op de Belgische markt van het hier besproken boek , volgt een gesprek met Gerard 'tHooft van mei 2006
nobelprijswinnaar natuurkunde gerard 't hooft
'De ultieme regel kennen we nog niet'
In zijn nieuwe boek - 'Planetenbiljart' - probeert hij wetenschap en sciencefiction met elkaar te verzoenen. De Nederlandse Nobelprijswinnaar natuurkunde Gerard 't Hooft over weerbarstige computers, paranormale goochelaars en de Ultieme Theorie van Alles.
Hij bedenkt graag nieuwe woorden.
Blablacratie, bijvoorbeeld.
'Dat is een samenleving', legt hij uit, 'waarin mensen zich laten overdonderen door de lengte van de argumentatie en niet zozeer door de nuchtere constatering. Hoe ingewikkelder het argument, des te meer geloof eraan gehecht wordt.'
Van 'nuchtere constateringen' heeft Gerard 't Hooft, zou je kunnen zeggen, zijn beroep gemaakt. In 1999 kreeg hij er zelfs de Nobelprijs voor, samen met zijn collega Martinus Veltman - omdat zij 'de wiskundige structuur van de elektrozwakke kracht' hadden ontrafeld. Lees: omdat de twee Nederlandse natuurkundigen een manier hadden gevonden om uit te rekenen hoe de allerkleinste deeltjes zich gedragen. Daarmee leverden ze een cruciale bijdrage aan het zogenaamde 'standaardmodel' van de fysica, dat beschrijft hoe al die deeltjes en de bijbehorende natuurkrachten zich tot elkaar verhouden.
't Hooft, die als hoogleraar verbonden is aan de universiteit van Utrecht, is geen man van de grote woorden of sensationele verhalen. Zijn invalshoek is die van de bedachtzaamheid. Die van de kurkdroge humor, ook. In zijn nieuwe boekje Planetenbiljart probeert hij sciencefiction en wetenschap met elkaar te verzoenen. Het is een blik in de toekomst, maar dan een toekomst die echt mógelijk is.
Met warpdrive het complete heelal doorkruisen? Nee. Computers die slimmer zijn dan de mens? Dat wel. 'Ik vind sciencefiction doorgaans wel leuk', zegt 't Hooft. 'Maar het is meestal té onmogelijk om realistisch te zijn. Je moet je verstand uitzetten terwijl je leest.'
En dat doet u niet graag, uw verstand uitzetten?
'T HOOFT: Nou, ik kan mij wel inleven in krankzinnige en ondenkbare situaties, dat is het punt niet. Ik kan mij best amuseren met verhalen waarin ruimtevaarders op weg naar een ander melkwegstelsel in contact komen met andere beschavingen. Of sneller reizen dan het licht. Of wat dan ook. Maar aangezien dat niet te rijmen is met de fysica die ik ken, is het op den duur toch niet zo leuk meer. Ik vind het aardiger om te lezen over zaken die wél ooit denkbaar zullen zijn. In plaats van naar een ander sterrenstelsel te reizen, denk ik liever na over de vraag of we ooit een kolonie op Mars zullen kunnen stichten, bijvoorbeeld. Dat is minder ambitieus, maar realistischer. En dus boeiender.
Wat die kolonie op Mars betreft, hebt u uw twijfels bij de mogelijkheid van zogenaamde 'terraforming', waarbij wij kunstmatig een leefbare atmosfeer zouden creëren.
'T HOOFT: Ik denk inderdaad dat men het tijdselement daarin behoorlijk onderschat. Men lijkt te geloven dat het maar een paar eeuwen zou duren om terraforming te realiseren, maar daar geloof ik niets van. Het zou miljoenen jaren in beslag nemen, en dan is het niet echt praktisch meer. Terraforming houdt in dat je enorme hoeveelheden koolstofdioxide, zuurstof en stikstof gaat produceren, om leven mogelijk te maken. De eerste vraag is waar je die elementen vandaan zou halen op Mars. En dan nog heb ik mijn twijfels. Als je bedenkt hoeveel koolstofdioxide wij produceren, en hoe weinig effect dat op de aarde heeft, dan kun je je wel voorstellen wat je op Mars zou moeten doen om een nog veel groter effect te hebben.
Waarom zijn andere sterrenstelsels zo onbereikbaar?
'T HOOFT: Het duurt gewoon te lang om ernaartoe te reizen. Het zal dus niet de moeite waard zijn om zo'n reis te ondernemen. Het is veel waarschijnlijker dat we intelligente robots de ruimte in zullen sturen, die we tijdens de reis duizenden jaren kunnen uitschakelen, om ze ter plaatse opnieuw tot leven te wekken.
Volgens u zullen computers ons ooit in alle opzichten overtreffen.
'T HOOFT: Ja, ik denk dat dat tot de mogelijkheden gaat behoren. Nu nog niet, over honderd jaar misschien ook nog niet. Maar de dag zal komen. De grote moeilijkheid die we nu hebben, heeft te maken met het programmeren. Als je nu een computer aanzet, moet je bij wijze van spreken eerst ruzie maken met de software, want de computer doet niet precies wat jij wilt. Zo'n ding is nog steeds verschrikkelijk gebruiker-onvriendelijk. Men moet de computer nog altijd toespreken in zijn eigen taal, anders begrijpt hij er niets van. Ik denk dat dat in de toekomst niet meer nodig is. Een slordig gebaar richting computer is dan genoeg - hij zal dan zelf wel uitzoeken wat er van hem verwacht wordt. Het moet mogelijk zijn om een machine te bouwen met veel meer gebruikersgemak dan nu.
Zit er een grens aan het computergeheugen?
'T HOOFT: Jazeker. We weten dat we er niet meer dan één geheugeneenheid per atoom in kunnen stoppen. In de praktijk zal dat wel één geheugenelement per honderd atomen zijn, of zoiets, meer is bijna ondenkbaar. Dat is dus een absolute grens die we ooit zullen bereiken. De vraag is: wat gaan we doen als we die grens bereiken? Volgens mij zal de vooruitgang dan moeten komen van het schrijven van nieuwe software. Daar is mogelijke vooruitgang bijna onuitputtelijk. Ooit zullen we krachtige denktoestellen zo goed kunnen programmeren dat ze veel intelligenter zullen zijn dan mensen. De mogelijkheden op dat vlak zijn niet te overzien, want aan die vooruitgang komt geen grens.
Maar robots die zichzelf kunnen reproduceren vindt u geen goed idee.
'T HOOFT: Nee, het moeten geen robots worden die volgens de 'biologische' regels werken. Daar zou namelijk een groot gevaar aan kleven. Als ze zichzelf mogen reproduceren, dan gaan ze ons op den duur van de planeet wegvegen. En wij vinden het veel te leuk om hier te blijven.
Maar als die robots intelligent zijn, dan zullen ze zich toch wel voortplanten, of wij dat nu willen of niet?
'T HOOFT: Wel, de vraag is: willen zij dat zélf? Waarom zouden ze? We moeten er gewoon voor zorgen dat ze niet geprogrammeerd worden om een biologische getinte strijd aan te gaan. Dat kunnen we, als we ervoor zorgen dat robots hun informatie niet alleen aan nakomelingen doorgeven. Dat gebeurt er namelijk als organismen zichzelf voortplanten, dan geven zij hun genetische informatie, hun genetisch materiaal, alleen maar door aan hun nakomelingen. En zo komt evolutie op gang: genen raken gespecialiseerd in het verdrijven van andere genen.
Evolutie maakt toch ook samenwerking mogelijk?
'T HOOFT: Ja, maar wat wij willen is dat er alléén maar interesse is in samenwerking, en geen enkele interesse in het verdrijven van andere robots. Richard Dawkins beschrijft dat die situatie ontstaat als individuen al hun genetische informatie met elkaar delen. Dus moeten we ervoor zorgen dat het 'genetisch materiaal' van de robots, de codes die beschrijven hoe ze zijn gebouwd, strikt centraal blijven opgeslagen. Zo werkt het nu trouwens ook. Als we een robot maken, dan gebruiken we alle kennis die we tot nog toe hebben opgebouwd. Zo moet het ook blijven. Een robot die zijn informatie alleen maar doorgeeft aan zijn nageslacht, dat is gevaarlijk. Elke robot die alle informatie ook deelt met de anderen, dat is wenselijk. Ze gaan zich dan gedragen als mieren in een mierenkolonie, waar één grote koningin alle eieren legt.
U hebt het ook over kwantumcomputers. Bestaan die al in een bruikbare versie?
'T HOOFT: Nee. Maar het is denkbaar dat die er over niet zo lange tijd wel zullen zijn.
Wat is het grote verschil met een gewone computer?
'T HOOFT: Dat men echt gebruik- maakt van kwantummechanische verschijnselen. Met name van zogenaamde interferentie. Het geheugen van zo'n computer ziet er fundamenteel anders uit. Concreet: in een gewone computer, die met bits en bytes werkt, bestaat het geheugen uit plusjes en minnetjes. In een kwantumcomputer, die met zogenaamde qubits werkt, zijn er behalve die plusjes en minnetjes nog heel veel andere mogelijkheden - standen tussen 'plus' en 'min' in. Daardoor kan men er veel meer manipulaties mee doen. In plaats van miljoenen berekeningen heel snel achter elkaar, kan een kwantumcomputer miljoenen berekeningen tegelijk doen.
Wat is uw positie in het actuele debat over kernenergie?
'T HOOFT: We moeten zo veel mogelijk alternatieven aanboren, maar op korte termijn zullen die niet in onze behoefte kunnen voorzien. Windenergie is niet dé oplossing, om de eenvoudige reden dat er maar een beperkte hoeveelheid energie in de atmosfeer zit - tenzij we ooit de energie van gigantische cyclonen zouden kunnen oogsten. De zon laat natuurlijk veel energie op de aarde afkomen, en misschien kunnen we die ooit op grote schaal oogsten. Maar kernenergie is gemakkelijker en aantoonbaar effectief. Er zitten haken en ogen aan, zoals aan elke grootschalige oplossing van een grootschalig probleem. Daar ontkom je niet aan.
Kerncentrales sluiten is geen goed idee?
'T HOOFT: Ik denk dat kernenergie de komende honderd jaar een belangrijke rol moet blijven spelen. Maar de discussie moeten we wel voortdurend blijven voeren. Kijk, op dit moment beschouwt men kernafval nog als een vervelend probleem. Kernafval neemt echter maar een klein volume in. Dus je kunt je voorstellen dat je dat op een kleine oppervlakte, diep in een berg bijvoorbeeld, opslaat. Zonne-energie oogsten kost hele grote oppervlaktes. Dat is een afweging die gemaakt zal moeten worden. Hoe die discussie verder zal evolueren, weet ik niet. Misschien wil men over honderd jaar alsnog van kernenergie af, misschien is het tegen die tijd de beste optie.
En kernfusie, als alternatief voor kernsplitsing?
' T HOOFT: Nou, kernfusie zal helaas nog een flink aantal decennia op zich laten wachten. Het zal kunnen, dat is al aangetoond. Maar het is technologisch zo ingewikkeld en dus zo duur dat het de vraag is of het economisch wel haalbaar is.
Wat verwacht u van de nanotechnologie, de manipulatie van het allerkleinste?
'T HOOFT: Er zullen wel toepassingen komen, maar we weten nog niet goed welke. Ik vergelijk dat met de jaren zestig. Toen ik studeerde, zaten wij met vergelijkbare vragen in verband met microchips. Het duurde erg lang voor die er waren, maar toen ze er eenmaal waren, ging het heel erg snel. Ze werden steeds beter en steeds goedkoper, en op den duur waren ze niet meer weg te denken. Ik vermoed dat de nanotechnologie vooral medische toepassingen zal kennen. Er zijn fantastische mogelijkheden te bedenken: wat zou je met toestelletjes zo klein als bacteriën, op het niveau van lichaamscellen al niet kunnen doen... Alleen is de levende cel zó enorm ingewikkeld dat men daar nog niet veel over kan zeggen. Maar goed, ik verwacht in de verre toekomst wel veel concrete toepassingen in die richting.
Zal teletransportatie ooit mogelijk zijn dankzij nanotechnologie? Dat mijn lichaam hier wordt afgebroken en elders opnieuw wordt samengesteld, met dezelfde atomen?
'T HOOFT: Nee, dat geloof ik niet. Volgens sommigen zijn er kwantummechanische verschijnselen die zoiets zouden toelaten. Maar volgens mij zijn er vooral kwantummechanische verschijnselen die zoiets niet toelaten. De wetten die zeggen wat niet kan, zijn veel robuuster en dominanter dan wetten die iets toelaten. Dus nee, ik geloof daar niet in.
Op uw website daagt u 'believers in the paranormal' uit om met bewijzen voor de dag te komen.
'T HOOFT: Ja, iedereen die denkt een paranormaal verschijnsel te kunnen aantonen, mag eens langskomen. Ik beweer dat je niet met statistisch significante bewijzen kunt komen.
Al reactie gehad?
'T HOOFT: Nee, nog nooit. Soms is er wel iemand die interesse toont, maar uiteindelijk haken ze allemaal af. De Amerikaanse goochelaar James Randi heeft zelfs een miljoen dollar uitgeloofd voor iemand die hem kan overtuigen van een paranormaal verschijnsel.
Bij u valt niet zoveel te verdienen.
'T HOOFT: Nee, maar daar staat tegenover dat ik misschien wel gemakkelijker om de tuin te leiden ben dan James Randi, die de goochelkunst namelijk helemaal onder de knie heeft.
Slaagt u er wel eens in iemand die in het paranormale gelooft te overtuigen?
'T HOOFT: Het geloof in het paranormale is zoiets als een religieuze overtuiging. En om zo iemand van mening te doen veranderen, moet je wel een hypnotische persoonlijkheid hebben. En die heb ik niet. Nu goed, ik geef gewoon mijn visie en daar mag men mee doen wat men wil. Er wordt mij weleens verweten dat ik te kritisch ben over paranormale verschijnselen. Maar het punt is: als we ook maar iets zouden geloven van al die paranormale beweringen, dan zouden we álle natuurkunde die we kennen, overboord moeten zetten. En daar zijn we niet toe bereid, omdat we namelijk gezien hebben hoe goed die natuurkunde werkt.
Wat is voor u de grote vraag in de natuurkunde?
'T HOOFT: Die heeft te maken met de kwantummechanica. Die theorie is niet deterministisch, maar werkt met waarschijnlijkheden. Nu is het mijn intuïtie dat dat niet het einde van het verhaal kan zijn. Dat er nog een andere en betere theorie moet zijn, die we nu nog niet kennen. En dat die theorie wél volkomen deterministisch is. Alleen is die deterministische theorie vermoedelijk zo ingewikkeld dat we niet in staat zijn om alles in detail te volgen en te beschrijven - omdat er nu eenmaal te veel parameters zijn. Dus als we toch zo nauwkeurig mogelijk willen beschrijven wat er gebeurt op het niveau van de allerkleinste deeltjes, moeten we met een benadering werken. En die benadering, dat is de kwantumtheorie. Ik vermoed dus dat de kwantummechanica die we nu kennen een antwoord is op een vraag, namelijk: hoe kun je een systeem met zeer veel variabelen statistisch behandelen? Maar wij begrijpen die vraag nog helemaal niet, want wij kennen de bewegingswetten van dat systeem niet.
Zou die nieuwe theorie de zogenaamde Theorie van Alles zijn? Waarvan we de ultieme formule op een T-shirt kunnen afdrukken?
'T HOOFT: Precies. Zo wordt het soms gekscherend gezegd. Ik acht het niet uitgesloten dat die Laatste Formule er ooit komt. Dat iemand ooit een formule bedenkt waarvan je kunt zeggen: hier volgt alles uit, het hele heelal. Ik vergelijk de natuur weleens met een schaakspel. Als je voor het eerst twee mensen ziet schaken, en je kent de regels niet, dan begrijp je niet wat ze aan het doen zijn. Dus probeer je gaandeweg de regels te ontdekken, door de spelers heel goed te observeren. Hé, de loper doet altijd die of die beweging, het paard doet altijd die beweging... Als je maar lang genoeg blijft kijken en goed nadenkt, kun je de regels achterhalen. En de rokade-regel als laatste, want dat is de mooiste. Zo zie ik de natuurkunde ook. We zien allemaal stukjes schuiven, allemaal elementaire deeltjes die op het eerste gezicht rare dingen doen. En we vragen ons af: wat zijn de regels? Sommige van die regels kennen we al, maar de ultieme regel nog niet.
Is de snaartheorie misschien de ultieme theorie?
'T HOOFT: Velen van mijn collega's denken dat, maar ik niet. In de snaartheorie zit de kwantumtheorie nog ingebakken. En de theorie die ik voor ogen heb, komt nog vóór de kwantumtheorie. De snaartheorie is tot dusver de meest ambitieuze poging om alle krachten te beschrijven - de sterke, de zwakke, de elektromagnetische én de zwaartekracht. Die vier krachten staan met elkaar in verband, maar we hebben nog geen theorie die ze alle vier eenduidig beschrijft. Voor de zwaartekracht hebben we de algemene relativiteitstheorie nodig.
Wat maakt de zwaartekracht eigenlijk zo bijzonder?
'T HOOFT: Dat ze een eigenschap is van ruimte en tijd zelf. De andere drie krachten kabbelen als het ware voort in ruimte en tijd, maar hebben geen invloed op hoe ruimte en tijd eruitzien. Ze zijn eigenlijk ingewikkelder, maar net daarom gemakkelijker - we kunnen ze beschrijven met de kwantumtheorie. De zwaartekracht niet, omdat we de vervorming van ruimte en tijd niet kunnen inbedden in de kwantumtheorie. Je zou kunnen zeggen dat woorden ons letterlijk tekortschieten om te beschrijven wat daar precies gebeurt. We hebben geen taal om de kwantumverschijnselen van ruimte en tijd te begrijpen. Waarbij ik met 'taal' uiteraard 'wiskunde' bedoel. Onze wiskunde is ontoereikend om alles goed te formuleren.
Is de snaartheorie geen poging om dat toch te doen?
'T HOOFT: Ja, maar het enthousiasme over die theorie is de laatste jaren toch een beetje geluwd. Eind jaren tachtig dacht men dat het dé weg was. En het zou verschrikkelijk mooi geweest zijn. Maar het lijkt te optimistisch. Men ziet nu dat de snaartheorie niet de antwoorden geeft waar men lang op hoopte. Eigenlijk laat de theorie te veel mogelijkheden open. Er zijn miljarden verschillende mogelijke oplossingen, en de snaartheorie vertelt er niet bij welke van die mogelijkheden we moeten kiezen om dit universum te beschrijven. Je kunt er wel eentje aanwijzen die heel aardig overeenkomt met alles wat wij zien, maar dat is geen wetenschappelijk antwoord op de vraag waarom het universum in elkaar zit zoals het in elkaar zit.
Bestaat er geen vermoeden dat ál die mogelijkheden bestaan? Dat dit universum maar een van de talloos vele universums is?
'T HOOFT: Een aantal mensen denkt dat inderdaad. Dat al de verschillende oplossingen van de snaartheorie daadwerkelijk corresponderen met een heelal buiten het onze. Als dat klopt, wordt het feit dat wij bestaan ook een stuk minder wonderlijk. Als er miljarden universums bestaan, leven wij toevallig in dat ene heelal waar menselijk leven mogelijk is.
Zou dat geen prachtige oplossing zijn van een eeuwenoud raadsel?
'T HOOFT: Nou, ik verkies een theorie die mij precies vertelt waarom het heelal is zoals het is, en hoe we alles heel precies kunnen uitrekenen. Dat zou de natuurkunde in mijn ogen een hoger aanzien geven. Momenteel zitten we in een patsituatie. Maar er wordt erg druk aan gewerkt. Ik heb alleszins de hoop niet opgegeven dat we tot een beter inzicht zullen komen. Dat we ooit zullen weten waarom bepaalde dingen zijn zoals ze zijn. Bijvoorbeeld: waarom is het proton 1836 keer zo zwaar als het elektron? Daar hebben we momenteel geen antwoord op.
Bestaat er een verband tussen schoonheid en waarheid?
'T HOOFT: Dat lijkt vaak het geval. De geschiedenis laat zien dat het juiste antwoord vaak een heel mooi antwoord was. Het mooie, elegante antwoord wint het doorgaans van het slordige antwoord. Achteraf bekeken, tenminste. Want van tevoren kun je bijna nooit goed overzien wat nu het mooiste antwoord is. Men stelt weleens: dit is zó mooi dat het wel waar moet zijn. Dat is wat de snaartheoretici momenteel ook zeggen. Ten onrechte, denk ik, want je mag de zaken niet omkeren.
Tot slot: als uw intuïtie klopt dat aan de kwantumtheorie een volstrekt deterministische theorie ten grondslag ligt, hebben wij dan nog een vrije wil?
'T HOOFT: Jazeker. Zelfs als de natuurwetten volkomen deterministisch zijn, dan nog hebben wij een vrije wil.
Waar komt die dan vandaan?
'T HOOFT: De natuurwetten zijn niet in strijd met het feit dat wij controle willen uitoefenen op gedachtepatronen en iets willen of niet willen. Het is niet zo dat wat in onze hersenen gebeurt, van buitenaf volledig beïnvloedbaar zou zijn. En doordat dat niet van buitenaf beïnvloedbaar is, zeg ik: ja, wij hebben een vrije wil.
Toch denken sommige filosofen dat determinisme een vrije wil uitsluit.
'T HOOFT: Volgens mij is dat helemaal niet het geval. Er is in ieder geval één filosoof, namelijk Benedict de Spinoza, die het precies zo zei als ik hier. Mijn computer werkt ook volgens bepaalde deterministische natuurwetten en toch heeft ook hij een eigen willetje. Soms doet hij bepaalde dingen niet, of juist wel, zonder dat ik daar enige vat op heb.
De computer kiest daar natuurlijk niet voor.
'T HOOFT: Nou, ik krijg soms wel die indruk. Dus de computer heeft voor mij al een klein beetje een vrije wil. Het is alleen nog niks in vergelijking met de vrije wil van een mens. Of van een kat.
Voor mij moet het begrip 'vrije wil' contrasteren met het idee 'invloed van buitenaf'.
Is onze wil van buitenaf te besturen of te beïnvloeden?
Nee. Dan hebben wij dus een vrije wil.
En dus zijn we verantwoordelijk voor alles wat we doen.
Een misdadiger kan zich dus nooit beroepen op de wetten van de natuur.
GERARD 'T HOOFT, 'PLANETENBILJART', UITGEVERIJ BERT BAKKER, AMSTERDAM, 184 BLZ.
door JOëL DE CEULAER
Knack - 24-05-2006
