen. Deze Higgs bosonen moeten een verklaring zijn voor waarom deeltjes massa hebben. Hoe vaker deeltjes namelijk tegen een Higgs boson botsen, hoe zwaarder ze zijn. Fotonen hebben bijvoorbeeld geen massa omdat ze helemaal geen interactie vertonen met Higgs bosonen. Hierdoor kunnen ze rustig verder reizen door het heelal met lichtsnelheid. 'Zware' deeltjes zoals moleculen botsen constant tegen Higgs bosonen en gaan daarom heel 'langzaam' door het heelal. Het Higgs veld zit dus ook in het vacuüm, maar in rusttoestand. Er botst immer niets tegen de Higgs bosonen aan. Je kan deze rust-toestand vergelijken met een elektrisch veld zonder geladen deeltje. Potentieel gezien kan er lading ontstaan, maar dan moet er wel een geladen deeltje zijn om lading op uit te oefenen. Higgs-bosonen zijn dan ook virtuele deeltjes (dat wil zeggen dat ze net zo zijn als de deeltjes en hun anti-deeltjes, ze zijn niet waarneembaar omdat er netto niets overblijft, maar ze hebben wel effecten zoals de mogelijkheid tot het ontstaan van deeltjes). Jammer genoeg zijn Higgs-bosonen tot op heden niet waargenomen in experimenten. Men is er wel volop mee bezig om te proberen het bestaan van het Higgs-boson te bewijzen. Het vacuüm is dus eigenlijk een groot veld met een (bijna) oneindig aantal mogelijkheden. Je zou je het beste kunnen voorstellen als een gigantisch apparaat met miljoenen knopjes (deze mooie vergelijking is verzonnen door Piet Mulders). Alle knopjes zorgen voor een gebeurtenis, en in combinatie met elkaar weer andere gebeurtenissen. Maar alleen als je het apparaat op de juiste manier bedient komt er iets uit (een deeltje en zijn anti-deeltje). Het vacuüm is de toestand waarbij geen enkel knopje is ingedrukt. Er is nog een opmerkelijk effect dat Hendrik Casimir in 1948 heeft voorspeld en wat in 2001 is gemeten door een onderzoeksgroep van de Universiteit van Padua met behulp van microresonatoren. Het gaat hier om een vergelijking van 2 vacua (ofwel 2 'nietsen'). Stel dat je twee ongeladen platen hebt van geleidend materiaal. Deze twee platen bevinden zich in het vacuüm. Dus geen enkele mogelijkheid komt tot uiting. Voor dit gedachte-experiment is dit alles (het universum) dus er is geen enkele invloed van buitenaf. De zwaartekracht wordt buiten beschouwing gehouden. Je zou zeggen dat de twee platen gewoon stil hangen in de ruimte en dat er verder niets gebeurt. Afbeelding 9, Casimir effect

Toch voorspelde Casimir dat de twee platen naar elkaar toe zouden bewegen. En wel omdat er buiten de platen meer niets is dan binnen de platen. Dat betekent dat er buiten de platen meer mogelijke golffuncties zijn dan binnen de platen, omdat de golven wel heel moeten zijn. In andere woorden: het aantal virtuele deeltjes dat kan ontstaan tussen de twee platen is kleiner dan het aantal virtuele deeltjes buiten de platen. Hierdoor 'duwen' de virtuele deeltjes van buitenaf de platen naar elkaar toe. Deze Casimirkracht werkt alleen wanneer de ongeladen platen op een hele kleine afstand van elkaar staan, maar dan is het ook wel de overheersende kracht. Natuurlijk is het niet echt mogelijk om een universum van niets te observeren zonder zelf in het niets te zijn (wat het niets verstoord). Maar toch is dit effect uitermate exact bewezen. Hieruit blijkt ook dat verschillende vacua niet hetzelfde zijn, maar dat je ze eigenlijk alleen maar met elkaar kan vergelijken vanuit een 'hogere' dimensie. Elk vacuüm heeft dan ook zijn eigen nulpuntsenergie, de energiewaarde van het systeem wanneer geen enkele mogelijkheid tot uiting komt. Dus dit is eigenlijk de energiewaarde van het systeem in rust. Deze nulpuntsenergie is nooit 0 door de onzekerheidsrelatie van Heisenberg. De natuurkunde beschrijft het vacuüm als niets. Maar het vacuüm is absoluut niet leeg, het bevat altijd energie en een bijna oneindig aantal mogelijkheden. Toch is het een systeem in 'rust' omdat geen een van die mogelijkheden tot uiting komt. Voor de natuurkunde zijn vragen als: 'Wat gebeurt er nou voordat het deeltje wordt gemeten? (dus wat is er zonder waarnemer of zonder meting?)' en 'Wat als je tijd-ruimte als relatief beschouwt?' zonder betekenis, puur omdat men hier geen uitspraak over kan doen zonder over te gaan in filosoferen. Eigenlijk weten we nog maar heel weinig over het vacuüm en het 'niets'. Het vacuüm is dus helemaal niet zo leeg en simpel als we ooit dachten, maar de natuur is nou eenmaal absoluut niet simpel. Dat weten we in ieder geval wél zeker.

Filosofisch deel *Is het voorkomen van niets mogelijk? Buiten de fysische wetten om (buiten heelal? Buiten tijd?)

Niets door de eeuwen heen Niets is iets waar mensen liever niet over na willen denken. Toch is er door de eeuwen heen heel wat gefilosofeerd over wat 'niets' is en wanneer iets wel of niet bestaat. Wat schrijven verschillende filosofen uit het verleden hierover? Thales 624 - 547 v.Chr. Er kan alleen niets zijn als er niemand is om eraan te denken. Dus het niets bestaat alleen buiten het bewustzijn. Ruimte is volgens Thales 'leeg' als alles in die desbetreffende ruimte zich in zijn originele staat bevindt, en volgens hem was die originele staat water. Hij dacht namelijk dat alles oorspronkelijk uit water voortkomt. Ondanks dat dit idee allang is gefalsifieerd gaat de moderne wetenschap er van uit dat een vacuüm een oneindige zee van primitieve deeltjes is. Heraclitus van Ephese 540-480 v.Chr.: Alles is in conflict waardoor iets tegelijkertijd wel en niet kan zijn. Dat gebeurt volgens hem als iets overgaat in zijn tegenovergestelde, wanneer het dan in die overgang is kan iets tegelijkertijd zowel wel als niet zo verschijnen. Zijn en niet-zijn (of iets en niets) zijn dus innig met elkaar verstrengelt en 'bestaan' (of niet) dus allebei tegelijkertijd. Parmenides van Elea 515-450 v.Chr. : Alles wat 'is', dat is gewoon. Het staat buiten tijd en het zal altijd zijn, want dingen kunnen niet in en uit het iets verschijnen. In dit geval zou iets namelijk uit niets voortkomen. Het 'zijn' is volgens hem slechts met behulp van rede te begrijpen, het 'zijn' kan anders niet met zekerheid worden waargenomen. Het 'niet zijn' is onmogelijk en kan zelfs niet door onze rede worden begrepen. Aristoteles 384-322 v.Chr.: In de oudheid was er al het idee van de leegte. Men geloofde dat deeltjes en ruimte onafhankelijk van elkaar bestonden. Alleen verklaarde Aristoteles dat een lege plaats niet mogelijk zou zijn. Hij leidt dit af uit de beweging van deeltjes; als deeltjes zouden bewegen in een perfect vacuüm zou er geen dichtheid of weerstand zijn en dit zou volgens hem alle factoren weghalen die beweging beïnvloeden onder normale omstandigheden. Hieruit volgde dat beweging niet mogelijk is in een vacuüm. Bovendien zag Aristoteles geen reden om de ruimte van haar materiële inhoud te scheiden. De ruimte bestaat namelijk niet meer zonder haar inhoud net als dat afmetingen niet bestaan los van wat ze opmeten. Een lege ruimte zou je je kunnen inbeelden, maar daar blijft het ook bij. Het is een gedachte plek, die niet voorkomt in onze wereld en ons ook niet verder helpt bij het begrijpen ervan. Dit leidde tot de lang aanhoudende slogan: 'Nature abhors a vacuum'. Meister Eckhart 1260-1327: Onze gehele werkelijkheid is eindig. Slechts de ziel van de mens is oneindig omdat die God is. Tegelijkertijd is de wereld op dezelfde manier als God eeuwig, omdat de wereld door God is geschapen. Hiermee onderscheidt Eckhart twee soorten tijd, maar hij beschrijft deze verschillende 'tijdsoorten' niet erg duidelijk. Thomas Hobbes 1588-1679: Hobbes was al een aanhanger van het antieke materialisme, hij geloofde dat alles in het heelal opgebouwd is uit atomen. Het enige verschil met de antieke materialisten is dat Hobbes niet gelooft in leegte: wat wij als leeg zien is gevuld met minuscule, niet-waarneembare deeltjes. Het is ondenkbaar dat iets ooit uit het niets is ontstaan, werelden kunnen geschapen en vernietigd worden, maar de substantie waaruit ze zijn samengesteld zullen nooit vergaan. Hierdoor loopt Hobbes erg op zijn tijd vooruit gezien de overeenkomsten tussen zijn filosofie en het hedendaagse idee van de kwantummechanica. David Hume 1711-1776: Over de oneindigheid van de ziel; hij geeft in zijn werk vele argumenten tegen de oneindigheid van de ziel. Waarom zou de ziel ons namelijk doodsangst geven terwijl deze ziel na het leven nog verder bestaat? En wat voor wrede God zadelt ons op met een eeuwige straf gebaseerd op de misdaden die we hebben gepleegd in zo een kortstondig leven? Iets wat oneindig

en onverwoestbaar is kan bovendien geen begin hebben, is de ziel daarom eeuwig? – uit Waarom is er iets en niet niets?, Leszek Kolakowski. Maar aan het eind van zijn werk komt hij toch tot de conclusie dat de ziel oneindig is. Of dit sarcastisch is bedoeld of niet is onduidelijk. Immanuel Kant 1724-1804: Tijd en ruimte zijn noodzakelijk voor onze ervaring. Wij kunnen ons niet voorstellen wat er buiten ruimte of buiten tijd bestaat. Ook oorzaak en substantie zijn voor de menselijke geest noodzakelijk om onze ervaring vorm te geven. Wij kunnen ons niet losmaken van deze 4 categorieën en kunnen als gevolg hiervan ook niet alles in het heelal bevatten. Toch zijn wetenschappen als fysica en meetkunde wel a-priori waar. Net als dat een driehoek drie zijden heeft omdat hij zo beschreven is, trekt de zwaartekracht aan ons met een kracht die gelijk is aan een versnelling van 9,81 x onze massa omdat deze kracht zo gedefinieerd is. Toch betekent dit niet dat alles slechts een grote illusie is, we delen namelijk allemaal dezelfde wereld. Dingen zijn er ook op zichzelf, wij kunnen ons alleen nooit inleven in het echte 'zijn' van het ding omdat wij gebonden zijn aan onze zintuigen. Hieruit zou volgen dat 'niets' ook gecreëerd is om vorm te geven aan onze ervaring, maar dat wij nooit in staat zullen zijn om echt iets te weten over het 'niets' aangezien wij niet buiten het frame van onze waarneming kunnen denken. Gotfried Leibniz: De beroemde vraag die Leibniz stelde is: Waarom is er iets in plaats van niets, daar niets immers eenvoudiger en gemakkelijker is dan iets? Zijn antwoord op deze vraag is simpelweg 'God'. God is de oorzaak van alles en de oorsprong van de gehele wereld en het gehele universum. Dit is een op zichzelf staande waarheid die het bestaan van iets verklaard. Dit heeft volgens hem als gevolg dat er op aarde monaden bestaan (oneindige ondeelbare eenheden die niet kunnen worden beïnvloed van buitenaf). Deze monaden zijn in ons geval onze ziel, geen enkele monade is hetzelfde en helemaal bovenaan staat God als heersende monade. De werkelijkheid die wij waarnemen is geordend volgens een vooraf door God gestichte harmonie. Deze zorgt ervoor dat wij allemaal een gemeenschappelijke werkelijkheid waarnemen terwijl dit eigenlijk niet zo is. Het lijkt daardoor ook dat er natuurlijke verbanden en oorzaken zijn (zoals de zwaartekracht) maar eigenlijk is het universum slechts opgebouwd uit de zojuist besproken monaden. Henri Bergson 1859-1941: De oneindigheid van de ziel is niet empirisch te bewijzen, het is iets dat je moet geloven. Hij leidt het af uit het feit dat de ziel niet fysisch met het lichaam is verbonden en er ook niet door is geschapen. Daarom moet de ziel wel verder leven nadat het lichaam overlijdt. Dus de ziel bestaat onafhankelijk van de materie en is een onderdeel van God. Martin Heidegger 1879-1976: Heideger behandelt zijn vraag naar het niets in zijn boek: 'Was ist Metaphysik?'. Volgens hem is 'Het Niets' namelijk een puur metafysisch onderwerp. Het interesseert de wetenschap niet omdat het een zuivere negatie is: er is iets niet. Toch zouden wij ons allemaal moeten interesseren voor wat 'Niets' is en het te proberen begrijpen. Je zou volgens hem kunnen zeggen dat 'Iets' in feite het 'niet-Niets' is en niet andersom. Hij vraagt zich dan ook net als Lebniz af waarom er iets is en niet niets. Hij beweert niet dat hij hierop het antwoord weet, of zelfs maar dat er überhaupt een antwoord bestaat, maar toch moeten we ons volgens hem met deze vraag bezighouden om het 'Zijn' en het 'Iets' te begrijpen. Als we het 'zijn' namelijk voorbij gaan en kijken waar het vandaan komt komen we bij het 'Niets' uit. Toch denken velen hier liever niet over na vanwege de angst die dit onderwerp opwekt. Net als dat mensen niet over de dood willen nadenken vanwege hun doodsangst willen mensen niet over 'Niets' nadenken vanwege de angst voor het nietzijn. Het is veel fijner om te bedenken dat er altijd iets is tot in de oneindigheid en dat wij hier deel van uitmaken (de oneindige ziel) dan het idee dat het 'Zijn' ooit ophoudt en overgaat in het 'Niets', of zelfs dat het 'Zijn' ooit niet was.

De Paradox van het bestaan (van niets) “Niets” in zichzelf is een paradox, of beter gezegd: een contradictio in terminus. Want hoe kan iets bestaan wat niet iets is? Dit is een argument dat veel wordt aangevoerd bij een discussie over niets. Maar er zit meer achter niets dan alleen dit, het is zeker geen argument die de discussie beëindigt. Bovendien is er vaak sprake van foutief taalgebruik. Want 'niets' moet niet gezien worden als een ding dat niet is, dat is namelijk inderdaad onmogelijk per definitie. Er moet eerder gekeken worden naar de negatie van iets: Wanneer we alles weghalen, wat blijft er dan over? Is het niets? Is niets een lege ruimte? Of gaat het nog verder dan dat? Het instinct van mensen kan alleen maar denken binnen de grenzen van onze alledaagse werkelijkheid. Niets wordt dan ook functioneel erg nonchalant gebruikt. Zoals: “dat maakt niets uit” of “ik heb niets gedaan!”. Hieruit vloeien de taalfouten voort. Denk bijvoorbeeld aan de redenatie: Jij bent niets. Niets is perfect. Dus jij bent perfect. Het eerste 'niets' slaat terug op het onvermogen van de persoon in kwestie. Er wordt natuurlijk niet letterlijk mee bedoelt dat hij of zij niets is (wat weer de originele paradox beschrijft) maar dat hij/zij geen meerwaarde heeft. De 2e 'niets' slaat terug op het niet bestaan van perfectie. Ofwel: perfectie is een term die in zichzelf een mening beschrijft. Perfect is namelijk het allerbeste, niets is beter. Aangezien het onmogelijk is om aan de hele wereld te vragen of zij iets perfect vinden, is het ook onmogelijk iets uit onze wereld als perfect te beschrijven. Vandaar: 'niets is perfect'. Deze twee vormen van 'niets' worden in de laatste zin samen genomen om de verkeerde conclusie te trekken dat 'jij' perfect is. Dit voorbeeld geeft duidelijk weer dat de definitie van niets veelal van zijn context afhankelijk is. Het hangt er maar net van af hoe het 'niets' geïnterpreteerd wordt. Hierbij moet nog steeds wel worden gelet op het maken van taalfouten. Ik zal in mijn Profiel Werkstuk zoveel mogelijk proberen dergelijke fouten te vermijden, maar een onderzoek naar 'niets' is voor een groot deel toch vaak veel spelen met begrippen. In mijn begrip is 'niets' een negatie van iets en hangt het dus altijd van de definitie van 'iets' af. Het hangt er dus maar net van af vanuit welk standpunt je tegen 'niets' aankijkt en hoe je 'iets' definieert. Iets en het zijn 'Iets' wordt zoals ik al vermeldde in de korte introductie veelal gerelateerd aan het zijn. Want wanneer iets 'iets' is, moet het zijn. Dus de grens tussen iets en niets is eigenlijk dezelfde als de grens tussen het wel en niet bestaan. Maar het wordt nog ingewikkelder, want wij leven namelijk in een wereld waar wij niet 'buiten de tijd' kunnen komen. Wij leven in een tijd-ruimte complex waarvan wij weten dat er meer dimensies zijn dan alleen de onze (lengte, breedte, diepte, tijd), maar wij kunnen ons hier niets bij voorstellen. We kunnen wel denken over het verleden, het heden en de toekomst. Want iets dat 'was' is dat nog steeds? Of is het uit het bestaan vergaan? Het staat bijvoorbeeld in het menselijk geheugen gegrift dat de WOII in 1939 begon en vele onschuldige mensen het leven heeft gekost, maar hoe weten we dat? Het is de meesten slechts verteld aangezien het aantal mensen dat het daadwerkelijk bewust heeft meegemaakt met de dag schaarser wordt, totdat er op een dag niemand meer over is. En hoe triest het ook is, nog later zal het ook langzaamaan verminderen in waarde totdat het voor de mensheid net zo belangrijk is als een of andere oorlog die de oude Grieken hebben gevoerd nu door het gewone publiek vergeten is. De tijd gaat altijd onverschrokken verder. Uiteindelijk zal de mensheid ook uitsterven, of dat gebeurt net als bij alle andere diersoorten op aarde binnen slechts enkele miljoenen jaren of dat wij ingenieus genoeg zijn om voort te blijven bestaan totdat onze zon uitdooft maakt niet veel uit. Gelukkig praten we nu al over ongeveer 5 miljard jaar van nu (dat is een 1 met negen nullen: 109 ook wel duizend miljoen). Zelfs al zouden we ontsnappen aan het eind van ons zonnestelsel, de rest van het universum is (waarschijnlijk) ook niet oneindig net als de mensheid. Hierbij sterft ook het

collectieve menselijke geheugen uit. Hoe groter de tijdschaal wordt, hoe minder significant de mensheid in haar geheel wordt. En wie is er dan nog om te beseffen dat tijd bestaat? Is er dan überhaupt nog tijd als er geen intellectuele levensvorm met tijdsbeleving is? En hoe kan dan worden bepaald of iets wel of niet is gebeurd? Dit is een kwestie waar erg lang over door kan worden gegaan zonder resultaat (een echt metafysisch vraagstuk). Desalniettemin moet dit vraagstuk beslist niet worden vergeten bij een discussie over niets. Puur voor de voortzetting van de discussie en om het behalen van resultaten mogelijk te maken gaan we uit van het volgende principe: “My (our) actions still have meaning even if I (we) can't remember them, you have to believe the world is still there, even when you close your eyes (Memento). 'Iets' is dus door de tijd heen en bestaat buiten het bewustzijn (en dus de menselijke definitie) om. Iets is dus dat wat was, is en zal zijn. Het 'is' dus in de volle zin van het zijn. Maar wat bepaalt nou het 'bestaansrecht' van dingen? Om constructieve redenen zal ik een paar breed gedeelde meningen (religies) over het zijn (en het niet-zijn) samenvatten.

Het Christendom, de Islam en het Jodendom Al worden in de meeste oorlogen deze drie geloven als absoluut verschillend gezien, in essentie zijn ze grotendeels hetzelfde. Het is niet mijn bedoeling mensen hiermee te beledigen, deze 3 geloven vertonen gewoon grote overeenkomsten wat betreft veel punten en ook wat betreft hun filosofie over het bestaan. Alle drie de geloven gaan uit van een oppermachtige God die het zijn bepaalt. God zit in alles en iedereen en heeft het gehele heelal geschapen. Over wat er buiten God is wordt over het algemeen niet gesproken, maar het is bijna een geven dat daar niets is en dat er geen 'buiten God' bestaat. God is allesomvattend, eeuwig en wij bestaan door hem, dus hij is de meest pure vorm van het zijn. Iets bestaat wanneer het door God is geschapen (maakt niet uit of dat in het verleden is gebeurd). Alledrie deze geloven gaan ook uit van een leven na de dood, de meningen verschillen enigszins over hoe dat er precies uitziet. Maar in de essentie gaat het erom of je goed geleefd hebt op aarde. Heb je dat niet, dan zul je gestraft worden en naar een soort van hel gaan. Heb je wel goed geleefd, dan beloont God je met een oneindig verblijf in de hemel. Jouw bestaan op aarde is dus eigenlijk maar een minuscuul deel van het totale verblijf van jouw ziel in het heelal. Omdat je ziel een deel is van God en dus altijd zal bestaan en altijd al heeft bestaan. Het Boeddhisme en Śūnyatā Het Sunyata is een ander woord voor leegte zoals ik al eerder beschreef in het deelonderwerp over 0. Sunyata betekent ook wel 'niet aanwezig zijn'. Het Boeddhisme legt de essentie van het bestaan uit aan de hand van de leegte (of het niet aanwezig zijn van). Want wanneer men kijkt naar wat niet (meer) is, dan is wat overblijft dat wat is. De leegte en de essentie van het bestaan kan alleen intuïtief begrepen worden. Met logica valt hier dus niet te werken. Sunyata wordt ook gebruikt om een geestestoestand aan te duiden waarbij slechts de 5 'khandhas' over zijn gebleven. De 5 khandhas beschrijft Wikipedia als volgt: • “rupa (Pali): materie of fysieke vorm. Hiertoe behoren het lichaam en externe objecten. Rupa omvat dus het gehele fysieke aspect van de werkelijkheid, niet slechts het menselijk lichaam. • vedana: gewaarwording. De gewaarwording ontstaat door het contact van (een van) de zes zintuigen met een (extern) object. • sañña: perceptie of voorstelling. Ook het geheugen speelt hier een rol, omdat percepties en het voorstellingsvermogen afhankelijk zijn van vroegere ervaringen. • sankhara: intenties, ook wel gedachten. De bewuste of onbewuste intenties die het gedrag bepalen. Met gedrag wordt hier zowel mentaal en lichamelijk gedrag als spraak bedoeld.

•

viññana: bewustzijn of aandacht.

Al hetgeen waar mensen zich aan kunnen hechten (alles wat zich in de wereld of in het bewustzijn manifesteert, met uitzondering van Nirwana), behoort tot een van deze 5 groepen van bestaan.” http://nl.wikipedia.org/wiki/Vijf_khandhas Deze vijf 'vormen' zijn oneindig in beweging en onafscheidelijk en zorgen ervoor dat de mens een etiket plakt (een mening vormt over) op gebeurtenissen. Hierdoor is men niet in staat de leegte van het bestaan in te zien. Vooral het Mahayana-boeddhisme (de hoofdstroom van het boeddhisme) legt de nadruk op het belang van de leegte. Het verkrijgen van inzicht in leegte staat dan ook in hoog aanzien, omdat het bijna gelijk staat aan inzicht verkrijgen in het bestaan en het verkrijgen van de geestestoestand (waarbij men afstand doet van verlangens etc.) waar het hele Boeddhisme om draait. Het is vooral een belangrijk punt om te begrijpen dat er geen 'zelf' is, alles is onderdeel van de allesomvattende en veranderlijke werkelijkheid. Al ons leiden komt voort uit het feit dat wij betekenis geven aan dingen terwijl het eigenlijk leeg is. Wanneer men dit begrijpt, berijpt men dat het pure bestaan eigenlijk leeg is. Het zijn en het zijnde (Filosofie) Het Zijnde omvat alle dingen die zijn. Bijvoorbeeld mensen, dieren en objecten, maar ook het leven en de dood. Het kenmerk van het Zijnde is dat het een begin en een eind heeft, ook al kunnen dat begin en eind wel bijna oneindig ver uit elkaar liggen. Het Zijn daarentegen is materiaal gelijk aan het absolute niets. Het is meer de oneindige ruimte in een oneindige tijd. Het Zijn en het Zijnde worden voorgesteld als twee oneindig met elkaar verstrengelde vormen van bestaan. In deze filosofie is het Zijn dus meer de achtergrond voor het Zijnde, en wanneer je al het Zijnde weg zou denken, dan houd je niets over (dan het pure Zijn). Filosofen als Aritsoteles, Heidegger en Thomas van Aquino geloofden in het Zijn en het Zijnde. Het Hindoeïsme en de Brahman filosofie Braman is vergelijkbaar met oerstof, het is één, onveranderlijk en oneindig en is de naam voor de ultieme werkelijkheid. Het is de meest pure vorm van zijn en bewustzijn. Alles komt voort uit Brahman, maar het is niet doelgericht (zoals een Goddelijke schepping). Volgens het Hindoeïsme zit er een Goddelijk en onsterfelijk iets in ieder mens, zijn/haar ziel. Dit heet atman. Om deze twee filosofieën samen te laten werken is Brahman in ons in de vorm van atman. In het Hindoeïsme draait het erom om wereldlijke dingen los te laten en om te proberen in contact te komen met Brahman. Als je dus alles weg zou halen is het Brahman dat overblijft. De creatie Hymne van de Rig verda In de Indiase filosofie gebruikte men Hymnen om het leven te beschrijven. Deze werden pas ver na de uitvinding van het schrift opgeschreven omdat het als een schande werd gezien wanneer men de Hymnen niet kon onthouden. Deze Hymne gaat over de creatie van het heelal en is een gedicht dat naar mijn mening de paradox van het bestaan (van niets) prachtig weergeeft (vooral in de eerste paar regels). “HYMN CXXIX. Creation. 1. THEN was not non-existent nor existent: there was no realm of air, no sky beyond it. What covered in, and where? and what gave shelter? Was water there, unfathomed depth of water? 2 Death was not then, nor was there aught immortal: no sign was there, the day's and night's divider. That One Thing, breathless, breathed by its own nature: apart from it was nothing whatsoever. 3 Darkness there was: at first concealed in darkness this All was indiscriminated chaos. All that existed then was void and form less: by the great power of Warmth was born that Unit.

4 Thereafter rose Desire in the beginning, Desire, the primal seed and germ of Spirit. Sages who searched with their heart's thought discovered the existent's kinship in the non-existent. 5 Transversely was their severing line extended: what was above it then, and what below it? There were begetters, there were mighty forces, free action here and energy up yonder 6 Who verily knows and who can here declare it, whence it was born and whence comes this creation? The Gods are later than this world's production. Who knows then whence it first came into being? 7 He, the first origin of this creation, whether he formed it all or did not form it, Whose eye controls this world in highest heaven, he verily knows it, or perhaps he knows not.” http://www.sacred-texts.com/hin/rigveda/rv10129.htm

Het nut van niets Is niets nodig voor ons begrip van de wereld? Immanuel Kant bedacht ooit dat tijd en ruimte noodzakelijk zijn voor onze ervaring. Wij kunnen ons niet voorstellen wat er buiten ruimte of buiten tijd bestaat. Ook oorzaak en substantie zijn voor de menselijke geest noodzakelijk om onze ervaring vorm te geven. Wij kunnen ons niet losmaken van deze 4 categorieën en kunnen als gevolg hiervan ook niet alles in het heelal bevatten. Toch zijn wetenschappen als fysica en meetkunde wel a-priori waar. Net als dat een driehoek drie zijden heeft omdat hij zo beschreven is, trekt de zwaartekracht op aarde aan ons met een kracht die gelijk is aan een versnelling van 9,81 x onze massa omdat deze kracht zo gedefinieerd is. Toch betekent dit niet dat alles slechts een grote illusie is. Je zou namelijk ook kunnen bedenken dat als we toch niets kunnen weten over dingen op zichzelf, dan zou het net zo goed allemaal een grote illusie kunnen zijn. Stel dat een duivel is die je helemaal overheerst. Elke gedachte die je denkt en elk gevoel dat je voelt zou net zo goed door deze duivel bedacht kunnen zijn. René Descartes bedacht dit gedachte-experiment al aan het begin van de 17e eeuw. Er is ook een moderne versie van dit verhaal: het brein aan het infuus: stel dat een gekke geleerde jouw hersenen er uit heeft gehaald en deze op zo'n manier stimuleert dat jij het idee hebt dat je gewoon nog alledaagse dingen doet. Ben jij dat dan nog wel? Ben jij echt je hersenen? Kant zag dit niet zo, hij zei dat we allemaal dezelfde wereld (of werkelijkheid) delen. En daaruit concludeerde hij dat dingen er ook op zichzelf zijn, wij kunnen slechts een subjectieve waarneming vormen van het ding omdat wij gebonden zijn aan onze zintuigen. Subjectief betekent hier niet dat ik een andere mening heb dan een ander, maar dat het waarnemen op zich al een subjectieve bezigheid is die alleen kan plaatsvinden binnen een kader (bijvoorbeeld het ruimte-tijd kader). Hieruit zou volgen dat 'niets' ook gecreëerd is om vorm te geven aan onze ervaring, maar dat wij nooit in staat zullen zijn om echt iets te weten over het 'niets' aangezien wij niet buiten het frame van onze waarneming kunnen denken. Wij zijn net als de mensen in de grot van Plato. Stel dat er mensen hun hele leven gevangen zitten in een grot en het enige wat zij kunnen zien zijn de schaduwen van hun overheersers. Een van de gevangenen wordt tijdelijk vrij gelaten en ziet dat er een hele wereld buiten de grot is. Wanneer hij weer terugkeert naar zijn medegevangenen en vertelt wat hij heeft gezien lacht de rest hem slechts uit om zijn absurde idee. Wij creëren onze werkelijkheid naar waar wij zijn en wat wij kunnen bevatten. Afwezigheid De afwezigheid van dingen is voor mensen een heel belangrijk aspect om dingen aan elkaar te kunnen relativeren. Zoals al eerder besproken gebruiken mensen licht om kennis te vergaren over de omgeving (of beter gezegd, ze gebruiken het contrast tussen wel of geen licht om te bepalen wat we zien). Maar niet alleen de afwezigheid van licht is belangrijk voor ons. Denk bijvoorbeeld aan de afwezigheid van een actie; als iemand iets niet doet of niet zegt, zegt dat soms veel meer dan woorden. Als een vrouw aan haar man vraagt of ze 'in deze jurk dik lijkt' is stilte zeer zeker geen goed antwoord. Want zijn 'niet' antwoord betekent in dit geval heel veel en het is niet positief. Over het algemeen wordt het niet-doen of niet-zeggen etc. gezien als negatief. Stel bijvoorbeeld dat er 3 mensen in een kamer aanwezig zijn. Plotseling pakt 1 van de 3 een mes en steekt de ander neer. Wanner persoon 3 dan niets doet, is dit een strafbaar feit, persoon 3 is dan officieel zelfs medeplichtig aan moord. Schuldig aan het niets-doen. In nog veel meer situaties is het nalaten van iets doen (oftewel niets-doen) erg negatief beladen. Het aloude 'nature abhors a vacuum' geldt nog steeds. En wij zijn met heel ons hart deel van de natuur en verafschuwen het niets. Maar er is nog meer dat niets een negatieve klank geeft. 'Niets' draagt een idee van eindigheid mee. En mensen zijn nergens banger voor dan voor het einde van hun bestaan, de afwezigheid van 'ons'. Want is er een engere gedachte dan te bedenken dat er na dit leven helemaal niets is? Dat jouw gedachten en zijn, zomaar overgaan in het niet-zijn? Hier denkt men het liefst zo lang mogelijk niet over na, eigenlijk liever gewoon helemaal niet. Het is een veel fijnere en geruststellendere gedachte

dat dit leven 'zin' heeft en dat we na onze dood beloond worden met het eeuwige leven in de hemel (of zoals de meeste huidige geloven bepleiten komt 'de rest' die niet hetzelfde gelooft als 'ik' in de hel). Het jammere (of mooie, het ligt er maar aan hoe je het bekijkt) is dat we dat pas zullen weten (of niet) nadat we dood zijn. En dat we het dus nooit zullen weten wanneer we niet meer 'zijn'. Relatief gezien... Een nog bredere vorm van eindigheid is de eindigheid van ons universum. 'Niets' buiten ons universum is een onbegrijpelijk en absurd idee. Hoe kan er nou geen tijd-ruimte zijn? Dan is het toch niet? Ik besprak al eerder hoe belangrijk tijd is bij een beschouwing van niets. En het blijft voor ons onmogelijk om 'geen-tijd' voor te stellen. Op het eerste gezicht denk je misschien dat het net zou zijn als een foto, een soort tijds-moment waarin alles stilstaat. Maar laat je niet misleiden: een foto kan niet genomen worden met een sluitertijd van 0 sec. Er moet altijd tijd zijn voor de lichtstralen om van het gefotografeerde object af te kaatsen, door de lens te reizen en vervolgens op de sensor te vallen waar elektrische of chemische reacties op volgen. Dan heb je een foto. Maar aangezien tijd en ruimte hand in hand gaan valt er niet te voorspellen of en hoe ons universum nog zou bestaan als de tijd niet verloopt. Dit alles heeft ook heel erg veel met de relativiteitstheorie te maken. Er moet namelijk rekening worden gehouden met het feit dat tijd ook relatief is. Stel dat je 2 raketten hebt: A&B. Wanneer A namelijk met hele hoge snelheid reist relatief aan B gaat volgens B de tijd van A langzamer. En wel volgens deze formule:

Afbeelding 10, Tijd dilatatie

Waarbij t' de verstreken tijd is voor B volgens A en t de verstreken tijd voor A volgens zichzelf, v de relatieve snelheid en c de constante snelheid van het licht. Zoals af te leiden valt uit de formule: hoe groter de relatieve snelheid, hoe meer het getal onder de wortel naar 0 gaat, waardoor de noemer steeds kleiner wordt en dus t' steeds groter. Deze formule wordt gezien als 'bewezen' in de wetenschap door het experiment met mu mesonen. Dit zijn deeltjes die ongeveer 207 keer zo veel wegen als een elektron. Dit zijn hele onstabiele deeltjes die voortkomen uit kosmische straling (we zijn ook in staat om ze in het lab te creëren) en ongeveer een levenstijd hebben van 2 microseconden voordat ze uit elkaar vallen in een elektron of positron en een neutrino + een antineutrino. Doordat ze hoog in de atmosfeer ontstaan en maar 2 microseconden 'leven' verwacht men ze niet tegen te komen op het aardoppervlak. Toch worden ze in grote getallen waargenomen! Wat betekent dat ze 30 microseconden moeten hebben bestaan, wel 15 keer langer dan hun normale levenstijd! Dit verschijnsel valt te verklaren volgens de bovengenoemde formule. De mesonen komen met een snelheid op de aarde af die in de buurt komt van de lichtsnelheid, waardoor vanuit de aarde gezien de tijd 'op' de mesonen veel langzamer verloopt. Andersom gezien verloopt er voor de mesonen maar 2 microseconden en lijken de mensen op aarde opeens allemaal 15 keer zo snel te gaan als normaal. Door deze complicaties met het tijd-ruimte complex is het nog moeilijker om te bedenken of niets mogelijk is buiten ruimte en tijd. En dit terwijl het in het begrip simpel lijkt: niets is namelijk niet iets en ruimte en tijd zijn wel iets, dus niet niets. Maar aangezien ruimte en tijd relatief zijn zou je ze misschien toch wel weg kunnen laten. Want wat als je nou fotonen beschouwt, die reizen met lichtsnelheid. En met lichtsnelheid werkt de algemene relativiteitstheorie niet meer. Is er dan geen tijdsverloop meer? Is tijd dan oneindig of juist nul? Dit doet ook hele rare dingen met de onzekerheidsrelatie van Heisenberg. En dat lijkt de mogelijkheid van niets weer te vergoten. Misschien is er wel 'niets' buiten het ruimte-tijd complex maar om dan nog te bestaan, zou dit in een (voor ons onbekende en onbegrijpelijke) hogere dimensie moeten liggen. En is het dan nog wel 'niets'? Of definiëren we niets gewoon steeds opnieuw zodat het niet kan? Je zou misschien zeggen dat dit verhaal bij het natuurkundige deel hoort. Maar dit is een onderdeel

van de algemene relativiteitstheorie. En het probleem met de algemene relativiteitstheorie is dat hij nog niet overeenstemt met de kwantum mechanica. Alle natuurkunde waarmee wij namelijk het vacuüm bekijken werkt alleen binnen de tijd-ruimte! Zodra we tijd-ruimte meenemen in onze berekeningen lopen alle theorieën door elkaar. Vandaar dat tijd-ruimte iets is dat ik in beschouwing neem bij het filosofische gedeelte, aangezien wij slechts kunnen speculeren wat er met 'niets' gebeurt als we tijd-ruimte erbij betrekken.

Interview Met Hoogleraar Theoretische natuurkunde Piet Mulders

U bent hoogleraar theoretische natuurkunde aan de VU, kunt u kort uitleggen wat uw werk inhoudt? Tja, wat moet ik zeggen? Ik ben Piet Mulders, Ik werk al weer een hele tijd bij de afdeling natuurkunde van de VU. Ik houd mij bezig met onderwijs en onderzoek. Aan de ene kant is het heel veel samenwerken. Zo is er hier nu net een hoogleraar uit India op bezoek waar ik mee samenwerk en je moet promovendi opleiden en dergelijke. Het bord achter mij heb ik bijvoorbeeld 5 minuten geleden volgeschreven samen met een collega. En aan de andere kans is er natuurlijk ook een groot deel achter je bureau, waarbij ik onder andere bezig ben met artikelen schrijven, colleges en vergaderingen voorbereiden, etc. Waar bent u op het moment mee bezig? Wij zijn op het moment vooral bezig met onderzoek naar de link tussen een proton en een gluon. En dan vooral de vraag, 'Hoeveel gluonen zitten er in een proton? Gluonen zijn hele kleine deeltjes zonder massa, je kan ze vergelijken met fotonen. Fotonen houden namelijk de elektronen bij hun atoomkern. En op eenzelfde manier houden gluonen de quarks bij elkaar. Als de theorie die we vervolgens bedenken klopt en je kan er goed mee rekenen, dan kunnen we ermee naar Stockholm! U heeft een Oratie gehouden getiteld 'Alles of niets', kunt u daar wat meer over vertellen? Mijn oratie is intussen al een beetje oud, maar toch is hij nauwelijks veroudert, omdat de deeltjesversneller pas daarna is opgebouwd. En al het onderzoek dat nu wordt gedaan is met deeltjesversnellers. Dit was eigenlijk een reactie op een oratie die door Ad Lagendijk gehouden werd het jaar daar voor. Ad Lagendijk is een redelijk uitgesproken natuurkundige en hij ageerde tegen de hoogmoed van sommige theoretici die beweerden dat ze de theorie van alles al zo goed als te pakken hadden. En mijn reactie daarop was, we weten eigenlijk nog niet eens iets over niets!

Denkt u dat het nog lang duurt voordat we een alles overbruggende link kunnen leggen tussen de kwantummechanica, de algemene relativiteitstheorie en de klassieke mechanica ofwel voordat we een allesomvattende theorie hebben gevonden? Hoe lang het nog duurt voordat we echt een allesomvattende theorie hebben gevonden weet niemand. We zijn nog druk bezig met de zoektocht naar deze theorie. Wat we proberen is om een ingewikkeld systeem op een simpele manier te beschrijven. Maar we moeten niet voor onze schoenen gaan lopen, want een simpele beschrijving (zoals E=mc2) maakt natuurlijk niet dat de natuur niet meer ingewikkeld is! Hoe leeg is volgens u het vacuüm? Wat betekent het in de theorie als er helemaal niets is? In mijn theorie betekent 'leeg' dat alles bij elkaar opgeteld netto 0 is. In het vacuüm zitten kwantumvelden. Uit deze velden kunnen deeltjes ontstaan. Deze virtuele deeltjes zijn dus niet alleen deeltjes, maar ook hun tegenhangers, de antideeltjes.. En stel dat je op een bepaald moment 2 elektronen hebt én twee positronen, dan zou je geen verschil zien met wanneer er 4 elektronen en 4 positronen aanwezig zouden zijn. Of 1 quark en een anti-quark. Positronen en elektronen zijn deeltjes met verschillende eigenschappen (die precies elkaars tegenovergestelde zijn). Dus een positron heeft lading +1 en een elektron –1 etc. Maar zodra ze elkaar tegenkomen, zijn ál deze eigenschappen in 1 klap verdwenen. Je houdt dan alleen nog maar energie over (want de energiewaarde van beide deeltjes zijn gelukkig niet tegengesteld). Deze energie zat al in het vacuüm, maar was even 'geleend' om de deeltjes te creëren. In theorie is dit dus de toestand waarin het vacuüm leeg is, het bevat alleen maar mogelijkheden tot. Je zou het kunnen vergelijken met een viool. Als ergens een viool ligt en je ziet of voelt hem niet, dan kunnen er nog steeds tonen uitkomen. De viool is in deze vergelijking de theorie, of het vacuüm en de tonen zijn de deeltjes die er uit kunnen komen. Vragen als “'Bestaan' de tonen al voordat je de snaar aanslaat?” of “Waar zitten de tonen in de viool?” hebben geen betekenis. De viool heeft de mogelijkheid om tonen te produceren (de snaren zijn aangespannen), maar dat doet hij alleen als je er op de juiste manier mee omgaat. In dit geval wanneer je er met een strijkstok overheen gaat. Hetzelfde geldt voor het vacuüm, het produceert alleen deeltjes wanneer je er de juiste hoeveelheid energie in stopt. Het Higgs vacuüm is een vorm van een kwantum veld en deze heeft nog iets speciaals, het 'kiest' namelijk een richting waarin de rust-toestand staat. Het blijkt namelijk minder energie te kosten wanneer alle deeltjes met elkaar mee zitten dan wanneer ze elkaar tegen werken. Er zijn dus ook nog eens verschillen tussen verschillende vacua. Er zijn meerdere mogelijkheden voor het niets. En het Higgs vacuüm is een van die mogelijkheden, waarvoor misschien ook wel een onderliggende theorie is. Maar op dit moment is het gewoon een toevalstreffer wat de 'richting' van het vacuüm is.

Hoe zou u het begrip 'iets' uitleggen? Je kan het zien, Het is iets waar je iets mee kan doen. Wanneer er interactie plaatsvindt met iets anders is er sprake van iets. Dus zodra mijn systeem (of meetapparaat) op een manier iets kan merken van dat iets, dan bestaat het en is het iets. Bij sommige dingen is dat heel erg moeilijk. 'Dark matter' bijvoorbeeld, kunnen we alleen maar merken aan de hand van zwaartekracht. En zelfs dan is het nog heel moeilijk merkbaar. Maar 'dark matter' is wel degelijk iets! In hoeverre denkt u dat het getal 0 een weergave is van niets? Wanneer natuurlijke getallen niet meer genoeg zijn gebruiken we nul. Wanneer je bijvoorbeeld

bezig bent met het optellen en aftrekken van positieve en negatieve getallen, dan heb je nul nodig als basis. Je kan geen verschil zien tussen 3 elektronen en 4 elektronen + een positron. Puur omdat het netto van een elektron en een positron 0 is. Nul is dus een essentieel getal om complexe systemen te beschrijven. Nul is de naam die wij geven aan de lading van het vacuüm. Het is dus eigenlijk een naam van niets, maar niet andersom. Niets is niet 0. Nul is juist een eigenschap die je aan het niets toekent. Wat betekent de nulpuntsenergie voor de mogelijkheid van 'niets' volgens u? De totale energie in het heelal is positief dus er is niet echt ergens 0 Energie. Maar het heeft op een gegeven moment ook weinig zin om te praten over 'wat is nou de nulpuntsenergie?'. Het is als de viool waar ik het eerder mee vergeleek. De viool is de onderliggende theorie en heeft energie, maar voordat we tonen gaan produceren is de viool het vacuüm en zijn energie de nulpuntsenergie. Het probleem is nu om de viool te begrijpen via de tonen die geproduceerd worden. Maar het is niet belangrijk wat voor een waarde die nulpuntsenergie heeft. Het is eigenlijk alleen maar relevant hoe je er tonen uit kan krijgen. Als je echt de viool zelf wilt begrijpen, dan moet je dat ook doen via de tonen. Beschouwt u de Kopenhaagse interpretatie als een waarheid? Of denkt u dat de golffunctie niet instort en dat de veel-werelden, of een andere interpretatie de werkelijkheid beter beschrijft? De Kopenhaagse interpretatie is prima, want die werkt en daarmee kan ik op papier gewoon rekenen. Je kan dan misschien niet voorspellen welke deeltjes precies waar komen, maar je kan wel zeggen dat er 3 keer zo veel aan de ene kant komen, in vergelijking met de andere kant. De golffunctie waar de Kopenhaagse interpretatie het over heeft is eigenlijk echt iets van de wiskunde, iets op papier. En die golffunctie beschrijft de mogelijkheid van het deeltje om zomaar ergens te zijn. Het tegelijkertijd bestaan van een elektron op verschillende plaatsen kan dus worden beschreven als een waarschijnlijkheidsfunctie. Waar het deeltje dus écht is op een bepaald moment kan men alleen bepalen als er interactie met het deeltje plaatsvindt oftewel, als men iets meet. Dan is de golffunctie ingestort en is er nog maar één mogelijkheid over. Hoeveel invloed heeft de waarnemer volgens u op de 'leegheid' van een vacuüm? En bestaat er denkt u een waarnemer-onafhankelijke werkelijkheid? Het gaat erom dat de waarnemer iets moet doen met het vacuüm, hij schopt op een bepaalde manier tegen die 'viool' en dan komen er tonen uit. Bij het vacuüm is dat hetzelfde verhaal, je bewerkt op een bepaalde manier het vacuüm en er komen deeltjes uit. Je moet je alleen aan de regels van het spel houden. Bij de viool zijn die regels de manier waarop je de snaar aanslaat, bij het vacuüm moet je de juiste manier vinden om deeltjes te maken. En of de tonen er al zijn voordat ze worden waargenomen, is een filosofische vraag. Ik kan natuurlijk niet uitsluiten dat er iets is als ik het niet kan waarnemen, maar ik kan ook niet bewijzen of er wel iets is. Neutrino's bijvoorbeeld vliegen bijna altijd overal doorheen, maar toch kan hij wel eens in de zoveel tijd per ongeluk ergens tegenop botsen. Zo wordt er ongeveer1 keer in het jaar een neutrino in je lichaam opgenomen omdat hij tegen iets in je lichaam aanbotst. Pas dan kan ik hem waarnemer en er iets over zeggen. Dus pas als er interactie plaatsvindt kan je iets concluderen.

Is er een kans op complete leegte volgens de kwantummechanica? Die kans is er wel, maar het is natuurkundig gezien oninteressant. Want wanneer er een echt

compleet lege ruimte is zonder mogelijkheden, dan kan je er helemaal niets mee. Je kan het dan niet waarnemen. En dus kan ik ook niet ontkennen dat het er is, maar ook weer niet bewijzen. Ik weet niet wat er is als ik geen experiment doe. Zou het theoretisch mogelijk zijn om 'niets' te meten? En hoe zou zo'n meting er uit zien? 'Niets' meten op zich kan niet, omdat er natuurlijk niets is om te meten. Maar stel dat je van buitenaf (eventueel zelfs vanuit een hogere dimensie) naar jouw 'niets' kon kijken en je kon het vergelijken met een 'niets' in een andere situatie, dan kun je wel verschillen waarnemen. Vacua zijn namelijk niet hetzelfde. Het is heel grappig, maar niets is relatief. Het Casimir effect toont dat aan. Stel namelijk dat ik 2 condensator platen heb, en de ruimte daartussen is mijn wereld, verder is er niets. Als de platen ongeladen zijn is er geen elektrisch veld en de energie nul. Met lading zijn er elektrische velden mogelijk en die hebben energie ten opzichte van de nul-energie. De nul-energie, de situatie waarbij de platen niet geladen zijn, blijkt echter óók afhankelijk van de afstand tussen te platen. Als de platen op een andere afstand van elkaar staan dan is er weer een nul-energie en we kunnen weer elektrische velden en energie ten opzichte van die nul-energie waarnemen. Voor die elektrische velden is het verband tussen sterkte, energie en lading vanzelfsprekend op afhankelijk van de plaats-afstand. Zoals gezegd blijken echter ook de nul-energieën van de afstand af te hangen, wat blijkt uit een subtiele kracht tussen de ongeladen platen, het Casimir effect. Condensatoren met verschillende plaats-afstanden hebben dus verschillende nul-energieën en verschillende vacua. Op deze manier zou je de verschillende vacua dus met elkaar kunnen vergelijken in mate van niets, blijkend uit verschillen in nul-energieën. Maar er is dan geen absolute schaal van niets waaraan je kan meten hoeveel niets je hebt. Net als dat er eigenlijk geen absolute energie-schaal is, want dan zou je ook de energie-schalen met die uit andere werelden moeten kunnen vergelijken en dat kan nou eenmaal niet. Meten is vergelijken, en bij niets is het nou eenmaal heel er moeilijk om ze met elkaar te vergelijken. Wat is volgens u de relatie tussen tijd, ruimte en objecten? Ruimte-tijd is de achtergrond voor mijn theorieën. Al mijn theorieën, zoals de kwantummechanica, de wetten van Newton etc. werken alleen als we ze bekijken in ruimte en tijd. Zodra we ruimte en tijd zelf proberen in te bouwen in onze theorieën, gebeuren er hele rare dingen en alle theorieën lopen in elkaar over zodat er complete chaos ontstaat. Tijd-ruimte gedraagt zich namelijk volgens de wetten van de algemene relativiteitstheorie. En deze klopt op zich zelf, net als dat de wetten van Newton op zich zelf helemaal kloppen. Maar wanneer we deze theorieën met elkaar willen laten kloppen, dan lukt het niet meer. We weten gewoon nog niet hoe we dit met elkaar kunnen laten werken. Is er een limiet aan hoe klein een ruimte kan zijn? Zou een ruimte zo klein kunnen worden dat er geen enkele 'kwantum golf' meer in past? Nee je kan zo klein als je wil, maar in de praktijk weten we dat er dan moeilijkheden ontstaan. Dat komt vooral omdat we op het moment dat we hele kleine dingen beschouwen, we gewoon niet meer weten wat er gebeurt. De Planck schaal bijvoorbeeld is echt heel klein, je bekijkt dan dingen ter grootte van 10-35 meter! We hebben dan gewoon geen idee wat er gebeurt. Alle theorie stort namelijk in, want als je op zo een kleine afstand zit, dan is ruimte en tijd ook helemaal gekromd. Heb je op die grootte bijvoorbeeld een Planck massa op een Planck afstand, dan zou dat een zwart gat worden. Dit wil niet zeggen dat het allemaal niet kleiner kan dan wat we nu kennen. We weten gewoon absoluut niet meer wat we dan aan het doen zijn.

Wat gebeurt er als er in een vacuüm naast een zwart gat virtuele deeltjes ontstaan? Één deeltje (anti of normaal) wordt in het zwarte gat gezogen, of beter gezegd, het gaat op de horizon van het zwarte gat zitten. Alles komt daar terecht. Behalve het andere deeltje, dat vliegt weg. Om dat andere deeltje weg te laten vliegen is er energie nodig. Kwantummechanisch gezien kan je die energie best even lenen uit het vacuüm. Maar op het moment dat het wegvliegen van het deeltje gerealiseerd wordt, kost het ook echte energie. En die energie wordt in dit geval uit het zwarte gat gehaald waar het in de vorm van massa in verstopt zit. Dit is precies evenveel energie als dat het deeltje nodig heeft om de ruimte in te vliegen. Het zwarte gat verliest een heel klein beetje massa en het deeltje krijgt deze energie, waardoor het bestaat. Je kan dus zeggen dat een zwart gat de mogelijkheden die in een vacuüm zitten kan waarmaken. Het enige vervelende is dat in het zwarte gat ruimte-tijd gekromd is waardoor de kwantummechanica op dat niveau niet meer werkt. Maar wat er achter de horizon met de kwantummechanica precies gebeurt, dat weet niemand. Wat is uw antwoord op de vraag: Is niets mogelijk? En is uw antwoord veranderd door dit interview? Niets bestaat en ik noem het, het vacuüm. En het vacuüm beschrijf ik als het afwezig zijn van alle dingen die mogelijk zijn. Je kan het weer vergelijken met de viool, of beter nog met een apparaat met heel veel knopjes. De toestand waarbij geen een van de knopjes wordt ingedrukt, dus waarbij er geen enkel effect uitkomt, dat is de rust-toestand. Dat is het vacuüm en dat definieer ik als 'niets'. En nee mijn antwoord is niet veranderd door dit interview, dat had ik hiervoor al bedacht.

Conclusie Naar aanleiding van mijn literatuuronderzoek ben ik tot de volgende conclusies gekomen: *Is het voorkomen van niets mogelijk? • Binnen de wetten van het observeerbare heelal Het 'niets' is absoluut geen simpel fenomeen. Het is in het verleden verafschuwd en gevreesd. Toch is het 'niets' tegenwoordig een interessant natuurkundig fenomeen. Het wordt in de natuurkunde ook wel beschreven als de afwezigheid van alles binnen een bepaalde ruimte over een bepaalde tijd. In andere woorden: het vacuüm. Maar zelfs het vacuüm bevat nog energie en daarom ook mogelijkheden. Toch is het vacuüm dat wat men beschrijft als het 'niets'. Een situatie waarbij dan misschien wel heel veel mogelijkheden aanwezig zijn, maar waar geen enkele tot uiting komt. 'Niets' kan dus wel voorkomen binnen ons heelal, in de vorm van een bepaalde ruimte waar niets tot uiting komt. Als we ook alle energie uit onze ruimte willen halen is het voorkomen van 'niets' niet mogelijk. Het is namelijk niet mogelijk om zeker te weten dat ergens totaal geen energie voorkomt door de factor tijd (dit komt voort uit de onzekerheidsrelatie van Heisenberg). Een 'echte' vorm van niets waar alles aan ontbreekt (ruimte, tijd en energie meegerekend) is dus niet mogelijk binnen ons heelal omdat deze 3 factoren ons heelal definiëren. • Buiten de fysische wetten om (Buiten ruimte en tijd?) Wanneer we niet over 'niets' spreken als een fysisch verschijnsel, maar eerder als een filosofisch begrip is de beste definitie van 'niets' het niet-bestaan. Er zijn verschillende opvattingen over wanneer iets bestaansrecht heeft. Daarom zijn de meningen ook sterk verdeeld over wanneer iets niet bestaat, en dus over of 'niets' mogelijk is. Ondanks dat het begrip 'niets' voor de mens nodig is om het begrip 'iets' te kunnen vatten is 'niets' een onderwerp dat men het liefst vermijdt. Afwezigheid is een bron van informatie voor ons omdat het een contrast vormt met het aanwezige. Maar het afwezig zijn van alles houdt ook in de afwezigheid van leven en het bestaan. En natuurlijk heeft de mensheid een aangeboren doodsangst, waardoor het veel fijner is om niets gewoon telkens opnieuw te definiëren als dat wat niet kan. Want dat wat niet bestaat, is er niet om niet te bestaan. Niets in haar meest extreme vorm zal dus nooit mogelijk zijn omdat het niet mogelijk zijn in het begrip zelf verborgen ligt. Toch valt er ook te pleiten voor het voorkomen van niets buiten ons heelal en de fysische wetten om. Want als alles weg is, als er geen ruimte, geen tijd en dus ook geen energie is dan kan men zeggen dat er slechts het pure bestaan over is. Het is dan het niets dat bestaat. In conclusie over alle twee de vragen had de Kopenhaagse interpretatie van de kwantummechanica gelijk: alle mogelijkheden (van niets) zijn waar, tot je voor één waarheid kiest, waardoor alle andere mogelijkheden worden uitgesloten! De Kopenhaagse interpretatie die door de kwantummechanica de wereld uitlegt als waarnemeronafhankelijk en erg onzeker, concludeerde namelijk dat alle mogelijkheden die (in een vacuüm) kunnen voorkomen, dat ook echt doen! Totdat je 1 mogelijkheid waarneemt, dat is die mogelijkheid een waarheid en daardoor alle andere mogelijkheden niet meer. Hetzelfde geldt naar mijn mening voor niets. Het mogelijk zijn van het voorkomen (of bestaan) van niets, hangt compleet af van hoe jij persoonlijk tegen de definitie van niets aankijkt. Er is geen eentonig antwoord mogelijk omdat iedere waarnemer even veel gelijk heeft als de andere. En dus geldt ook voor niets dat alle mogelijkheden van niets (zowel binnen als buiten het heelal) waar zijn. Tot je één mogelijkheid als waar beschouwt, dan zijn automatisch alle andere mogelijkheden gefalsifieerd.

Epiloog/ Conclusie per deelonderwerp Niets door de eeuwen heen In het verleden was niets geen populair onderwerp. Het was moeilijk om oude filosofiën te vinden over niets. Vooral om men het 'niets' liever uit de weg ging. Nature abhors a vacuüm, en daarmee was het klaar. Wanneer men wel na dacht over het wel of niet bestaan werd dit vaak gerelateerd aan God. Echt veel wetenschappelijk onderzoek werd niet gedaan. Men viel dus vooral terug op filosoferen. Wat is niets? <=> Wat is iets? (korte introductie) In de natuurkunde is 'iets' een verzameling van alle deeltjes, krachten en energieën in ons universum. 'Niets' is het afwezig zijn van alle deeltjes, energieën en krachten. In andere woorden een compleet lege ruimte. De natuurkunde neemt de ruimte niet mee in de eliminatie van alles. Als we namelijk een gedachte-experiment zouden doen waarbij we de ruimte proberen weg te laten, hebben we geen flauw idee waar we mee bezig zijn. In de filosofie is het iets ongeveer gelijk aan het bestaan. Zodra iets bestaansrecht heeft bestaat het, en is het dus niet-niets. Iets is dus alles wat niet is, ook wel het niet bestaan. Het getal 0 Het getal 0 is een naam voor niets. Het duidt eigenlijk de afwezigheid van iets aan. Net als bij de lege verzameling: je hebt verzamelingen en bij één verzameling ontbreekt wat je verzamelt. Je hebt 0 dingen. Het niets moet niet bekeken worden vanuit 0, maar juist andersom. Men moet goed onthouden dat 0 niet een definitie is voor 'niets', maar slechts een naam geeft aan dat wat men als 'niets' heeft gedefinieerd. 0 Is wel een essentieel getal in de wiskunde, het maakt het bijvoorbeeld mogelijk om ook negatieve getallen te gebruiken en om een asymptoot te bepalen bij bijvoorbeeld delingen. Zonder 0 geen wiskunde. Hoe leeg is zwart? Zwart is de afwezigheid van licht. Wij mensen (en dieren) gebruiken licht (en ook de afwezigheid ervan) als bron van informatie. Hoe werkt kwantummechanica? (Dualiteitsprincipe: golf of deeltje?) Licht is (volgens de hedendaagse natuurkunde) zowel een golf als een deeltjes verschijnsel. Heisenbergs onzekerheid en Schrödingers kat De kwantummechanica heeft tot veel rare gevolgen geleid. Ten eerste is er de onzekerheidsrelatie van Heisenberg. Volgens de onzekerheidsrelatie van Heisenberg is er nooit met complete zekerheid te bepalen hoeveel energie zich op een bepaald moment in een systeem bevindt. Hierdoor is zelfs de energie in een vacuüm nooit nul. Er is namelijk ook nooit een tijd nul. Hoe preciezer je weet dat er echt bijna geen energie in het systeem weet, hoe oneindig veel groter het tijdsbestek wordt waarover je energie verdeeld is. Ten tweede bestaat er geen waarnemer-onafhankelijke wereld. Iedereens waarneming is van gelijke waarde en er is geen enkele manier om te bepalen wat buiten onze waarneming om nog 'echt' bestaat. Ten derde zijn alle mogelijkheden waar. Dit laatste gevolg kan op meerdere manieren worden geïnterpreteerd. Men kan bijvoorbeeld denken dat alle mogelijkheden waar zijn, totdat de 'golffunctie' instort en er nog maar 1 mogelijkheid waar is omdat die is waargenomen. Of men kan er bijvoorbeeld van uit gaan dat de golf-functie nooit instort en de werkelijkheid zich splitst op zo'n manier dat alle mogelijkheden ook echt uitkomen. Hoe leeg is dat vacuüm nou echt? Het vacuüm bevat een bijna oneindig aantal aan mogelijkheden, maar geen van die mogelijkheden komen tot uiting. Het is te zien als een apparaat met miljoenen knopjes waarvan geen 1 knopje is

ingedrukt. Het netto resultaat van een vacuüm noemen we 0. Dit betekend dat er heel goed een virtueel deeltjes paar aanwezig kan zijn, je merkt dit alleen niet. Er is namelijk geen verschil te zien tussen een positron en een elektron samen, of helemaal niets. Het enige dat er namelijk overblijft uit een positron en een elektron is een beetje energie. Deze energie zit al in het vacuüm. Sterker nog, het virtuele deeltjes paar heeft deze energie 'geleend' uit het vacuüm. Door op de juiste manier energie in het vacuüm te stoppen kunnen die virtuele deeltjes paren gerealiseerd worden. Ze hoeven dan namelijk geen energie meer uit het vacuüm te lenen. Op die manier creëer je iets uit niets. De paradox van het bestaan van niets. Het 'niets' is een heel subjectief onderwerp omdat het samenhangt met de definitie van iets. In dit geval ook wel met de definitie van het bestaan. Over 'het bestaan', zijn veel verschillende meningen. Elke religie en filosofie denkt weer anders over wanneer iets 'is' en wanneer niet meer. Het nut van niets 'Niets' is nodig voor ons begrip van de wereld en het bestaan. En tegelijkertijd geeft het de eindigheid van ons bestaan weer. Want 'niets' is niet zijn. Dit is ook waarom veel mensen bang zijn voor niets, je bespreekt daarmee je eigen eindigheid. Toch hebben wij het 'niets' nodig om onze wereld te beschrijven. Want hoe kan er iets zijn, als er niet 'niets' is om het mee te vergelijken? Hoe kunnen we een kamer als vol beschouwen als we geen kamer hebben waar 'niets' in staat om hem mee te vergelijken? Ruimte en tijd (of ruimte-tijd) zijn volgens de algemene relativiteitstheorie relatief. Omdat tijdruimte niet een absoluut raster vormt waarin wij leven, is het absolute 'niets' misschien wel heel goed mogelijk buiten ons heelal. Dan klopt de Heisenbergrelatie ook niet meer. Het probleem is alleen dat wij hier absoluut niets over kunnen zeggen. We hebben geen idee wat er buiten ruimtetijd om gebeurt. Wij hebben ruimte-tijd (en dus ook niets) nodig voor onze conceptie van de wereld. Zoals Immanuel Kant zei: wij zullen ons nooit kunnen inleven in het echte 'zijn' van dingen omdat wij gebonden zijn aan onze zintuigen om waar te nemen.

Bronnen

Literatuurlijst The Book of Nothing, John D. Barrow 2001 Uitgeverij: Vintage, GB Newton, Vwo informatieboek, deel 2, Koos Kortland, Rob Langras, Peter Over, Huib van Bergen, Jan Flokstra, Jan Wijbenga en Aart Groenewold derde druk, 2007 Uitgeverij: ThiemeMeulenhoff, Utrecht/Zutphen Nothing A very short introduction, Frank Close 1ste druk, 2009 Uitgeverij: Oxford university press, Oxford Nothing Matters, A book about nothing, Ronald Green 2010 Uitgeverij: iff Books, GB Het Paradoxale Niets Een geschiedenis van het getal nul, Robert Kaplan 2000 Uitgeverij: Bert Bakker, Amsterdam. Quantum Theorie de kortste introductie, John Polkinghorne 2003 Uitgeverij: Het spectrum, Utrecht Relativity for the layman, James A. Coleman 1990 Uitgeverij: Penguim books, London Seeing dark things The philosophy of shadows, Roy Sorensen 2008 Uitgeverij: Oxford university press, Oxford Waarom is er iets en niet niets?Kernvragen van de westerse filosofie in 30 filosofenportretten, Leszek Kolakowski 1ste druk 2009 Uitgeverij: Klement, Kampen

Websites Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Black_body .

http://en.wikipedia.org/wiki/Interference_(wave_propagation) .

http://en.wikipedia.org/wiki/Time_dilation .

http://nl.wikipedia.org/wiki/0_(getal) .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Alles .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Boeddhisme .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Brahman_(filosofisch_concept) .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Casimireffect .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Elektron .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Higgsveld .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Kopenhaagse_interpretatie .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Kwantumveldentheorie .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Leegte .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Licht .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Max_Planck .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Mayacijfers .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Niets .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Oneindigheid .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Onzekerheidsrelatie_van_Heisenberg .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Schrödingervergelijking .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Sumer .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Sunyata ..

http://nl.wikipedia.org/wiki/Vacuüm .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Veel-werelden-interpretatie .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Vijf_khandhas .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Virtueel_deeltje .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Zijnde .

http://nl.wikipedia.org/wiki/Zwarte_straler

Andere sites Exitmundi http://exitmundi.nl/exitmundi.htm Eternity- The end off all stuff DOODeenvoudig http://doodeenvoudig.nl/index.php?view=items&cid=27&id=165&option=com_quickfaq&Itemid=13 Hymns from the Rig Veda http://www.sacred-texts.com/hin/rigveda/rv10129.htm Nothing Matters http://nothing-matters.org/?page_id=32 Newton, Ask a Scientist http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/chem00/chem00963.htm Will the Sun Explode? http://www.universetoday.com/18795/will-the-sun-explode/ Natuurkunde.nl http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=938820

Afbeeldingen http://en.wikipedia.org/wiki/Time_dilation (Afbeelding 10) http://nl.wikipedia.org/wiki/Max_Planck (E= h*F) http://nl.wikipedia.org/wiki/Onzekerheidsrelatie_van_Heisenberg (Afbeelding 6 & 7) http://nl.wikipedia.org/wiki/Zwarte_straler (Afbeelding 2) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1b/Maya.svg (Afbeelding 1) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/44/Casimir_plates.svg (Afbeelding 9) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5c/Magdeburg.jpg?uselang=nl (Afbeelding 8) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c7/Two-point-interference-ripple-tank.JPG (Afbeeling 3) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/nl/math/a/0/e/a0e0b9ce01f66b502bd608c0f9f8bcf1.png (Afbeelding 5) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/nl/math/a/9/f/a9fe1bce6f9715d18244ce0c0d571710.png (i) http://www.natuurkunde.nl/servlet/supportBinaryFiles?referenceId=22&supportId=938820 (Afbeelding 4)