boekbespreking

In zijn boek De Deeltjestheorie zet chemisch technoloog Eit Gaastra zijn ideeën omtrent de relatie tussen deeltjes,  ruimte en tijd uiteen. Naar zijn zeggen belandde de gevestigde natuurkunde door toedoen van Einstein en anderen ongeveer honderd jaar geleden op het verkeerde spoor. Het  gevolg, aldus Gaastra: continue dwalingen. Inderdaad zit de natuurkunde anno nu, zo lijkt het, op een dood spoor. De relativiteitstheorie en de kwantummechanica, volgens Gaastra beide fout, verdragen  elkaar niet. Heeft Gaastra gelijk?

Erudiet geschreven, bronvermelding karig
Gaastra gaat niet over een nacht ijs. In zijn boek komen een groot aantal natuurkundige en astronomische verschijnselen aan bod, zoals radioactiviteit, kwantumtunneling, de paradox van Olbers en roodverschuiving. Wat dat betreft is het boek een goede prikkel om natuurkundige kennis te verkennen en uit te diepen. Helaas ontbreken bronvermeldingen naar wetenschappelijke artikelen, zelfs ArXiv preprints en dergelijke, al wordt er wel verwezen naar boekwerken van collega-dwarsdenkers. Dit maakt het natrekken van sommige uitspraken onmogelijk. Vooral bij een speculatief natuurfilosofisch boek als dit is dat een stevig gemis. Gezien het speculatieve karakter van het boek, is het voor de lezer verstandig zaken niet zonder meer te geloven maar elke uitspraak na te trekken. De auteur is hier zelf overigens ook eerlijk over: hij ziet het boek meer als een vertrekpunt voor discussies dan als een absolute waarheid.

‘Oneindig kleine deeltjes’
Volgens Eit Gaastra nemen alle deeltjes een bepaald volume in, en hebben deze groottes variërend van galactische superclusters (die hij ook als deeltjes ziet) tot kleiner zelfs dan volgens het Standaardmodel elementaire deeltjes zoals quarks en leptonen. Deze deeltjes bewegen door een wat wiskundigen euclidische ruimte noemen: een ruimte dus waarin twee parallelle lijnen elkaar nooit raken. De ruimtetijdvervormingen die we waarnemen, worden volgens de theorie van Gaastra veroorzaakt, omdat de deeltjes in materie botsen met de deeltjes in deze ruimte. Alles beweegt volgens Gaastra in een zee van deeltjes, die zich in een oneindige cascade vertakken tot steeds kleinere deeltjes. Veel energetische omzettingen komen volgens Gaastra neer op het uiteenvallen van grote deeltjes in kleinere deeltjes. Dit maakt volgens hem ook de kwantummechanica zoals we die nu kennen, overbodig.

‘Big Bang onzin’
Ook de heersende kosmologische theorie dat materie, ruimte en tijd van het heelal voortkomen uit een oerexplosie van ongeveer 13,5 miljard jaar geleden, de Big Bang, klopt volgens Gaastra niet. Hij stelt dat de bekende verschijnselen die op een big bang wijzen, zoals de roodverschuiving bij van ons weg bewegende sterrenstelsels, veroorzaakt worden door interacties van fotonen, lichtdeeltjes, met deeltjes tijdens de lange reis en niet, zoals de meeste kosmologen en astronomen geloven, door de uitzetting van het heelal waardoor de fotonen uitgerekt worden.

Entropie
Een begrip dat in het boek van Gaastra ontbreekt, is entropie, wat ruwweg overeenkomt met wanorde. De Tweede Hoofdwet van de thermodynamica stelt, dat in een afgesloten systeem, bijvoorbeeld een volmaakt geïsoleerde kist met een gas er in, de wanorde altijd toeneemt tot het maximum (de gaswolk vult de gehele kist). Juist dit begrip, dat Gaastra als chemisch technoloog uitstekend kent, is de nekslag voor zijn deeltjestheorie. Als het heelal geen begin kent, zoals Gaastra stelt, moet het oneindig oud zijn. In een afgesloten systeem in evenwicht verandert de temperatuur  niet. Echter: de systemen van Gaastra zijn nooit afgesloten. Er zijn altijd kleinere deeltjes waarin deeltjes uiteen kunnen vallen. Dit betekent dat bewegingsenergie, zoals die van trillende moleculen in een warm voorwerp, volgens zijn theorie verdeeld zal worden over kleinere deeltjes, die weer in nog kleinere deeltjes uiteenvallen etc. Op een gegeven moment zal alle bewegingsenergie van het afgesloten systeem  in de kleinere deeltjes zitten, ad infinitum. Het heelal zoals we dat nu kennen en ver uit thermodynamisch evenwicht is, zal dan ook niet mogelijk zijn. Ook Gaastra’s stelling dat bij reacties tussen kleinere deeltjes veel meer energie vrijkomt dan bij grote, baat hem niet. Immers, zo ontstaat een cascade van zeer energierijke kernreacties die elkaar eindeloos versterken waardoor uiteindelijk het heelal zou ontploffen.

Geen verklaring voor ruimtetijd
Een ander bezwaar is dat Gaastra’s theorie, overigens net zoals het Standaardmodel, “achtergrondsafhankelijk” is. Het Standaardmodel heeft de algemene relativiteitstheorie nodig om de ruimte en tijd, de ‘achtergrond’, te beschrijven waarin de formules van het Standaardmodel werken en de deeltjes van het Standaardmodel  zich bewegen. Gaastra verwerpt de algemene relativiteitstheorie, en komt in plaats hiervan met een oneindig kluwen deeltjes die dan wel weer over volume beschikken. Hij geeft wel aan dat volgens hem ruimtetijd uit een zee van deeltjes bestaat, maar maakt niet duidelijk hoe deze het volume uit het niets creëren.

Zou een deeltjestheorie kunnen werken?
Het Higgsmechanisme, waarvan nu is aangetoond dat het werkt zoals voorspeld, is in feite een deeltjestheorie. Higgsdeeltjes vormen door hun voortdurende reacties met andere deeltjes een ‘stroop’ die alle deeltjes met massa, zoals quarks en leptonen, door deze kleverigheid massa geeft. De zee van Higgsdeeltjes, het Higgsveld, is een scalair veld, in normale mensentaal: een veld dat op elk punt in de ruimtetijd alleen een getalswaarde heeft (een scalair), niet een richting (vector). Wellicht vormen deze Higgsdeeltjes de fundamentele bouwsteen van ruimtetijd. Dit zou ook de algemene relativiteitstheorie overbodig maken, althans: reduceren tot een beschrijving van het macroscopische gedrag van Higgsdeeltjes. Inderdaad zijn enkele natuurkundigen er in geslaagd een kwantumbeschrijving van een zwart gat te maken. Wellicht zijn de ‘gravitonen’ waar ze het over hebben in dit artikel, in werkelijkheid een bepaalde configuratie van Higgsdeeltjes en geeft de scalair van het Higgsveld dan de lokale zwaartekrachtsdichtheid aan.

Bibliografische gegevens
Eit Gaastra, De deeltjestheorie (245 pagina’s)
Jaar van uitgifte: 2013 (eerste druk)
Verkoopprijs: € 17,95

ISBN: 9789048431403
NUR: 730
Uitgeverij Free Musketeers, Zoetermeer

Te bestellen bij onder meer: 
Free Musketeers webshop of een lokale boekhandel