Onderstaande is gebaseerd op het algemeen aanvaarde begrip tijddilatatie. In dit deel wil ik trachten de invloed daarvan als een algemeen principe toe te passen op atomen en deeltjes en niét alleen in verband met grote massa’s, omdat ik van mening ben dat zulke fundamentele begrippen algemeen toegepast dienen te worden. In het model dat ik hier schets zal het gebruik van zulke begrippen uit de relativiteitstheorieën verhelderend kunnen werken en bepaalde tegenstrijdigheden met de quantumtheorie in een ander licht geplaatst of zelfs opgelost. Niet dat het persé tot een quantumzwaartekrachttheorie zal leiden, maar wellicht tot het inzicht dat beide benaderingen beschrijvingen opleveren van hetzelfde fenomeen, ons heelal. We gaan uit van de volgende aanhaling van Begelman en Rees[1]: ‘Elke elektromagnetische trilling (die een elektromagnetische golf veroorzaakt) zal zich net zo gedragen als het tikken van een klok. Voor een ververwijderde waarnemer die naar zo’n trilling dichtbij het oppervlak van een grote massa kijkt, zal het interval van de ene trilling tot de andere langer lijken, en hetzelfde geldt voor de golflengte van de overeenkomstige elektromagnetische golf (…) Licht dat wordt uitgezonden in de nabijheid van de centrale massa zal dan een zwaartekracht roodverschuiving ondergaan wanneer het van verder weg wordt waargenomen. Met andere woorden: de waargenomen golflengte is langer dan de golflengte die het licht had toen het werd uitgezonden’.
Klokken in een zwaartekrachtveld?
Meestal wordt geschreven dat klokken in een zwaartekrachtveld langzamer lopen. Nauwkeuriger is de formulering in dit aangehaalde boek op blz. 7 ‘tijddilatatie’: het ogenschijnlijk langzamer verlopen van de tijd in aanwezigheid van zwaartekracht. In veel redenaties gaat men er echter vanuit dat de tijd in een zwaartekrachtveld werkelijk langzamer loopt. Het lijkt mij een grote belemmering om tot een inzicht te komen van verschijnselen in sterke zwaartekrachtvelden. Goed wij zijn ‘waarnemers’ dat wil zeggen wij trachten verschijnselen te duiden, maar wij moeten niet de fout maken dat verschijnselen zijn zoals ze vanuit ons standpunt, ons referentiekader zullen we maar zeggen, óók de werkelijkheid ‘ter plaatse’ van een verschijnsel weergeeft. ‘Als de interval van de ene trilling tot de andere’ langer ‘lijkt’ voor een ververwijderde waarnemer, wij dus, dan wil dat nog niet zeggen dat intervallen tussen de ‘ene trilling en de andere’ ter plaatse óók langer zijn! Zoals gezegd is tijddilatatie dus: het ógenschijnlijk langzamer verlopen van de tijd in aanwezigheid van zwaartekracht. L.M. Krauss zegt ook: ‘Ten derde zouden klokken op de begane grond sneller moeten lopen dan op de bovenste verdieping van van een gebouw.’ En Alan Guth zegt hierover: ‘De frequentie van een elektromagnetische golf neemt af als hij omhoog gaat in een zwaartekrachtveld en stijgt als hij naar beneden gaat’.[2] L.M. Krauss haalt het bekende experiment aan van Robert Pound en George Rebka, zij toonden aan dat de frequentie van licht dat in de kelder werd geproduceerd, was veranderd als de lichtbundel boven in het gebouw werd opgevangen. Was nu de opgevangen frequentie afgenomen zodat het in overeenstemming met Krauss uitlating, dat klokken op de begane grond sneller moeten lopen dan op de bovenste verdieping. Ik ga hier even wat dieper op in, omdat hetzelfde experiment dikwijls wordt aangehaald om te bewijzen dat klokken op de begane grond, dat wil zeggen in een sterker zwaartekrachtveld juist ‘langzamer’ lopen.
Lopen klokken nu langzamer of vlugger in een zwaartekrachtveld?
Ik wil u er hier op attent maken dat in de versie 2011 (o.a. gedrukt boek) deze vraag wat anders beredeneert wordt dan hier. Maar ook uitgebreider.
Verwarrend is dat dezelfde persoon de ene keer dit zegt en de andere keer het tegenovergestelde. Martin Rees de co-auteur van ‘Zwarte gaten’ zegt in zijn latere boek ‘Zes getallen’ het volgende: ‘En in de buurt van zwarte gaten verloopt de tijd heel langzaam (zelfs nog langzamer dan bij een neutronenster).’ [3] Dit vergeleken met zijn eigen woorden (of die van Begelman met zijn instemming): ‘Elke elektromagnetische trilling (die een elektromagnetische golf veroorzaakt) zal zich net zo gedragen als het tikken van een klok’. Wat gebeurt er dus aan het oppervlak van een zwart gat, bevriest de tijd daar? Wordt de uitrekking van de tijd dáár oneindig groot, zodat ze tot stilstand komt? Integendeel voor ons als ‘ververwijderde waarnemer’ ‘lijkt’ de tijd stil te staan. Hoe komt dat? Weer Rees (of Begelman): ‘de waargenomen golflengte is langer dan de golflengte die het licht had toen het werd uitgezonden’. Wat betekent dat, wel de waargenomen golflengte komt overeen met het interval van de ene trilling tot de andere. En ‘elke elektromagnetische trilling (die een elektromagnetische golf veroorzaakt) zal zich net zo gedragen als het tikken van een klok.’ Hoe kunnen wij een klok ‘bekijken’ die zich op de rand van een zwart gat bevindt? Dat kan natuurlijk niet, die klok zou het niet uithouden onder die enorme zwaartekracht. Maar het is een gedachten experiment. We zouden de klok bekijken door een elektromagnetische golf, overeenkomend met de intervallen tussen de ene en de andere trilling, de tikken van de klok. En in overeenstemming met de gedachte dat de frequentie van de elektromagnetische golf áfneemt als hij omhooggaat in een zwaartekrachtveld, ‘zien’ wij dus een oneindig afnemende frequentie van de elektromagnetische golf die het tikken van klok vertegenwoordigt. (met als voorwaarde dat wij een ververwijderde waarnemer zijn)
Door de tot oneindig toenemende zwaartekracht in een zwart gat, ‘zien’ wij als dat mogelijk zou zijn een elektromagnetische golf met een tot oneindigheid neigende frequentie. Het zogenaamde bevriezen van de klokken (van een waarnemer) op de rand van het gat, ofwel ‘het uitrekken van de tijd tot oneindig’! Maar dat is niet wat er ter plaatse gebeurt, integendeel . Rees (Begelman) : De waargenomen golflengte is langer dan toen hij werd uitgezonden, vanaf het zwarte gat. De frequentie is bij het zwarte gat hoger en neemt af als hij ‘omhooggaat’ in het zwaartekrachtveld dat het zwarte gat vertegenwoordigt. We kunnen ook zeggen de intervallen van de ene trilling tot de andere worden steeds langer voor ons als ververwijderde waarnemer en de ‘tikken’ van onze klok bij het zwarte gat gaan steeds sneller. Want wat is frequentie nu anders dan het aantal intervallen van de ene trilling tot de andere. Ergo de tijd gaat in een zwaartekrachtveld sneller dan waar géén zwaartekracht is en naarmate de zwaartekracht toeneemt, zoals nabij een zwart gat, zal de tijd steeds sneller gaan. De intervallen worden steeds korter, tot oneindig, en volgen elkaar steeds sneller op.[4]
Is tijd ‘slechts’ een meting?
Gebruikelijk is tijd te zien als een meting van de duur tussen twee opeenvolgende gebeurtenissen. De seconde is gebaseerd op de trilling van een cesium atoom, beter gezegd het verschil in energie van zo’n atoom tussen twee (energie)niveaus. Dat verschil in energie heeft een enorm hoge frequentie namelijk 9.192.631.770 hertz ofwel zoveel trillingen per seconde. Ondanks dit enorme getal is het principe eenvoudig, het gaat om de intervallen (soms ook perioden genoemd) tussen twee opeenvolgende trillingen. In feite is deze hele berekening arbitrair, want gebaseerd op ons bestaan op aarde. Waar het echter omgaat is dat er universele beginselen aan toegekend worden. Niettemin zal het duidelijk zijn dat ‘onze’ cesiumklok heel andere resultaten zal geven als we hem bij een zwart gat plaatsen, of in ieder willekeurig ander zwaartekrachtveld, sterker of zwakker, dan op onze aarde. Ja zelfs als wij hem op de Mount Everest of in een diepzeetrog zouden plaatsen. Wij zijn gewend om van onze omstandigheden uit te gaan en daarvan uitgaand verschijnselen willen begrijpen. Maar als we spreken over klokken die ‘bevriezen’ of tijd die ‘uitgerekt’ wordt, dan kunnen we ons afvragen of het uitgangspunt ‘onze tijd’ niet belemmerend werkt, in die zin of wij processen of verschijnselen in geheel andere omstandigheden dan op aarde wel begrijpen? Dat klinkt misschien boud, maar als ‘iedere elektromagnetische trilling zich net zo zal gedragen als het tikken van een klok’, dan zal het duidelijk zijn dat ieder zwaartekrachtveld met zijn eigen specifieke sterkte zijn ‘eigen klok’ heeft.
Wat wil dat nu zeggen, ieder zijn eigen klok? Als we nu de duur van een seconde baseren op de frequentie (het aantal intervallen tussen de ene trilling en de andere) van een cesiumatoom, dan is het logisch dat een seconde hier op aarde langer duurt dan in een sterker zwaartekrachtveld dan dat van de aarde. Nauwkeuriger gezegd de seconde die overeenkomt met de frequentie, varieert dan afhankelijk van de sterkte van een zwaartekrachtveld. Hier ‘wringt nu de schoen’, want de lengte van een seconde (door ons vastgesteld naar aanleiding van de frequentie van een cesiumatoom hier op aarde) wordt opgevat als universeel. Zodat als iemand (in een hoge toren) een signaal verzend telkens als er een seconde voorbij is, het opgevangen wordt door iemand onder in de toren (in een sterker zwaartekrachtsveld) zo’n signaal ontvangt telkens als er een kortere seconde voorbij is. De man op de vloer van de toren meet dus kortere tijdintervallen dan de man boven in de toren. Het aantal trillingen dat nodig is om de seconde af te meten is dus onder in de toren sneller bereikt dan boven in de toren. Beiden gebruiken hetzelfde aantal intervallen, dezelfde frequentie, om een seconde te preciseren. De secondes onder in de toren volgen elkaar dus sneller op dan boven in de toren. De tijd gaat dus onder in de toren sneller. Let wel dit is in overeenstemming met de algemene relativiteitswet. Wat nu volgt lijkt daarmee niet in overeenstemming. Waarom zeg ik lijkt? Dat is omdat de visie dat in een zwaartekrachtveld de tijd langzamer loopt wordt opgevat als in overeenstemming met de algemene wet. Wat is er aan de hand als men zegt dat een ‘klok’ in een zwaartekrachtveld ‘langzamer’ loopt dan er vandaan? Eenvoudig gezegd: ‘men neemt de lengte van een seconde, zoals wij die meten als universeel’, zodat de conclusie lijkt te zijn: ‘als er in een zwaartekrachtveld tussen twee signalen in, de tijd korter dan een seconde is, dán wordt er gedacht, dat de tijd ‘trager’ zou verlopen omdat er méér tijd nodig zou zijn op de vloer van de toren dan bovenin de toren, meer secondes benodigt? Maar is dat wel zo? Een signaal dat bovenin met tussenpozen van een seconde verzonden wordt, wordt op de vloer van de toren met kortere tussenpozen ontvangen. Dezelfde fysische ‘gebeurtenis’ kost dus bovenin de toren méér tijd dan onderin de toren, er is dus onderin de toren minder tijd nodig voor dezelfde ‘gebeurtenis’. Omdat het om hetzelfde aantal intervallen gaat per seconde, zowel boven (met een langere seconde) als onder (met een kortere seconde) in de toren, kunnen we inzien dat in een sterker zwaartekrachtveld hetzelfde aantal intervallen in een kortere seconde plaatsvind dan in een minder sterk zwaartekrachtveld. Ergo, de ‘tijd’ onderin de toren gaat sneller als de secondes korter zijn, de secondes onderin de toren gaan dus sneller voorbij. Om het even kras te stellen, een uur onder in de toren is gewoon korter. Als we dus van A naar B gaan met kortere uren, dan duurt het langer eer we bij B zijn. De denkfout die we maken is dat de tijd langzamer zou verlopen.
Is er een misvatting in het spel?
Hoe komt men nu tot de ‘opvatting’ dat klokken in een zwaartekrachtveld langzamer zouden lopen? Meestal wordt dat verklaard door de redenatie dat waarnemers elkaars klokken vergelijken en het eens zijn over de duur van een seconde. Maar wáár vergelijken ze elkaars klokken? Doen ze dat als ze bij elkaar zijn, logischerwijs zijn ze het dan eens over de duur van een seconde? Maar laat ze hun klokken nu eens vergelijken als ze allebei in een sterker zwaartekrachtveld zijn, vanzelfsprekend zijn ze het dan ook eens over ‘de duur van een seconde’, alleen zijn déze secondes korter dan in het eerste geval. Gaat een van de waarnemers nu terug naar hun eerste positie, dan zijn zijn secondes duidelijk langer, namelijk net zo lang als bij de eerste vergelijking van beide klokken. Sedert Einstein zegt men toch dat tijd niet ‘absoluut’ is, als dat zo is dan is het niet redelijk om ‘gebeurtenissen’ in verschillende zwaartekrachtvelden te beoordelen vanuit ‘onze’ secondes, oftewel hoe wij tijd meten. Op zijn best ‘zien’ wij dan hoe ‘gebeurtenissen’ op ons overkomen in onze omstandigheden. Dat is bepaald niet fundamenteel en werkt eerder verwarrend. Fundamenteel is hoe ‘gebeurtenissen’ ter plekke fysisch beoordeeld dienen te worden. Dat is in overeenstemming met wat een werkelijke ‘asymmetrische’ tijdpijl laat zien, namelijk dat, afhankelijk van de plaats van een ‘gebeurtenis’ op die asymmetrische tijdpijl, de tijd langzamer of juist vlugger gaat. Wat tijd precies is, is sinds lang onderwerp van discussies, met een veelvoud van interpretaties. Een ding is echter duidelijk, tijd is niet hoe lang een seconde hier op aarde duurt. Integendeel, tijd kan met verschillende ‘kloktijden’ aangegeven worden.
Relativistische kloktijden.
Dit verschil in kloktijden noemt men relativistisch, dat wil zeggen afhankelijk van het coördinatenstelsel, bijvoorbeeld op aarde of nabij een zwart gat. Om dit probleem op te vangen is men na een voorstel van Minkowski gaan spreken over tijdruimte, het kwam er op neer dat ruimte en tijd als afzonderlijke grootheden niet meer bestaan, of dat het niet zinvol is om er nog zo over te spreken. Meestal wordt er op de volgende manier over gedacht[5]: ‘De tijdruimte is een systeem van tijdruimtepunten waarin gebeurtenissen zijn gelokaliseerd. Een punt in de tijdruimte is een punt in de ruimte op een moment in de tijd. (…) De geschiedenis van die punten kan worden weergegeven als een lijn van tijdruimte, een tijdruimte van 4 dimensies: drie ruimte dimensies en een tijddimensie. Het is echter belangrijk om zich te realiseren dat de dimensies van deze tijdruimte heel anders worden behandeld dan die van de ‘klassieke’ ruimte en tijd.’ De schrijver gaat verder dat sinds Minkowski dat samenvoegen van ruimte en tijd niet slechts het naast elkaar leggen van twee eigenschappen is, nee het is meer een versmelting van eigenschappen. In de klassieke fysica waren afstanden in ruimte en tijd in alle coördinatenstelsels gelijk, maar dat is in de speciale relativiteitstheorie niet langer het geval. De ‘gelijkheid’ zit nu in de ruimtetijd toestand. Sindsdien spreekt men van ruimtetijdintervallen, die zijn in hun totaliteit in alle coördinatenstelsels gelijk, alléén de onderdelen ruimte en tijd verschillen. Hoe dit komt is eigenlijk pas duidelijk geworden in de algemene relativiteitstheorie, omdat Einstein tot de conclusie kwam dat ruimtetijd gekromd kan zijn. Hij meende dat zwaartekracht eigenlijk niet bestaat, althans niet relevant is, het kwam er op neer dat de meerdere of mindere kromming eigenlijk een toestand van de ruimtetijd zelf is. Hoewel dat een buitengewoon fascinerend standpunt is, leek het toch niet bevredigend want hoe ontstaat zo’n toestand van grotere kromming dan, hoe verandert de ruimtetijd van geheel vlak tot geheel gekromd ? Het zijn toch, zo meent men, die sterkere zwaartekrachtvelden die de ruimtetijd doen krommen. En er blijken gravitonen, deeltjes die de zwaartekracht over brengen, nodig te zijn.
Het lijkt zinvol om de definitie ‘tijddilatatie: het ogenschijnlijk langzamer verlopen van de tijd in aanwezigheid van zwaartekracht’ om te zetten in ‘tijddilatatie: het sneller lopen van de tijd in nabijheid van zwaartekracht’. Dat is niet tegenstrijdig met het ‘samengesmolten’ begrip ruimtetijd waarvan alle intervallen in zijn totaliteit gelijk zijn maar de onderdelen, ruimte en tijd, verschillen. Dat ziet er als volgt uit: in een ruimtetijdinterval bij afwezigheid van zwaartekracht, of afwezigheid van massa’s, is de ruimte groot want niet gekromd, de tijd is klein want ze verloopt langzaam. Naarmate zo’n ruimtetijdinterval zich bevindt in steeds sterker wordende zwaartekracht, gaat de tijd steeds sneller zoals we gezien hebben, de tijd is groot zou je kunnen zeggen, ze verloopt sneller. Daarentegen wordt de ruimte steeds kleiner want gekromd, dat is niet moeilijk te snappen want hoe groter de kromming, des te meer keert de ruimte in een kleiner volume terug. Denk aan witte dwergen, neutronensterren, steeds grotere massa in een kleiner volume, met als de ultieme kromming een zwart gat én daarin de singulariteit, de kromming gaat tot oneindig. Samengevat betekent dat dus voor ruimte: het volume, de afmetingen, gaan tot nul. De ruimte wordt samengeperst tot een oneindig klein punt. Voor tijd echter betekent het dat ze steeds sneller gaat ook tot oneindig. In zekere zin wordt ze ook samengeperst tot een oneindig klein punt want de frequentie van de intervallen tussen twee trillingen wordt steeds groter. In werkelijkheid wordt de tijd continu
De samenhang tussen tijd, zwaartekracht en elektromagnetiche trillingen.
Als we nu terugkeren tot ons uitgangspunt: De intervallen tussen de ene trilling en de andere volgen elkaar steeds sneller op, tot oneindig. We hebben gezien dat onze tijdmeting, dat wat een seconde is, van de intervallen tussen dergelijke trillingen afhangt, dat kon omdat zo’n interval als ‘het tikken van een klok is’. Maar niet alleen die intervallen tussen de ene trilling en de andere gaan steeds sneller in sterke zwaartekracht, ook de ruimtetijd intervallen veranderen sterk onder de invloed van toenemende zwaartekracht. We zagen al de ruimtelijkheid van zo’n interval wordt steeds compacter en de processen die in de tijd werkzaam zijn gaan steeds sneller, dat hangt samen met Planck’s quantum van actie, door mij eerder belicht en zal uiteindelijk samenvloeien tot een fundamenteel begrip van wat ruimtetijd nu precies is. Daarin zal tijd een grotere rol spelen dan algemeen gebruikelijk is en daarin zullen tijd en zwaartekracht een grotere samenhang tonen, ja misschien dat in navolging van Einstein de conclusie getrokken dient te worden dat zwaartekracht helemaal niet bestaat. Ja sterker nog dat de mate van kromming van de ruimte een factor is die afhangt van waar de tijd zich op de asymmetrische tijdpijl bevindt.
Na deze ‘inleiding’, komen we aan het onderwerp van dit deel: ‘De invloed van zwaartekracht op atomen en deeltjes’. Eigenlijk ‘De invloed van tijddilatatie op atomen en deeltjes’. Over wordt het het aandeel van zwaartekracht in de beschrijving van deeltjes verwaarloost, dat komt omdat wat hun ‘massa’ betreft de ermee verbonden zwaartekracht miniem is. Uit het voorgaande is gebleken dat tijd, zwaartekracht én elektromagnetische trillingen (de intervallen tussen de ene trilling en de andere) nauw samenhangen. En zo komen we op deeltjes, want wat zijn deeltjes nu anders dan een bepaalde vorm van energie, die elektromagnetische trillingen voortbrengt. Energie en tijd zijn dus betrokken bij deeltjes, ieder deeltje is op een bepaalde manier betrokken bij de constante van Planck, de constante actie tijd maal energie. Maar natuurlijk is ook ruimte erbij betrokken, want wat is een deeltje nu anders dan een bepaalde ruimtetijdentiteit? In overeenstemming met Einstein bestaan deeltjes uit ruimtetijd-intervallen. Deeltjes vertegenwoordigen dus een bepaald coördinatenstelsel en afhankelijk van de omstandigheden veranderen die coördinaten. In een ‘gewoon’ atoom zullen die coördinaten anders zijn dan als het een deel van bijvoorbeeld een neutronenster wordt of erger nog, ‘deel’ van een zwart gat. Echter het ruimtetijdinterval (vele in een deeltje) als geheel blijft hetzelfde, alleen de onderdelen ruimte en tijd verschillen. Dat geldt tot bij een zwart gat, daarbinnen en zeker in de singulariteit wordt alles heel anders. Maar dat ligt in het verlengde van dit verhaal en het begint pas.
Deeltjes die onder invloed van zwaartekracht veranderen.
We mogen dus de conclusie trekken dat deeltjes wel degelijk onder invloed van zwaartekracht, en dus tijddilatatie, zullen en kunnen veranderen. Het ligt voor de hand dat deeltjes in normale omstandigheden heel anders functioneren dan in een neutronenster of een zwart gat. Het lijkt redelijk te veronderstellen dat deeltjes een asymmetrische tijdpijl kennen. We zullen nu de omstandigheden waaronder deeltjes bestaan of kunnen bestaan eens verder bekijken. Als we de kwestie van tijd doortrekken tot in een zwart gat dan loopt de tijd naar oneindig, dat is redelijk want volgens de Algemene relativiteitstheorie oneindig gekromd. Dat is de ene kant van het verhaal, maar nu de andere kant. Wat is dat, de andere kant? Dat is de geheel vlakke ruimte, ‘daar waar geen materie is’ dus een vacuüm. In een vacuüm beweegt licht zich met de maximale snelheid, 300.000 km. Per sec. Men stelt ‘fotonen kennen géén tijd, voor een foton is vroeger en nu gelijk’. Als uitvloeisel van Einstein’s wetten loopt de tijd steeds trager naarmate we de lichtsnelheid naderen. Moeten we dat opvatten als het bevriezen van tijd? Dat lijkt niet zo, dan zouden alle processen bij lichtsnelheid ophouden. Beter is is dus te spreken over de tijd van een foton, en dus voor gebeurtenissen bij lichtsnelheid als ‘gelijktijdig’, want voor een foton is ‘vroeger en nu’ gelijk. Als we nu alle fysische materiële processen konden versnellen tot de lichtsnelheid (wat natuurlijk niet kan) dan zouden al deze processen fotonentijd hebben. Ze zouden net zo min als fotonen tijd gebruiken, niets in het heelal zou tijd nodig hebben. Dat illustreert dat de lichtsnelheid een andere grens aan ruimtetijd vertegenwoordigt, dan in een zwart gat. Als ruimte en tijd tot oneindig krommen in een zwart gat en dat betekent dat ze wat hun hoedanigheid betreft ophouden te bestaan. In feite komt er oneindigheid voor in de plaats, datgene wat in ons heelal discontinu is wordt continu en het omgekeerde vindt precies plaats aan de grens met de lichtsnelheid van continu naar discontinu.
Dat komt in twee aspecten naar voren, ten eerste: materie, bestaande uit discontinu eenheden, kan bij de lichtsnelheid niet bestaan want volgens Einstein is er oneindige energie nodig om materie tot de lichtsnelheid te versnellen. De massa waarmee materie vereenzelvigd wordt zou tot oneindig toe nemen, hetgeen dus een oneindig heelal dat geheel uit massa bestaat zou opleveren. De realiteit laat heel wat anders zien, massa, en dus materie, is een naar verhouding klein bestanddeel van het heelal. Massa is dus geen fundamenteel iets in het heelal. Het tweede aspect is het eerder genoemde tijdeffect van fotonen, terwijl de tijdeenheden voor materie, niet met de lichtsnelheid bewegend, achter elkaar verlopen in één richting, zijn de tijdeenheden[6] voor een foton ‘gelijk’ aan elkaar. Er is geen tijdverloop, want ‘vroeger en nu’ gelijk aan elkaar. Fotonen kennen geen asymmetrische tijdpijl, ze bevinden zich aan het begin ervan.
Twee grenzen aan het ons ‘bekende heelal’.
Moeten we nu aannemen dat er voorbij die grens (zowel aan de ene kant als aan de andere), niets is? Dat lijkt niet aannemelijk. Eerder lijkt het erop dat tijd gequantificeerde oneindigheid is en dat fotonen werkzaam zijn in het eerste stadium van quantificatie. De door mij zo genoemde ‘gelijktijdigheid’ van fotonen verwijst naar een non-lokaal effect dat materiedeeltjes (fermionen) missen. Deze gelijktijdigheid van fotonen kan alleen maar bestaan als er een achtergond is, een oneindig continuüm waar geen asymmetrische tijdpijl heerst, want juist de asymmetrische tijdpijl maakt het onmogelijk om gelijktijdigheid te ervaren, omdat ieder deeltje dat geen boson of foton is, zijn eigen asymmetrische tijdpijl heeft.
Er lijkt er een samenhang te zitten tussen massa, tijd en de lichtsnelheid.
De volgende conclusies zijn te trekken:
De lichtsnelheid is een grens, daarboven een continuüm van tijd en energie
Bij de lichtsnelheid, geen massa mogelijk, oneindige energie benodigd.
Fotonen bij lichtsnelheid hebben geen massa, wel gelijktijdigheid.
Dat is de grens tussen continu en discontinu, ofwel de grens van een gequantificeerd heelal.
Massa is onderhevig aan quantificatie en aan een asymmetrische tijdpijl.
Massa per kubieke eenheid neemt toe, via witte dwerg, neutronenster, zwarte gat.
Steeds sneller verloop van de tijd in steeds sterkere zwaartekracht.
Tijd overgaand in oneindig, in de singulariteit (punt op oneindig) van een zwart gat.
Niets gaat verloren, behoud van massa/energie.
Massa dus omgezet in energie door steeds kleinere tijdintervallen van het massa/golf karakter van deeltjes.
Net als tijd gaat deze energie over in een continuüm.
Frequentie van tijd/energie intervallen wordt niet oneindig hoog.
Frequentie van intervallen neemt toe tot een dusdanig minimum van de intervallen dat zij in elkaar vervloeien, continu worden.
Energie verandert dan, ze wordt continu.
Energie en tijd in dit continuüm kunnen niet met quantificatie wetten onderzocht worden.
In het voorgaande komt dus tot uitdrukking dat tijd én massa samenhangen. De conclusie lijkt dan gewettigd dat dit ook geldt op de kleine schaal binnen het atoom. Eén principe ongeacht de schaal. Een opmerking: het lijkt er op dat behoud van massa/energie niet opgaat als tijd en energie in een continuüm overgaan. Om dat te voorkomen moet er dus een begin aan de andere kant van de asymmetrische tijdpijl zijn, dat wordt nog besproken. Voor de voorgaande (voorlopige) conclusie kunt u in verschillende onderdelen aanwijzigingen vinden, hier gaan we eerst het aandeel van deeltjes in dit scenario bekijken.
Een tijd/zwaartekracht verhouding bij deeltjes.
Nu blijken protonen en neutronen zwaarder te zijn dan elektronen, dus ook de quarks. Het tijd/zwaartekrachtproces houdt dan in dat protonen of neutronen (quarks dus) verder op de asymmetrische tijdpijl zitten dan elektronen. Voor hen gaat de tijd sneller, denk hierbij terug aan de intervallen tussen de ene trilling en de andere. De trillingen zijn een verschijnsel van de materiegolf die een deeltje is. Zoals beredeneerd is er ook voor deeltjes een asymmetrische tijdpijl, als bovendien de tijd steeds sneller gaat, dan moeten we wel aannemen dat er een eindpunt aan deze asymmetrische tijdpijl van deeltjes is. Gezien het voorbeeld in het groot dat leidt tot een zwaartekrachteindpunt in een zwart gat, een singulariteit. Een einde van de asymmetrische tijdpijl van ruimtetijd in het groot. Als dat dus een algemeen principe, zowel in het groot als in het klein, zou zijn, dan is het redelijk dat er binnen het atoom ook een zwaartekrachteindpunt is. Dat kan natuurlijk niet zonder meer een mini zwart gat zijn, dat net als zijn grote broer ‘rucksichtslos’ alle materie in zich trekt die in zijn nabijheid verkeert. Als nu tijd en zwaartekracht samenhangen, dan moeten er enkele dingen helder gesteld worden. We zien bijvoorbeeld dat massa per kubieke eenheid toeneemt in sterkere zwaartekrachtvelden, maar ook bij toenemende lichtsnelheid. Terwijl we gezien hebben dat fotonen bij lichtsnelheid geen massa hebben. De vraag rijst dus, hoe ontstaat massa? Zijn het fotonen die een lagere snelheid krijgen? Dat is te simpel. Het probleem kan van verschillende kanten benaderd worden, een definitie is: ‘massa is weerstand tegen versnelling’. Dat is ongetwijfeld van toepassing op versnelling van massa’s tot hogere snelheden, richting lichtsnelheid. Sinds Einstein denken we dat zwaartekracht niet te onderscheiden valt van een versnellend referentiekader, maar wil dat dan zeggen dat zwaartekracht en versnelling hetzelfde zijn? Dat hoeft niet zo te zijn, al lijken de resultaten hetzelfde. Als massa door zwaartekracht toeneemt (per kubieke eenheid) dan komt dat door comprimatie, dat is niet moeilijk te snappen, een neutronenster heeft zijn massa in een véél kleiner volume dan in zijn gewone sterstadium.
Een verschil tussen massa in sterkere zwaartekracht en massa die toeneemt bij steeds hogere versnellingen.
Massa die toeneemt bij steeds hogere versnelling tot bij de lichtsnelheid moet echter anders bekeken worden. Als we het gangbare standpunt bekijken, dat grotere massa grotere zwaartekracht oplevert, dan kan er bij lichtsnelheid géén zwaartekracht zijn, want lichtsnelheid slechts bereikbaar in vacuüm, dus afwezigheid van massa. Toenemende massa bij lichtsnelheid ontstaat niet door zwaartekracht. Als we er nu van uitgaan dat materie, massa, een ruimtetijd proces is dan kunnen we stellen dat iedere eenheid massa, bijvoorbeeld een deeltje, zijn eigen ruimtetijdentiteit vertegenwoordigt. We hebben al enigszins beredeneerd dat ruimtetijd processen een asymmetrische tijdpijl opleveren. Dus wat gebeurt er als massa, deeltjes dus, opgestuwd worden tot hogere snelheden? Hun ruimtetijdentiteit, dat wil zeggen de gezamenlijke ruimtetijdintervallen, worden opgestuwd naar een plaats op de asymmetrische tijdpijl die geforceerd is. De tijd wordt op een onnatuurlijke manier gedwongen teruguit op de asymmetrische tijdpijl te gaan. Dat levert weerstand op, vergroting van massa. Het begrip: ‘massa is weerstand tegen versnelling’.
In feite geeft ‘Einstein’ aan dat er iets aan de hand is, want terwijl bij hoge snelheden massa toeneemt, krimpen de afmetingen tegelijkertijd. Dat doet dus sterk denken aan de comprimatie in sterkere zwaartekracht, maar er is één verschil in sterkere zwaartekracht gaat de tijd sneller in tegenstelling tot de verhoging van de snelheid waar de tijd steeds langzamer gaat. We zagen al dat de logische consequentie van massa in tot oneindig neigende zwaartekracht is dat ze steeds minder ruimte inneemt, contractie dus, en dat de tijd steeds sneller gaat. Het einde van de asymmetrische tijdpijl. Maar nu bij steeds grotere snelheid, wat ‘zien’ wij? Ook contractie en alhoewel de tijd steeds ‘langzamer’ loopt, eindigt bij consequent doorredeneren ook de asymmetrische tijdpijl, maar dan aan de andere kant, het begin van de asymmetrische tijdpijl. Want wat doet zich voor als we de denklijn doortrekken? Massa kan niet tot de absolute snelheid opgestuwd worden, daarvoor is oneindige energie nodig. Niettemin geeft deze denklijn aan dat er ook hier bij de lichtsnelheid een gréns moet zijn.
Dit ondersteunt het idee dat materie gequantificeerde oneindigheid is en omdat voor materie de asymmetrische tijdpijl geldt is het onmogelijk om materie terug te brengen tot het begin van deze asymmetrische tijdpijl, het fotonenstadium. Laat staan dat het zou lukken om materie over die grens heen te zetten, terwijl dat aan het andere ‘einde’, het echte einde, van de asymmetrische tijdpijl wél kan. Namelijk in de singulariteit van het zwarte gat. Met die aantekening dan dat het niet echt massa is die in de singulariteit verdwijnt maar energie. Deze laatste consequentie is eigenlijk nog nooit goed doorgetrokken, maar als zwarte gaten én singulariteiten bestaan dan is dat onoverkomelijk.
Zijn versnelling en zwaartekracht niet te onderscheiden?
Welke gevolgtrekking kunnen we nu maken? Er is een overeenkomst tussen beide gebieden die allebei een grens vertegenwoordigen, een grens van ‘onze’ ruimte en tijd. Deze overeenkomst leidt ook tot het hele kleine, ja in feite is het beroemde equivalentieprincipe van Einstein zelfs meer van toepassing op het hele kleine. Een aanhaling van Brian Greene[7]: ‘Einstein besefte dat het equivalentieprincipe standhoudt, mits je waarnemingen beperkt blijven tot een voldoend klein ruimtegebied – dat wil zeggen zolang uw ‘coupé’ maar klein genoeg is. De reden is deze. Zwaartekrachtsvelden kunnen in sterkte (en in richting) van plaats tot plaats varïeren. Maar we stellen ons voor dat uw hele coupé zich als één eenheid versnelt en zodoende één uniform zwaartekrachtsveld simuleert. Naar gelang uw coupé echter kleiner wordt, is er alsmaar minder ruimte waarover een zwaartekrachtsveld kan varïeren, en zo wordt het equivalentieprincipe beter toepasbaar’. Die coupé wordt in andere beschrijvingen een ‘lift’ genoemd, die in een overigens lege ruimte een versnelde beweging ondergaat. Waar het om gaat is echter het gegeven dat het equivalentieprincipe pas goed tot zijn recht komt in een zo klein mogelijke coupé (of lift). Zo’n kleinst mogelijke coupé, eigenlijk een referentiekader, zou een deeltje kunnen zijn in beide omstandigheden aan de grenzen van de asymmetrische tijdpijl, het begin en einde ervan. Maar dan geldt het equivalentieprincipe nog slechts voor de veranderingen die door contractie veroorzaakt worden, want we zagen dat de tijd juist het tegenovergestelde reageert. Dat zou kunnen betekenen dat ‘tijd’ de werkelijke factor is die de verandering bewerkstelligt en dat zwaartekracht een gevolg is van veranderende ruimte en tijd. Zo gezien zijn versnelling en zwaartekracht niet equivalent, want er zijn verschillende tijdsomstandigheden.
Ideeën over zwaartekrachtseffecten op microscopische schaal.
Voorlopig echter zullen we toch even van zwaartekracht uitgaan omdat allerlei effecten over het algemeen als zwaartekrachtseffecten gezien worden. Dat geeft niet want we kunnen dan toch doordringen tot de kern van de zaak. Een aanhaling: ‘Sommige fysici denken dat de algemene relativiteitstheorie nuttig kan zijn op de microschaal van hoog-energetische fysica (waar de effecten van de graviteit gewoonlijk verwaarloosd worden). Er zijn bijvoorbeeld sterke fluctueringen van het gravitatieveld ontdekt op zeer korte afstand (10 -14 cm).[8] Dat zou net binnen de kern zijn. Maar al of niet, als deze fluctueringen bestaan dan zouden het weerspiegelingen van processen binnen de kern kunnen zijn. Onderzoekingen op dit gebied houden zich meestal bezig met eventuele veranderingen in de wet van Newton en voor zover ik weet zijn daarmee geen spectaculaire resultaten geboekt. Het lijkt mij dat we echter, zoals in de aanhaling stond, beter van Einstein uit kunnen gaan.
Algemeen wordt aangenomen dat men Einstein met de quantumtheorie moet verbinden tot een quantum-zwaartekrachttheorie. De problemen zijn levensgroot, maar daar wil ik hier niet op ingaan, het maakt wel duidelijk dat er een zekere eenheid nagestreefd wordt en dat is niet slecht. Het maakt ook duidelijk dat zwaartekracht (of dat wat het betekent) een grotere rol op kleine tot zeer kleine schaal kan spelen. De volgende aanhalingen maken dat duidelijk. De eerste is van Lloyd Motz en Jefferson Hane Weaver[9]: ‘Zoals de fotontheorie van de elektromagnetische kracht quantumelektrodynamica wordt genoemd (QED), wordt de kleur-gluon-quark-theorie van de sterke kracht quantumchromodynamica genoemd (QCD). Maar ondanks alle pogingen die besteed zijn aan de theoretische ontwikkeling van de theorie, is er heel weinig bereikt dat zich in getallen laat uitdrukken. De theorie heeft alleen heel algemene eigenschappen van baryonen en mesonen voorspeld, die net zo gemakkelijk met een theorie kunnen worden voorspeld en met veel minder theoretische constructies dan waarmee de QCD nu opgezadeld is. Als quarks namelijk deeltjes met grote massa zijn (met een massa gelijk aan 2 maal 10-5 gram – de Planckmassa), die het merendeel van hun massa verliezen als zij door middel van de gravitatiekracht aan elkaar worden gebonden wanneer een drietal ervan een baryon vormt, dan zijn de baryonen langwerpige roterende deeltjes met aan ieder uiteinde een quark en de derde in het centrum. Dit model heft de behoefte aan ‘gekleurde’ quarks op, omdat de drie quarks niet in dezelfde grondtoestand verkeren en de sterke kracht de gravitatiekracht is. Dit model verklaart ook precies de magnetische impuls van de baryonen in het octet, waartoe het QCD-model niet in staat is. Het meest onbevredigende aspect van de QCD zijn de talloze willekeurige parameters die het model belasten, waarvan de waarden handmatig moeten worden ingevuld. Zolang de QCD geen dynamisch model van het baryon veschaft, blijft de constructie van andere en betere modellen een wezenlijk onderdeel van de huidige natuurkunde.’
Deze publikatie is van 1989 en het is mij niet bekend of de ideëen hiervan verder uitgewerkt zijn. Wel is het duidelijk dat sommige punten die aangeroerd worden nog steeds niet opgelost zijn, zoals de handmatig ingevoerde parameters die het model kloppend moeten maken. Een euvel dat aan de standaardtheorie kleeft. Uit een verdere aanhaling blijkt dat het ‘gewone drie quarkmodel’ te eenvoudig is. Interessant is ook dat hier de quarks met de Planckmassa verbonden worden, ook al wordt uit de aangehaalde voetnoot niet duidelijk hoe de verbinding door gravitatie de massa van de quarks sterk doet verminderen. Het zal duidelijk zijn dat de geringe massa van de quarks niet die zwaartekracht kunnen vertegenwoordigen. Misschien zijn de kleurtheorie en deze opvatting van de sterke kracht benaderingen van hetzelfde verhaal. Een verwijzing naar het Planckniveau en de voortgezette asymmetrische tijdpijl die tot zwartgatachtige toestanden leidt binnen protonen en neutronen. De verandering van ruimtetijd- en energie intervallen , zoals door mij uiteengezet en verder bewerkt zal worden.
Zwaartekracht en het Planckniveau.
Als tweede willen we verwijzen naar Gerard ‘t Hooft die in een zoektocht naar nieuwe gebieden als vanzelfsprekend op het Planckniveau uitkomt[10]: ‘Deze getallen (de Planckgetallen) betekenen dus dat als je de positie van een deeltje met een nauwkeurigheid van één Plancklengte probeert te bepalen, de massa ervan tengevolge van zijn bewegingen zo groot wordt als de Planckmassa. En het effect van de zwaartekracht tussen dat soort deeltjes wordt dan sterker dan iedere andere kracht.’ Dat houdt dus in dat als je in verband met ruimtetijdeenheden op steeds kleinere schaal terechtkomt de zwaartekracht toeneemt. Nu zou je kunnen denken dat komt door, zoals ‘t Hooft zegt de deeltjes op dat niveau de Plankmassa krijgen. Maar je kunt ook stellen dat het toenemen van zwaartekracht inherent is aan de schaal van het niveau van ruimtetijd. Want wat doen we eigenlijk? We proberen de positie van een deeltje nauwkeurig te bepalen op de schaal van één Plancklengte en dat houdt dus in dat we een deeltje dat níet de afmeting heeft van één Plancklengte, ín die afmeting trachten te persen. De massa van zo’n deeltje die zich in een ruimtetijdinterval bevindt op een veel grotere schaal dan één Plancklengte, wordt in een volume geperst dat overeenkomt met één Plancklengte. (Het gaat natuurlijk ook om de Plancktijd) We doen dus hetzelfde als in het groot bijvoorbeeld met een neutronenster is gebeurd. We produceren als het ware een klein neutronensterretje, zij het dan dat niet persé met een neutron hoeft te gebeuren.
Er zit echter nog een andere kant aan het verhaal. ‘t Hooft had het erover dat zijn massa, die van het deeltje, tengevolge van zijn bewegingen zo groot wordt als de Planckmassa. Dat doet ons denken aan de andere zijde van de asymmetrische tijdpijl. Bij toenemende snelheid in de richting van de lichtsnelheid neemt massa toe (dus ook van een deeltje dat we versnellen) Er was ook oneindige energie nodig om massa tot de lichtsnelheid te versnellen, iets dergelijks vindt ook plaats als we zo’n deeltje in de kleinst mogelijke maat, de Plancklengte, proberen te persen. Zijn bewegingen nemen ook steeds meer toe, dat wil zeggen zijn bewegingsenergie wordt steeds groter en deze energie draagt bij tot zijn massa, E = mc2. Een bekend verhaal zo denken wij. Maar wat zit erachter? Wel we proberen eigenlijk een deeltje nauwkeuriger positie te bepalen dan natuurlijk is, een deeltje in de afmeting waar het niet thuis hoort. Eigenlijk detecteren wij het deeltje op een extreme manier. Dat houdt dus in dat als wij het voorgaande als experiment uitvoeren, wij een deeltje met de Planckmassa fabriceren. Het voldoet eigenlijk ook nog aan de definitie: ‘massa is weerstand tegen versnelling’. Die weerstand kunnen we letterlijk nemen, het is weerstand tegen een volume waar het eigenlijk ‘niet’ thuishoort.
Zwaartekracht zou alle andere krachten overtreffen.
‘t Hooft zegt hierover: ‘als we de weg inslaan naar het hele kleine, (de ‘Grote Woestijn’ noemt hij het), een terrein van speculatie, een ding is echter duidelijk, er komt een eind aan dat gebied. (een grens kun je zeggen). Je kunt namelijk uitrekenen wanneer het gebeurt dat de zwaartekracht alle andere krachten gaat overtreffen’. (Hij geeft aan waar die grens is): ‘dat is als de massa’s groter worden dan 1019 protonmassa’s, en dat correspondeert met verschijnselen die structuren hebben met de afmetingen van 10-33cm. Zouden we het niveau van ons onderzoek nog kleiner willen maken, dan zou wat de zwaartekracht daar teweegbrengt onberekenbaar worden. Wat moeten we hiermee, is de toestand zo uitzichtloos of geeft ze juist een beter zicht op onze problemen? Ik denk het laatste, al is dat niet met een paar woorden gezegd. Het lijkt erop dat hier de sleutel in zit om zwaartekracht en dus ook de tijd, denk aan tijddilatatie, te integreren in ons beeld van wat een atoom eigenlijk is. Eerst zijn laatste opmerking: ‘iedere poging een ruwe schatting te doen geeft onzinnige uitkomsten’. Het klinkt misschien gek, maar dat is een fatalistisch standpunt. Want wat geeft het eigenlijk aan? Bij nog kleinere structuren, kleiner dan Plancklengte, wordt de zwaartekracht onberekenbaar. Dat wil zeggen dat er over die gréns van de Planckmaten een enorme energie moet zijn, die zoals men denkt een bron van zwaartekracht oplevert. Het moet dus pure energie zijn want het lijkt niet logisch dat het om oneindige massa gaat die die onzinnige zwaartekrachtsuitkomsten geeft. Oneindige massa we zagen het al kan niet bestaan. Het gaat er dus om, om die verschillen (enorme) in schaal goed te interpreteren. Wat bedoel ik hiermee? Alle massa die met materie verbonden is en ‘blijvend’ is , dat wil zeggen niet na extreem korte tijden vervalt, heeft redelijke maten. Maten die ver boven het Planckniveau zitten. De schaal waarop materie functioneert ligt dus ver boven het Planckniveau. Deeltjes mét de Planckmassa kunnen dus eigenlijk niet bestaan. Dergelijke zware deeltjes kunnen evengoed door óns tot massa ‘gedwongen’ energetische processen of patronen zijn die een rol spelen bij de instandhouding van of tot de totstandkoming van die deeltjes, die tot de normale materie behoren. Elektronen en quarks.
Heeft de massa van elektronen en quarks een betekenis?
In het geval nu van elektronen en quarks binnen natuurlijke atomen dwingen wij deze natuurlijk niet om in een kleinere ruimte te bewegen. Maar als het principe van kleinere ruimtes, meer beweging en dus meer massa opgaat volgens quantummechanische wetten, dan moet dat een universeel principe zijn. Toegepast op elektronen en quarks kunnen we dan twee dingen vaststellen. Ten eerste bewegen elektronen in een veel grotere ruimte dan quarks en ten tweede zijn quarks zo’n tien tot twintig keer zo zwaar als elektronen. Het up quark heeft ongeveer tien keer de massa van een elektron en het downquark ongeveer twintig keer. Het up en down quark zijn de normale quarks in in natuurlijke atomen. Kunnen we nu simpelweg zeggen dat quarks veel sneller bewegen dan elektronen omdat ze in een veel kleinere ruimte bewegen? Ik denk niet dat de oplossing is. Het toenemen van massa is niet slechts een kwestie van bewegen en dus bewegingsenergie die omgezet wordt in massa. Het is veeleer een toegenomen kromming van ruimtetijd, zoals duidelijk blijkt uit het voorbeeld van neutronensterren. De kleinere ruimte waarin quarks bewegen is dus een kwestie van een toegenomen ruimtetijdkromming. De reden hiervan is de asymmetrische tijdpijl, zodat quarks zich verder op die asymmetrische tijdpijl bevinden dan elektronen. Als we dit beeld even willen vasthouden, dan komen we, als we alle gegevens op een zinvolle manier met elkaar in verband brengen, tot een heel ander atoombeeld. En wel een beeld waarin de tijd een belangrijke rol speelt, Vanaf het tot stand komen van elektronen door vacuümprocessen afdalend naar quarks via die asymmetrische tijdpijl.
Een overeenkomst van protonen en neutronen met een zwart gat!
Dat gaat dan via protonen en neutronen als ruimtetijdconfiguraties, die niet afgedaan hebben nu men aanneemt dat quarks fundamenteler zijn dan protonen en neutronen. Integendeel, het blijkt dat quarks op zich niet kunnen bestaan, men kan ze niet losmaken uit protonen of neutronen. Dat wordt quarkopsluiting genoemd. In feite kunnen we een proton (of neutron) met een zwart gat vergelijken. Wat eenmaal binnen een zwart gat is komt er niet meer uit. Dat komt omdat men zegt dat de zwaartekracht te sterk is om de weg terug mogelijk te maken. Beter is te stellen dat de ruimtetijd binnen een zwart gat zodanig gekromd is dat er geen beweging mogelijk is van het zwart gat af. De overeenkomst is dan dat binnen een proton de ruimtetijd zodanig gekromd is dat quarks er niet uit kunnen, hoe snel ze ook bewegen. En dat schijnt soms met nagenoeg de lichtsnelheid te gebeuren. Als we deze consequentie verder door trekken dan moet er ook een singulariteit in proton of neutron zitten. Dat is bovendien het logische gevolg van een asymmetrische tijdpijl. Ze heeft een begin én een einde. In deze hele opzet hadden we het ook over tijddilatatie. Al naar gelang hoever we met onze materie op de asymmetrische tijdpijl zitten neemt de tijddilatatie toe. In het groot hebben we gezien dat ze toeneemt als zwaartekracht groter wordt, de intervallen tussen de ene trilling en de andere worden steeds korter, de tijd gaat sneller. Je kunt het ook een contractie van energie noemen, maar de ruimte ondergaat ook een dilatatie, dat wil zeggen ze ondergaat een kromming of wordt gecompactificeerd. Dat proces gaat door tot in de singulariteit, zoals we al aanhaalden gaat materie (massa) over in energie en die energie neemt in dilatatie toe tot ze oneindig wordt. De intervallen tussen de ene trilling en de andere wordt steeds korter tot ze vervloeien in een continuüm. Dat is mogelijk doordat materie een vorm van energie is die we de ‘materiegolf’ van ‘de Broglie’ noemen.
Als we nu dit proces doortrekken naar een proton/neutron dan ‘zien’ we dat materie in de vorm van elektronen vanaf een ‘hoogste’ energieniveau, maar ook het hoogste niveau op de asymmetrische tijdpijl, afdaalt naar ‘lagere’ energieniveaus tot het voor elektronen laagste niveau, wat tijd én energie betreft. Ofwel de ‘constante actie’ tijd maal energie, die verandert al naar gelang waar een ‘elektron’ zich op de asymmetrische tijdpijl bevindt. Het laagste niveau wordt dan algemeen als echt ‘het laagste’ gezien gezien de constante van Planck. Dat zou het elektron ‘behoeden’ voor een ineenstorting in de kern óf in een proton. Omdat die elkaar eigenlijk aantrekken door tegengestelde lading.
Elektronen en de kern.
Het lijkt er echter op dat een elektron dat in zijn laagste energieniveau is, wel degelijk in de kern kan komen. Dat zijn die elektronen die zich in een s orbitaal bevinden, bij andere orbitalen p,d,f, genoemd kan dat niet. Dat komt omdat deze orbitalen een zogenaamd knoopvlak hebben, een s orbitaal heeft dat niet.[11] Peter Atkins beschrijft dit uitgebreid, ik moet er bij zeggen dat de interpretatie die ik geef niet van hem, maar van mijzelf is.‘Behalve dat s orbitalen geen knoopvlak hebben zegt hij bijvoorbeeld nog van een 2s orbitaal dat het een (elektronen) wolk is met een centrale zone van hogere dichtheid hetgeen betekent dat een elektron dat deze orbitaal inneemt, met een kans van meer dan nul kan doordringen in het hart van het atoom, waarbij het de volledige aantrekkingskracht van de kern moet ondervinden. Daarom is de kern in het geval van het 2s elektron slechts voor een deel afgeschermd: afscherming wordt gedeeltelijk teniet gedaan door wat we penetratie noemen.’ Aldus Atkins. Wat kan dit betekenen? Om met het laatste te beginnen, dat de kern gedeeltelijk is afgeschermd zou kunnen betekenen dat een 2s elektron een gedeelte van zijn tijd als elektronconfiguratie in die ruimtetijd positie verkeert dat het in de kern kan penetreren. Dat lijkt logisch omdat het natuurlijk ook als 2s elektron in zijn normale toestand als elektron moet kunnen fungeren. Ik volg hier even het verhaal van Atkins over het 2s elektron, hij geeft echter aan dat in alle s orbitalen van een waterstofatoom het ene elektron in de kern zelf gevonden zou kunnen worden, in het midden van de centrale wolk. Bij alle andere orbilalen kan dat dus niet die hebben een knoopvlak dat de kern afschermt. Of kun je zeggen dat het de elektronen binnen de orbitaal houdt?
Je kunt dus ook zeggen, om de lijn van de asymmetrische tijdpijl te volgen, alleen die s orbitalen, met hun elektronen, hebben een zodanige gekromde ruimtetijd dat deze tot in de kern zich kan uitstrekken. Of beter misschien nog, die gedeeltelijke afscherming van het elektron wordt teniet gedaan op het moment dat het elektron, de ruimtetijdinterval ervan, zodanig kromt dat het deel wordt van of samenvalt met de protonruimtetijd. Die gedeeltelijke afscherming vertegenwoordigt dan die ruimtetijd van de elektronconfiguratie dat het als elektron fungeert. In de beschreven opvatting van Atkins is er verschil tussen de 1s orbitaal en de andere 2s en verder. Het lijkt erop dat de 1s orbitaal geen gedeeltelijke afscherming heeft, niettemin verdwijnt het elektron niet zomaar in de protonruimtetijd. Dat komt doordat een elektron zich niet doorlopend in de fase van het midden van de elektronwolk bevindt. Men noemt dit quantum-mechanische onzekerheid, waardoor we aannemen dat het elektron op een positie ‘gevonden’ kan worden, die zich bevindt op een willekeurig vlak dat door de kern gaat. Het is echter ook mogelijk dat we niet weten wanneer het elektron zich in die ruimtetijdconfiguratie bevindt, zodanig dat het samenvalt met de protonruimtetijd.
Kan een elektron een quark worden?
Wat we hier schetsen is dus behalve het verloop van de asymmetrische tijdpijl, het verdere verloop van een elektron naar een quark. Hoe is dat mogelijk? Een quark heeft toch een gebroken lading en een elektron niet? Men dacht altijd dat kan niet, maar een onderzoek heeft aangetoond dat er wel degelijk gefractioneerde ladingen (breukladingen zoals bij quarks) kunnen bestaan, het zogenaamde gefractioneerde quantum-Hall effect. Maar wellicht heeft de verdergaande kromming van ruimtetijd van protonen er iets mee te maken? Opmerkelijk is dat neutronen in het geheel geen lading hebben. Er is ook een verschil van invloed van de elektromagnetische kracht, terwijl elektronen volledig daaraan onderworpen zijn, zijn protonen er deels aan onderworpen en deels aan de sterke kracht. Neutronen echter hebben géén deel aan de elektromagnetische kracht, maar zijn geheel onderworpen aan de sterke kracht. Afhankelijk van de min of meer gekromde ruimtetijd en een verder of minder ver verloop van de asymmetrische tijdpijl, hebben we dus te maken met de elektromagnetische kracht of met de sterke kracht. Als we hier terugdenken aan de voetnoot van Motz, waar de sterke kracht wordt opgevat als zwaartekracht en daarbij in ogenschouw nemen de verdergaande ruimtetijdkromming van protonen ten opzichte van elektronen, dan zou hier de zwaartekracht inderdaad een grotere rol kunnen spelen dan men denkt. Het is dan niet de zwaartekracht van de quarks, want die is miniem, maar die van ruimtetijd zelf. Maar beter nog uitgedrukt als het verdere verloop van de asymmetrische tijdpijl. Hoe de ruimtetijd zich verder kromt onder de invloed van de asymmetrische tijdpijl, zal nog verder uitgezocht moeten worden. En dat de consequentie ervan is een toenemende zwaartekracht in het atoom naarmate de schaal kleiner wordt, tot op het Planckniveau. Vandaar dat ik niet spreek over de zwaartekracht van een massa, zoals bijvoorbeeld een quark.
De verschillende krachten hangen samen met het niveau van de asymmetrische tijdpijl.
Deze toenemende zwaartekracht (eigenlijk de asymmetrische tijdpijl) is er dan verantwoordelijk voor dat de verschillende krachten afhankelijk zijn van die toenemende zwaartekracht. In eerste instantie is het daardoor mogelijk dat de elektromagnetische kracht overgaat in de sterke kracht en naarmate we het Planckniveau naderen gaat die over in de zwaartekracht[12]. Als dit een logische consequentie is, dan zal dat ook zijn invloed hebben op onze kijk betreffende het atoom. Eerder belichtte ik al een andere kijk op het ontstaan van elektronen vanuit het vacuüm en hier komt een kijk op quarks naar voren die misschien weerstand zal oproepen, omdat ze afwijkt van de aanvaarde opvattingen. Het is interessant dat er meer en meer onderzoekingen komen die laten zien dat het ‘eenvoudige quarkbeeld’ van drie quarks per proton/neutron wellicht aan een herziening toe is. Het hoeft niet zo te zijn dat het geheel afgedaan heeft, maar het is misschien niet verfijnd genoeg. Niet wat tijd betreft maar ook niet wat ruimte betekent. Voor we daar op ingaan zullen we eerst enkele aanhalingen doen, die een buitengewoon dynamisch beeld schetsen van de inhoud van protonen/neutronen. De vraag rijst: ‘zijn quarks wel wat we denken’? De eerste heeft als titel: ‘Kerndeeltjes draaien fysica ‘n loer’.[13] Ik geef een samenvatting: ‘Het artikel komt er op neer dat hoewel proton en neutron altijd ‘n spin hebben van ‘n half, dat niet direct verband houdt met de spin van de quarks. Sterker de quarkspins leveren samen nauwelijks een bijdrage aan de spin van een kerndeeltje, de oorzaak is onbekend. Men denkt dit te moeten zoeken in een gedetailleerder beeld van het proton of neutron. Volgens QCD worden 3 quarks bij elkaar gehouden door heen en weer vliegende gluonen, voor het gemak nam men aan dat gluonen zo willekeurig bewogen dat ze géén bijdrage aan de totale spin gaven.
Vermoedelijk is de werkelijkheid ingewikkelder. Gluonen bestaan niet permanent maar gaan over in quark en antiquark en weer opnieuw in gluonen. Van Dantzig (een van de onderzoekers): ‘Kerndeeltjes zijn in feite een woeste zee van quarks, gluonen en antiquarks die allemaal met de lichtsnelheid bewegen. Het ziet er naar uit dat die draaikolk als geheel aan de spin van het proton of neutron bijdraagt.’ Interessant maar slechts een eerste aanzet, het geeft aan dat het beeld niet zo eenvoudig ligt als men oorspronkelijk dacht: ‘Een mooi eenvoudig mathematisch beeld dat in het standaardmodel past’. Opmerkelijk is in ieder geval, dat quarks én gluonen in elkaar kunnen overgaan én zelfs tijdelijk antiquarks vormen. Dat laatste geeft aan dat er mechanismes werkzaam moeten zijn die nog steeds veranderingen veroorzaken en dat het niet zo is dat quarks en antiquarks in de ‘big bang’ ontstonden en door een of ander wonderlijk mechanisme er een restant quarks overbleef dat verantwoordelijk zou zijn voor álle huidige materie. Dat klinkt misschien gewaagd, maar er zijn heel wat aanwijzingen dat het genuanceerder is, ja wellicht heel anders!
We gaan naar een volgende aanhaling[14], met als titel: ‘In het proton woedt constant ‘n houseparty’, (een samenvatting). Wat de onderzoekers aantroffen in het proton ‘lijkt op een drukke dansvloer met veel meer quarks dan het drietal van de ‘eenvoudige’ standaardtheorie. Dat komt omdat niets in het binnenste een vaste identiteit lijkt te hebben’. Ook hier over gluonen: ‘uitgezonden door een quark bereikt het (gluon) niet altijd een andere quark, het kan zich splitsen in weer een quark en een antiquark, en die kunnen weer gluonen uitzenden’. Bentvelsen (een onderzoeker): “Er bestaat zo een ingewikkeld netwerk van relaties tussen onderdelen van het proton,……… Zo is vastgesteld (metingen ’92) dat de traagst bewegende quarks en gluonen op de dansvloer verreweg het talrijkst zijn, De metingen lijken zelfs aan te geven dat het oneindig druk wordt als naar nagenoeg stilstaande quarks en gluonen wordt gekeken”. Dan nog: “Dat past op geen enkele manier in de conventionele theorieën. Als de inwendige deeltjes zeer dichtbij op elkaar gepakt zijn, moeten ze elkaars aanwezigheid gaan voelen. Daarover bestaan wel enkele onconventionele ideëen”.
Er lijkt een dynamischer beeld in het zicht te komen.
Ook hier vallen enkele dingen direct op: ‘er is een doorlopende voorstelling, een overgang van quark naar antiquark, naar gluonen en omgekeerd. De gluonen leveren van tijd tot tijd quarks en antiquarks op. Wat ook in het oog springt, is dat het conventionele beeld van quarks die elkaar beïnvloeden door de sterke kracht met behulp van gluonen, die de quarks aan elkaar binden (gluon betekent lijm), wel eens heel anders zou kunnen zijn. Aktiever, of zelfs een heel andere betekenis hebbend. Het lijkt er ook op dat de ‘zwakke kracht’ een grotere rol speelt dan gebruikelijk, omdat er voortdurend deeltjes of vervallen of in elkaar overgaan. Het is goed dit te onthouden, later is het misschien mogelijk om tot het inzicht te komen dat de vier krachten in wezen manifestaties van één proces zijn. En dan niet als een oorspronkelijke kracht in het begin van de ‘oerknal’ Maar als een proces dat zich in verschillende stadia van het ontstaan van elektronen op de asymmetrische tijdpijl, tot in het singuliere punt van proton of neutron in verband met de quarks en het einde van de asymmetrische tijdpijl, voordoet als een van de vier krachten. Dit proces verandert naar gelang de ruimtetijd een specieke plaats heeft op die asymmetrische tijdpijl. Nauwkeuriger gezegd veranderen de onderderdelen ruimte en tijd (als ruimtetijdintervallen) naar gelang het stadium op de asymmetrische tijdpijl. De ruimtetijd entiteiten die de deeltjes zijn, zijn ook een hoeveelheid ‘quantum van actie’ met hun eigen tijd maal energie, die net als ruimte en tijd hun eigen waarden hebben. Afhankelijk van waar ze zich op de asymmetrische tijdpijl bevinden.
Het ‘mysterie’ van kernspin.
Er is nog een recenter artikel dat verwijst naar de proton en quark problemen, het is getiteld ‘The Mystery of Nucleon Spin’.[15] Het geeft grotendeels dezelfde problemen weer als voorgaande maar tracht ze ook te ontrafelen. Het gaat op detailkwesties in en probeert het ‘spinmysterie’op te lossen. Opmerkelijk is ook de invoer van het ‘strange quark’ dat volgens de gangbare opvattingen in gewone protonen niet voorkomt. Daarbij komt nog het voorkomen van virtuele quarks en antiquarks, die het beeld van een dynamische ‘dansvloer’ van quarks en gluonen alleen maar ingewikkelder maken. Het gaat dus blijkbaar niet alleen om ‘up en down quarks’. De conclusie is echter: ‘De details over hoe die dans de spin van een proton voortbrengt zijn nog moeilijk te berekenen en zijn slechts ‘gradueel’ aantoonbaar in een experiment’. En verwijzend naar een afbeelding in het artikel: ‘Deze momentopname van een enkele configuratie verwijst slechts naar quantumonzekerheden’ en ‘dynamische fluctuaties’. ‘Verwijst slechts’ naar ‘quantumonzekerheden’ en ‘dynamische fluctuaties’ lijkt een makkelijke uitweg voor problemen die nog moeilijk te doorgronden zijn. Wat dus ontbreekt is complete visie op wat een atoom nu eigenlijk is. Daarvoor is het nodig te weten te komen wat ruimtetijd nu eigenlijk is en vooral in samenhang met Planck’s quantum van actie, ‘tijd maal energie’. Misschien dat juist dit ‘spin mysterie’ ertoe kan bijdragen, vanwege de motivatie wat ‘spin’ voor plaats heeft in de hele configuratie van een atoom. In het licht van het golf-deeltje probleem en als we Born’s uitspraak ‘een deeltje is een deeltje én een golf, maar nooit allebei tegelijk’, letterlijk nemen, dan is de spin waar wij naar op zoek gaan er alleen maar als het deeltje in zijn deeltje stadium verkeert. Op merkelijk is ook dat spin aan de golffunctie toegevoegd moet worden.
Er is zoals beredeneert nog een ander stadium, dat is dat van het golfachtige moment. Dat wordt ook wel uitgedrukt alsof het deeltje uitgebreid wordt, minder compact dus. Maar, en dat is interessant, het zal duidelijk zijn dat een deeltje, als echt deeltje precies positie bepaald, een andere ruimtetijd heeft dan een uitgebreid deeltje. En wellicht heeft dat laatste, die uitgebreidere ruimtetijd ook een spin, maar die soort spin wordt niet bepaald en is wellicht ook veel moeilijker te bepalen. Hier komen we dadelijk nog op terug. Als de spin van het deeltjes stadium, pas bepaald kan worden op het moment dat de golffunctie gereduceerd is, dan hangt die soort spin samen met het nauwkeurig positie bepaald deeltje. Want ook als we het deeltje ‘bekijken’, vaststellen dat er een deeltje is (positie bepaald) reduceert de golffunctie. Dat betekent ook dat de ‘specifieke massa’ van het deeltje zijn kleinst mogelijke ruimte heeft ingenomen, het meest gecomprimeerd is. We zagen al eerder dat massa samenhangt met ruimtetijd en dat de hoeveelheid massa per volume eenheid bepaald wordt door de plaats waar die massa zich op de asymmetrische tijdpijl bevindt. In wat tradionelere taal, afhankelijk van de sterkte van het gravitatieveld waar de massa zich bevindt.
Er lijkt een samenhang tussen spin en massa te zijn.
Nu blijkt dat bij spin nog iets merkwaardigs betrokken is. Gelijkgerichte spins van atomen en kerndeeltjes blijken een grotere massa op te leveren dan tegengestelde spins. Een waterstof atoom met spin nul heeft een massa van 0,9 GeV. De spin van het ene elektron is tegengesteld aan de spin van het proton, beide hebben spin een half. Maar wat nu als het elektron en het proton gelijkgerichte spins hebben, dan resulteert dit in meer massa. Die wordt dan 0,9 GeV + 6. 10-15 GeV, niet veel meer dus, maar dat zal zijn reden hebben. En zijn spin wordt een. Maar nu twee soortgelijke situaties namelijk een proton en een delta+ deeltje, beide hebben dezelfde aantallen quarks en dezelfde soort, twee up en een down quark, alleen in het proton is het down quark tegengesteld aan de up quarks, waardoor de spins van het down quark en een up quark tegen elkaar wegvallen. Er blijft slechts een halve spin over, dat wordt die van het proton. Bij het delta deeltje zijn de spins van de quarks gelijkgericht, dat levert niet alleen 3/2 spin op, maar ook aanmerkelijk meer massa. Het proton heeft de genoemde 0,9 GeV, maar het delta deeltje 1,2 GeV, zo’n 30 % meer.
Op zich lijkt het heel logisch, als twee touwtrekkers van gelijke sterkte aan de uiteinden, dus tegengesteld trekken dan gebeurt er niets, spin nul dus. Maar als er twee aan het ene uiteinde trekken en een aan het andere dan winnen de twee, als ze alle drie even sterk zijn dan winnen de twee op basis van de ene die geen tegenkracht voelt. In het geval van het delta deeltje trekken ze alle drie in dezelfde richting, dat levert dus meer op dan in het proton. Bij het delta deeltje is alle bewegings energie in een richting gericht. Dat is even wat simpel want het is niet alleen bewegingsenergie, maar het gaat om spin. Spin is een inherente draaiïngsenergie om een denkbeeldige as. Zoals we echter gezien hebben is dat ook bepalend voor meer of minder massa.
Heeft spin iets te maken met de specifieke ruimtetijd van een deeltje?
De vraag rijst dus betekent spin iets voor de specifieke ruimtetijd van een bepaald deeltje? Opmerkelijk is dat de draaiïng van spin 2 maal 3600 is, voordat ze op haar uitgangspunt is teruggekeerd. Normaal is dat als je iets 3600 draait het dezelfde positie inneemt. Dat er dus sprake is van twee keer ‘n volledige omwenteling, kan samenhangen met het idee dat spin bijdraagt aan comprimatie van ruimtetijd. Twee volledige omwentelingen betekent dan iets meer dan dat een deeltje alléén maar op zijn uitgangspunt is teruggekeerd, het betekent een ‘kromming’ van ruimte en tijd. Als spin aan de golffunctie moet worden toegevoegd, en alléén maar gemeten kan worden als de golffunctie instort (of gereduceerd wordt), dan kunnen er momenten zijn, ook in de natuurlijke toestand, dat een deeltje inderdaad een deeltje is. In overeenstemming met het eerder beredeneerde is er afwisselend een deeltje én een golfachtigstadium. We zagen al dat massa afhankelijk is van de ruimtetijd entiteit die met die massa overeenkomt. In hoeverre kan dan een delta+ deeltje meer massa hebben dan een gewoon proton, zo’n 30 %, terwijl een gewoon waterstof atoom waarvan de spin van elektron en proton gelijkgericht is, maar zo’n heel kleine fractie massa meer heeft. Hoewel een elektron maar heel weinig massa heeft, moeten we de oplossing zoeken in de verschillende ruimtetijd van de besproken voorbeelden.
De ruimtetijd van zowel elektron[16] als proton zijn verschillend. De ruimtetijd van het elektron bevindt zich buiten het proton en dat blijft zo, of de spin van beide nu gelijkgericht is of niet. In ieder geval wordt in het geval van gelijkgerichte spin wel de ruimtetijd van elektron en proton gericht als een gezamenlijke eenheid ruimtetijd ten opzichte van de totale ruimtetijd van het heelal. In het geval van tegengestelde spin van elektron en proton wordt die gelijkgerichtheid op de ruimtetijd van het heelal beperkt. Als geheel heeft zo’n atoom, het waterstof atoom dus, een spin nul, de gezamenlijke gerichtheid op de de totale ruimtetijd van het heelal heeft dus een zekere neutraliteit. Misschien zit er ‘n verwijzing in naar het fundamentele karakter van het element waterstof. Van alle elementen heeft waterstof wel de eenvoudigste ruimtetijd. De onderdelen zelf hebben wel hun eigen spin.
Gaan we nu nog even naar het delta deeltje dan bemerken we een groot verschil in ruimtetijd, De drie quarks hebben dezelfde gerichtheid, maar ze bevinden zich binnen dezelfde proton ruimte als van het gewone proton waarvan de quarks niet dezelfde gerichtheid hebben. Het ene upquark valt ‘weg’, wat spin betreft tegen het tegengestelde down quark. Zodat de ruimtelijke gerichtheid ten opzichte van de totale ruimtetijd van het heelal minder is dan in het geval van het delta deeltje. Daar zijn de quarks alle gelijkgericht, en dus de gelijkgerichtheid van de ruimtetijd van de quarks ten opzichte van de totale ruimtetijd is dan groter dan bij het proton.
Is er sprake van een ‘gerichtheid’ van materie op de ‘totale’ ruimtetijd?
De conclusie die hier uit getrokken kan worden is dat de meer of mindere mate van massa van een ruimtetijdentiteit, een deeltje of een gecombineerde entiteit zoals bijvoorbeeld protonen, afhankelijk is van de mate waarin de ruimtetijdonderdelen gericht zijn op de totale ruimtetijd van het heelal.
Merkwaardig is dat alle normale materiedeeltjes zoals elektronen protonen neutronen en quarks alle spin 1/2 hebben terwijl het delta deeltje spin 3/2 heeft, maar dat het slechts kort bestaat. Het vervalt na extreem korte tijd. Je zou dus haast denken dat het bestaan van materie zonder dat het vervalt een samenhang vertoont met de soort van gerichtheid van zijn spins. Dus van de gerichtheid van zijn ruimtetijdeenheden ten opzichte van de totale ruimtetijd. Een facet wat dit lijkt te ondersteunen is dat een deeltje met spin werkt als een gyroscoop. Het kenmerk van een gyroscoop is dat hij ongeacht de beweging van het apparaat, machine, schip of vliegtuig, waarin het is opgesteld zijn oriëntatie behoudt. Een gerichtheid op wat men noemt de verre ster(ren). Een eufemistische uitdrukking waarmee men wil zeggen dat een gyroscoop zijn eigen orientatie behoudt ten opzichte van het heelal. Zo’n gerichtheid van een gyroscoop verbonden aan een bewegend apparaat maakt een positie bepaling mogelijk op aarde, een praktische toepassing, maar de aarde zelf werkt als een gyroscoop ten opzichte van het zonnestelsel en het zonnestelsel als een gyroscoop ten opzichte van de melkweg. De melkweg tenslotte ten opzichte van het heelal. Oppervlakkig gezien lijkt dat weinig spectaculair alles heeft nu eenmaal een plaats in het heelal. Maar de consequentie hieruit is dat het heelal een bepaalde vorm heeft én dat die vorm, zijn ruimtelijke uitgebreidheid, bepalend is voor de beweging van alles in het heelal, tot op deeltjes niveau toe. Als deeltjes dus als gyroscopen gezien kunnen worden, dan hebben ook zij immers een gerichtheid op de ‘vaste’ ster(ren). Een uitgesproken gerichtheid van hứn ruimtetijd, ieder voor zich, ten opzichte van de totale ruimtetijd van het heelal.
Heeft een speciale gerichtheid van deeltjes invloed op hun stabiliteit?
En zoals we al zagen dat de zogenaamde stabiele deeltjes een bepaalde gerichtheid hebben, met als spinwaarde een half, lijkt het erop dat, dat een voorwaarde is voor hun specifieke ruimtetijd en hun massa, om materie te kunnen vormen. Nu zijn er behalve de ‘gewone’ materiedeeltjes nog andere die ‘halftallige’ spin hebben, dat zijn echter geen deeltjes die materie vormen maar ontstaan in experimenten of in bijzondere energetische omstandigheden in het heelal. Ze leven echter zeer kort en het lijkt erop dat deze deeltjes die dus maar zeer kort massa hebben, verwijzen naar energie patronen in het golfachtige bestaansdeel van ‘gewone deeltjes’. Hun ruimtetijd bestaat dus ook maar kort en dat kan er op wijzen dat er een principe bestaat in wat aanvaardbare ruimtetijd is. De voorgaande deeltjes met halftallige spin noemt men fermionen, daarnaast bestaan er ‘deeltjes’, met heeltallige spin, met waarden als nul, een, twee, dan heb je het wel zo’n beetje gehad. Deze laatste groep noemt men bosonen en het bekendste lid ervan is wel het foton dat geen massa heeft. Als massa een vorm van gecomprimeerde ruimtetijd, gecondenseerde energie is, dan kun je van een foton zeggen dat het géén ruimtetijd entiteit is, deze eigenschap heeft het foton gemeen met de gluonen, de ‘fotonen’ van de sterke kracht.
Bosonen met of zonder massa?
Nu zou het eenvoudig zijn als we konden zeggen ‘fermionen’ zijn deeltjes met massa, en massa vertegenwoordigt ruimtetijd. Daarnaast zijn er bosonen en deze vertegenwoordigen energie zonder met massa verbonden te zijn. De twee besproken bosonen, fotonen en gluonen, voldoen hieraan. Merkwaardig genoeg zijn er ook tal van zware kortlevende deeltjes met heeltallige spin, strikt genomen zijn het dus bosonen mét massa, die vlieger gaat dus niet op? of toch wel? Wel ook deze ‘heeltallige spindeeltjes’ leven zoals gezegd heel kort en ontstaan voornamelijk in experimenten onder extreme omstandigheden, dus ook van deze deze deeltjes kan gezegd worden dat hun massa, hun gecomprimeerde ruimtetijd, alleen maar onder deze extreme omstandigheden kan bestaan, en dan nog uiterst kort.
Dat wat men het ‘Pauliprincipe’ noemt geeft ondersteunig aan deze gedachte, het zegt namelijk dat twee fermionen nóóit op dezelfde plek kunnen komen. Dat wordt verklaard doordat hun ‘bewegingen’ nooit precies hetzelfde zijn. Dat kan, maar dat kan komen doordat ze ieder hun eigen ruimtetijd innemen, terwijl voor bosonen geldt dat ze allemaal op dezelfde plek gevonden kunnen worden, dat wil zeggen dat hun bewegingen kunnen samenvallen, maar ook hun ruimtetijd zal dan samenvallen. Dit moeten we wel even nuanceren, het is niet per defintie zo dat bosonen op één plek gevonden kunnen worden maar in bepaalde omstandigheden kan hun ruimtetijd gezamenlijk een grotere ruimtetijd innemen. Deze redenering laat dus ook zien dat deeltjes met heeltallige spin eigenlijk massaloos moeten zijn. Want als het bosonen principe voor die zware deeltjes met heeltallige spin zou gelden, dan betekende dit dat er deeltjes met massa op een en dezelfde plek gevonden zou kunnen worden. Uiteindelijk zou dat extreem zware deeltjes opleveren, denk maar eens aan W en Z bosonen die van zichzelf al zeer zwaar zijn. De reden dat, dat niet kan geeft al aan dat hun ruimtetijd, die hun massa weergeeft, kunstmatig is. En de vraag rijst dan, of bosonen niet veeleer energetische concentraties zijn in bepaalde wisselwerkingen en dat wij ze als bosonen met massa detecteren zou dan door onze experimenten komen. Wij dwingen dan die energetische concentraties in een sterk positie bepaalde ruimtetijd en denken vervolgens dat we met deeltjes te maken hebben. Het komt er dan op neer dat ook déze bosonen, met grote massa, geen ruimtetijdcomprimatie zijn, dus géén echte deeltjes zijn.
Fermionen die bosonen worden.
Deze hele redenering geldt dus voornamelijk in normale omstandigheden, dat wil zeggen in ‘normale’ gravitatievelden, want we ‘zien’ dat al in een neutronenster grote veranderingen optreden die er toe leiden dat elektronen in protonen geperst worden en dat daarom een neutronenster grotendeels uit neutronen bestaat. Die veranderingen gaan in een zwart gat onverminderd door en als daar het ‘Pauli principe’ geldig is dan zullen fermionen overgaan in bosonen, onder de invloed van naar oneindigheid neigende zwaartekracht. Dat is niet moeilijk te begrijpen, want in een zwart gat wordt de materie zodanig op elkaar geperst, dat deeltjes als fermionen wel op dezelfde plek gevonden dienen te worden, want in de singulariteit gaat massa, de ruimtetijd die massa inneemt over in een oneindige kromming. Hetgeen je ook kunt opvatten als een oneindige comprimatie. Dus nemen de fermionen in die omstandigheden het karakter van bosonen aan. Een karakter dat geen massa meer heeft, maar ook géén ruimte meer inneemt. Het zal dan om zuivere energie gaan, maar energie waarvan iedere quantificatie zoals van fotonen, verdwijnt. Want fotonen hoewel ze geen massa hebben, hebben toch ruimte nodig om te bewegen. Die ruimte is er echter niet meer.
Nu we zover gekomen zijn en de afloop van fermionen onder de zwaartekrachtscondities van een zwart gat hebben beschreven, moeten we nog terugkeren naar ons begrip van wat een gyroscoop is én doet. Want aan een eigenschap van een gyroscoop zijn we nog niet toegekomen en dat is dat een gyroscoop ondanks zijn gerichtheid op de ‘verre sterren’ aan precessie onderhevig is.
Een verder begrip van wat een gyroscoop is en doet.
Wat is dat precessie? We hadden het al over een lichaam dat om een as draait, bijvoorbeeld de aarde, heeft een vaste oriëntatie (in het geval van de aarde gericht op de poolster). De as die dus eigenlijk een gyroscoopas is verandert zelf ook heel langzaam van richting. In feite is dat de ‘denkbeeldige’ as van de baan van de aarde om de zon, dat komt omdat ‘het zonnestelsel’ als geheel ook een gyroscoop is, waarin de zon door zijn grotere massa de bepalende factor is. Een gyroscoop bevestigd aan een lichaam in rust behoudt zijn gerichtheid. Wat de aarde betreft is de precessie maar klein, van mercurius is bekend dat deze een vrij grote precessie heeft. Het kan nog erger, een aanhaling van Novikow , een russische astrofysicus[17]: “Aan het oppervlak van een neutronenster………kan de precessie snelheid van een gyroscoop zeer hoog zijn: slechts enkele malen zo klein als de rotatiesnelheid van de neutronenster zelf. Deze sterren draaien soms rond met een snelheid van tientallen malen per seconde of meer. De rotatieas van een gyroscoop in de nabijheid van zo’n snel roterende ster kan enkele malen per seconde rondtollen!” Novikow beredeneert dat die verandering van de draaisnelheid van de gyroscoop komt door dat een rondtollend lichaam een wervelend zwaartekrachtsveld heeft dat rondom het rondtollende lichaam meedraait en alle objecten in zijn nabijheid met zich meevoert. Dat rondwervelende zwaartekrachtsveld is vanzelfsprekend afhankelijk van de zwaartekracht van het lichaam en is dus klein in het geval van de aarde. Waardoor de richting van de gyroscoopas slechts heel weinig verandert. In de jaren negentig heeft men onderzoek gedaan naar het verschijnsel bij neutronensterren en zwarte gaten en men ‘zag’ dat inderdaad de ruimte zelf min of meer meegesleurd werd. Nu moet gezegd worden dat dat effect alleen maar gezien werd bij lichamen met een schijf gas rondom en bovendien als die schijf gas iets scheef ligt ten aanzien van de evenaar van het ronddraaiende lichaam.
Gevolgen voor gyroscopen in verband met zwarte gaten.
Nu is het mij niet bekend of een gyroscoop ook precessie verschijnselen vertoont bij niet rondraaiende lichamen, men denkt echter dat de meeste lichamen ronddraaien, maar ook schijnt het zo te zijn dat sommige zwarte gaten stilstaan. Het is echter de vraag of het enig verschil maakt, je kunt je namelijk niet voorstellen dat een gyroscoop die bijvoorbeeld een stilstaand zwart gat van verre nadert geen verandering zou ondergaan. De gerichtheid op de ‘verre sterren’ zal veranderen naarmate het zwarte gat dichterbij komt om de eenvoudige reden dat alle bewegingen de toenemende kromming van ruimtetijd zullen volgen. Dus de gyroscoop die rond zijn as draait zal zich meer en meer afwenden van de ‘verre sterren’, met als eindresultaat dat hij zijn gerichtheid op de ‘vaste sterren’ geheel zal verliezen en volledig gericht zal zijn op het zwaartekrachts eindpunt, de singulariteit in het zwarte gat.
We kunnen nu de vraag stellen of deeltjes als gyroscopen ook een gerichtheid op een zwaartekrachts eindpunt krijgen? Hierin zit dus een zekere cyclus voor een gyroscoop, en dus voor deeltjes die als een gyroscoop opgevat kunnen worden. Als voor een deeltje die cyclus geldt, dan moet er wel een zwaartekrachtseindpunt in het atoom aanwezig zijn. Hier denken we nog even aan G.‘t Hooft, die beredeneerde ‘dat als de positie van een deeltje met een nauwkeurigheid van één Plancklengte proberen te bepalen, de massa ervan ten gevolge van zijn bewegingen zo groot wordt als de Planckmassa, (Dat was 1019 protonmassa’s) het effect van de zwaartekracht tussen dit soort deeltjes wordt dan sterker dan iedere andere kracht die erop werkt.’ Het uitgangspunt bij dit soort redeneringen is doorgaans de massa die de enorme toename van zwaartekracht zou veroorzaken. Het is echter logischer, gezien de cyclus die ruimtetijd ondergaat tot in de singulariteit van een zwart gat, dat er een toenemende zwaartekracht geldt naarmate we afdalen naar Planckniveau. Als we een deeltje in de ruimte van één Plancklengte ‘zouden’ persen dan zou dat effect van de Planckmassa wellicht optreden, maar realiseren we ons eigenlijk wel dat we dan niets anders doen dan wat in die cyclus die tot een zwart gat leidt gebeurt? We comprimeren de ruimtetijd van het deeltje tot op het Planckniveau. Bovendien treedt dan ook nog het verschijnsel van ‘tijddilatatie’ op dat we reeds bespraken. ‘Het ogenschijnlijk langzamer verlopen van de tijd in een zwaartekracht veld’, dat dus eigenlijk ‘het sneller verlopen van de tijd’ inhoudt. De ‘intervallen tussen de ene trilling en de andere’ worden steeds korter, en dat werkt als een klok zoals we zagen, de tijd gaat dus steeds sneller.
Een asymmetrische tijdpijl levert een eindpunt op.
Voor ‘zware’ deeltjes geldt dus dat hun tijd sneller gaat dan die van ‘lichte’ deeltjes. Vooropgesteld dat we over fundamentele deeltjes spreken, omdat het over meer of minder gekromde ruimtetijd gaat, per deeltje. Zware deeltjes met meer massa, hebben natuurlijk meer zwaartekracht, maar het lijkt redelijk dat tijd, die ‘steeds sneller gaat’ fundamenteler is dan zwaartekracht. Tijd die ‘steeds sneller gaat’ levert vanzelf een eindpunt op, het einde van de asymmetrische tijdpijl. Het lijkt logisch dat dat eindpunt gevonden wordt op het ‘Planckniveau’, de kleinst mogelijke maten voor ruimte en tijd. De cyclus die we in het groot vinden, komen dus ook in het klein tegen, en wel binnen het atoom. Het atoom is al vanzichzelf een sprekend voorbeeld van een toenemende ruimtetijd-comprimatie, terwijl de kern, protonen en neutronen, heel wat meer massa hebben dan elektronen, zit de kern in ‘n fractie van de ruimte die elektronen tot hun beschikking hebben. De kern bevat dus deeltjes die in een ‘aanzienlijk kleinere ruimte geperst’ zijn. Hun effectieve ruimte is dus kleiner dan die van elektronen. Dat zou kunnen betekenen dat de ruimtetijd van elektronen van een grotere ruimtelijkheid is dan die van kerndeeltjes. Elektronen hebben daardoor een grotere vrijheid. Naarmate de asymmetrische tijdpijl vordert zal de ‘effectieve’ ruimte afnemen.
Als we nog even terugbladeren naar de aanhalingen over het quarkonderzoek, vallen enkele dingen direct op. Er is een ‘doorlopende voorstelling’, een overgang van quarks naar antiquarks, naar gluonen en omgekeerd. De gluonen zelf ‘leveren’ van tijd tot quarks en antiquarks op. Ook komt het ‘strange quark’ om de hoek kijken. Van het ‘strange quark’ wordt gezegd, in het ‘Scientific American’ artikel: niet gebruikelijk een onderdeel van gewone materie. Wat ook opvalt is dat er blijkbaar verschil van metingen is, Het ene artikel spreekt over quarks met nagenoeg de lichtsnelheid, het andere over trage of bijna stilstaande quarks. Bij die ‘stilstaande’ quarks wordt het ‘bijna oneindig’druk op de dansvloer. Enkele gedachten hierover: (bijna) stilstaande quarks zou kunnen betekenen dat het quarks betreft die aan het einde van de asymmetrische tijdpijl zitten en op het punt staan in een singulariteit te verdwijnen. Dat lijkt tegenstrijdig met de steeds korter wordende intervallen tussen de ene trilling en de andere, maar dat hoeft géén beweging op te leveren. We kunnen zeggen juist géén beweging, ondanks de opvatting over een deeltje in ‘een steeds kleinere ruimte geperst’. Het is juist die ‘steeds kleinere ruimte’ die het bewegen belemmert, althans beweging in de vorm van een baan. De trillingsbeweging gaat integendeel steeds sneller, wat samen hangt met de tijd die aan zijn eind komt. We zagen al eerder dat deze trillingen niet oneindig sneller kunnen gaan, hun intervallen (tijd) worden korter en korter, volgen elkaar steeds sneller op. Het zijn echter gequantificeerde intervallen. Uitgaande van het Planckniveau zal er een grens zijn aan die quantificatie. De intervallen zullen elkaar niét sneller opvolgen dan één Planckseconde, 10-43 sec. En de ruimte die zo’n trilling inneemt zal niét kleiner zijn dan één Plancklengte, 10-33 cm.
Het Planckniveau als overgangsgebied tussen eindig en oneindig!
Dan rest ons nog op het Planckniveau de Planckmassa, Herinneren we ons nog de opmerking van ‘t Hooft? Een deeltje in een ruimte geperst met de afmeting van één Plancklengte heeft een massa van 1019 protonen. Stelt U het zich eens voor, een proton heeft een afmeting van vele malen de Plancklengte en het is maar één protonmassa, wat moeten we ons dan voorstellen bij een massa van tien met negentien nullen maal de protonmassa en dan geperst in een ruimte die nul met een komma en achter de komma twee en dertig nullen en ‘n een, centimeter is (10-33 cm.) Een naar verhouding zeer grote massa in een zeer kleine ruimte, dat moet pure energie opleveren, met een aantal trillingen en intervallen tussen die trillingen die bijna oneindig zijn, maar nog net niet. Het zal dan maar een Plancklengte en een Plancktijd verwijderd zijn van oneindigheid in die zin dat alles vervloeit en continu in plaats van discontinu wordt. Het eindpunt van quantificatie. Wat die enorme Planckmassa in deze extreme omstrandigheden betreft, het is hoogstens massa/energie in de zin van Einstein, maar geen massa in de zin van een materiedeeltje. Dat zou een zodanige dichtheid opleveren dat ervan trillingen al helemaal geen sprake kán zijn. Er wordt nogal eens gezegd de Planckmassa is die van een kleine suikerkorrel. Dat lijkt niet veel maar het is wel 1019 protonmassa’s en pers dat korreltje maar eens in een Plancklengte, 10-33 cm. Dat alles zagen we in het licht van een asymmetrische tijdpijl, die logischerwijs een einde heeft, maar wil dat zeggen dat het daarmee ophoudt? Het is niet aannemelijk dat die Planck grens het einde is, logischer is dat het overschrijden van die grens oneindigheden oplevert.
Ogenschijnlijke tegenstrijdigheden in de experimenten.
Dat was een lang verhaal, maar nodig om de omstandigheden te schetsen die op het Planckniveau binnen een proton/neutron kunnen bestaan. We komen terug op de bijna stilstaande quarks, daarvan werd gezegd ‘het wordt bijna oneindig druk op de dansvloer. Hoe moeten we dat nu weer opvatten? Wel als quarks op het einde van die asymmetrische tijdpijl komen, dan zouden ze de Planckmassa kunnen krijgen. Herinnert U zich de woorden van Motz/Weaver nog, quarks kunnen de Planckmassa hebben, door de zwaartekracht die als sterke kracht geldt, verliezen ze het grootste deel van hun massa, en zo komen ze op ons over als gewone quarks. Dit vertaalt naar quarks op gewoon niveau én naar quarks op Planckniveau, en het idee krijgt enige realiteitswaarde [18]. Als we deze quarks met Planckmassa, op Planckniveau beschouwen als overgaand in energie op het einde van de asymmetrische tijdpijl, zoals ik beschreven heb, waarom komt de hele zaak dan op ons over als een dansvloer waar het bijna ‘oneindig druk’ wordt? Dat kan door onze metingen in onze experimenten komen, wij zoeken nu eenmaal naar ‘deeltjes’ en dan ‘vinden’ we ze ook. We moeten natuurlijk beseffen dat onze metingen bovendien gericht zijn op normalere energieniveaus, en zeker niet op de energieën op Planckniveau. Wat gebeurt dus blijkbaar? Omdat we géén deeltje met de Planckmassa detecteren, dat kunnen we niet en het is er ook niet, detecteren we deeltjes (al of niet virtueel) op de ons gebruikelijke energieniveaus. En omdat die energie op dat Planckniveau toch zo’n 1019 protonmassa’s vertegenwoordigt, detecteren wij haast ‘n oneindig aantal deeltjes op ons gebruikelijke energieniveau. In andere metingen (experimenten) komen wij misschien andere quarks tegen die nogal uiteenlopende massa’s hebben, zoals het topquark dat werkelijk ‘topzwaar’ is, zo’n 140 000 MeV, plus of min 40 000 MeV. De andere quarks komen nog niet eens in de buurt met hun massa en zeker de normale materie quarks, up en down niet, die respectievelijk slechts 5 en 10 MeV meten.
Er was nog meer, van Dantzig’s opmerking die juist het tegenovergestelde omvat van bovengenoemde bijna stilstaande deeltjes: ‘Kerndeeltjes zijn in feite een woeste zee van quarks, gluonen en antiquarks die allemaal met de lichtsnelheid bewegen.’ Dat lijkt geheel tegenstrijdig. De vraag is echter wat werd in ieder van die experimenten gemeten? In het eerste geval meten en berekenen we effecten dichtbij het eindpunt van de asymmetrische tijdpijl, deze effecten komen overeen met de singulariteit in een zwart gat. Beweging wordt zo ongeveer onmogelijk, dat wil zeggen beweging in proton/neutron als ruimtetijd configuratie. De enige beweging die mogelijk is, is die in de richting van het eindpunt, een volledige kromming van ruimtetijd en omdat dat op Planckschaal, heel klein dus, plaatsvindt meten wij nagenoeg stilstaande quarks. In het tweede geval ‘meten’ we misschien ‘echte’ beweging, namelijk van quarks, gluonen en antiquarks, op een wat ‘normaler’ niveau, dat van proton en/of neutron. Dat het op ons overkomt als ‘een woeste zee’ kan komen omdat de quarks op dat niveau ‘balanceren’ tussen een ‘normaal’ bestaan als materiedeeltjes in protonen (eventueel neutronen) en het ‘aantrekkende’ niveau van het eindpunt van de asymmetrische tijdpijl. Een zwaartekracht eindpunt.
Wat moeten we met extreem ‘zware’ quarks?
Komen we terug op bovenstaande topquark (en de andere niet normale quarks) dan lijkt het erop dat de detecties van dergelijke quarks informatie geven (of kunnen bevatten) van de processen die zich op dat planckniveau afspelen. Over het algemeen wordt wel gedacht dat deze quarks een rol speelden in de eerste ogenblikken van de ‘Big bang’, maar welke rol dat dan zou zijn is niet erg duidelijk. Er wordt gewoon aangenomen dat ‘ze’ er toen waren, Als we echter van eenheid uitgaan, daar bedoel ik mee dat resultaten bij hoge én lage energie, verbonden moeten zijn met informatie overdracht, dan moet het mogelijk zijn dat we met behulp van die zware quarks iets kunnen leren over processen die ook hede ten dage nog in atomen gevonden worden. Zoals uit de problemen met spin in protonen en neutronen blijkt. In de recentere proeven komt dan in ieder geval al het ‘strange quark’ voor, toch bepaald niet tot ‘normale’ materie geacht te behoren. En zo komen we als vanzelf op nog andere ingrediënten van protonen/neutronen, namelijk de antideeltjes van deze, inmiddels drie soorten, quarks. Als deze inderdaad gemeten worden, of uit berekeningen afgeleid, en we nemen aan dat deze kloppen, dan lijkt het er sterk op dat het oude quarkbeeld wat al te eenvoudig is. Eveneens krijgen we dan een andere inhoud van proton/neutron, een heel wat dynamischer inhoud, waar de dingen nooit lang zijn wat ze lijken. Is er een logischer rol voor antideeltjes weggelegd kunnen we dus vragen? Als we van aanvaarde standpunten uitgaan dan is het toch enigszins vreemd dat er antiquarks binnen proton/neutron gevonden worden. Ten eerste meent men toch dat er een klein ‘overschot’ aan ‘gewone’ deeltjes kort na het begin van de ‘Big bang’ overbleef, zodat nu het heelal alléén maar uit materie zou bestaan. Het lijkt er nu op dat antimaterie nog steeds een belangrijke rol speelt, althans als we antideeltjes ook als echte deeltjes willen zien. In het deel ‘Het elektron teruggaand in de tijd’ heb ik echter een beeld geschetst waarin antideeltjes een energie en informatie patroon voorstellen dat het totstandkomen van elektronen, materie dus, bewerkstelligt. Ten tweede zitten we natuurlijk met het idee dat deeltjes en antideeltjes elkaar annihileren, ofwel in een energieuitbarsting doen opgaan. Dat zou pas echte chaos opleveren in een proton, waarschijnlijker is het dat protonen en neutronen dan niet eens zouden bestaan. Dus in samenhang met het voorgaande idee in verband met elektronen en anti-elektronen (positronen), zullen we naar een andere oplossing moeten zoeken.
De Schrödinger golfvergelijking opnieuw belicht.
Mijns inziens zit de oplossing in het vacuüm en wel in het verband met het imaginaire en reële deel van een vacuümgolfvergelijking, als een uitbreiding of herinterpretatie van de Schrödingervergelijking. Er zal echter een groot verschil zijn met dat vacuümproces dat tot elektronen leidt. Dat verschil zit hem natuurlijk in het niveau van de asymmetrische tijdpijl, omdat quarks verder op die tijdpijl zitten terwijl elektronen pas aan het begin ervan verkeren. Dat vacuümmechanisme leidt in het geval van elektronen tot een ordelijke opbouw en functioneren, weliswaar heb ik beredeneerd dat elektronen ‘verschijnen en verdwijnen’ door hun golfbestaan dat leidt tot deeltjesbestaan en omgekeerd. Iets soortgelijks ‘zien’ we ook bij de quarks, alleen is het ogenschijnlijk veel chaotischer, een ‘wilde dansvloer’, ‘een houseparty’, maar dat komt doordat ‘hun’ ruimtetijd, die door hun massa ingenomen wordt, zich veel dichter bij het eindpunt van de asymmetische tijdpijl bevindt. Terwijl de elektronen een veel grotere ruimtetijd ter beschikking hebben, de zogenaamde orbitalen, hebben de quarks ‘slechts’ de ruimtetijd van een proton/neutron. Waardoor ze in een veel kleinere ruimte moeten bewegen en dat leverde zoals we zagen een veel grotere massa op. Dat is, zo denkt men, ten gevolge van hun bewegingen die naar een steeds kleinere schaal, de Planckschaal , verwijst. We hebben beredeneerd dat, dat komt door de asymmetrische tijdpijl, die ertoe leidt dat ruimtetijd, en dus ook ruimtetijd entiteiten als deeltjes, een steeds verdere kromming ondergaan, met als eindpunt een zwart gat. Deze toenemende kromming uit zich ook in het steeds korter worden van de intervallen tussen de ene trilling en de andere. Dat gaat dus over het golfgedeelte, of golfmoment van het bestaan van quarks. Net als elektronen zijn quarks niets anders dan energieconcentraties, die zodanig samengepakt zijn in een compacte ruimtetijd, dat deze afhankelijk is van waar zij zich op de asymmetrische tijdpijl bevinden. En als deze energieconcentratie zich dichter en dichter bij het Planckuiteinde van de tijdpijl bevindt, dan is het logisch dat wij van tijd tot tijd andere quarks vinden dan de ‘normale’.
Er waren ook nog antiquarks. Als we ervan uitgaan dat de vacuümgolffunctie die de elektronen begeleidt, dit ook nog doet ten aanzien van de quarks, dan hebben die antiquarks wellicht dezelfde functie als de positronen bij de elektronen, namelijk hun instandhouding. Maar omdat quarks veel verder op de tijdpijl zitten én verder afdalen naar het eindpunt ervan, komt dit heel wat chaotischer over als bij de elektronen. Het is een voortdurende strijd tussen die momenten dat de ruimtetijd van een quark nog levensvatbaar is, nog niet geheel gekromd in het verdere verloop van hun bestaan op de tijdpijl, die eindigt in een zwartgatachtig eindpunt, een singulariteit. Op die momenten dat een quark nog levensvatbaar is hebben de antiquarks, ofwel de energie en informatie patronen nog enige invloed op de instandhouding van de quarks. Terwijl deze invloed naarmate de singulariteit genaderd wordt verder afneemt
De aanwezigheid van het ‘strangequark’ als een eerste aanwijzing!
De aanwezigheid van het ‘strange quark’ kan een eerste aanwijzing zijn voor het afdalen van de quarks op de tijdpijl. Het up en down quark vertegenwoordigen dan het reëelste niveau op de tijdpijl, waar quarks, quarks kứnnen zijn. Daarboven zijn het elektronen. Afhankelijk van waar we onze experimenten op richten, hogere energie, kleinere schaal tot op Planck niveau, zullen we ook andere quarks ‘vinden’. Energiegebieden waar men die quarks ‘vond’ kunnen aanwijzingen opleveren van die energiegebieden binnen proton en neutron.
We hebben het nog nauwelijks over gluonen gehad, de fotonen van de sterke kracht. De QCD, de theorie van quarks wordt omschreven als een quantum velden theorie, die analoog aan de theorie voor elektronen, ‘deeltjes’ poneert om de interacties tussen elektronen of quarks te verklaren. Het is echter de vraag of deze nodig zijn. In overeenstemming met Born’s opvatting dat deeltjes zowel golven als deeltjes kunnen zijn, maar ‘nooit allebei tegelijk’, heb ik eerder gepostuleerd dat de velden het golfstadium vertegenwoordigen die vervolgens overgaan in zogenaamde ‘vaste’ deeltjes. Of de deeltjes interacties aangaan in hun deeltjesmomenten of in hun golf(velden) momenten is nog een open vraag. Waarom stel ik dit? Omdat het mij opvalt dat alles tot deeltjes wordt teruggebracht, en in mijn opvatting zijn de deeltjes ‘slechts’ momenten in het geheel van een veld, een veld dat specifiek voor ieder deeltje is. De vraag is nu hoe gaan de interacties tussen deze specifieke, aan deeltjes gebonden, velden in zijn werk? Als we deeltjes als uitgesproken ruimtetijd configuraties beschouwen, dan zijn hun velden dat ook. Als nu quarks (en elektronen) interacties aangaan in hun veldenstadium, dan gebeurt dat op een boson achtige wijze, want deeltjes als quarks en elektronen zijn fermionen en die kunnen nooit op dezelfde plek gevonden worden, dat wil zeggen hun ‘ruimte-tijd’ is specifiek gebonden aan een deeltje. Velden echter kunnen elkaar, geheel of gedeeltelijk, overlappen. Als we nu velden zien als golfverschijnselen dan kunnen die velden positief of negatief interfereren, met als gevolg veranderde energieconfiguraties. Die veranderde energieconfiguraties kunnen dan de veranderde omstandigheden weergeven van die momenten dat een deeltje, een deeltje is. Een hoger of lager energieniveau, of wat voor quantumhoedanigheid maar ook die door een interactie veroorzaakt wordt.
Zijn fotonen en/of gluonen werkelijk nodig voor interacties?
Als deeltjes nu door velden worden voortgebracht, dan bevatten die velden specifieke informatie over die deeltjes die met die velden verbonden zijn. Een elektron zal dus uit een ander veld voortkomen dan een quark[19], bij interactie zal dus die informatie elkaars velden beïnvloeden en daardoor zal als een veld in een deeltjesstadium komt (hetgeen doorlopend wisselt), dat deeltje veranderen. Strikt genomen kan dat zonder fotonen of gluonen. Al eerder beredeneerde ik dat door onze experimenten, die gericht zijn op het vinden van deeltjes, die informatie/energie beïnvloeding van velden onderling door ons als fotonen/gluonen gedetecteerd zal worden. Onze gedetecteerde fotonen/gluonen zijn dan die delen van de velden die samenvallen en daardoor informatie/energie overdragen. Wij ‘zien’ die gedetecteerde fotonen/gluonen dan als gequantificeerde pakketjes energie die onderhevig zijn aan de constante van Planck. Maar dat hoeft niet per definitie voor een gehéél quantumveld zo te zijn. Uit de Schrödingervergelijking volgt dat er een imaginair én een reëel deel is. Het imaginaire deel is het deel in het vacuüm en dat is verantwoordelijk voor die verschijnselen die wij virtuele deeltjes plegen te noemen.
Deze hele beschrijving lijkt misschien wat af te wijken van ons doel, te laten zien dat er een toenemende invloed van de zwaartekracht is, die samenhangt met een asymmetrische tijdpijl. In feite hangt het voorgaande ermee samen, want het hele gebeuren binnen protonen en neutronen verloopt op een soortgelijke wijze, alleen de omstandigheden zijn zodanig gewijzigd dat wij ze niet meer met de elektromagnetische kracht kunnen beschrijven, maar met de ‘sterke kracht’ inclusief de QCD, de wisselwerking tussen quarks en zoals men denkt door gluonen bewerkstelligt. Overeenkomend met het bovenstaande idee van een reëel en een imaginair deel van een uitgebreide golffunctie (uitgebreid: het vacuüm omvattend) komen we bij protonen en neutronen ook tot een beeld van wisselwerkende quantumvelden. Dat deel van die quantumvelden dat wisselwerkt zou dus overeenkomen met de gluonen, gequantificeerde informatie/energie pakketjes. Het is interessant dat bij de beschreven experimenten[20], in de grafieken melding wordt gemaakt van virtuele quarks, dat kan dus duiden op een imaginair deel van de golffunctie van quarks. Maar ook hier meten we deeltjes onderhevig aan de constante van Planck.
Het ‘eindpunt’ van de asymmetrische tijdpijl.
Deze virtuele quarks bevinden zich dus binnen het proton/neutron. Als we nu proberen verder te gaan met onze beschrijving van de asymmetrische tijdpijl, dan dienen we de verhouding tussen het proton en neutron te begrijpen omdat we met het eindpunt van de asymmetrische tijdpijl zitten. Waar plaatsen we dat, in het proton, of in het neutron, of in allebei? Het zou zelfs in de kern als geheel kunnen zitten, maar dat acht ik niet geloofwaardig, omdat die zogenaamde ‘wilde dansvloer’ van quarks, antiquarks en gluonen in het proton gevonden wordt. Het schijnt dat voor een neutron ongeveer dezelfde condities gelden, hoewel er bij nader onderzoek verschillen moeten optreden omdat de quarkopbouw in een neutron anders is dan in een proton.
Om de vraag over het eindpunt van de asymmetrische tijd-pijl te beantwoorden, dienen we het proton, neutron of allebei als een zwartgatachtig mechanisme te beschouwen. Daar hebben wij redenen voor! Het proton/neutron vormen een soort waarnemingshorizon, zoals blijkt uit de quarkopsluiting. Het is een soort schil die uit ruimtetijd kromming moet bestaan, want het proton/neutron zijn zelf geen deeltjes, maar omvatten deeltjes. De schil kan dus niet uit ‘materie’ bestaan. Als ruimtetijd kromming ‘n uiting is van een verder verloop op de asymmetrische tijdpijl dan is het logisch dat deeltjes verder gebonden raken. Op zich verklaart dat de ‘quarkopsluiting’ niet, want dan zouden bij steeds grotere energie quarks ‘losgemaakt’ kunnen worden, hetgeen blijkbaar niet kan. We moeten dus vanuit het ‘Planckniveau’ redeneren, en dan wat de zwaartekracht ervan betreft, daarover zei G. ‘t Hooft: ‘als de zwaartekracht een sterke kracht wordt, dan is dat iets verschrikkelijks’. Maar zelfs dan zouden quarks alléén opgesloten hoeven te worden op ‘Planckniveau’, en zou het theoretisch mogelijk moeten zijn met voldoende energie de quarks afzonderlijk te los te maken. Omdat echter het proton/neutron als gehéél ‘opsluiting’ veroorzaken, moet er wel een soort waarnemingshorizon zijn. Het proton en neutron zijn dus een soort zwarte gaten.
Het proton en neutron als een soort zwarte gaten.
Ik zeg een soort, omdat wij nog wel binnen het proton/neutron kunnen ‘waarnemen’. Wel moet opgemerkt worden dat, dat ‘waarnemen’ grotendeels op ‘interpretatieve’ verklaringen berust. Dat blijkt wel uit de laatste visies die echt heel anders, complexer, zijn dan het éénvoudige drie quarks beeld. Niettemin is het mogelijk dat het binnenste van proton/neutron ook overeenkomt met ‘grote’ zwarte gaten. Niet in die zin dat het enorme protonen of neutronen zouden zijn, maar wel dat uit hun complexe toestand (bewegingen, virtuele omstandigheden, enz.) wat af te leiden valt over de desintegratie van materie (massa) in zwarte gaten, algemene principes dan. Nu lijkt dit misschien wat al te makkelijk geconcludeerd, maar het idee is niet nieuw. Ook binnen de ‘snarentheorie en de m-theorie’ is er een afleiding gemaakt tussen zwarte gaten en elementaire deeltjes.[21] Maar daar wil ik hier verder niet op in gaan omdat mijn benadering een heel andere is. Bovendien gaat het mij om protonen en neutronen, die niet elementair zijn. Het lijkt dat er een groot verschil is tussen tussen zwarte gaten en protonen en neutronen, niemand heeft ooit een zwart gat aan stukken geschoten, of twee zwarte gaten laten botsen, terwijl dergelijke dingen wel met protonen/neutronen gebeuren. Wat leverde dat op? allerlei brokstukken in de vorm van deeltjes maar daaronder waren géén losse quarks. Wel hebben we quark/gluon plasma vervaardigt, maar ook hier géén losse quarks. In plaats van naar het verschil te kijken, kunnen we de overeenkomsten benadrukken. Zwarte gaten en protonen/neutronen zijn ruimtetijd configuraties, met zoals ik denk een waarnemingshorizon. Materie (deeltjes) kan niet terug die waarnemingshorizon over om buiten de genoemde ruimtetijd te komen. Voor quarks zou dit kunnen betekenen dat hun ruimtetijd zover op de asymmetrische tijdpijl zit dat ze niét zelfstandig buiten het proton/neutron kunnen bestaan. Voor materiedeeltjes die de waarnemingshorizon van een zwart gat gepasseerd zijn kan het beteken dat hứn ruimtetijd zover gekromd is, dat ze niet meer buiten (of onafhankelijk van) het zwarte gat kunnen bestaan. Hun plaats op de asymmetrische tijdpijl is ook zodanig dat die binnen het zwarte gat valt.
Singulariteiten en het Planckniveau.
Er zal nog een overeenkomst zijn, dat is een singulariteit, ofwel een punt op oneindig. Dat betekent dat de zwaartekracht, zowel binnen het zwarte gat als binnen proton/neutron, behalve dat ze zodanig is dat er niets meer uit kan, tot oneindig zal neigen. We denken hier nog even terug aan het Planckniveau. In beide gevallen zal materie, deeltjes dus, de weg afleggen naar de singulariteit, ofwel het einde van de asymmetrische tijdpijl. Dat einde is het Planckniveau en dat betekent voor deeltjes een onherroepelijke verandering van hun ruimtetijd. Wat dat voor de quarks betekent wordt geillustreerd door de experimenten die we besproken hebben, ‘een wilde dansvloer, een woeste houseparty’ van quarks, antiquarks en gluonen die constant in elkaar overgaan. Dat dat kan komt omdat de tijdpijl nog niet geheel op zijn eind is gekomen. De tijd van quarks is in dit stadium nog niet gehéél verbruikt. Tussen de zogenaamde waarnemingshorizon én het eindpunt, het singuliere punt, heeft de asymmetrische tijdpijl nog een traject af te leggen. Dat is de reden van wat men de ‘asymptotische vrijheid’ noemt en de waarnemingshorizon is de oorzaak van de quarkopsluiting. Dat alles zou wellicht illustratief kunnen zijn voor wat er in een echt zwartgat afspeelt.
We zijn er nog niet geheel want wat is er aan de hand met het eindpunt, het singuliere punt? Daarvan wordt gezegd dat de zwaartekracht tot oneindig gaat, dat verwijst naar een continuüm. Dat is dan voorbij het Planckniveau. Daarover zegt G. ‘t Hooft: “Als je nog kleinere structuren zou willen bestuderen dan zou de zwaartekracht daar zo sterk worden dat zelfs iedere poging een ruwe schatting te doen van wat deze kracht daar teweegbrengt onzinnige uitkomsten zal geven.[22] Dat mag dan waar zijn, ik denk echter dat er een heel andere benadering nodig is. Het gaat niet om de bestudering van nog kleinere structuren, want in een heelal dat aan Planckmaten onderhevig is zijn structuren niet kleiner dan die Planckmaten. Wat daaronder of achter zit heeft met oneindigheden te maken, zoals gezegd in het singuliere punt gaat de zwaartekracht naar oneindig. Maar óók ruimte en tijd worden oneindig gekromd. Misschien zullen we daar nooit mee kunnen rekenen, maar het is onzinnig om, als we dat niet kunnen, ervan uit te gaan dat er verder niets meer is. In singuliere punten zou ruimtetijd ophouden te bestaan, we kunnen beter zeggen ophouden te bestaan zoals ruimtetijd zich voordoet in een gequantificeerd heelal. Maar ik loop hier vooruit op het verhaal, hier kunnen we volstaan met de conclusie dat er zowel in het groot als in het klein een asymmetrische tijdpijl bestaat die een eindpunt heeft en we zijn gewend zo’n eindpunt een singulariteit te noemen.
De verhouding tussen het proton en het neutron.
Wat nog rest van dit deel is de proton/neutron verhouding die ik al eerder aantipte, maar nu in het licht van het voorgaande beter toegelicht kan worden. In feite zijn er in deze hele kwestie van het atoom twee zwartgatachtige entiteiten, het proton en het neutron die binnen hun waarnemingshorizon een eindpunt van de asymmetrische tijdpijl hebben, althans zo lijkt dat. Het zou kunnen dat het zo werkt, er treden dan verschillen op in het verloop van die tijdpijl, immers proton en neutron hebben verschillende samenstellingen in hun quarks zoals bekend. Er is echter een andere optie die logischer én eenvoudiger lijkt. Daar gaan we nu op in.
Het is algemeen bekend dat protonen in neutronen kunnen overgaan en omgekeerd neutronen in protonen. Dat laatste noemt men neutron verval en vind onder meer plaats bij béta verval van radioactieve kernen. Dit soort overgangen kom je dan ook het meest tegen, maar dat kan komen door dat het terrein van radioactief verval het meest onderzocht is. Niettemin zijn er ook gedachten dat proton en neutron, broertje en zusje van elkaar zijn, ja sterker nog dat het uitingen van hetzelfde zijn. En daar wil ik heen, in het licht van het voorgaande kom ik tot de gedachte dat proton en neutron in elkaars verlengde werkzaam zijn op de asymmetrische tijdpijl. Daar bedoel ik mee dat een neutron eigenlijk een proton is, maar met dat verschil dat zijn ruimtetijd verder op die tijdpijl functioneel is. Er zijn verschillende benaderingen die dat kunnen ondersteunen. Een opmerking van een fysicus, De Jager, in verband met een onderzoek naar de ladingsverdeling in een neutron[23]. “Neutronen, samen met protonen de elektrisch neutrale bouwstenen van atoomkernen, hebben alleen gemiddeld geen lading. Volgens de theoretici zijn ze een deel van de tijd veranderd in een proton met een afgesplitst negatief geladen pion. Per saldo, zegt De Jager, is het neutron voor te stellen als een deeltje dat binnenin positief geladen is en aan het oppervlak precies evenzeer negatief.”Wellicht dat dit als een aanwijzing gezien wordt voor het neutronverval in een proton. Je kunt het ook anders benaderen, het neutron is een veranderd proton dat als ruimtetijd entiteit zich verder op de asymmetrische tijdpijl bevindt. Hoewel beide voorgesteld worden als neutrale bouwstenen is er toch een verschil. Protonen zijn alléén maar neutraal met het juiste aantal elektronen, hun – lading valt weg tegen de + lading van de protonen. Neutronen echter zijn in hun lading echt neutraal, of je dit nu volgens de gangbare opvatting aanneemt, een up quark, +2/3 lading, en twee downquarks, tweemaal –1/3 lading, opgeteld nul, of dat je ze ziet als beschreven, een deeltje dat binnenin positief geladen is en aan het oppervlak precies evenzeer negatief. Want positief (binnen) en negatief (de grens, het oppervlak), het resultaat is neutraal.
Hoe je het ook bekijkt het proton neemt een andere plaats in binnen de kern dan het neutron. Uitgaande van de lading, kunnen we dus stellen het proton heeft alleen maar een neutrale plaats in het atoom in sámenhang met de elektronen. Het neutron echter heeft aan de oppervlakte een négatieve lading, er is dus een ándere verhouding met de elektronen binnen het atoom. Elektronen zijn óók negatief wat hun lading betreft, neutronen en elektronen stoten elkaar dus af. Hier zijn een paar interessante aspecten aan verbonden. Hoewel elektronen door deze afstoting geholpen kunnen worden, is dat niet het enige wat telt. Het is wederzijds, de neutronen blijven daardoor ook op hun plaats waar ze thuishoren, in de kern. Op zich blijven neutronen toch al in de kern door de grotere massa.
Neutronen en protonen verschillen in hun reactie op de elektromagnetische en de sterke kracht.
Een ander aspect is dat neutronen niet gevoelig zijn voor de elektromagnetische kracht. Dat kan vergaande gevolgen hebben, als de vier krachten óók afhankelijk voor hun werking zijn van de plaats op de asymmetrische tijdpijl, dan kan het zijn dat neutronen verder op de asymmetrische tijdpijl zitten dan protonen die nog gevoelig zijn voor de elektromagnetische kracht. De sterke kracht treedt alleen op binnen de kern, het neutron is alléén gevoelig voor de sterke kracht. In tegenstelling tot de elektromagnetische kracht is de sterke kracht een kracht mét korte rijkwijdte. Het lijkt erop dat, dat komt door het verschil in een sterker gekromde ruimtetijd binnen de kern waar de sterke kracht functioneert. Een kracht in een sterkere gekromde ruimtetijd kan dan niet uit zichzelf daarbuiten werkzaam zijn. En omdat een proton nog gevoelig is voor de elektromagnetische kracht en een neutron niet is het mogelijk dat een neutron een sterkere gekromde ruimtetijd vertegenwoordigt dan een proton. Het gevolg is dan dat het neutron verder op de asymmetrische tijdpijl zit dan het proton en dus ook dichter bij het eindpunt van die tijdpijl. Het zal dus eerder dan het proton het eindpunt, de singulariteit kunnen bevatten!
Deeltjes als een gyroscoop en de werking van een singulariteit.
Om die singulariteit gaat het nu. We zagen al eerder de overeenkomst van deeltjes met een gyroscoop. Een gyroscoop die gericht is op de ‘verre sterren’ en naarmate hij in sterkere zwaartekrachtsvelden komt een grotere precessie krijgt, dat wil zeggen zijn gerichtheid wordt minder door de ‘verre sterren’ bepaald en meer en meer door het zwaartekrachtveld. Als we nu een verband weten te leggen met de gyroscoopwerking van elektronen, protonen en neutronen, en de uitwerking van de elektromagnetische en/of de sterke kracht, dan zou er wel eens een opmerkelijke zienswijze naar voren kunnen komen. Wat bedoel ik hiermee? Wel als we ervan uitgaan dat deeltjes naar gelang hun energieniveau een toenemende ruimtetijdkromming ondergaan, dan valt het op dat de elektromagnetische kracht een gebied bestrijkt van elektronen en gedeeltelijk protonen. Terwijl de sterke kracht gedeeltelijk de protonen betreft maar de neutronen geheel, dan zou dit overeenkomen met de gyroscoop werking van deeltjes en met name de precessie. Dit laat dan zien dat elektronen in de hoogste energieniveaus hun gerichtheid op de ‘verre sterren’ (vergelijkbaar met grote lichamen als de aarde) hebben, door de elektromagnetische kracht, een kracht met een grote rijkwijdte. De ruimtetijd van elektronen is dus grotendeels gericht op de ruimtetijd van het gehele heelal en zij zijn er daardoor grotendeels verantwoordelijk voor dat grote lichamen, of gewone materie, een gerichtheid hebben in het geheel van ruimtetijd.
Maar dan gaan we verder, de elektronen op lagere energieniveaus voelen meer de invloed van de kern, het zijn eigenlijk elektronen die verder op de asymmetrische tijdpijl zijn geraakt. Zij bezetten daardoor lagere energieniveaus en hun gerichtheid wordt minder op de ‘verre sterren’ en meer gericht op de kern. We zagen al eerder dat deze elektronen ook in de kern aangetroffen kunnen worden, waardoor zij een interactie met een proton kunnen aangaan, daardoor heeft de elektromagnetische kracht nog invloed op protonen. Als deze elektronen echter overgaan in quarks dan gaat de werkzame kracht over in de sterke kracht, en omdat de ruimtetijd van protonen zo veel verder gekromd is dan van elektronen, is de sterke kracht een kracht met een kleine rijkwijdte. Door deze gedeeltelijke gevoeligheid voor de elektromagnetische kracht zijn de protonen nog gedeeltelijk gericht op de ‘verre sterren’ en verder op het singuliere punt. Naarmate de gerichtheid op het singuliere punt groter wordt, heeft de gyroscoop een grotere precessie door het toenemende zwaartekrachtsveld, net als in het groot bij het zwarte gat. Alleen is er bij het zwarte gat natuurlijk heel wat meer ruimtetijd betrokken, maar het gaat om het principe. En dat principe is dat er ruimtetijd ontstaat die geleidelijk aan gekromd raakt, tot materie gevormd wordt en weer verdwijnt in een singulariteit. In het klein gebeurt dat dus in een neutron, dat alleen maar gevoelig is voor de ‘sterke kracht’, een kracht met een korte rijkwijdte die dus in een neutron door een verdergaande kromming van zijn ruimtetijd, niet meer als een kracht met een grote rijkwijdte kan optreden zoals de elektromagnetische kracht.
Een verdergaande kromming!
Als het neutron nu een verdergaande kromming vertegenwoordigt, dan is het eigenlijk een proton dat zich verder op de asymmetrische tijdpijl bevindt. Tegelijkertijd zagen we dat het niet meer reageert op de elektromagnetische kracht, en dat het een deel van de tijd verandert in een proton met een afgesplitst negatief pion. Pionen worden gezien als de dragers van de sterke kracht tussen protonen en neutronen. Pionen worden ook gezien als virtuele deeltjes die, net als de virtuele fotonen bij een elektron, als een wolk van virtuele deeltjes om een nucleon (een proton of een neutron) bewegen. Deze virtuele pionen worden soms gedetecteerd als een werkelijk bestaand deeltje, dat echter spoedig vervalt. Als het neutron een proton kan zijn met een afgesplitst negatief pion, dan kan dat ‘het gewone’ proton zijn, terwijl ‘het gewone’ neutron een proton met een (negatief) pion is. Omdat we deze toepassing van een vergaande samenwerking tussen neutron en proton niet meenemen in onze verklaringen, ‘zien’ we het proton en het neutron als op zichzelf staande entiteiten. Dat het ‘gewone’ neutron een proton mét een (negatief) pion is, zou verklaard kunnen worden uit het feit dat een neutron meer gevoelig is voor de sterke kracht dan het proton, dat óók gevoelig is voor de elektromagnetische kracht is. Een neutron is dus een proton dat aan een sterkere uitwerking van de sterke kracht onderhevig is. Het door ons gedetecteerde pion vertegenwoordigt dan het grotere deel van de sterke kracht waaraan een neutron onderhevig is. Het uitgangspunt hiervoor is dat wij in staat zijn om de verschillende krachten, of beter gezegd een plaatselijke of deelwerking van een kracht als een deeltje te detecteren. Zoals fotonen als de uitwerking van de elektromagnetische kracht en de W en Z bosonen als uitwerking van de zwakke kracht.
Als we dus pionen detecteren dan is dat niets anders dan de uitwerking van de invloeden op elkaar van de protonen en neutronen. Juister gezegd, wanneer is een nucleon een proton en wanneer een neutron, of wat betekent het dat een proton een neutron wordt. De sterke kracht is dus niets anders dan een afspiegeling van waar nucleonen (protonen en neutronen) zich op de asymmetrische tijdpijl bevinden. In traditionelere bewoordingen is de sterke kracht een afspiegeling van een verdergaande kromming van ruimtetijd, terwijl de elektromagnetische kracht een afspiegeling is van de toestand van deeltjes die een mindere kromming van ruimtetijd bezitten.[24]
Het verval van een neutron in een proton, een tegenstrijdigheid?
Een interessant punt zit nog in de stabiliteit van een proton en het verval van een neutron. Van een proton wordt aangenomen dat het in ieder geval niet vervalt in een periode van 1032 jaar, onnoemelijk veel langer dan het heelal tot nu toe bestaat. In praktische zin kun je dus zeggen dat het proton niet vervalt, maar het neutron vervalt binnen ongeveer een kwartier (althans buiten de kern). Wat zou dat betekenen? Ondergraaft dat niet mijn idee dat een proton een neutron wordt, want als het vervalt dan vervalt het in een proton (plus een elektron en een neutrino), terwijl ik stel dat het proton een neutron wordt? Hier zijn enkele dingen over te zeggen, het neutron vervalt alleen maar als het losgemaakt wordt uit de kern. Dat kan komen omdat het neutron al zo ver op de asymmetrische tijdpijl zit dat het alleen maar op zijn singuliere punt gericht kan zijn (gericht als gyroscoop op zijn eindpunt en niet meer op de ‘verre sterren’). Het neutron kan dus niet buiten de vergaande kromming van de kern verblijven, omdat buiten deze vergaande kromming het neutron als een gyroscoop weer een zekere gerichtheid op de ‘verre sterren’ krijgt. Dat komt omdat de ruimtetijd waar wij het neutron in brengen een gerichtheid op de ‘verre sterren’ heeft waardoor het neutron gedwongen wordt een proton te worden. Nu kun je natuurlijk zeggen waarom blijft een proton dan een proton, want dat wordt toch ook door ons buiten de vergaande kromming van de kern gebracht bij onze experimenten? Dat is zo maar hier komen we op een fundamenteel punt uit. Protonen en neutronen hebben een inhoud, allerhande quarks. En zoals we zagen is daar iets bijzonders mee aan de hand, ze kunnen niet losgemaakt worden. Quarks vertegenwoordigen blijkbaar een dusdanige kromming van ruimtetijd, een zodanige plek op de asymmetrische tijdpijl innemend, dat deze niet teruggedraaid kan worden. Dat dit wel met een neutron wordt proton kan gebeuren komt waarschijnlijk doordat de omhulling, de ‘schil’ van een neutron een minder gekromde ruimtetijd heeft dan de inhoud, de quarks. Deze ‘schil’, zijn ruimtetijd, wordt dan van neutronschil tot protonschil. Blijkbaar is de ruimtetijd van deze neutronschil nog door ons te beïnvloeden.
Dat kan verklaard worden doordat de sterke kracht die door pionen wordt voorgesteld alleen maar werkt op de buitenkant van neutronen/protonen, op hun schil zogezegd. Pionen zijn dus een afspiegeling van de kracht die gepaard gaat met een verandering van ruimtetijd, dat wil zeggen van neutronschil naar protonschil of andersom. Immers de sterke kracht van de inhoud van protonen/neutronen, de quarks dus, is van een heel andere orde, deze wordt voorgesteld door gluonen. Deze gluonen ‘sterke kracht’ is een afspiegeling van het zwartgatachtige geheel van een proton of neutron. De sterke kracht van de quarks komt dus niet buiten de schil, de waarnemingshorizon zoals we die eerder noemden. De sterke kracht van de quarks geeft dus facetten aan van het proces van een verdergaande ruimtetijdkromming van de quarks, het ‘laatste’ traject van de asymmetrische tijdpijl. Het komt er dus op neer dat krachten een afspiegeling zijn van de ruimtetijd toestand van deeltjes, waar die zich op de asymmetrische tijdpijl bevinden. Zo’n traject loopt dus ook de sterke kracht door, van ‘pionen sterke kracht’ naar ‘quarks sterke kracht’ naar ‘Planck sterke kracht’. (Als de zwaartekracht een sterke kracht dan is dat iets verschrikkelijks, verzuchtte ‘t Hooft.) Als alles draait om de verandering, een verdergaande kromming van ruimte-tijd, gaat, dan is het duidelijk dat proton en neutron van elkaar verschillen.
Isospin als een aanwijzing voor de veranderende ruimtetijd van protonen en neutronen.
Toch is er de opvatting dat protonen en neutronen in zekere zin ‘ononderscheidbaar’ zijn. Willen we ze toch van elkaar onderscheiden dan moeten we het begrip ‘isospin’ invoeren. Dit begrip kan verduidelijken dat proton en neutron in hun respectievelijke inwendige ruimte verschillen én daardoor ook beïnvloed worden. Heisenberg ontwikkelde het idee om een onderscheid te kunnen maken tussen proton en neutron, deze kwamen op hem over als twee vormen van hetzelfde, maar dan in verschillende stadia van energie. Hij kwam op het idee door de gewone spin die onder invloed van magnetische velden de energie van een deeltje beïnvloedt. De wiskunde die hij gebruikte lijkt veel op Pauli’s beschrijving van de spin van een elektron, Heisenberg noemde dit nieuwe begrip ‘isotopic spin’ (verkort tot isospin). Het verschil met gewone spin is echter dat het niet een soort draaïng is als gewone spin, maar het is een gerichtheid naar een interne ruimte. Voor Heisenberg was het echter een fictieve ruimte, maar opmerkelijk genoeg wordt de richting van de isospin bepaalt door deze fictieve ruimte. Een van de vele voorbeelden van beschrijvingen van eigenschappen of toestanden door middel van wiskunde, waar men vervolgens geen realiteit aan toekent. Het zal duidelijk zijn dat eigenschappen of toestanden een realistische verklaring behoeven. Indien dat niet het uitgangspunt is, dan leert men eigenlijk niet meer dan uiterlijke verschijningsvormen kennen, die als wij ze verder zouden doorgronden wel eens heel andere oorzaken kunnen hebben dan wordt aangenomen. Bovenstaande uitgewerkt kan een ondersteuning zijn van mijn proton/wordt/neutron these in verband met de asymmetrische tijdpijl. De ‘fictieve ruimte’ in proton/neutron kan de werkelijke ruimtetijd van beide zijn die verandert al naar gelang hun plaats op de asymmetrische tijdpijl. De ‘interne ruimte’ van het neutron is dan dichter bij het eindpunt van de tijdpijl, waar quarks overgaan in de singulariteit.
Er is een verschil tussen ‘gewone spin’ en ‘isospin’.
Terwijl nu de ‘gewone’ spin door externe magneetvelden beïnvloed kan worden, wordt isospin bepaalt door de krachtvelden in het inwendige van een proton/neutron. Het is interessant dat G. ‘t Hooft niet over een fictieve ruimte spreekt. Een aanhaling[25] van hem over isospin: “Isospin vloeit voort uit de wiskundige aard van deze behoudswet, (isospin i3 is een behouden grootheid volgens ‘t Hooft) die wel doet denken aan het behoud van draaibeweging (spin) in deeltjes. Het is namelijk zo dat het proton en neutron zich vaak gedragen als één soort deeltje, dat hetzij de ene, hetzij de andere kant opdraait, maar dan rond een draaias die gericht is in een of andere ‘interne ruimte’ (de isospinruimte).” Als we dit vergelijken met de gyroscoopwerking van deeltjes, dan is er duidelijk verschil. De isospin van een proton verschilt wezenlijk van die van een neutron, een proton heeft als isospin +1/2, een neutron –1/2 . Als dit verschil ontstaat door de interne ruimte, dan moet de interne ruimte van proton en neutron verschillen. Zoals eerder beredeneert kan dit komen omdat een neutron verder op de asymmetrische tijdpijl zit dan een proton en zal ook hun gyroscoopwerking verschillen. Het neutron zal een grotere precessie hebben dan het proton. Ja indien de zwartgatachtige werking van een neutron in aanmerking genomen kan worden, dan heeft een neutron (tenminste in de kern) in het geheel geen gerichtheid op ‘de verre sterren’ meer. Het proton heeft die deels nog wel en dat zou dan komen door de gedeeltelijke gevoeligheid voor de elektromagnetische kracht, die bij neutronen geheel afwezig is
Elektronen en ‘isospin’.
Opmerkelijk is verder nog dat elektronen géén isospin hebben. In het geschetste beeld is dat zo vreemd niet, elektronen zijn doorgaans ver verwijderderd van de kern, en in het verband met de asymmetrische tijdpijl bevinden zij zich globaal genomen pas op het begin ervan. Als nu isospin door de ‘een of andere’ interne ruimte bepaald wordt dan is de conclusie mogelijk dat de ‘interne ruimte’ van elektronen nog niet zodanig beїnvloed wordt door het eindpunt van de tijdpijl dat er isospin optreedt. Je kunt ook zeggen dat de ‘ruimtetijd’ van de elektronen nog niet zodanig gekromd is, dat de uitwerking van deze kromming door isospin beschreven kan worden. In de opvatting van sommigen heeft een elektron géén ‘interne’ ruimte, want zeggen ze het is een puntdeeltje. Daar wil ik dit over zeggen dat het begrip puntdeeltje hooguit een veralgemening kan zijn, omdat elektronen afhankelijk van de omstandigheden min of meer ‘uitgebreid’ zijn. Het begrip ‘puntdeeltje’ heeft bovendien tot problemen geleid en het berust ook op de aanname dat elektronen fundamenteel zijn én ondeelbaar, dat wil zeggen dat ze niet uit andere deeltjes bestaan. Maar om elektronen als fundamenteel te kunnen beschouwen, hoeven het nog geen puntdeeltjes te zijn. We kunnen ze zien als ruimtetijdconfiguraties die ‘af’ zijn.
Een voorlopig ‘eindpunt’ van de asymmetrische tijdpijl!
Dit deel wil ik dan beëindigen met een beschouwing over ‘het eindpunt’ van de asymmetrische tijdpijl, ofwel datgene wat daar zijn zéér grote invloed doet gelden, de Planckzwaartekracht. Duidelijk moet zijn dat dit niet de zwaartekracht is van massa’s, dat wil zeggen niet van de massa van deeltjes, want terecht stelt men dat die zeer gering is. Neen het is de zwaartekracht van het niveau van ruimtetijd dat aan de Planckmaten voldoet, we ‘zoomen’ dan in op de zéér kleine maten van ruimte en tijd. ‘t Hooft zei daarover: “als de zwaartekracht een sterke kracht wordt, dan is dat iets verschrikkelijks.” Verschrikkelijk is het alleen maar als we er niet mee weten om te gaan. Over het algemeen is het natuurlijk prettig om met meetbare hoedanigheden te werken, maar als we door afleidingen en logische interpretetaties meer kennis kunnen verkrijgen, wat is daar dan op tegen?[26] Voorlopig zullen we dus naar wegen moeten zoeken om met dat Planckniveau om te gaan.
Niettemin zullen sommigen zeggen, waarom voelen we, of merken we er niets van? Dat komt omdat, denk ik, we ons enerzijds blind staren op massa (deeltjes) en anderzijds te detaillistisch te werk gaan. Als de zwaartekracht van het Planckniveau als een fundament in het atoom werkzaam is, dan is het te vergelijken met een skelet in een gebouw, meestal zie je het er niet vanaf, ja voor veel doeleinden of functies heb je het niet eens nodig. Een andere vergelijking is die met water. Bij water in rust voel je de druk niet, alleen bij veranderingen in stroomsterkte, diepte, temperatuur e.d. voel je de verschillen. Sommige walvisachtigen kunnen zonder problemen zeer diep duiken, dat kunnen ze omdat ze de inwendige druk kunnen aanpassen aan de buitendruk. Diepzeevissen doen dat constant, het is gewoon een deel van hun functies. Oppervlakkig gezien lijkt de Planckzwaartekracht wel wat op de diepzee. Aan het ‘oppervlak’ merk je niets van de enorme druk. Er is ook een verschil, als de Planckzwaartekracht (volledigheidshalve moeten we over Planckniveau spreken) als een skelet werkt en het gebouw in stand houdt, dan moet het mogelijk zijn om met de door ons vastgestelde waarden, als waarden aan het oppervlak van de diepzee, een afleiding te maken naar hoe dat skelet zijn functie uitoefent in dat wat voor ons ‘het gebouw’ is. De verschillende massa’s, bewegingen, snelheden, allerlei quantumniveaus en niet het minst belangrijke, de verschillende krachten. Om hier dieper in door te dringen, zal het noodzakelijk zijn om vervolgens vast te stellen waar die asymmetrische tijdpijl vandaan komt en hoe die werkzaam is. Eveneens zullen we ingaan op de vraag of ruimtetijd zelf misschien gequantificeerd kan zijn. Dat doen we in de volgende delen.
[2] Zie L. M. Krauss ‘Geheim van de natuurkunde’. Blz 139. Contact, A’dam 1994.
En Alan Guth ‘Het uitdijende heelal’ blz. 87. Contact A’dam 1998
[4] Soms worden problemen met de tijd in zwaartekrachtvelden beredeneerd met de speciale relativiteitstheorie. Dat lijkt niet altijd op te gaan! Ten eerste omdat deze niet over versnelde bewegingen gaat, maar ten tweede, belangrijker nog, speelt de zwaartekracht daar niet in mee. In hoeverre je in niet al te sterke zwaartekrachtvelden beide theorieen moet combineren is de vraag. Het wordt wel gedaan, denk aan GPS. In zwarte gaten denk ik dat het anders ligt, omdat het daar om een volledige kromming gaat.
[5] Zie: W.H. Newton-Smith, hoofdstuk 3 van ‘Onomkeerbaarheid van de tijd’. Blz. 35. Aramith A’dam 1988.
[6] In de tekst heb ik het over ‘tijdeenheden’, daarmee bedoel ik Plancktijden die voor deeltjes met massa achter elkaar verlopen en zo de asymmetrische tijdpijl vormen. De Plancktijdeenheden maken een integrerend bestanddeel uit van deeltjes mét massa, fotonen echter bewegen over een ‘ondergrond’ van Plancktijdeenheden. Wat dat precies inhoudt, daar kom ik later op terug. Als ik het echter heb over: ‘alle fotonen op één tijdstip’ dan gaat dat niét over de Plancktijdeenheden maar, over de tijd van het gehele heelal, bijvoorbeeld 10 miljard jaar, of 15 miljard jaar geleden. In feite zijn begrippen als ‘één tijdstip’, 10 miljard jaar, 15 miljard jaar’, of wat maar ook, niet echt fundamenteel. Het zijn gewoon veralgemeniseerde begrippen die het ons wat makkelijker maken om over tijd te spreken. In wezen ‘bestaat’ ‘de tijd van het gehele heelal’ eveneens uit Plancktijdeenheden, maar op macro-schaal merken wij daar niets van. We gaan daar hier niet al te diep op in, omdat we anders te ver vooruitlopen op onderwerpen die ‘vanzelf’ aan de orde komen.
[10] Meer weten? Zie ‘Bouwstenen van de schepping’ blz 193/194 e.v. Prometheus/Bert Bakker A’dam 1994.
[11] Meer weten? Zie: ‘Het koninkrijk de elementen’ van Peter Atkins, vanaf blz 118. Contact, A’dam.
[12] De ‘zwakke kracht’ wordt hier niet genoemd, dat komt omdat ik denk dat de zwakke kracht een ‘begeleidende’ kracht is in de overgangen van toestanden.
[16]Hoewel elektronen geacht worden puntdeeltjes te zijn, heeft dit problemen opgeleverd. Experimenten hebben geen inwendige structuur kunnen bepalen, wat nog niet wil zeggen dat er geen afmetingen zijn. Onze experimenten zijn daar ook niet opgericht.
[17] Zie van hem ‘Zwarte gaten: de sleutel tot het ontstaan van het heelal’. blz. 45/6. Contact A’dam 1991.
[18] In de woorden van Motz/Weaver verliezen de quarks door de zwaartekracht het grootste deel van hen massa. Een merkwaardige opmerking, je zou denken dat ze daardoor méér massa zouden krijgen. Als we een verband leggen met het door mij geschetste scenario van quarks die afhankelijk van waar ze op de asymmetrische tijdpijl ‘gevonden’ worden hebben ze méér of juist minder massa. Als nu een quark, zoals wij dat ‘zien’, een verbinding in de tijd heeft met de quarkconfiguratie tot op Planckniveau, dan heeft het quark (of dat wat ervoor stáát) op Planckniveau een zeer grote massa (misschien de Planckmassa) terwijl het ‘gewone’ quark de massa heeft die wij menen te meten. Het gewone quark ‘verliest’ dan door zwaartekracht het grootste deel va zijn massa.
[19] Een quark dat uit een ander veld ontstaat, dat lijkt tegenstrijdig met mijn visie dat quarks elektronen zijn met gefractioneerde ladingen, maar dat zit in een groter verband. Het heeft te maken met de vacuüm golffunctie, die ook een evolutie doormaakt, en op het laagste elektronniveau, zodanig gedeformeerd wordt dat ze, de vacuüm golffunctie, geen elektron meer oplevert maar een quark. We moeten in gedachten houden dat deeltjes én hun verantwoordelijke golffunctie beide de asymmetrische tijdpijl doorlopen. En dat er een voortdurend verband is met het vacuüm.
[24] Begeleidend is er dan nog de zwakke kracht, waar men van zegt dat ze vervalsprocessen weergeeft. Vervals- processen zijn eigenlijk gewoon overgangen van deeltjes in anders deeltjes. Dat heeft veelal ook te maken met de verandering van de ruimtetijd die deeltjes ondergaan, naar gelang hun plaats op de asymmetrische tijdpijl.