De wetenschap van Stranger Things, waar of onwaar: vele werelden, wormgat en Planck-constante

Vele werelden of verborgen dimensie: de les van 1983

In november 1983, bij de wake na de begrafenis, vragen drie jongens hoe men naar een andere dimensie reist. Hun leraar tekent op een kartonnen bord een touw, een acrobaat en een vlo. Het hoofdstuk heet “The Flea and the Acrobat”.

De wake is die van Will. Mr. Clarke denkt eerst aan de vele werelden van Hugh Everett, voorgesteld in 1957; Bryce DeWitt noemt ze in de jaren 1970 many-worlds, en de term bestaat dus in 1983. Lucas heeft gelijk dit spoor te verwerpen. “Yeah, that's not what we're talking about.” Everetts takken spreken niet met elkaar. Geen informatie gaat van de ene naar de andere. Er is noch poort, noch reis.

Het beeld van de vlo komt van een ander idee, de verborgen dimensies. Op The Particle Adventure gaat de acrobaat vooruit of achteruit, en de vlo loopt ook om het touw: een kleine gesloten lus, die hem naar zijn vertrekpunt terugbrengt. “He can even go… underneath the rope.” Theodor Kaluza voegt in 1921 een dimensie toe. Oskar Klein rolt haar in 1926 op tot een minuscule cirkel. In de natuurkunde is de onderkant van het touw die cirkel, waar niets leeft. De serie schuift het beeld naar een hele wereld.

De jongens noemen deze wereld al de Upside Down. Zij vonden de naam aan de vooravond van de begrafenis, vóór de tekening op het bord, toen zij aan het spelbord dachten dat Eleven had omgedraaid om te tonen waar de verdwenene was.

De verborgen dimensies hebben ook hun televisieversie: in aflevering 10 van Cosmos, in 1980, legt Carl Sagan een vierde ruimtedimensie uit met een appel.

Om naar de andere kant te gaan, vraagt de les een enorme energie en een scheur in tijd en ruimte. Een poort zou de zwaartekracht verstoren, het magnetisch veld en de omgeving.

Kompassen en magneten: wat het magnetisme echt zegt

In hetzelfde jaar stelt Dustin vast dat de kompassen van de groep niet het ware noorden tonen. Hij besluit dat een sterker veld ze naar de poort trekt. “The needle's naturally drawn to the Earth's magnetic North Pole.” Dicht bij een sterkere bron draait de naald naar haar toe.

Op de grond bedraagt het aardmagnetisch veld 30 tot 60 microtesla, volgens een meting van 2019. Een sterke koelkastmagneet haalt ongeveer 10.000 microtesla, honderden keren meer. De redenering klopt.

Om het ware noorden te vinden, vertrouwt hij op de zon, die in het oosten zou opgaan en in het westen ondergaan. De zon gaat alleen bij de equinoxen bijna precies in het oosten op. Van september tot maart, op de gematigde breedten, gaat zij op in het zuidoostelijke kwadrant. In november is de methode slechts een benadering.

In 1986 wijkt Dustins naald steeds verder af naarmate de groep naar het oosten gaat, tot de rots Skull Rock, niet ver van Lover's Lake. Hij concludeert dat er een kleinere poort is. Hij spreekt van een elektromagnetisch veld: de naald volgt het magnetische deel ervan, zoals dat van de spoel van 1985. Dat is niet onjuist.

In 1985 bouwt de leraar een elektromagneet uit een transformator en een spoel, daarna verlaagt hij de stroom. De demonstratie staat in “The Mall Rats”.

Men ontmagnetiseert een voorwerp met een wisselveld waarvan men de sterkte beetje bij beetje vermindert. Beeldbuistelevisies hadden daar een spoel voor. De les zegt eerst dat dit veld werkt op elk geladen voorwerp in de buurt. Een koelkastmagneet is geen geladen voorwerp. Het zijn zijn dipolen die reageren, zoals de leraar zelf iets later zegt, als de stroom daalt.

Om een huis en het stadscentrum te bereiken, spreekt hij van miljarden volt. Het veld van een magneet neemt af met de derde macht van de afstand: tien keer verder, duizend keer zwakker. De magneten van de hele stad lostrekken, de stad waaronder de machine verborgen ligt, hoort bij de fictie.

De isolatietank, een uitvinding van 1954

In 1983 wil Dustin een tank voor sensorische deprivatie, zodat Eleven de twee verdwenenen vindt. Hij belt de leraar thuis. “It's ten o'clock on Saturday.” De groep vult een kinderbad met 1.500 pond zout, ongeveer 680 kilo, strooizout uit een loods. Het hoofdstuk heet “The Bathtub”.

John C. Lilly ontwikkelt deze tank in 1954, als hij bij het NIMH werkt, het Amerikaanse instituut voor geestelijke gezondheid. Volgens de Wellcome Collection zijn de eerste proefpersonen, hijzelf inbegrepen, helemaal ondergedompeld in water op lichaamstemperatuur. De versie waarin men drijft, op water dat met bitterzout verzadigd is, komt na zijn vertrek, eind jaren 1950. De eerste tanks in de handel worden in 1972 verkocht. Vandaag beschrijft men vaak 25 cm water bij ongeveer 35 °C, met een dichtheid van 1,25 tot 1,26. Zijn werk inspireerde Altered States, in 1980.

De serie vervangt het bitterzout door strooizout. Drijven blijft juist. Wat men in dit zwart vindt, hoort bij de fictie.

De baden die de proefpersonen van het echte programma werden opgelegd, horen bij een ander verhaal, dat van MK-Ultra.

Suzies Planck-constante, het getal van de aanpassing van 2014

Planck voert deze constante in 1900 in. Zij verbindt de energie van een foton met zijn frequentie: de energie is h maal de frequentie.

Op 4 juli 1985 is deze constante nodig om de kluis te openen waarin de sleutels van de machine liggen. Murray, die Alexei vertaalt, stelt haar voor als een zeer bekend getal. De code die hij opgeeft, is fout: zes, zes, twee, dan zes, nul, acht, dan nul, nul, vier. Dustin krijgt de juiste via de radio, van Suzie. “Planck's constant is 6.62607004.”

De prijs van het antwoord is een duo, via de radio gezongen: NeverEnding Story.

Het opgezegde getal, 6,62607004 × 10⁻³⁴ J·s, is dat van de CODATA-aanpassing van 2014, verspreid in 2015. Volgens een artikel van CNN van 11 juli 2019 hebben wetenschappers van het NIST het opgemerkt toen zij het seizoen zagen. In juli 1985 was de aanbevolen waarde die van 1973: 6,626176 × 10⁻³⁴ J·s. De zogenaamde aanpassing van 1986 verschijnt in 1987 en vervangt die van 1973.

Sinds 20 mei 2019 wordt h niet meer gemeten. Zij bedraagt precies 6,62607015 × 10⁻³⁴ J·s. De stemming is van 16 november 2018, op de 26e Algemene Conferentie voor Maten en Gewichten, uitgaande van de CODATA-waarden van 2017. Het seizoen dat de scène toont, komt uit op 4 juli 2019, anderhalve maand na 20 mei. De beide laatste cijfers van het opgezegde getal, 04, zijn niet meer die van de exacte waarde, 15.

De foute code, 662 608 004, verschilt slechts in één cijfer van het opgezegde getal, een 8 op de plaats van de 7. Het juiste getal, van het foute jaar: dat is een anachronisme.

De Einstein-Rosenbrug, van 1916 tot 1988

Let op: vanaf hier, en tot het einde van het artikel, gaat het over seizoen 5.

In november 1987, in de derde aflevering van seizoen 5, vindt de les over de Einstein-Rosenbruggen plaats in de klas van Erica, die er haar favoriete les van maakt.

Hij stelt deze bruggen voor als wormgaten, helemaal theoretisch. Men zou van het ene punt naar het andere gaan, zonder de ruimte ertussen te doorkruisen, tot een ander sterrenstelsel of een andere tijd. Als zij bestonden, zouden zij bij het ontstaan scheuren.

Ludwig Flamm vindt de oplossing in 1916. Albert Einstein en Nathan Rosen publiceren haar in 1935. Het woord wormhole, in de zin van een kortere weg in de ruimtetijd, verschijnt in 1957 in een artikel van Charles Misner en John Wheeler. Arthur Eddington had worm-holes al in 1928 geschreven, in overdrachtelijke zin, voor materiedeeltjes. In 1962 tonen Robert Fuller en Wheeler dat de brug instabiel is. Zij sluit zich te snel om iets te laten passeren. Voor 1987 zegt de les het juiste.

Al in 1973 tonen Homer Ellis en, onafhankelijk van hem, K. A. Bronnikov dat een wormgat doorkruisbaar kan zijn als het door een veld van negatieve polariteit wordt gehouden. Ellis weigert dit veld exotisch te noemen. In 1988 maken Michael Morris en Kip Thorne er het referentiemodel van, opengehouden door een materie die zij exotisch noemen. Op 26 september 1988 brengen zij met Ulvi Yurtsever naar voren dat zo'n wormgat een tijdmachine kan worden. De reis naar een andere tijd, in de les genoemd, gaat deze artikelen enkele maanden vooraf.

Carl Sagan had Thorne geraadpleegd voor de wormgaten van zijn roman Contact, verschenen in september 1985. Het is de Sagan van Cosmos: een toeval, niets meer.

De exotische materie: wat een wormgat open zou houden

In de zesde aflevering van seizoen 5 zegt het dagboek van Brenner wat het geheel bijeenhoudt. Het is geen magie. Dustin spreekt van exotische materie, de term die theoretisch natuurkundigen gebruiken. Iets later concludeert hij. “It's not another world. It's a wormhole.”

In The Bridge preciseert hij voor de groep dat de brug zeer instabiel is, maar door deze materie toch in stand wordt gehouden.

Ross Duffer heeft het tegen Deadline gezegd. “We've known it was a wormhole since Season 1.”

In 1988, bij Morris en Thorne, blijft het doorkruisbare wormgat open dankzij een bolvormige schil van deze materie. De serie bergt de hare in een bol, wat daarop lijkt. Er is een materie met negatieve energie nodig. Negatieve massa blijft speculatief, en het dichtstbijzijnde echte voorbeeld, volgens Wikipedia, is het Casimir-effect. Voor Sean Carroll, aan Johns Hopkins, zijn wormgaten een vereenvoudigd model, zeer interessant en nuttig voor natuurkundigen.

Tot vandaag is geen wormgat waargenomen: het zijn hypothetische objecten. In 2022 werd een experiment op een kwantumchip als holografisch wormgat voorgesteld. Peter Woit hield de promotie ervan voor wetenschappelijk twijfelachtig. Carsten Welsch, in Liverpool, gebruikt de serie in zijn les.

Dustin spreekt met de woorden van 1988, die van Morris en Thorne. Het idee van een veld van negatieve energie bestond daarentegen sinds 1973. Het woord is juist. Het object blijft tot vandaag onvindbaar.

Het oordeel, idee voor idee

De natuurkunde dekt drie dingen niet. De lampen die flikkeren als de verdwenene roept, en de radio die knettert, krijgen geen verklaring: men weet alleen dat er stroom loopt. Wat Eleven doet, ook niet. De stad, bevroren op 6 november 1983, ook niet.

Eén methode blijft tot het einde juist. Om Dustin te vinden, wil de leraar een punt uit drie signalen bepalen.

De in 1983 gestelde regel staat nog. “Science is neat. But I'm afraid it's not very forgiving.” De namen en de beginselen zijn juist. De doorgangen naar een andere wereld zijn het niet.

1. 1983 Everett

   Juist geciteerd. Zijn werelden spreken niet met elkaar.

2. 1983 De vlo

   Een minuscule, gesloten dimensie, geen wereld.

3. 1983 De kompassen

   Juist: een sterker veld doet de naald afwijken.

4. 1983 Het bad

   De tank bestaat sinds 1954. Het zwart waarin men de verdwenene zoekt, niet.

5. 1985 De magneten

   Ontmagnetiseren, ja. Een hele stad, nee.

6. 1985 Planck

   Het juiste getal, dat van de aanpassing van 2014.

7. 1987 De brug

   Instabiel, zoals de natuurkunde van 1962.

8. 1987 De exotische materie

   Het woord van Morris en Thorne, 1988. Tot vandaag geen waarneming.

Veelgestelde vragen

Lees ook