Hoe is zwaartekracht ontstaan? En hoe werkt het precies?

Antwoord

De vraag 'hoe werkt het precies?' kan op verschillende niveaus beantwoord worden.

Het eenvoudigste is een soort recept vinden om uit te rekenen wat de zwaartekracht doet.  Dat heeft Newton gedaan.  Hij vond dat eeen lichaam op een afstand R van het centrum van een massa M versneld wordt volgens een versnelling evenredig met M (dus: als M 2 keer zo groot is, 2 maal meer versnelling) en omgekeerd evenredig met het kwadraat van R (dus: als R 2 keer zo groot is, 4 maal minder versnelling).  Als je voor M de massa van de aarde invult en voor R haar straal, vind je zo de valversnelling aan het oppervlak.  Als je de massa en afstand tot de zon invult, vind je hoe de aarde aangetrokken wordt door de zon.  En zo verder.

Newton zelf vond zo een krachtwerking vanop afstand nogal vreemd, maar het recept bleek te werken.  Einstein ontwikkelde een heel andere beschrijving, waarbij hij de manier waarop lichamen door de zwaartekracht van een rechte baan wordn afgebogen anders interpreteerde.  Het kwam erop neer dat alles altijd rechtdoor blijft lopen, maar dat de betekenis van 'rechtdoor' veranderde in aanwezigheid van een andere massa.  Massa 'kromt' de ruimte, en 'rechtdoor' is eigenlijk 'krom': een beetje zoals, wanneer je op aarde (een bol!) altijd rechtdoor loopt, je uiteindelijk een grote cirkel beschrijft en weer in hetzelfde punt terechtkomt.  De wiskundige uitwerking van dit verhaal is een stuk moeilijker dan in het geval van Newton, maar de theorie van Einstein blijkt nog beter te kloppen met allerhande metingen dan deze van Newton.

Wanneer men in de kwantummechanica, dat is op de schaal van atomen, interacties beschrijft, dan gebruikt men vaak een beeld waarin deeltjes met elkaar energie uitwisselen via een ander deeltje dat de boodschap overbrengt.  In het geval van gravitatie is dat een graviton.  Ook op die manier kan men een voldoeninggevende theorie van gravitatie opstellen.  Maar een graviton heeft men nog nooit waargenomen.

Uiteindelijk moeten we toegeven dat waarom de wetten van de natuur zijn wat ze zijn, een mysterie is.  We kunnen vaststellen dat er zoiets als zwaartekracht is, en beschrijven welke effecten ze heeft, maar waarom ze er is en waarom ze juist die sterkte heeft die ze heeft, weten we niet.  Wat we wel kunnen zeggen, op grond van waarnemingen van het heelal, is dat die zwaartekracht er geweest is sinds het heelal bestaat.  Ze is dus in zekere zin met het heelal geboren in de oerknal.  Maar dat is dan weer een ander mysterie.