31 juli 2023
Existential Physics
Dit boek behandelt de antwoorden - of het ontbreken ervan - vanuit de fysica op filosofische vragen over ons bestaan: vanwaar komen we, waar gaan we naartoe, wat kunnen we weten… Bij uitstek geschikt dus voor wie een rationele levensvisie nastreeft, niet gebaseerd op illusies. Daarom meen ik dat het boek zeker op dit forum een bespreking verdient. Het boek is geschreven in het Engels, en er is ook al een Duitse vertaling uitgegeven (onder de naam ‘Mehr als nur Atome’). Andere vertalingen zijn nog niet aangekondigd.
Sabine Hossenfelder is een Duitse doctor in de fysica die (tot begin 2023) werkte in het Frankfurt Institute for Avanced Studies, waar ze onderzoek deed in het domein van de fundamentele theoretische fysica. Daarnaast is ze nog met een ongelooflijk aantal andere dingen bezig. Ze verzorgt een wekelijkse YouTube uitzending (met bijna 1 miljoen abonnees) waarin ze wetenschappelijke onderwerpen op een voor het grote publiek bevattelijke manier uitlegt. Meestal gaat het over fysica maar meer en meer ook over actuele vraagstukken uit andere wetenschappen (psychologie, geneeskunde…). Op een ander YouTube kanaal verschijnt ze als singer-songwriter. En ze schrijft dus ook boeken. Een eerste boek ‘Lost in Math’ ging erover dat vele hedendaagse fysici zich door de schoonheid van de wiskundige formulering laten verleiden om theorieën te brengen die niet op waarnemingen berusten. Het boek dat hier behandeld wordt, is haar tweede.
Existential Physics is opgebouwd uit een tiental hoofdstukken die elk een fysisch vraagstuk behandelen dat implicaties heeft op de grote vragen in het menselijk leven. Ik vat hier bij wijze van voorbeeld de inhoud samen van enkele van die hoofdstukken.
Een belangrijk hoofdstuk behandelt het begin en het einde van het universum. Hossenfelder start met de vraag of de wetenschap volledig kan uitsluiten dat dat het universum 6000 jaar geleden werd geschapen (door een of andere God). Het antwoord is verrassend ‘neen’. Het is immers niet onmogelijk (niet falsifieerbaar) dat 6000 jaar geleden een wereld werd geschapen met alle begincondities waarvan de wetenschap denkt dat ze tot stand gekomen zijn door evolutie vanuit een veel eenvoudiger begintoestand miljarden jaren geleden. Maar. De theorie met een schepper heeft veel minder (eigenlijk geen) verklarende kracht dan de fysische theorie die de huidige wereld uitlegt als evolutie vanuit een veel eenvoudiger begintoestand. De scheppingstheorie is dus niet wetenschappelijk.
Wat zegt de wetenschap dan wel over het begin van het universum? Het ‘concordantie model’ - gebaseerd op de Algemene Relativiteitstheorie - laat toe om de evolutie te verklaren vanaf een heel heet en quasi uniform plasma (= ‘een goed gemixte soep van elementaire deeltjes’) meer dan 13 miljard jaar geleden. Tot hier gaat de wetenschap vandaag. Over wat er aan dit plasma voorafging, bestaan er heel veel theorieën, maar allemaal zijn ze volgens Hossenfelder speculatief en dus ‘moderne scheppingsverhalen geschreven in de taal van de wiskunde’. Waarom? We hebben ten eerste geen waarnemingen uit de periode voorafgaand aan het hete plasma, om deze theorieën te bevestigen, en ten tweede deze theorieën veronderstellen meestal dat de fysische wetten die we nu kennen nog geldig zouden zijn bij energieën die 15 grootteordes hoger zijn dan wat we tot nu toe hebben kunnen meten. Hossenfelder stelt zelfs dat het goed mogelijk is dat we nooit zullen weten welke theorie correct het prille begin van het universum beschrijft.
En wat met het einde van het universum? Ook hier bestaan er vele theorieën, zoals b.v. de circulaire theorie van Nobelprijswinnaar Roger Penrose die stelt dat het einde van het universum automatisch overgaat in een nieuwe start. Volgens Hossenfelder zijn dit ook allemaal speculaties, want voorspellingen van de (heel verre) toekomst op basis van de observaties van het verleden zijn altijd (erg) onzeker. Het is mogelijk dat er (misschien al morgen?) een observatie komt die onze bestaande theorieën onderuithaalt. Misschien blijkt b.v. het hele universum niet stabiel en wordt alle materie op zeker ogenblik volledig uiteengerukt (door een kwantummechanisch ‘verval van het vacuüm’). Maar het heeft geen zin om ons hier zorgen over te maken stelt Hossenfelder, aangezien er toch niets is dat we daartegen kunnen doen…
De vraag of het universum gemaakt is voor de mens, is het onderwerp van een ander hoofdstuk, waarin zeer goed de beperkingen van de wetenschap naar voren komen. De vraag komt van de vaststelling dat de fysische theorieën een aantal ‘natuurconstanten’ bevatten waarvan de waarden zeer precies afgeregeld lijken om het universum en het leven daarin mogelijk te maken. Er zijn ook hier heel wat fysische theorieën die proberen aan te tonen waarom deze constanten zijn wat ze zijn en niet anders, maar Hossenfelder toont aan dat al deze theorieën niet wetenschappelijk zijn omdat ze niet gebaseerd zijn op observaties maar op speculatie. Zo is er b.v. de theorie van de multiversums (die gesteund werd door de bekende fysicus Hawking), die stelt dat er (oneindig?) veel universums bestaan met telkens andere natuurconstanten, en dat wij (uiteraard) leven in het universum waar de natuurconstanten het ontstaan van leven mogelijk hebben gemaakt. Die andere universums zijn voor ons niet waarneembaar, maar de theorie stelt dat we toch weten dat ze er zijn omdat er anders geen oplossing is voor de vraag waarom de natuurconstanten zijn wat ze zijn. Hossenfelder maakt deze theorie met de grond gelijk: het is een assumptie die evenmin hard kan gemaakt worden als de stelling dat een schepper aan de basis ligt van het universum. Ook alle andere toekomstige fysische theorieën gaan nooit een ander antwoord kunnen geven op de vraag waarom ze zijn wat ze zijn, dan de vaststelling: ‘omdat de theorie verklaart wat we observeren’.
Ook erg interessant is het hoofdstuk over ‘vrije wil’. Het antwoord van Hossenfelder is zeer duidelijk: alle fysische wetten zijn ofwel volkomen deterministisch (klassieke fysica) ofwel bepalen ze de exacte kans van elke mogelijke uitkomst (kwantumfysica). Dus: er bestaat geen vrije wil. De toekomst ligt vast met uitzondering van kwantum gebeurtenissen die we niet kunnen beïnvloeden.
Toch zijn er fysici die menen dat de vrije wil wel kan bestaan: ze argumenteren dat de wetten van de fysica het microscopisch niveau regeren, maar dat er op macroscopisch niveau een ‘emergente’ eigenschap kan bestaan die vrije wil mogelijk maakt. (Emergent betekent dat het een eigenschap is die alleen op macroscopisch niveau bestaat door interactie van de deeltjes op microscopisch niveau. Een voorbeeld is temperatuur: op het microscopisch niveau van de individuele moleculen bestaat alleen bewegingsenergie.) Maar Hossenfelder verwerpt dit omdat alle (emergent) macroscopisch gedrag steeds kan verklaard worden vanuit het microscopisch gedrag – er is nog nooit een uitzondering gevonden.
Toch zijn er fysici die menen dat de vrije wil wel kan bestaan: ze argumenteren dat de wetten van de fysica het microscopisch niveau regeren, maar dat er op macroscopisch niveau een ‘emergente’ eigenschap kan bestaan die vrije wil mogelijk maakt. (Emergent betekent dat het een eigenschap is die alleen op macroscopisch niveau bestaat door interactie van de deeltjes op microscopisch niveau. Een voorbeeld is temperatuur: op het microscopisch niveau van de individuele moleculen bestaat alleen bewegingsenergie.) Maar Hossenfelder verwerpt dit omdat alle (emergent) macroscopisch gedrag steeds kan verklaard worden vanuit het microscopisch gedrag – er is nog nooit een uitzondering gevonden.
Merkwaardig is dat een meerderheid van mensen - waaronder heel wat fysici – toch in de vrije wil blijven geloven – tegen de wetenschap in. Blijkbaar is de emotionele weerstand tegen het laten vallen van de vrije wil gedachte, zeer groot. Soms bedoelt men ook met ‘vrije wil’ iets anders dan de mogelijkheid een andere toekomst te kiezen. Zo verwijst Hossenfelder naar de - mij onbekende - filosoof Jenann Ismael die stelt dat de dingen een grotere vrije wil hebben naarmate hun gedrag meer bepaald wordt door interne processen dan door externe oorzaken. Het verwondert me dat ze hier niet verwijst naar de veel bekendere filosoof Spinoza, die al in de 17e eeuw hetzelfde stelde.
En tenslotte, aan het eind van het boek, komt Hossenfelder met de onvermijdelijke vraag: wat is de zin van ons bestaan? Voor wie tot hier gelezen heeft, is het duidelijk dat dit een a-wetenschappelijke vraag is. Ieder moet zijn eigen antwoord hierop zoeken, en fysica kan ons alleen helpen om antwoorden te vermijden die onverenigbaar zijn met wat wetenschappelijk vaststaat. Voor Hossenfelder als wetenschapsbeoefenaar speelt de wetenschap echter een grotere rol: het beoefenen van de wetenschap geeft zelf zin aan haar bestaan, als activiteit die leidt tot het steeds beter begrijpen hoe het universum werkt. En weer kwam Spinoza – de filosoof die m.i. ten onrechte nergens vermeld wordt in dit boek - al tot een gelijkaardige conclusie: ‘hoe meer wij begrijpen, hoe volmaakter en gelukkiger zijn wij’.
Hoewel het boek niet altijd makkelijk is - voorafgaande kennis van fysica helpt wel -, vind ik het boek toch zeer lezenswaard:
· Tijdens een reis langs verschillende fysische onderwerpen laat Hossenfelder zien wat het verschil is tussen wetenschappelijk (gebaseerd op zekere kennis), onwetenschappelijk (strijdig met zekere kennis), wetenschappelijk speculatief (gebaseerd op onzekere kennis) en a-wetenschappelijk (buiten het domein van de wetenschap).
· Het boek ontmaskert vele vandaag als wetenschappelijk voorgestelde theorieën – het begin en het einde van het universum, het multiversum… - als ‘religie die zich voordoet als wetenschap in wiskundige vermomming’. Voor alle duidelijkheid: Hossenfelder, zelf atheïst, heeft niets tegen religies, tenminste zolang ze zich niet wetenschappelijk willen noemen.
· En misschien het belangrijkst: het boek toont aan dat een aantal belangrijke en door het brede publiek aangenomen stellingen - het bestaan van vrije wil, het bijzondere van het ‘nu’ moment, … - onwetenschappelijk zijn. Strijdig met zekere kennis.
Mark Behets
Meer van Mark Behets
· Tijdens een reis langs verschillende fysische onderwerpen laat Hossenfelder zien wat het verschil is tussen wetenschappelijk (gebaseerd op zekere kennis), onwetenschappelijk (strijdig met zekere kennis), wetenschappelijk speculatief (gebaseerd op onzekere kennis) en a-wetenschappelijk (buiten het domein van de wetenschap).
· Het boek ontmaskert vele vandaag als wetenschappelijk voorgestelde theorieën – het begin en het einde van het universum, het multiversum… - als ‘religie die zich voordoet als wetenschap in wiskundige vermomming’. Voor alle duidelijkheid: Hossenfelder, zelf atheïst, heeft niets tegen religies, tenminste zolang ze zich niet wetenschappelijk willen noemen.
· En misschien het belangrijkst: het boek toont aan dat een aantal belangrijke en door het brede publiek aangenomen stellingen - het bestaan van vrije wil, het bijzondere van het ‘nu’ moment, … - onwetenschappelijk zijn. Strijdig met zekere kennis.
Mark Behets
