Radboud Universiteit Nijmegen
Stilstaan bij de beweging van de tijd
Datum bericht: 23 juni 2011
Tijd. Om preciezer te zijn: de richting van de tijd van verleden naar toekomst. Het is een begrip waar iedereen intuitief mee vertrouwd is, maar wat heel moeilijk is te begrijpen. Tijd speelt een rol op alle lengteschalen - van elementaire deeltjes tot het uitdijende heelal. Daarmee is het typisch een thema voor het Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics (IMAPP) van de Radboud Universiteit Nijmegen, het instituut dat het allergrootste verbindt met het allerkleinste.
Dát de tijd een richting heeft is in eerste instantie een ervaringsfeit, dat niet zomaar volgt uit wiskunde of theoretische fysica. Bovendien hebben natuurkundigen twee verklaringen die totaal verschillen maar tegelijk waar kunnen zijn... Kortom: tijd om stil te staan bij tijd. Dat doet het IMAPP op zijn eerste lustrumsymposium op 1 juli. Met vermaarde internationale sprekers op alle vakgebieden die het instituut verenigt.
Meetvirtuozen
Sterrenkundige Robert Kirshner werd beroemd door zijn uiterst precieze, verfijnde metingen van afstanden in het heelal met behulp van supernova's als 'standaardkaarsen'. Zo ontdekte hij dat het heelal steeds sneller uitdijt, en daaruit volgt het bestaan van donkere energie. Bovendien is hij een begenadigd spreker en popularisator van de astronomie. Hij komt voor het eerst in lange tijd naar Nederland, waar hij in de kersverse Radboud-spinozawinnaar Heino Falcke zijn evenknie treft.
De Nijmeegse supernova-onderzoeker Gijs Nelemans merkt de overeenkomsten op tussen Kirshner en Falcke. 'Het zijn allebei meetvirtuozen. Hoewel ze aan andere thema's werken, verklaart dat waarom ze aan de top staan. Ze hebben beide die bijzondere combinatie van theoretisch begrip en onovertroffen sterke waarnemingen.'
Steeds meer chaos
De oudste natuurkundige verklaring voor de richting van de tijd is de statistische, afkomstig van Ludwig Boltzmann. Het aantal mogelijkheden waarin een theepot in scherven op de vloer kan liggen is onuitspreekbaar veel groter dan de ene toestand waarin ie heel op tafel staat. De fundamentele aanname uit de statistische fysica is dat alle mogelijkheden a priori even veel kans hebben om gerealiseerd te worden. En dus is er meer kans op scherven dan op een hele theepot. Dit geeft een richting aan de tijd, want geordend komt voor chaos.
De ook politiek geëngageerde Leuvense hoogleraar wiskunde Jean Bricmont zal op het symposium spreken over de afleiding van zulke onomkeerbare macroscopische wetten uit de wél omkeerbare microscopische wetten.
In de kern
Jim Virdee, hoogleraar experimentele deeltjesfysica, Imperial College, London en een van de coryfeeen van de Large Hadron Colllider op CERN komt praten over deeltjesfycica en de stroom van de tijd. De andere natuurkundige verklaring van de richting van de tijd is namelijk toch gebaseerd op het allerkleinste. In principe kunnen deeltjes en anti-deeltjes alleen worden gemaakt in paren van een deeltje en een anti-deeltje tegelijkertijd, die ook tegelijk vervallen. Als het echter zo is dat het verval van het deeltje net even anders verloopt dan het verval van het anti-deeltje, heb je na een tijdje meer deeltjes dan anti-deeltjes - een subtiele ordening van de tijd. Zo is er in de 13.6 miljard jaar dat het heelal bestaat een asymmetrie tussen materie en anti-materie opgetreden van ongeveer 0.000001 %. Maar die zorgt er wel voor dat we hier om ons heen alleen nog maar materie zien en geen anti-materie, en dus dat wij überhaupt kunnen bestaan.
Meetkunde en warmtestroming
Warmte stroomt van heet naar koud, een klassieke manifestatie van de richting van de tijd volgens Boltzmann. De wiskundige vergelijking die warmtetransport beschrijft had recent een sensationele toepassing op een probleem uit een totaal andere hoek, namelijk het Poincaré-vermoeden uit de topologie. De excentrieke Rus die dit vermoeden in 2002 bewees, Grigori Perelman, was destijds uitgebreid in het nieuws, maar achter de schermen speelde ook de Amerikaanse wiskundige John Morgan een sleutelrol. Op het IMAPP-symposium spreekt de laatste over het verbazingwekkende verband tussen warmtestroming en het Poincaré-vermoeden.
The Arrow of Time, IMAPP symposium, Nijmegen, 1 juli 2011
Meer over deze en andere
sprekers
Programma