6.3 De vervorming van ruimtetijd en zwarte gaten

Uit waarnemingen weten we dat ruimtetijd vervormt in de nabijheid van massa. En dat is precies wat je verwacht bij een relatie interpretatie. In een volledig neutraal veld (zie hoofdstuk 5) zonder enige relaties met complexiteit is de waarschijnlijkheid, en daarmee de snelheid, van uitwisseling van informatie maximaal en overal gelijk. Wanneer er echter via buren, en buren van buren, relaties zijn met complexere structuren neemt het aantal mogelijkheden – en daarmee de snelheid – van uitwisselingen af. Naarmate de afstand tot een complex systeem kleiner, en/of de mate van complexiteit groter wordt, vertraagt de uitwisseling. Ruimtetijd vervormt steeds verder. Bij de waarnemingshorizon van een zwart gat bereikt deze vertraging een grenswaarde.

Zwart gat
Licht, EM-straling, en sterren die langs een zwart gat bewegen worden afgebogen. Soms zo sterk dat ze het gat ingetrokken worden. Ook bij zwarte gaten verdwijnt ruimtetijd namelijk nog steeds tussen twee systemen met complexiteit. Vandaar dat een ster door een zwart gat kan worden opgeslokt. Er komen echter geen complexe systemen meer naar buiten. Zelfs voor fotonen zijn er te weinig opties voor uitwisseling om aan het zwarte gat te ontsnappen. Er komt dus geen elektromagnetische straling in de vorm van fotonen die gesuperponeerd zijn op het neutrale veld naar buiten. Ruimtetijd kan wel naar buiten lekken. Deze informatie wordt toegevoegd aan – in serie geschakeld met – het neutrale veld buiten de waarnemingshorizon. Ruimtetijd-informatie ontsnapt altijd uit een complexere omgeving. Deze ontsnappende informatie is wellicht de informatie die bedoeld wordt met het theoretische concept van de Hawkingstraling.

Wanneer je ruimtetijd als fysieke informatie ziet – en dat doen we – is ook de black hole information paradox hiermee opgelost.

Zwaartekrachtgolven
Zwaartekrachtgolven zijn in een relatievisie de fluctuaties in ruimtetijd die worden herverdeeld via buren, en de buren van de buren, in het neutrale veld (Dat niet volledig neutraal is. Zie hoofdstuk 5). Deze herverdeling van informatie
met de omgeving ziet er voor macroscopische wezens uit als de voorplanting van zwaartekrachtgolven

Het holografisch principe
Gerard ’t Hoofd en Leonard Susskind introduceerden het holografisch principe. Dit concept is een mathematisch beschrijving van hoe alle informatie van een zwart gat past op het oppervlak van dat zwarte gat, zoals bij een hologram. Overigens niet alleen zwarte gaten, maar zelfs het hele universum, omgeven door een denkbeeldige schil met informatie, kan opgevat worden als hologram. Het holografisch principe gaat over hoe een driedimensionale ruimte wordt beschreven door informatie op een tweedimensionale schil.

Ons gedachte-experiment kent geen harde vrijheidsgraden. Bij een relatievisie bestaan isolatie en onafhankelijkheid immers niet; dus ook niet in de zin van volledig onafhankelijke parameters. Alle informatie hangt samen en is onderling uitwisselbaar. Dat geldt ook voor ruimtelijke dimensies en tijd. Drie ruimtelijke dimensies kunnen moeiteloos fuseren naar twee. De hoeveelheid informatie blijft daarbij uiteraard hetzelfde, want het no-hiding theorem is altijd en overal van kracht. Het hangt van het perspectief – je zou ook kunnen zeggen: van de verstrengeling of relatie – van de waarnemer af, of deze een driedimensionale ruimte, of een tweedimensionale schil ziet. De aspecten van uitwisseling van dimensies en de relatie met de waarnemer komen in ons boek nog diverse keren terug. Dat gebeurt bijvoorbeeld bij het bespreken van Feynman diagrammen, de constructie van neutronen en protonen, en samenhangend daarmee de strong force en QCD (paragraaf 6.17), de weak force (paragraaf 6.18) en in de paragraaf over symmetrie en chiraliteit (6.25). Met name in deze laatste paragraaf valt alles op z’n plek.

Net als onze aanname dat een quark alleen een quark is door de samenstelling van zijn omgeving, en de relatie met zijn waarnemer, kan het holografische principe begrepen worden als perspectief van de waarnemer.

Kosmologische constante
Je zou zelfs kunnen filosoferen over hoe alle informatie van het universum vertegenwoordigd is in elk willekeurig punt hiervan. Dit is een parallel met de uitspraak van de Perzische filosoof Rumi die stelde: “Je bent niet een druppel in de oceaan, je bent de hele oceaan in een druppel”. Een dergelijke overweging is echter nog lastiger te berekenen dan het holografisch principe van ’t Hoofd en Susskind. Of gaat het hierbij wellicht over de kosmologische constante die de gemiddelde verhouding aangeeft tussen de kleinst mogelijke informatie en de informatie van het universum als geheel? De gemiddelde verhouding, want het blijven natuurlijk kansverdelingen. Al maakt dat bij deze constante weinig uit. Het is een krankzinnig getal.