Wat een ei ons zegt over de oerknal

Het is gebeurd voor je er erg in hebt. Het ei dat klaarlag voor het cakebeslag rolt van het aanrecht, valt op de grond en spat uiteen. Kapot. Niets meer aan te doen.

door Joep Engels

Waarom eigenlijk niet, vraagt Brian Greene zich af in 'De ontrafeling van de kosmos'. We ervaren weliswaar niet anders dan dat het verleden voorbij is en de toekomst nog moet komen, maar er is geen wet in de natuurkunde die verbiedt dat de tijd de andere kant op gaat. Maak een film van een honkbal die het stadion wordt uitgeslagen of een komeet die door de ruimte zoeft, speel die achterstevoren af en wat je te zien krijgt, gehoorzaamt óók aan de wetten van Newton.

Dus, schrijft Greene, dat ei hoeft helemaal niet als verloren te worden beschouwd. Als je alle schaaldelen en struif maar met de goede snelheid en op het juiste moment bijeen gooit, zou je weer een heel ei moeten krijgen dat omhoog 'valt', het aanrecht op rolt en daar langzaam tot stilstand komt.

Op dit punt is een waarschuwing op zijn plaats. Als u uw eigen ideeën over ruimte en tijd koestert, als u graag vasthoudt aan een absolute klok die de seconden wegtikt, ongeacht wat er verder gebeurt, kunt u beter niet verder lezen. Als een ruimte met alleen lengte, breedte en hoogte, u lief is, kunt u hier stoppen. Want Brian Greene pelt onze intuïtieve voorstellingen van ruimte en tijd net zo lang af tot er niets meer van over is. En hij dwingt u onherroepelijk om zijn vreemde, maar wel door de moderne natuurkunde gestaafde ideeën over te nemen.

U bent er nog. Waarom ook niet? Er is immers wel degelijk een fysische wet die de tijd richting geeft. Een wet die voorschrijft dat gedane zaken geen keer nemen. De tweede wet uit de warmteleer zegt dat je hout of benzine kunt omzetten in warmte, maar dat je van warmte niet zomaar hout of benzine maakt. IJsklontjes smelten in een glas water, maar in een glas water ontstaan nooit spontaan ijsklontjes.

Zo zien we het allemaal gebeuren, schrijft Greene. Maar wat zegt het over de richting van de tijd? De tweede wet van de warmteleer schrijft alleen maar voor dat systemen chaos nastreven. In de natuur is wanorde de regel, orde de uitzondering. Neem 'Oorlog en Vrede' van Tolstoi, snijd de achterkant van dit monumentale boek eraf en gooi het pak papier in de lucht. Als u de velletjes daarna bijeen veegt, is de kans groot dat ze niet meer op de oorspronkelijke volgorde liggen. En hoe vaak u het pak opnieuw opgooit, het zal u in dit leven hoogstwaarschijnlijk niet meer lukken om Tolstoi's roman terug te krijgen.

Waarom niet? Omdat de velletjes maar op één manier de ware 'Oorlog en Vrede' kunnen vormen en op onbeschrijflijk veel manieren een wanordelijk geschrift. Het is dus veel waarschijnlijker dat de velletjes één van de chaotische volgordes kiezen dan die ene ordelijke.

Eigenlijk staan de watermoleculen in het glas voor dezelfde keuze. In gesmolten toestand genieten ze allemaal optimale vrijheid, terwijl moleculen die gevangen zijn in de kristalroosters van de ijsklontjes zich nauwelijks kunnen roeren. Daarom, zegt de tweede wet van de warmteleer, smelten ijsklontjes in water.

Dat is ook wat we zien gebeuren, zegt Greene. Als er een glas cola met ijs op de bar staat, verwachten we dat het ijs gaat smelten. En zo geschiede.

Maar nu komt het. Stel dat dat glas er al een halfuur stond, hoe zag het er dan eerst uit? Grotere ijsklontjes, zijn we geneigd te denken. Het kost ons geen moeite om terug in de tijd te denken.

Dat is niet wat die tweede wet zegt, schrijft Greene. Volgens de wet is de toestand met ijsklontjes de uitzondering op de regel en streven de moleculen naar de gesmolten staat. Het is daarom veel waarschijnlijker dat het ijs ook in het verleden gesmolten was en dat er door een toevallige samenloop van omstandigheden eventjes ijsklontjes zijn geweest. Juist toen wij ernaar keken. Het is heel merkwaardig om, met de warmteleer in de hand, een onwaarschijnlijke toestand te verklaren door een nog onwaarschijnlijkere toestand te poneren.

Maar wacht eens: zo is het wel gegaan. We weten dat de barkeeper dat glas er heeft neergezet en dat er toen grote ijsklontjes in zaten. Jaja, zegt Greene, maar nu wordt het een ander verhaal. Die barkeeper had een koelkast, die koelkast is gemaakt door een elektricien en zo voorts. Bij al die stappen heeft iets of iemand orde in de chaos geschapen. Dat mag van de warmteleer, maar alleen door aan te nemen dat er in het verleden een grote orde is geweest.

Zo redenerend komt Greene uit bij het allereerste begin. Onze ervaring dat tijd een richting heeft, dat eieren breken maar zelden 'heel' vallen, dat ijsklontjes in water smelten maar dat water niet spontaan bevriest, kunnen we alleen verklaren door aan te nemen dat het heelal ten tijde van de oerknal een extreem hoge orde kende.

Die conclusie leidt bij Greene automatisch tot de volgende vraag: waarom was de oerknal zo ordelijk? Het kost hem heel wat moeite om zichzelf ook uit dit moeras weer omhoog te trekken, maar al doende ziet hij toch kans even achterom te kijken en zijn perplexe lezers moed in te spreken. “Dit is het onthutsende verband waar we het gehele hoofdstuk naar toe hebben gewerkt. Een kapotvallend ei geeft ons fundamentele informatie over de oerknal.“

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2022 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden