Alles heeft een oorzaak…toch?

In een vorige post zagen we het argument van finetuning: het idee dat iets of iemand aan de knoppen van de natuurconstanten heeft zitten draaien om leven mogelijk te maken. Daarin beargumenteerde ik dat finetuning waarschijnlijk een boodschap voor natuurkundigen heeft in plaats van godzoekenden: we moeten fundamentele aannames herzien.

Een ander argument dat populair is onder theïsten zoals William Lane Craig is het zogenaamde “Kalam-argument”. Dat zegt ruwweg dat alles dat begint een oorzaak moet hebben, en dat de oerknal het begin is van ons heelal. Dus moet de oerknal een oorzaak hebben, en daarmee een veroorzaker. Driemaal raden wie die veroorzaker is.

Het Kalam-argument

Het argument gaat als volgt:

• Alles wat begint te bestaan heeft een oorzaak.
• Het universum is ooit ontstaan.
• Dus het universum heeft een oorzaak.
• De oorzaak van het universum kan met recht God genoemd worden.

Logisch toch? Zo zijn de wolken op de foto hierboven ontstaan doordat de zon de aarde verwarmt, warme lucht vervolgens opstijgt, de temperatuur van het vocht in die lucht afneemt waardoor de minuscule druppeltjes kunnen samenklonteren op deeltjes en kunnen uitgroeien tot zichtbare wolken. En de vele misvattingen die apologeten (“geloofsverdedigers”) en creationisten over de oerknal hebben veroorzaakt deze blogpost. Wel…voor op het eerste gezicht klinkt de eerste premisse “Alles wat begint te bestaan heeft een oorzaak” misschien logisch. Maar voor veel natuurkundigen is dit argument minder aannemelijk. De reden voor die twijfel is tweeledig: de kwantummechanica en de algemene relativiteitstheorie.

Causaliteit in de natuurkunde

In de natuurkunde werken we ook met causaliteit: gebeurtenissen in de ruimtetijd een oorzaak en/of gevolg. Een principe in de relativiteitstheorie zegt bijvoorbeeld dat gevolgen niet sneller dan het licht kunnen reizen. Als de zon bijvoorbeeld een beetje zou wiebelen, dan zou het zwaartekrachtsveld worden verstoord. Maar deze verstoring plant zich als zwaartekrachtsgolf met de lichtsnelheid voort, en wij op aarde zouden die wiebel dan pas acht minuten later opmerken. In die 8 minuten legt het licht en de zwaartekrachtsgolf namelijk de 150 miljoen kilometer af tussen zon en aarde. Als we in de kwantummechanica oorzaak en gevolg willen opleggen (een lichtdeeltje botst op een elektron waardoor het elektron wordt verstrooid), dan doen we dat met de regels van de relativiteitstheorie. Als één deeltje zich bijvoorbeeld weer op de zon bevindt en een ander deeltje op aarde, dan kunnen ze elkaar alleen beïnvloeden als er genoeg tijd is verstreken; in dit geval de eerdergenoemde 8 minuten (ik laat subtiliteiten omtrent kwantumverstrengeling hier even achterwege). Het is een beetje als met geboortes: vroeger was het nogal een dingetje als je een half jaar na je huwelijk beviel van een gezond en volgroeid kind, omdat een half jaar minder is dan negen maanden. En dus ging het causaliteitsalarm af.

Een iets natuurkundiger voorbeeld: we kunnen beschrijven hoe een atoom radioactief vervalt. Dat doen we met onderliggende kwantumvelden die golven. En die golven voldoen aan de causale regels van de relativiteitstheorie. We kunnen echter niet voorspellen welk atoom vervalt; we kunnen alleen de kans hierop berekenen. Dat maakt onze klassieke opvatting van causaliteit al beperkt. We kunnen immers niet een oorzaak in de tijd volgen en vervolgens het gevolg voorspellen; we kunnen alleen achteraf de oorzaak vaststellen.

Maar er is nog een grotere kanttekening bij het Kalam-argument te plaatsen: causaliteit is in de natuurkunde niet een metafysische in steen gebeitelde wet, maar een eigenschap van de ruimtetijd. De ruimtetijd zoals deze in Einsteins relativiteitstheorie voorkomt, wel te verstaan! En die beschrijving houdt geen rekening met de kwantummechanica. Is dat erg? Wel, in de meeste alledaagse omstandigheden niet. Maar bij extreme situaties zoals zwarte gaten en oerknallen wel. En hier hebben we het nu juist over de oerknal! Om de oerknal als “gebeurtenis” te begrijpen hebben we kwantummechanica nodig, omdat de ruimtetijd toen nog veel kleiner was dan een atoom. We moeten een zogenaamde theorie van kwantumzwaartekracht hebben. Voldoet deze theorie ook aan causaliteit zoals onze intuïtie dat influistert? We hebben geen idee. We weten bijvoorbeeld sinds een eeuw dat atomen ook geen kleine zonnestelseltjes zijn maar voldoen aan natuurwetten die niet stroken met onze intuïtie. Zoiets kan ook prima opgaan voor de ruimtetijd in het geval van kwantumzwaartekracht. Maar tot nu toe hebben we geen volledige theorie van kwantumzwaartekracht, vooral omdat de omstandigheden waarin we deze theorie kunnen toetsen voor ons onbereikbaar zijn.

Causaliteit is niet in steen gebeiteld!

Causaliteit is dus een eigenschap van de ruimtetijd die gebeurtenissen ordent. Of ruimtetijd zelf ook voldoet aan die causale regels is niet goed gedefinieerd. Natuurkundigen vermoeden dat “ruimtetijd” à la kwantummechanica hele andere eigenschappen heeft, alsof het zich in een andere fasetoestand bevindt. Ijs en water bestaan bijvoorbeeld uit dezelfde moleculen, maar hebben als stoffen hele andere eigenschappen. Verwachten dat de ruimtetijd zelf aan oorzaak en gevolg voldoet om deeltjes en velden in die ruimtetijd dat ook doen, is een beetje als verwachten dat je op water kunt schaatsen omdat je dat op ijs ook doet. Of, een iets andere analogie: omdat koekjes uit de oven komen betekent niet dat de bakker die ze bakt zelf ook uit een oven is ontstaan.

Wij mensen kunnen ons niets voorstellen bij een causaalloze situatie. We zijn immers niet bekend met de extreme situaties waarin we ruimtetijd op kwantummechanische wijze moeten beschrijven. Daarom lijkt oorzaak en gevolg voor ons een soort metafysische, altijd opgaande wet van de werkelijkheid. Natuurkundigen weten echter na de nodige paradigmaverschuivingen dat onze intuïtie slechts het topje van de ijsberg vormt. En laat de oerknal nu net zo’n situatie zijn waarin onze huidige theorieën omtrent zwaartekracht en kwantummechanica niet meer opgaan en we nieuwe inzichten nodig hebben. Gaten in onze kennis dus. Dat betekent echter niet dat god die gaten bevredigend vult. God is geen tandarts. En natuurkundig gezien zijn er grote vraagtekens te plaatsen bij het Kalam-argument: alledaagse, intuïtieve opvattingen over de werkelijkheid worden er met het grootste gemak overgeheveld naar een situatie waarin er alle redenen zijn om te geloven dat die alledaagse intuïtieve kijk hopeloos tekortschiet!

Nog een voorbeeld hiervan: energiebehoud. Energiebehoud volgt uit eigenschappen van de ruimtetijd (“invariantie onder tijdopschuivingen), maar de uitspraak “het ontstaan van ruimte schendt energiebehoud” is net zo slecht gedefiniëerd als “het ontstaan van bakkers schendt het behoud van deeg”. Energiebehoud gaat, net als causaliteit, alleen op voor dingen in de ruimtetijd, en niet voor ruimtetijd zelf. Dus als je ooit de gevleugelde uitspraak “de oerknal schendt energiebehoud” hoort, dan kun je reageren met “het ontstaan van bakkers schendt deegbehoud”. Het is iets wat filosofen een “categoriefout” noemen: het behoud slaat hier niet op de categorie “ruimtetijd”, maar alleen op de categorie “materie en velden in de ruimtetijd”. En zelfs dan niet altijd: zie mijn boek “Natuurlijk niet!” voor de mythe dat energie altijd behouden is.

Tot slot…

Er zijn nog talloze andere kanttekeningen te plaatsen bij het Kalam-argument, en we hebben ons alleen gericht op de eerste premisse. Voor een genuanceerde reactie van natuurkundigen en filosofen op het Kalam-argument, zie onderstaande YouTube video: https://www.youtube.com/watch?v=pGKe6YzHiME . Voor nu hoop ik dat het duidelijk is geworden dat het Kalam-argument erg naïef is, en dat de oorzaak hiervan in tegenstelling tot de oerknal wél goed is te definiëren: de aanname dat causaliteit buiten ruimtetijd om een betekenis heeft, en dat de werkelijkheid zich in de meest extreme omstandigheden nog prima aan onze intuïtie voldoet.