Sluit je ogen en probeer je niets voor te stellen.

Te laat. De kans is groot dat u al aan iets hebt gedacht: misschien de kleur zwart, of het woord “niets”, die geen van beide niets zijn.

Over niets nadenken zou je op z’n best kunnen beschouwen als een vorm van meditatie, en op z’n slechtst als totale tijdverspilling. Of, dat zou het zijn, ware het niet dat er een onopgeloste vraag in het hart van de natuurkunde ligt die op zijn minst enige beschouwing van deze materie, of het gebrek daaraan, vereist: waarom is er iets (ons universum) in plaats van niets?

Niets is een concept dat zo bedrieglijk eenvoudig is dat het zich op het vreemde kruispunt bevindt van wetenschap, filosofie en taal zelf. Net als een kind dat tot in het absurde toe “Waarom?” vraagt, kan het behoorlijk frustrerend zijn om dit probleem tot op de bodem uit te zoeken, dus heb ik de hulp ingeroepen van een natuurkundige en een filosoof om een idee te krijgen van wat – als er al iets is – “niets” betekent. Blijkbaar is dit ook voor deskundigen een frustrerende vraag.

Wat is niets, volgens de natuurkunde?

Sean Carroll is theoretisch natuurkundige en kosmoloog aan het California Institute of Technology. Niets is een recente zorg van hem, voor zover het betrekking heeft op iets.

In een recente blogpost, podcastaflevering en hoofdstuk in de Routledge Companion to the Philosophy of Physics, alle getiteld “Why Is There Something, Rather Than Nothing?” probeert Carroll deze vraag in de eenvoudigst mogelijke bewoordingen te beantwoorden.

“Wetenschap en filosofie houden zich bezig met de vraag hoe de dingen zijn, en waarom ze zijn zoals ze zijn. Het lijkt daarom vanzelfsprekend om de volgende stap te zetten en te vragen waarom de dingen überhaupt zijn,” schreef hij in het hoofdstuk. “Onze ervaring van de wereld, die beperkt is tot een buitengewoon klein deel van de werkelijkheid, laat ons niet goed toegerust om op de juiste manier na te denken over de vraag naar het bestaan ervan.”

Waar niets is heel iets anders dan gewoon ‘lege ruimte’, ook al zou dat een bruikbare, alledaagse definitie kunnen zijn, vertelde Carroll me tijdens een recent Skype-gesprek.

“In de kwantumveldentheorie, waarvan wij denken dat het onze beste manier is om het universum te beschrijven dat we op dit moment hebben, is lege ruimte een soort van interessant,” legde hij uit. “Zelfs als de ruimte zo leeg is als maar mogelijk is, zijn er nog steeds kwantummechanische deeltjes die in een energieneutrale toestand zijn en niets doen. Maar je kunt het vacuüm onderzoeken, zoals de deeltjesfysica doet, en de eigenschappen ervan ontdekken.

“Lege ruimte is een zeer interessante plaats in de moderne fysica; er is veel aan de hand, terwijl er niets aan de hand zou zijn als er niets was,” zei hij.

“Het is waarschijnlijk beter om niets te zien als de afwezigheid van zelfs ruimte en tijd, in plaats van ruimte en tijd zonder iets erin.”

Kwantumtoestanden zijn golffuncties die de onvoorspelbare energieniveaus van atomen en deeltjes met een hoge mate van precisie meten. Een kwantummechanisch systeem in zijn laagste energietoestand lijkt misschien wel heel erg op niets, zelfs vanuit een wiskundig perspectief, maar er zouden nog steeds minuscule deeltjes en energie in rondstuiteren.

Of het nu een gat in de grond is of de uitgestrekte ruimte tussen hemellichamen, deze “lege” ruimten zijn gevuld met iets dat fysische eigenschappen heeft. Dat vacuüm is niet niets, althans wat Carroll en zijn tijdgenoten betreft.

Maar dat is slechts één manier om dit probleem te begrijpen. De andere is nog verbijsterender: de afwezigheid van ruimte-tijd, “leeg” of niet.

Lees meer: The Best Science Stories to Read When You’re High

“Gewoon echt niets – geen vacuüm in de kwantumtheorie – gewoon de afwezigheid van wat dan ook,” zei Carroll. “Aangezien we ons in een post-general relativity wereld bevinden, weten we dat ruimte en tijd niet vast en absoluut zijn; ze zijn dynamisch. Einstein zei dat ruimte en tijd worden vervormd door energie, dus is het waarschijnlijk beter om te denken aan niets als de afwezigheid van zelfs ruimte en tijd, in plaats van ruimte en tijd zonder iets erin. Er is een groot verschil tussen lege ruimte en niets.”

Hoewel het belangrijk is om deze definitie van niets in gedachten te houden, voegde Carroll eraan toe, is het niet echt van nut voor het gebied van de natuurkunde. “‘Iets’ is interessant; niets is alleen interessant voor zover het de afwezigheid van iets is,” zei hij.

Ultiem, zei Carroll, verliest hij geen slaap over de vraag “Wat is niets?”

“Ik denk dat de vraag ‘Waarom is er iets in plaats van niets?’ interessant is, maar het antwoord is waarschijnlijk: ‘Zo is het nu eenmaal,'” concludeerde hij. “Er is waarschijnlijk niet iets diepers dan dat. Het is niet zo dat niets een mysterieuze onbekende is; het is gewoon de afwezigheid van iets. Dat is alles wat er over te zeggen valt. Er valt niets meer te leren over niets. Alles wat er te leren valt is over iets.”

Wat is niets, volgens de filosofie?

De wetenschap heeft niet het monopolie op niets. Jim Holt is een filosoof die over een breed scala van wetenschappelijke onderwerpen heeft geschreven, van de oorsprong van het universum tot een filosofische geschiedenis van grappen. Hij heeft zich ook beziggehouden met kwantummechanica en het niets in een TED Talk getiteld “Why does the universe exist?”

Voor Holt is het zuivere niets niet alleen begrijpelijk voor de menselijke geest, maar ook beschrijfbaar met behulp van filosofische redeneringen, wat een ander geweldig startpunt is voor iemand die over deze vraag nadenkt. Hij stelt dat “niets” – geen lege ruimte gevuld met onzichtbare dingen, zoals de kwantumfysica stelt, maar letterlijk niets – gemakkelijk kan worden beschreven met alleen formele logica.

“Je kunt een toestand van niets op samenhangende wijze beschrijven; het is gemakkelijk te doen,” vertelde Holt mij over de telefoon. “Het is een toestand waarin alles niet zelfidentiek is. Als voor alle x, x ongelijk is aan x; die zin in de logica beschrijft een toestand van nietsheid. Het helpt de verbeelding niet, maar het geeft geen aanleiding tot tegenstrijdigheden. Het kan alleen waar zijn als er niets bestaat, want als er iets bestaat, is het gelijk aan zichzelf. “

“Ik heb het niets nooit helemaal kunnen begrijpen, maar ik kan er wel dicht bij in de buurt komen als ik naar professioneel bowlen op de televisie kijk.”

Holt stelt dat het gebruik van wetenschappelijke redeneringen om te begrijpen hoe iets uit niets is ontstaan, een poging van een natuurkundige is om een metafysische vraag te beantwoorden. In het bijzonder neemt hij het op tegen de kwantumveldentheorie, die stelt dat het universum uit een kwantum vacuüm zou kunnen zijn geëxplodeerd dankzij de inflatie.

De inflatietheorie werd aanvankelijk voorgesteld als een soort aanvulling op de Oerknal-theorie in de jaren ’80 van de vorige eeuw. Zij stelt dat de kosmische inflatie het heelal in een zeer korte periode (tussen 10-35 seconden en 10-33 seconden na de Big Bang) van de kwantumschaal naar de astronomisch grote schaal heeft geduwd, waardoor de schaal en de structuur van het heelal waarin wij nu leven zijn ontstaan.

Maar als het universum uit het niets is ontstaan, in overeenstemming met een reeks natuurkundige wetten, waar kwamen die wetten dan vandaan? Bestonden ze al vóór het heelal? Als dat zo is, zou dat dan niet betekenen dat het universum niet uit het niets is ontstaan? “De wetten van de kwantumveldentheorie kunnen een wereld doen ontstaan uit de afgrond, dus het zijn zeer mysterieuze entiteiten. Maar het zijn nog steeds entiteiten. Ze zijn niet niets,” vertelde Holt me.

Lees meer: OK, WTF is een tijdkristal?

Wat is niets dan? Volgens Holt is niets, ook al kunnen we de eigenschappen ervan niet beschrijven – of ons er zelfs geen voorstelling van maken – denkbaar de manier waarop de dingen hadden kunnen verlopen.

“Niets is de eenvoudigst mogelijke manier waarop de werkelijkheid zou kunnen verlopen; het is het minst arbitrair, omdat het alles uitsluit,” aldus Holt. “Als je dat eenmaal serieus neemt, begin je te denken: ‘Zo had het moeten zijn; waarom zou er iets moeten zijn in plaats van niets?’ Er is niet alleen iets, maar er is een heel bijzonder soort iets dat we om ons heen zien.”

Als er iets is, is niets een uitnodiging om te overwegen wat er wel is – en dat is zeker iets. Niets, voor al zijn nietsheid, is een van de meatigste intellectuele hapjes voor ons om op te kauwen.

“Het is een interessante mix van filosofie, wetenschap, conceptuele analyse en theologie, en het bepalen van de grenzen van de taal,” zei Holt, “Voor mensen die nieuwsgierig zijn naar abstracte intellectuele zaken, is het een feest.”

Niets doet er echt toe

Onze hersenen zijn bedraad om dingen te begrijpen als discrete entiteiten, maar dat betekent niet dat we ons niet kunnen verplaatsen in het idee van de afwezigheid van enige eigenschappen. Sterker nog, als we dat doen, kan dat een meer genuanceerde waardering van het universum opleveren.

“Ik denk wel dat het begrijpelijk is,” zei Carroll. “We denken niet dat het universum een rand in de ruimte heeft, maar het zou een begin kunnen hebben gehad-dat weten we niet zeker, maar het is zeker aannemelijk. Als er een moment is, en na dat moment was er iets, dan is er niets aan de andere kant. Je bent geneigd om te zeggen, ‘Voor dat moment was er niets’. Maar het is beter om te zeggen: ‘Er bestaat niet zoiets als vóór dat moment.'”

Holt zei dat niets misschien begrijpelijk is via de logica, maar dat je het waarschijnlijk niet zult kunnen visualiseren, tenzij je een kabel sportabonnement hebt. “Ik ben nooit in staat geweest om het niets volledig te begrijpen, maar ik kan er dicht bij in de buurt komen als ik naar professioneel bowlen op televisie kijk,” grapte hij.

Deze verwijzing naar bowlen heeft misschien geen wetenschappelijke of filosofische geldigheid, maar het illustreert wel de absurditeit van het proberen te begrijpen van dat wat noodzakelijkerwijs niet kan bestaan. Toch herinnert het stellen van zo’n absurde vraag als “Wat is niets?” ons er op zijn minst aan dat er altijd ideeën zullen zijn aan de rand van het menselijk begrip, en uitdagende mensen die bereid zijn om die absurditeit onder ogen te zien en dieper te graven.

“Ik sta open voor betere antwoorden,” zegt Carroll. “Tevredenheid is iets waar we op kunnen hopen, maar niet kunnen eisen, als we het over het universum hebben. Het is aan ons als soort om de intellectuele rijpheid te cultiveren om te accepteren dat sommige vragen niet het soort antwoorden hebben dat ontworpen is om ons een tevreden gevoel te geven.”

Dus, wat hebben we hier geleerd? Hopelijk, iets.

Krijg elke dag zes van onze favoriete Motherboard-verhalen door u aan te melden voor onze nieuwsbrief.