Niemand weet precies hoe lang geleden het is hè? De oerknal. Eigenlijk is het ook niet te berekenen, want tijdens de oerknal bestond de tijd nog niet. Maar over één ding zijn we het eens: het is heel lang geleden. Héél lang.

Zou het kunnen dat tijdens de oerknal al vastlag dat er, naast tijd en ruimte, ook ooit ergens een aarde zou onstaan? En dat daar dan nòg later mensen rond zouden gaan lopen van wie er één dit blogje zou schrijven? Mijzelf lijkt dat absurd, maar het is een filosofisch idee dat heel veel invloed heeft: het determinisme.

Deterministen stellen dat, als je op een bepaald moment de exacte positie en snelheid van alle deeltjes in het universum kent én de natuurwetten begrijpt, je daarmee de positie en snelheid van die deeltjes op elk later moment precies kunt berekenen. Er is geen speld tussen de wereld van vandaag en morgen te krijgen. Volgens het determinisme is de wereld volledig voorspelbaar; het enige wat ons misschien tegenhoudt, is een gebrek aan kennis, data en rekenkracht.

Het gaat deterministen niet persé om snelheid van deeltjes natuurlijk. Alles om ons heen is immers opgebouwd uit deeltjes en alles wat gebeurt, is het resultaat van botsingen van die deeltjes. Dus als we de deeltjes kennen, kunnen we al het andere waar we ons druk over maken afleiden: de temperatuur in Nederland vandaag, de vorm van mijn huis, de konijnen die hier aan mijn voeten scharrelen, de geur in deze ruimte, mijn gedachten terwijl ik dit schrijf, jouw gedachten terwijl je dit leest. Het lag allemaal allang vast bij oerknal.

Als je dit een absurd idee vindt, heb ik goed nieuws: je hebt al ongeveer een eeuw lang de natuurkunde aan je kant. Er zijn twee takken van de natuurkunde die er vanuit gaan dat de wereld fundamenteel onvoorspelbaar is. De natuurkunde van kleine deeltjes, de quantummechanica en de natuurkunde van complexe systemen, de chaostheorie.

De quantummechanica beschrijft de kleinste bouwstenen van de materie: atomen en de deeltjes waar die weer uit zijn opgebouwd. Deze deeltjes hebben vreemde eigenschappen: ze zijn tegelijk een deeltje en een golf, onze waarneming beïnvloedt ze, en ze kunnen op meerdere plekken tegelijk zijn. Toeval speelt hierbij een grote rol. Quantummechanica is vreemde natuurkunde. Zo vreemd dat er zelfs natuurkundigen zijn die niet willen geloven dat deze ideeën kloppen. En toch tonen experimenten keer op keer aan dat het klopt, inclusief de rol van toeval.

De chaostheorie gaat over systemen die met elkaar verbonden zijn. Dit kan iets eenvoudigs zijn, zoals een paar bewegende staafjes, of iets complexers, zoals alle factoren die een rol spelen in het weer en klimaat. Chaostheorie laat zien dat kleine verstoringen in zulke systemen grote en onvoorspelbare gevolgen kunnen hebben. Er is best discussie mogelijk over de vraag of die onvoorspelbaarheid nu een eigenschap van de natuur is of komt door ons gebrek aan kennis en rekenkracht. Maar hoe je het ook bekijkt: onvoorspelbaarheid blijft, zeker omdat zo’n kleine verstoring zelfs kan ontstaan door het onvoorspelbare gedrag van een quantumdeeltje.

Al met al is er genoeg bewijs dat in, of vlak na, de oerknal nog niet vastlag dat ik vandaag dit blogje zou schrijven. De grote vraag is waarom zoveel mensen -ik noem geen namen, maar er zitten werkelijk briiante geesten tussen- vast blijven houden aan het determinisme. Hangen ze nog steeds aan de natuurkunde van de 19e eeuw? Worden ze onzeker van het idee dat toeval echt bestaat? Of speelt er nog iets anders?

Zoiets weet je natuurlijk niet, maar voor velen heeft dit misschien iets met God te maken. De natuurkunde van de 18e en 19e eeuw was wèl deterministisch en zorgde voor een ‘mechanisering van ons wereldbeeld’. Religie was niet langer de ultieme bron van waarheid; voortaan konden we vertrouwen op de wetenschap. Het hielp daarbij dat die wetenschap leek te suggereren dat de natuur zich volledig wetmatig gedroeg. In zo’n systeem van eeuwige natuurwetten was geen plaats voor goddelijke interventie.

Nu toeval en instabiliteit weer deel uit maken van die natuurkunde is het even slikken. We hebben de absolute zekerheid van een alwetende God vervangen door de absolute zekerheid van eeuwig geldende natuurwetten. Maar als we toeval toelaten, geven we dan niet weer ruimte aan allerlei vormen van spiritisme en religie? Wie bepaalt waar het quantumdeeltje precies is? Wie veroorzaakt die kleine verstoringen in instabiele systemen? Is de volgende stap niet dat we een soort ‘intelligentie’ in onze theorieën gaan opnemen, die via toeval invloed uitoefent op wat er in de wereld gebeurt?

Het antwoord is volgens mij nee. Toeval is in de natuurkunde net zo’n fundamenteel begrip als kracht of deeltje of veld. Het is kiezen of delen. Of je accepteert dat dingen in de natuur soms spontaan gebeuren, zonder dat daar iets of iemand achter zit. Of je blijft het idee koesteren dat het allemaal, in minitueus detail al vastlag, nog voordat de tijd bestond. Als dit de keuze is, vind ik het nog niet zo gek om in toeval te geloven.

Meer lezen?
Ik schreef over de rol van toeval in de quantummechanica in EPR. Over complexiteit schreef ik ook eerder, hoewel ik daar de chaostheorie niet bespreek. Determisme speelt een grote, soms onzichtbare rol, in de discussie over de vrije wil waar ik al eens over sprak