InterviewHeino Falcke

Dit is Heino Falcke, de sterrenkundige die de wereld een zwart gat toonde

Heino Falcke.Beeld Boris Breuer

De Nijmeegse sterrenkundige Heino Falcke werd bekend als de maker van de eerste foto van een zwart gat. In een boek vertelt hij nu hoe die opname tot stand is gekomen en hoe die zijn kijk op het universum heeft gevormd.

Ineens was Heino Falcke wereldnieuws. De sterrenkundige, verbonden aan de Radboud Universiteit in Nijmegen, mocht vorig jaar, namens honderden collega-wetenschappers, de eerste foto presenteren van een zwart gat. Met een netwerk van telescopen was het gelukt om een van die mysterieuze hemellichamen in beeld te brengen: een zwarte cirkel omringd door oranje vlekken, die de sporen zijn van deeltjes die net niet in dat zwarte gat vallen.

Falcke heeft daarover nu een boek geschreven (zie kader). Dat gaat niet alleen over de krachttoer die nodig was om dat zwarte gat in beeld te krijgen, maar ook over de wetenschappelijke en filosofische betekenis, de recente geschiedenis van natuur- en sterrenkunde, en Falcke’s persoonlijke kijk op de werkelijkheid.

Die kijk wordt bepaald door licht, niet alleen voor de sterrenkundige maar voor de hele wereld. Falcke licht toe: “De werkelijkheid waarnemen doen we door licht, we meten afstand en tijd uiteindelijk door licht, maar ook de materie die we kennen wordt gemaakt door licht. De kleinste deeltjes gedragen zich soms als golven, elektromagnetische golven, dus in feite als licht.”

Lichtsnelheid is altijd dezelfde

“Het klinkt misschien metafysisch, maar iedereen die op een heldere nacht naar boven kijkt, beseft dat je daar iets heel bijzonders ziet. Al die lichtpuntjes... Het is inderdaad een centraal thema. En niet alleen in de colleges sterrenkunde die ik geef, maar in de hele moderne natuurkunde. De natuurkunde is in de twintigste eeuw gedefinieerd door de rare eigenschappen van licht.”

Dat komt vooral door de ontdekking dat licht een begrensde snelheid heeft. Onafhankelijk van de beweging van bron of waarnemer reist licht altijd met een snelheid van zo’n 300.000 kilometer per seconde door de ruimte. Wat merkwaardig is, als je erbij stilstaat.

Die ontdekking legde de basis voor Einsteins relativiteitstheorie. Falcke: “Snelheid is ruimte, of afstand, gedeeld door tijd. Als de lichtsnelheid een constante is, ligt de verhouding tussen die twee vast. Maar ze kunnen wel variëren. En als de lichtsnelheid een vaste grootheid is, moeten die andere twee wel flexibel zijn.” Hoe ruimte en tijd zich manifesteren verschilt per waarnemer, liet Einstein zien. Ruimte en tijd hangen af van je eigen plaats en snelheid. Maar niet de lichtsnelheid; die is altijd dezelfde.

Falcke: “De lichtsnelheid is de enige absolute waarde in ruimte en tijd. En juist het feit dat ze begrensd is maakt dit universum en ons leven mogelijk. Als er geen eindigheid was, als de snelheid van het licht onbegrensd zou zijn, dan zou je alle wat er in het een universum gebeurt direct kunnen waarnemen. Alles zou direct met alles in verbinding staan. De begrenzing van de lichtsnelheid maakt verleden, heden en toekomst. Die geeft ons een bijzondere vorm van vrijheid: het hier en nu.”

‘Het ontstaan van het universum maakt God als eerste oorzaak tot werkelijkheid’

Probeer je een universum voor te stellen waarin de snelheid van het licht oneindig is, zegt Falcke. Je komt dan in een universum dat oneindig groot is, oneindig oud, en waar geen ordening is. Een universum van maximale entropie, zoals dat heet. Entropie is een maat voor wanorde, en een vermaarde natuurkundige wet zegt dat in een afgesloten systeem, zoals een universum, de entropie alleen maar kan toenemen. Orde ontstaat niet vanzelf, wanorde wel. Falcke: “In zo’n universum is geen ontwikkeling meer mogelijk. Het zou oneindig zijn, en oneindig saai. Het is misschien wat kinderlijk gedacht, maar de begrensde lichtsnelheid maakt de werkelijkheid. Daardoor kan niets oneindig zijn.”

Het universum dat we kennen is begrensd, het maakt een ontwikkeling door, het heeft een begin gekend en zal een eind krijgen. Maar volledig kenbaar zal het nooit zijn. Falcke en zijn collega’s hebben met de foto van een zwart gat de grens flink verlegd. Zij hebben in beeld gebracht wat voor onzichtbaar werd gehouden. Maar de geschiedenis van het universum zal nooit volledig worden gekend, weet hij: “Dat is het mooie van deze schepping: ze laat geheimen bestaan.”

Veel wetenschappers koesteren de illusie dat het universum van begin tot eind volledig ontrafeld zal worden. Het idee dat er dingen zouden zijn die niet gekend en wetenschappelijk verklaard kunnen worden, verontrust ze. Falcke vindt het een troost: “Het zou armoedig zijn, als we alles zouden weten. Ik ben blij dat er geheimen blijven. Dat is vrijheid. Als je niet meer kunt zoeken, ben je de gevangene van je eigen kennis.”

Een bijzonder heldere blik op het universum

Het is april 2019 als Heino Falcke op een persconferentie in Brussel het allereerste beeld toont van een zwart gat. Via internet kijken miljoenen mensen over de hele wereld mee, en de foto siert talloze voorpagina’s. Dit zwarte gat is het hart van sterrenstelsel M87 dat op 55 miljoen lichtjaren van de aarde staat.

Dat zwarte gaten kunnen bestaan, was bekend. Het zijn de restanten van zware sterren die aan het eind van hun leven met een explosie hun mantel afwerpen, waarna de kern implodeert tot een klein object met een enorme massa. Een massa die zo groot is dat hij alles wat dicht in de buurt komt aantrekt en opslokt. Zelfs licht kan aan een zwart gat niet ontsnappen. Het enige dat met veel moeite en vernuft in beeld gebracht kan worden zijn de weinige deeltjes die aan de maalstroom richting zwart gat ontkomen en naar buiten worden geslingerd.

Na de sensationele presentatie kreeg Falcke van verschillende uitgevers de vraag er een boek over te schrijven voor het grote publiek. Doe ik als ik met pensioen ben, dacht de Nijmeegse sterrenkundige. Maar zo lang wilden de uitgevers niet wachten. En als hij vier weekenden de tijd zou nemen om zijn verhaal te vertellen, zou het wel gepiept zijn.

Het werd een half jaar van fulltime en intensief schrijven. Omdat Falcke zijn persoonlijke ervaringen wilde combineren met een beknopte geschiedenis van natuurkunde en kosmologie. Hij ging daarvoor een samenwerking aan met Jörg Römer, wetenschapsjournalist van het Duitse weekblad Der Spiegel. Falcke: “Ik ben het gewend om met anderen te schrijven, wetenschappelijke artikelen schrijf je nooit alleen. En ik vind schrijven mooi. Dus ik heb grote delen zelf geschreven, en die zijn aangevuld in gesprekken met Jörg, waarna teksten eindeloos heen en weer zijn gegaan en bijgeschaafd.”

Het resultaat – Licht in de duisternis - is prachtig. Het vertelt over de gevoelens die Falcke had toen de foto van het zwarte gat wereldnieuws werd, het verhaalt over de enorme technische en wetenschappelijke inspanningen die nodig waren om dat beeld te maken, over de wetenschap die schuil gaat in zwarte gaten, en eindigt met Falcke’s kijk op kosmos en menselijk bestaan. Over de geschiedenis van moderne natuurkunde en kosmologie zijn vele boekenplanken volgeschreven, maar de materie wordt zelden zo helder uitgelegd als hier. En Falcke’s kijk op de werkelijkheid is verademend.

Heino Falcke, Licht in de duisternis. Zwarte gaten, het universum en wij, geschreven in samenwerking met Jörg Römer, uitg. Prometheus, 336 blz, € 24,99

Het is een vorm van arrogantie van de wetenschap, zegt Falcke: “Sinds de Verlichting is God uitgebannen en wordt de wetenschap almacht toegedicht. En de wetenschap is heel succesvol, maar alwetend kan zij niet zijn. Ook de wetenschap blijft begrensd. Het is een gebrek van de moderne natuurwetenschap dat we nauwelijks nog nadenken over de grote vragen. Wetenschap is een nieuw denkraam geworden, prachtig maar ook armoedig. Je boekt vooruitgang, maar weet niet wat je mist. Je ziet de grens niet meer.”

‘De zelf opgelegde beperking tot niet-religieuze vragen is een natuurwetenschappelijke methode, maar levert geen algemeen geldig antwoord op’, schrijft Falcke als hij in het boek uiteenzet hoe zijn wetenschap zich verhoudt tot zijn geloof. Het feit dat er geen tastbaar bewijs is van God, betekent nog niet dat er geen god bestaat, zegt hij: “De zwaartekracht is ook niet tastbaar. De appel die valt maakt de zwaartekracht tot werkelijkheid. Aanraken kun je hem niet. Je kunt God ook niet aanraken, maar het ontstaan van het universum maakt God als eerste oorzaak tot werkelijkheid.”

Dat hoeft geen persoonlijke god te zijn, of de grote klokkenmaker die het universum in elkaar heeft geknutseld, zegt Falcke: “Ieder kan daarvan zijn eigen definitie hebben. Ook wetenschappers hebben die. We weten dat het universum een begin heeft gehad, maar voorbij dat begin kunnen we niet kijken. Er is een wetenschappelijke theorie die zegt dat alles in het universum is ontstaan uit niets, uit een kwantumvacuüm, waarin met de Big Bang alle materie is ontstaan. Ook dat is een scheppingsverhaal. Je begint met een stel regels, en die regels bepalen jouw godsbeeld. Het kwantumvacuüm wordt dan jouw god. Het enige verschil met de christelijke God is dat het kwantumvacuüm niet gepersonaliseerd wordt.”

Er wordt door sommige natuurkundigen serieus rekening gehouden met de mogelijkheid dat er destijds niet één maar vele universa zijn ontstaan. Geen universum maar multiversa. Het lost het raadsel niet op, maakt het alleen maar groter, zegt Falcke, want waar komen die multiversa dan vandaan? Maar in het boek oppert hij op een speels moment de mogelijkheid dat een zwart gat een fossiel kan zijn van oudere universa. “Ik heb dat niet serieus onderzocht, maar wilde het even laten vallen. Kijk, er is tot nu toe geen enkele spoor van andere universa, en het is zeer de vraag of die er kunnen zijn. Maar ik zat te denken: de langstlevende onderdelen van een universum zijn zeer zware zwarte gaten. Die verdwijnen niet. Dus als andere universa ergens hun sporen nalaten is het daar. Maar we hebben nu geen enkele mogelijkheid dat te weten te komen.”

Lees ook:

Nobelprijs voor Natuurkunde naar ‘het donkerste geheim van het universum’

De Nobelprijs voor de Natuurkunde is dit jaar voor onderzoek naar zwarte gaten.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden