Golven van ruimte en tijd

De Griekse goden waren met velen. De Romeinse met nog meer. Het aantal goden van polytheïstische godsdiensten is doorgaans erg groot. Er was een god van het licht en een god van het onderaardse vuur, een god van de regen en een god van de kiemkracht. Met vrijwel elk natuurelement en elke natuurkracht werd een godheid geassocieerd. Daarom is het zo merkwaardige dat (bij mijn weten) nooit een god van de zwaartekracht vereerd werd. Zwaartekracht is de kracht die de dingen hun gewicht geeft en alles wat los hangt naar zijn natuurlijke positie op de grond brengt. Niets is zo belangrijk als de zwaartekracht om het leven orde en oriëntatie te geven.

Volgens de moderne wetenschap is de zwaartekracht één van de vier fundamentele krachten van de natuur, de enige waarvan we ons in het dagelijkse leven voortdurend bewust zijn. De andere zitten verdoken in de structuur van de materie en werden pas ontdekt door de studie van elektromagnetische en nucleaire processen. De zwaartekracht laat zich opvallend gelden in het gewone leven. Je voelt je gewicht, je moet opletten dat je niet valt en niets laat vallen, want alles wordt genadeloos naar de grond getrokken.

Verbazing over het bestaan van de zwaartekracht kwam pas op met Newton in de zeventiende eeuw, toen die inzag dat zij niet alleen een eigenschap van de aarde is, maar van alle voorwerpen die bestaan. De wet van de universele gravitatie van Newton kan eenvoudig geformuleerd worden: alles trekt alles aan. De zon trekt de aarde aan, de aarde trekt de maan aan en ook de appel die van de boom valt. Uit al die aantrekkingskrachten ontstaan de bewegingen die we waarnemen op aarde en aan de hemel. De verbazing over de zwaartekracht werd nog groter toen Einstein ontdekte dat de zwaartekracht helemaal geen kracht is, maar een vervorming van de ruimte-tijd. De aarde trekt niet aan de maan, maar buigt ruimte en tijd om. De maan beweegt ongestoord voorwaarts, maar volgt haar weg in een gekromde ruimte en tijd, en volgt daardoor een kromme baan rond de aarde.

Alleen een god had dit kunnen bedenken. Einstein, wiens religiositeit naar eigen zeggen bestond uit een stille bewondering voor de oneindige geest die zich toont in het weinige dat wij met ons verstand kunnen vatten, heeft het goddelijk plan begrepen. Het heelal strekt zich uit in ruimte en tijd; massa en energie zijn de ingrediënten die de vorm bepalen van de ruimte-tijd. Een hemellichaam kromt met zijn zware massa de ruimte en rekt het verloop van de tijd uit waardoor alle voorwerpen in zijn omgeving gedwongen worden een bochtige baan te volgen. Men kan de ruimte-tijd vergelijken met een elastisch medium dat verbogen en uitgerekt kan worden. De vervorming gaat gepaard met een spanning en kan daardoor het ontstaan geven aan een trilling die zich door ruimte en tijd voortplant. Op die manier ontdekte Einstein het bestaan van zwaartekrachtgolven.

Een zwaartekrachtgolf is een deining van de ruimte-tijd die zich met de snelheid van het licht voortplant. Het heeft nog honderd jaar geduurd vooraleer de theoretische ontdekking geleid heeft tot een rechtstreekse waarneming. Zwaartekrachtgolven zijn zo zwak dat alleen buitengewoon hevige bewegingen met kolossale massa’s een merkbaar effect kunnen hebben. Onlangs was het dan zover. Amerikaanse onderzoekers ontdekten dat de vier kilometer lange buis van twee gravitatiegolf-detectoren in Louisiana en Washington, op 3000 kilometer van elkaar, tegelijk iets in lengte schommelden. De rek was kleiner dan de diameter van een atoomkern, maar de hypergevoelige instrumenten konden een zo minuscule vervorming meten. De uiterst kleine trilling die men waarnam was de rimpeling in de ruimte-tijd afkomstig van de botsing van twee reusachtige zwarte gaten op een afstand van 1,3 miljard lichtjaar (en dus ook 1,3 miljard jaar geleden). De golf passeerde de aarde en deed beide instrumenten even beven. Gewone stervelingen hebben er niets van gemerkt. Maar astronomen hebben de schok opgevangen, als de schreeuw van een verre, vergeten god.

Gerard Bodifee

Dit artikel verscheen in het weekblad Tertio van 27 april 2016 (www.tertio.be)