Ruimtetijd is fysieke informatie. Is afstand-informatie de ‘dark matter’ waar we naar zoeken?
In termen van relatiefysica is een ‘vacuüm’ niet leeg. De ruimte tussen elementaire deeltjes en ook de ruimte tussen sterren en planeten is gevuld met informatie. Je kunt dit ruimte noemen, maar ook tijd. Wanneer je van de aarde naar de maan reist moet je ruimte en tijd overbruggen. Afstand-informatie is er verantwoordelijk voor dat niet alles samenvalt.
Afstand-informatie is fysieke informatie. In deel 1 is al besproken dat 1 bit informatie gelijk is aan 1 kBTln2 energie, ongeveer 3×10-21 joule. Vermoedelijk heeft het zelfs massa. Je moet dan denken aan extreem weinig massa net als bij neutrino’s en gluonen. Maar er is extreem veel van, en dan telt het wel degelijk mee.
Men heeft berekend dat we ongeveer 85% van de massa in het heelal niet kunnen herkennen als massa waarmee we bekend zijn, de baryonische massa. Deze onbekende massa wordt aangeduid als ‘dark matter’. Denken in termen van informatie en relaties in plaats van in deeltjes maakt fysieke informatie die afstanden vertegenwoordigt wel herkenbaar. In termen van deeltjesfysica zou je ruimtetijd of afstand ook moeten beschrijven als een deeltje. Het standaardmodel van de deeltjesfysica kent echter geen ruimtetijd-deeltje, of afstand-deeltje. Dan zie je dus geen ‘dark matter’.
Dark energy
Dark energy is een hypothetische vorm van energie in het heelal die verantwoordelijk zou zijn voor de versnelling van de uitdijing van het universum. Dark energy is overal en gelijkmatig verdeeld in het heelal. Ze gedraagt zich alsof ze een negatieve zwaartekracht uitoefent.
Waar hebben we het over:
5% van alle energie in het universum is vastgelegd in de vorm van baryonische materie
26% komt overeen met energie in de vorm van dark matter
<1% overig (neutrino’s en fotonen)
68% blijft over als dark energy
Een gangbare verklaring voor dark energy is de nulpuntsenergie, de energie van de grondtoestand van een kwantummechanisch systeem. Zij is een gevolg van het onzekerheidsprincipe van Heisenberg, dat voorschrijft dat de impuls en de positie van een deeltje niet tegelijkertijd exact bepaald kunnen worden. Het onzekerheidsprincipe zegt tevens dat energie nooit 0 kan zijn:
Anders dan in de klassieke natuurkunde fluctueert een kwantumsysteem voortdurend op haar laagste energieniveau. Zelfs op het absolute nulpunt is er een energieniveau.
Nulpuntsenergie in vacuüm en het casimireffect
Een speciaal geval is de nulpuntsenergie in ‘vacuüm’. Dan is er geen baryonische materie waarin energie gebonden is. Toch is er zelfs dan een nulpuntsenergie. Dit is voorspeld en later ook bewezen aan de hand van het zogenaamde casimireffect. Het laat zien dat in vacuüm virtuele deeltjes, namelijk combinaties van een deeltje met zijn antideeltje, ontstaan. Het casimireffect treedt op wanneer twee elektrisch neutraal geladen metalen platen in vacuüm op zeer kleine afstand van elkaar geplaatst worden. Door de zeer kleine afstand tussen de platen passen hier alleen virtuele deeltjes met een bepaalde golflengte. Dit leidt tot het ontstaan van een kleiner aantal virtuele deeltjes tussen de platen ten opzichte van erbuiten, met als gevolg een kracht die de platen naar elkaar toe doet bewegen. Dit effect is alleen te verklaren door nulpuntsenergie in vacuüm.
Nulpuntenergie als de som van alle potentiële verandering
Gezien vanuit een relatie perspectief is nulpuntsenergie de kans op herverdeling van informatie in een bepaalde richting (+ of -). Omdat alles in het universum samenhangt zijn tegengestelde richtingen op macroniveau niet mogelijk. Het universum als geheel duwt ontwikkelingen in dezelfde richting. Deze neiging of druk van het universum is (potentiële) energie, ofwel kans op verandering. Probeer het niet te zien als een voortdurend ‘draaien’ van alles, ook niet als kracht, maar eerder als de waarschijnlijkheid om een bepaalde kant op te gaan, gewoon omdat daar meer opties voor zijn.
Neutrale informatie
Stel het universum is aan het einde van zijn ontwikkeling gekomen doordat alle baryonische materie van complex naar steeds eenvoudiger veranderd is, en er uiteindelijk alleen nog neutrale informatie bestaat. Dan is er dus ook geen dark matter meer, want afstand-informatie is verstrengeld tussen complexere structuren. En die zijn er niet meer. Dus er is dan geen baryonische materie, er zijn geen fotonen of neutrino’s en geen dark matter meer. Alleen neutrale informatie. Is dat ‘dark energy’? Bedenk dat ook neutrale informatie een kansverdeling is met een voortdurende activiteit. Misschien helpt hierbij de animatie van de bolvormige sinus. Wanneer Darth Vader een foton, een planeet, of een heel melkwegstelsel aan dit ‘lege’ universum zou toevoegen, dan zou de neutrale informatie daar onmiddellijk op reageren.