Boeken

Monday, March 31, 2014

Wetenschap is veel creatiever dan de wildste sciencefiction

Lawrence Krauss is theoretisch natuurkundige, wetenschapspopularisator en auteur van onder andere The physics of Star TrekTijdens de AAAS Annual Meeting in Chicago van afgelopen februari sprak ik met hem over de relatie tussen wetenschap en sciencefiction.


Dit artikel is gepubliceerd in NRC Handelsblad van zaterdag 29 maart 2014

Ik interview Lawrence Krauss na afloop van het symposium Where's my flying car? (AAAS 2014, Chicago), waarin wetenschappers en sciencefictionschrijvers vertelden over de relatie tussen wetenschap en sciencefiction. Van begin tot eind haperde de techniek tijdens de vier lezingen. Een Skype-verbinding deed het niet; een microfoon had last van astmatische ruis; sciencefiction-auteur Catherine Asaro moest haar lezing door de telefoon geven, terwijl op het podium iemand krampachtig een mobieltje tegen de microfoon moest drukken.



Krauss, 59 jaar, klein van stuk, vlot pratend, kan er wel om lachen: "Wat er net is gebeurd, is zeer toepasselijk. Sciencefiction heeft ons veel beloofd, maar bijna niets daarvan is uitgekomen." Toch moeten we dat niet opvatten als een kritiek op het genre, zegt hij. "De kern van sciencefiction is niet de vraag of de wetenschap er in klopt. Wat goede sciencefiction goed maakt, is een goed verhaal dat de lezer op een nieuwe manier over zichzelf laat nadenken."

Hoe begon uw eigen interesse in sciencefiction?
"Ik raakte als kind geïnspireerd door het boek The time machine van H.G. Wells. Mijn interesse in wetenschap en sciencefiction gingen toen nog hand in hand. Was ik geïnteresseerd in sciencefiction omdat ik geïnteresseerd was in wetenschap? Of was het andersom? Ik denk eigenlijk het eerste: ik was geïnteresseerd in wetenschap, en sciencefiction was een speelse manier om me te helpen bij het nadenken over die wetenschap."

Sciencefiction als inspiratie dus...
"Sommigen denken dat sciencefiction de wetenschap vooruit helpt, maar dat is onzin. Er is geen causaal verband tussen sciencefiction en wetenschap. Sciencefiction prikkelt onze verbeelding. Dat is geweldig nuttig. Maar veel interessanter dan wat er is uitgekomen van sciencefiction, vind ik wat sciencefiction compleet heeft gemist."

Zoals?
"Het belangrijkste van de afgelopen dertig jaar is niet de ontdekking van het Higgs-deeltje, maar de uitvinding van het World Wide Web, bij hetzelfde instituut in Genève trouwens: CERN. Sciencefiction heeft die uitvinding compleet gemist. Dat we informatie zo snel en gemakkelijk over de hele wereld kunnen verspreiden, heeft ons leven ingrijpend veranderd. Ander voorbeeld: het boek The world set free uit 1914 van H.G. Wells. Dat is een profetisch boek waarin Wells vooruitloopt op atoomwapens. Wells was op de hoogte van het verschijnsel radioactiviteit en hij verzon een soort continu brandend atoomwapen, niet eens een echte bom. Wat Wells zich voorstelde was niets vergeleken met de echte atoomwapens."

Hoe kijkt u als auteur van The physics of Star Trek aan tegen een project als Mars One, dat een permanente menselijke nederzetting op Mars wil bouwen?
"Er is geen enkele wetenschappelijke reden om mensen de ruimte in te sturen. Alleen voor het avontuur, dat is alles. Veel mensen hebben zich aangemeld om naar Mars te reizen, en er zijn er nog veel meer die we maar al te graag een enkeltje Mars zouden gunnen. Nee, zonder gekheid: robots kunnen de ruimte veel beter verkennen. Wij mensen zijn een zak vol water, aangepast aan de beperkte omgeving van onze aarde. Mensen zijn niet bedoeld om door de ruimte te reizen. Als we echt buiten ons saaie zonnestelsel willen komen, dan moeten we zeer snel kunnen reizen. Maar als we net als de Star Trek Enterprise in tien seconden met de helft van de lichtsnelheid willen vliegen, dan hebben we een groot probleem. Elke keer dat het ruimteschip wil versnellen tot de helft van de lichtsnelheid om daarna weer af te remmen tot stilstand, heeft het duizend maal de massa van het ruimteschip aan brandstof nodig. Die enorme hoeveelheid energie is een fundamenteel probleem voor ruimtereizen bij snelheden in de ordegrootte van de lichtsnelheid. Daar komt nog bij dat geen mens die enorme versnelling van de Star Trek Enterprise zou overleven."

Ziet u dan geen uitweg?
"Wanneer onze zon langzaam opgebrand raakt, wordt de aarde onleefbaar. Als mensen nog een paar miljard jaar overleven, dan is er op een gegeven moment geen andere optie meer dan de aarde te verlaten in een ruimteschip. Alleen: waarheen? Maar ik zie nog een andere interessante mogelijkheid. Dat is wat Craig Venter de biologische faxmachine noemt. Stuur niet de mensen zelf de ruimte in, maar de genetische informatie die het bouwplan van die mensen bepaalt. Dan kun je in theorie ergens anders in de ruimte met die genetische informatie een levend mens uitprinten. Net zoals ik geen Ferrari kan downloaden, maar wel het bouwplan voor een Ferrari. Informatie laat zich gemakkelijk versturen; lichamen niet."

Dat lijkt dan toch een beetje op de 'Transporter' uit Star Trek, die mensen naar een andere plek in het heelal kan stralen...
"Het is toch anders. De Transporter rafelt je in individuele atomen uiteen, om die atomen op een andere plaats weer in elkaar te zetten. Het fundamentele probleem is dat je niet tegelijk de positie en de snelheid van een atoom kunt meten, en dus met onvolledige informatie zit. En of benaderende informatie over elk atoom in je lichaam voldoende is om je ergens anders weer op te bouwen, weten we niet."

Wanneer ik twee kwantumdeeltjes met elkaar verstrengel, en ik meet de toestand van het ene deeltje, dan ligt meteen ook de toestand van het andere deeltje vast. Deze kwantumteleportatie bestaat toch wel al?
"Het idee is dan: als we lichtdeeltjes en atomen kunnen teleporteren, waarom dan niet mensen? Maar bij kwantumteleportatie wordt het systeem zeer zorgvuldig geprepareerd en afgesloten van de buitenwereld. Dan werkt het. Mensen zijn geen zorgvuldig geprepareerde kwantummechanische toestanden. Helaas, teleportatie van mensen gaat nooit gebeuren."

En tijdreizen dan?
"Veel dingen die niet onmogelijk zijn, zijn desalniettemin onpraktisch. Dat geldt voor diverse vormen van ruimtereizen. Het geldt ook voor tijdreizen. Einsteins relativiteitstheorie laat het dan wel toe in theorie, maar je zou er zulke waanzinnig grote hoeveelheden energie voor nodig hebben - vergelijkbaar met alle energie die in het heelal zit - dat het gewoon niet gaat gebeuren. Denkend aan de tijdmachine uit het boek van Wells, is er trouwens nog een probleem. Een tijdmachine moet ook een ruimtemachine zijn. De aarde draait met een snelheid van dertig kilometer per seconde rond de zon. Als ik je een uur in de tijd terugstuur, dan kom je terecht op de plek waar de aarde een uur geleden was, en daar zou je het niet lang overleven."

Zadelt sciencefiction mensen dan niet vaak op met overdreven toekomstverwachtingen?
"Ik denk dat sciencefiction verantwoordelijk is voor de meeste van de wilde misvattingen en verwachtingen die mensen over de toekomst hebben. Daarom gebruik ik zelf sciencefiction om mensen iets te leren over de echte wereld. Natuurkundige Richard Feynman heeft gezegd: 'Wetenschap is fantasie in een keurslijf'. Sciencefictionschrijvers hebben dat keurslijf niet. Het moeilijke is niet om dingen te verzinnen, maar om ze kloppend te krijgen met de werkelijkheid. Het vereist veel meer creatief denken om echte wetenschap te doen dan om een sciencefictionidee te verzinnen. We zien telkens weer dat de verbeelding van de natuur veel groter is dan de verbeelding van de mens. Als we alleen maar zouden nadenken, zouden we niet ver komen in het begrijpen van de wereld. Wat we nodig hebben, zijn experimenten en observaties. Dat drijft onze geest voorwaarts."


[Kader:]
Star Trek daagt de natuurkunde uit
Heisenberg compensator
De Teleporter uit Star Trek is een teleportatieapparaat dat het menselijk lichaam atoom voor atoom omzet in energie, deze energie naar een andere plek straalt en daar weer atoom voor atoom laat opbouwen een menselijk lichaam: "Beam me up, Scotty" is de gevleugelde zin uit de serie. Om dat voor elkaar te krijgen zou je van elk atoom in het menselijk lichaam precies zijn plaats en snelheid moeten weten. Anders kun je het menselijk lichaam op die andere plek niet exact hetzelfde opbouwen. Het fundamentele probleem hierbij is echter dat de Heisenberg onzekerheidsrelatie het niet toestaat om tegelijk de positie en de snelheid van een atoom te meten. Dat realiseerden de schrijvers van Star Trek zich ook, en daarom verzonnen ze de Heisenberg compensator. Toen aan technisch adviseur Michael Okuda van Star Trek werd gevraagd hoe een Heisenberg compensator werkt, zei hij: "Hij werkt heel goed. Dank u wel."

Inertial dampers
Wanneer je in een vliegtuig opstijgt vanaf de landingsbaan, voel je hoe je tegen je stoel wordt gedrukt. Precies volgens de natuurkunde van Newton, moet in de Star Trek Enterprise hetzelfde gebeuren wanneer het ruimteschip uit stilstand versnelt naar, laten we zeggen, de helft van de lichtsnelheid. Maar omdat het lichaam krachten groter dan drie g-krachten niet aan kan, zou het ruimteschip langzaam moeten optrekken. Zo langzaam dat het 2,5 maand zou duren om de helft van de lichtsnelheid te bereiken, zo rekent Lawrence Krauss in zijn boek The Physics of Star Trek voor. "Dat zou geen spannende episode opleveren", schrijft hij. Om het fundamentele probleem van de dodelijke 3g-krachten op te lossen, verzonnen de schrijvers van Star Trek zogeheten inertial dampers: een soort kosmische schokdempers die zorgen dat de bemanningsleden veilig blijven tijdens de enorme versnelling van de Enterprise.