Iets is of materie of ruimte. Iets anders bestaat niet en allebei tegelijk kan niet. Althans, die aanname ligt ten grondslag aan een groot deel van de natuurkunde, filosofie van de natuurkunde en de metafysica. Kosmologiefilosoof Niels Martens betwist echter of dit wel klopt. Volgens hem is deze conceptuele tweeledigheid tussen materie en ruimte helemaal niet zo strikt en belemmert dit zelfs de ontwikkeling van de vakgebieden. Hij ontving een ERC Starting Grant van bijna 1,5 miljoen euro om systematisch te analyseren wanneer de tweedeling niet meer van toepassing is. Het project, genaamd COSMO-MASTER, start op 1 april 2023. Dat meldt de Universiteit Utrecht.
Het idee dat er een strikt onderscheid bestaat tussen materie en ruimte is ingegeven door de Griekse filosoof Democritus en gangbaar sinds het werk van Isaac Newton. Niels Martens erkent dat het idee bijzonder goed paste binnen de wetenschappelijke kennis van vóór de twintigste eeuw. Echter, in de loop van de twintigste eeuw ontstond het huidige standaardmodel van de kosmologie en daarin lijkt de tweedeling geen stand te kunnen houden. Martens: “Belangrijke ingrediënten van dit model, zoals donkere materie, kosmische inflatie, donkere energie, zwarte gaten en algemene relativiteit zetten druk op dit Newtoniaanse idee. En als je daar dan toch aan blijft vasthouden, dan kan dat verdere vooruitgang belemmeren.”
Donkere materie
Toch is dit dualisme kenmerkend voor natuurkundige debatten van vandaag, stelt Martens. Hij geeft een voorbeeld aan de hand van donkere materie. Want hoewel de naam anders suggereert, zijn wetenschappers het er helemaal niet over eens of donkere materie wel materie is. “Een grote groep natuurkundigen denkt van wel”, aldus Martens. “Maar een kleinere groep denkt dat het fenomeen beter te verklaren is door een modificatie van Newton en Einstein’s ruimte of, in de moderne natuurkunde, ruimtetijd. De strikte tweedeling zorgt ervoor dat deze groepen niet nader tot elkaar komen. Ze staan zelfs op slechte voet met elkaar. En dat zorgt er weer voor dat er geen vooruitgang wordt geboekt, bijvoorbeeld omdat er geen nieuwe theoriën worden ontwikkeld.”
De strikte tweedeling loslaten zou volgens Martens een uitweg kunnen bieden. Wat hem betreft kunnen nieuwe ingrediënten van ons universum heel goed tegelijkertijd een beetje materie en een beetje ruimtetijd zijn. Een natuurkundig fenomeen krijgt dan een meer hybride karakter, waarin de visies van de rivaliserende groepen juist worden verenigd. Martens neemt opnieuw een vorm van donkere materie als voorbeeld, de superfluide donkere materie-theorie: “Het gedraagt zich over het algemeen als materie, maar wanneer de temperatuur laag genoeg is, gedraagt het zich eigenlijk meer als ruimtetijd. Je zou dus kunnen zeggen dat deze donkere 'materie' zowel materie als ruimtetijd is.”
Onderzoek
In het ERC-project wil Martens in vier van de vijf ingrediënten van het standaardmodel van de kosmologie aantonen dat het dualisme niet strikt is. Hij wil laten zien dat de categorische tweedeling tussen materie en ruimtetijd niet houdbaar is en verwatert, zoals in het voorbeeld van donkere materie. Het onderzoek duurt in totaal vijf jaar en Martens heeft zojuist drie vacatures gepubliceerd voor een postdoc, een promovendus en een onderzoeksassistent.
Pas zo’n vijftien jaar geleden ontstond het vakgebied waarin Martens’ expertise ligt: de filosofie van de moderne kosmologie. Inmiddels is het een groeiende tak en is er nu voor het eerst een groot cohort aan studenten afgestudeerd. In dit project wordt het belang van de academische discipline des te meer benadrukt, denkt Martens: “Onze verwachting is dat de bevindingen nieuwe richting zullen geven aan traditionele, natuurkundige en filosofische debatten. Dat het kader dat wij gaan leveren, patstellingen zal doorbreken en tunnelvisie doet verdwijnen. Uiteindelijk hoop ik dat het voor een frisse wind gaat zorgen waardoor rivaliserende partijen elkaar weer vinden, samen nieuwe theorieën zullen ontwikkelen en de natuurkunde verder zullen brengen.”
Zwart gat
Naast dit ERC-project is Martens namens de Universiteit Utrecht nauw betrokken bij de grote Next Generation Event Horizon Telescope Collaboration (ngEHT). In 2019 publiceerde de voorloper van deze samenwerking, de Event Horizon Telescope Collaboration (EHT), de eerste foto van een zwart gat. De ngEHT gaat een stap verder en heeft als doel om video's van zwarte gaten te maken. Hiervoor wordt een tiental nieuwe telescopen gebouwd, verspreid over de aardbol, om samen een virtuele telescoop te creëren ter grootte van de hele planeet. Martens benadrukt dat dit niet de enige manier is waarop deze groep baanbrekend is. “Uniek aan deze samenwerking is dat meer dan vijftig filosofen, historici en sociologen vanaf het begin, en als voltallige leden, bij het project betrokken zijn. Het is een dynamische dialoog tussen alpha’s, bèta’s en gamma’s.”
Door: Nationale Onderwijsgids
