De natuurwetten die zwaartekracht, elektromagnetisme en andere fundamentele krachten beschrijven, lijken eeuwige waarheden. Maar kosmoloog João Magueijo van Imperial College London stelt nu een gedurfde nieuwe theorie voor: deze wetten zijn mogelijk helemaal niet fundamenteel, maar ontstonden pas geleidelijk na de oerknal.
Eeuwige wetten of historisch product?
In een uitgebreid artikel in newscientist.com legt Magueijo uit waarom hij altijd heeft getwijfeld aan het idee dat natuurwetten van meet af aan bestonden. "Weinigen stellen dit ooit ter discussie in de natuurkunde", schrijft hij. "Eerlijk gezegd zijn daar goede redenen voor. Ronduit vragen 'waar komen de natuurwetten vandaan?' kan aanvoelen alsof je filosofie de laboratoria binnensmokkelt."
Toch gelooft Magueijo dat deze vraag niet genegeerd kan worden. Zijn nieuwe raamwerk suggereert dat de regels van de wetenschap aan het begin van het universum wild varieerden, voordat ze stabiliseerden tot wat we vandaag waarnemen. Als hij gelijk heeft, zouden de "natuurwetten" helemaal niet fundamenteel zijn.
Wat zijn natuurwetten precies?
Magueijo doelt op de kernvergelijkingen van de natuurkunde: Newtons gravitatiewetten, Maxwells vergelijkingen voor elektriciteit en magnetisme, en Einsteins veldvergelijkingen die de werking van ruimte-tijd beschrijven. Deze komen met zogenaamde fundamentele constanten – getallen die eigenschappen van het universum beschrijven zoals de sterkte van zwaartekracht of de lading van een elektron.
De vraag naar de oorsprong van deze wetten houdt wetenschappers en filosofen al langer bezig. Op stackexchange.com vroeg een gebruiker zich af: "Waarom hebben we deze specifieke wetten die alles regeren? Het voelt vreemd om te denken dat ze gewoon vanaf het begin bestonden, vooral tijdens de oerknal."
Twee fundamentele visies
Volgens discussies op thephilosophyforucom zijn er grofweg twee manieren om naar natuurwetten te kijken. De eerste visie stelt dat wetten prescriptief zijn – ze schrijven voor wat er zal gebeuren. Onder deze opvatting zou een wetgever nodig zijn, wat sommigen als argument voor het bestaan van God gebruiken.
De tweede visie beschouwt "wetten" als descriptief: ze beschrijven simpelweg patronen die we in het verleden hebben waargenomen. Eenmaal het universum bestaat, heeft het bepaalde eigenschappen door zijn aard. De "wetten" zijn ingebouwd. We observeren patronen en codificeren die als wet, maar inductief redeneren kan nooit een echte wet geven, slechts een gewoonte.
Symmetrie en invariantie
Natuurkundige Victor Stenger betoogde in een artikel op pitt.edu dat natuurwetten niet van bovenaf zijn gegeven, noch regels die op de een of andere manier in de structuur van het universum zijn ingebouwd. Ze zijn ingrediënten van modellen die natuurkundigen bedenken om waarnemingen te beschrijven.
Stenger stelde dat als modellen een objectieve realiteit moeten beschrijven, ze niet mogen afhangen van het standpunt van de waarnemer. Dit principe van standpuntinvariantie leidt tot ruimte-tijdsymmetrieën en uiteindelijk tot behoudswetten van energie, impuls en impulsmoment – in wezen de hele klassieke mechanica.
Wilde variatie in het vroege universum
Magueijo's nieuwe voorstel gaat verder dan eerdere pogingen om de oorsprong van natuurwetten te verklaren. Veel eerdere theorieën faalden omdat ze uiteindelijk diepere "meta-wetten" introduceerden. Zijn raamwerk suggereert daarentegen dat de regels zelf evolueerden.
Volgens BioLogos, een platform dat wetenschap en geloof bespreekt, blijft het wetenschappelijke antwoord op de vraag waar natuurwetten vandaan komen simpelweg: niemand weet het. Sommigen geloven op basis van geloof dat God ze maakte en onderhoudt, anderen kiezen voor andere "brute feiten" zoals kosmoloog Sean Carroll.
Implicaties voor ons begrip van het universum
Als Magueijo's theorie klopt, zou dit fundamentele gevolgen hebben voor ons begrip van het universum. Het zou betekenen dat de schijnbaar eeuwige en universele wetten die we waarnemen eigenlijk historische producten zijn – ontstaan uit chaotische omstandigheden kort na de oerknal.
De theorie raakt aan diepe filosofische vragen over de aard van de werkelijkheid. Zijn natuurwetten ontdekkingen of uitvindingen? Beschrijven ze een objectieve werkelijkheid of zijn het menselijke constructies om waarnemingen te ordenen?
Voor nu blijft Magueijo's voorstel speculatief, maar het opent nieuwe wegen voor onderzoek naar de fundamentele structuur van het universum. Of zijn theorie standhoud zal moeten blijken uit verder onderzoek en observaties. Wat wel duidelijk is: de vraag naar de oorsprong van natuurwetten blijft wetenschappers en denkers fascineren en uitdagen.