Tijdreizen. Dat is nu typisch iets dat alleen gebeurt in sciencefictionfilms, maar in het echt niet kan. Toch? Fout. Tijdreizen is namelijk niet alleen mogelijk, het is zelfs doodeenvoudig.

Wij reizen allemaal, elke dag, continu vooruit door de tijd met een snelheid van 1 seconde per seconde. Dat klinkt misschien wat flauw, maar als je je eenmaal realiseert dat je altijd al door de tijd reist, dan is het misschien ook wat minder vreemd om je voor te stellen dat het mogelijk is de snelheid waarmee dat gebeurt aan te passen.

Dat het ook in de praktijk mogelijk blijkt je snelheid door de tijd aan te passen, zorgt ervoor dat reizen naar de toekomst heel erg makkelijk is. Reizen naar het verleden, daarentegen, is een heel ander verhaal. Maar door handig gebruik te maken van de mazen in onze natuurwetten blijkt ook daar – als we mazzel hebben – nog wel een mouw aan te passen.

Tijdreizen naar de toekomst

Goed: reizen naar de toekomst, dus. Om te weten hoe we dat voor elkaar krijgen, moeten we eerst een klein uitstapje maken naar de ideeën van de beroemdste natuurkundige allertijden: Albert Einstein.

Einstein heeft namelijk in zijn relativiteitstheorie bewezen dat wij in een vierdimensioneel universum leven. Dat wil zeggen: een universum dat getekend is op grafiekpapier met lijntjes in 4 richtingen. Dat grafiekpapier noemen natuurkundigen graag de ruimtetijd. Dat klinkt als je het zo ziet staan heel imponerend en indrukwekkend, maar is eigenlijk vrij simpel: het grafiekpapier van onze werkelijkheid bestaat namelijk uit de ruimte, met haar bekende 3 dimensies (boven/onder, links/rechts en voor/achter), en de tijd.

Wat Einstein zich als één van de allereersten realiseerde toen hij alweer ruim 100 jaar geleden – in 1905 namelijk – zijn speciale relativiteitstheorie formuleerde, is dat ruimte en tijd onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn. Wie reist door de ruimte, reist daarom ook door de tijd.

Dat inzicht was revolutionair. Het betekende namelijk dat de tijd voor verschillende mensen niet even snel verloopt. In een rijdende trein gaat de tijd net iets langzamer dan op het perron waar die trein langsraast. En in een vliegtuig gaat de tijd wéér iets langzamer. Als je een vliegtuig uitstapt is er voor jou, na een vlucht van 3 uur, minder tijd gepasseerd dan op de grond, waar er net iets méér dan 3 uur voorbij is. Wie rijdt met de trein of met het vliegtuig, is daarom al een tijdreiziger.

Wie reist met het vliegtuig, is eigenlijk al een tijdreiziger.

Je bent dan namelijk, zonder het te merken, een heel klein beetje verder in de toekomst terecht gekomen dan je op basis van alleen de afgelegde tijd zou mogen verwachten – een effect dat overigens niet louter theoretisch is, maar in 1971 ook voor het eerst met hele nauwkeurige klokken – zogeheten atoomklokken – werd aangetoond tijdens een lange vliegtuigvlucht. Het is bovendien een effect waar onze GPS-satellieten dagelijks voor moeten compenseren.

Kortom: reizen naar de toekomst is een koud kunstje. We reizen allemaal, elke dag, op verschillende snelheden door de tijd. Laten we daar nog even bij stil staan, want dit principe is iets waar je best af en toe eens mijmerend bij weg mag dromen. Elke dag loopt jouw persoonlijke klok nét iets anders dan die van de mensen om je heen. Het gebeurt al als je met je vriend of vriendin door de stad loopt (allebei natuurlijk op een nét verschillend tempo), als je op de linkerbaan op de snelweg auto’s op de twee rechtsgelegen banen inhaalt, of als je in een vliegtuig zit die over allerlei wandelende, varende en fietsende mensen heenraast. Sciencefiction is dichterbij dan je denkt.

Wil je 1000 of misschien zelfs 100.000 jaar naar de toekomst? Conceptueel is dat dus een eitje. Zorg dat je in een heel snel voertuig van de aarde afvliegt, vlieg daarna weer terug, stap uit en ta-da: je bent zomaar in de toekomst terecht gekomen. De enige limiet bij deze vorm van tijdreizen ligt in de technologie. Voor dit reisje naar de toekomst zou u namelijk snel – heel snel – moeten gaan; met snelheden vergelijkbaar met de lichtsnelheid, de absolute snelheidsmax in ons universum. En dat zijn snelheden die hedendaagse techneuten niet zomaar aan de laars kunnen lappen.

Bovendien is reizen naar de toekomst minder leuk dan het klinkt. Dat komt omdat de tijdreiziger die na zijn uitstapje naar de toekomst weer terúg wil naar zijn eigen tijd, vrienden en bekenden voor een probleem komt te staan: reizen naar het verleden blijkt namelijk erg lastig.

Tijdreizen naar het verleden

Op voorhand lijkt er geen fundamenteel probleem voor de tijdreiziger die naar het verleden wil. Tijd laat zich in de meeste natuurkundige formules keurig omdraaien. Helaas gooien twee bijna filosofisch klinkende begrippen hier tóch roet in het eten: oorzaak en gevolg. De volgorde van oorzaak en gevolg ligt namelijk stevig verankerd in de meest basale bouwblokken van ons universum. Dat is overigens geen hoogtheoretisch gebazel, maar is iets dat iedereen – jij, ik en zelfs die ene domme collega/oom/neef/vriend waar je je in het geniep altijd aan ergert – op zijn of haar sloffen kan aanvoelen.

Neem bijvoorbeeld een moord met een pistool waarbij iemand overlijdt. Dat slachtoffer kan niet eerst overlijden, waarna de moordenaar pas zijn wapen afvuurt. En als je bij voetbal een goal scoort, kan de bal niet het net doen krullen vóórdat je met je voet tegen de bal trapt. Simpel.

De manier die de natuur bedacht heeft om ervoor te zorgen dat dat soort dingen inderdaad niet kunnen gebeuren, is de absolute lichtsnelheid. Want één van de manieren waarop we oorzaak en gevolg in theorie wél zouden kunnen omdraaien, is door te bewegen met snelheden groter dan die van het licht. Wie steeds sneller gaat, maakt namelijk – relatief – de tijd steeds langzamer. Voor wie reist met de lichtsnelheid, staat de tijd zelfs stil. Het is dan logisch dat wie sneller dan de lichtsnelheid gaat, ook ineens negatief door de tijd zou gaan reizen.

Maar daar steekt de natuur een stokje voor, want sneller gaan, zo blijkt uit de speciale relativiteitstheorie, is ook zwaarder worden. Bij toenemende snelheid neemt ook je massa exponentieel toe. Als je in een rap voortbewegend vliegtuig zit, bent je iets zwaarder dan je zou zijn op de grond. En wie reist met de lichtsnelheid heeft zelfs een oneindig gewicht – een limiet die de natuur ons niet laat bereiken. Sneller reizen dan het licht is mede daardoor, voor zower we weten, onmogelijk en oorzaak en gevolg kunnen niet omdraaien.

Supersnelle neutrino’s

Nu hoor ik je misschien denken: maar hoe zit het dan met die deeltjes die volop in het nieuws waren, die sneller konden reizen dan het licht? Deze deeltjes – zogeheten neutrino’s – zouden de snelheidsbarrière in ons universum namelijk stiekem wél aan hun laars hebben gelapt.

Deze neutrinodetector onder het Italiaanse Gran Sasso zou deeltjes hebben gemeten die sneller gingen dan het licht.

Helaas bleek, alle voorzichtigheid, nauwkeurige bestudering en experimentele nauwkeurigheid ten spijt, de waarneming dat neutrino’s sneller leken te gaan dan het licht, uiteindelijk niets meer dan een ordinaire fout in de meetopstelling.

Jammer, maar niet onverwacht. Meteen na publicatie verschenen op internet tenslotte al honderden opties waar foutjes in het experiment geslopen konden zijn en niemand leek écht serieus te overwegen dat deze neutrino’s daadwerkelijk sneller dan het licht waren gegaan. Het was een teken van hoe onwrikbaar Einsteins theorie op zijn wetenschappelijke sokkel stond en staat. Kortom: voorlopig lijkt sneller reizen dan het licht (helaas) nog altijd onmogelijk.

Alternatieve tijdreisopties

Wil dat dan zeggen dat we nooit naar het verleden kunnen reizen? Nee, niet dat toch ook weer niet. Theoretische natuur- en sterrenkundigen hebben in de loop der jaren allerlei mazen in de natuurkundige wet gevonden die we misschien – ooit – eens zouden kunnen uitbuiten.

Zo bestaan er volgens sommige theoreten roterende ringvormige zwarte gaten waar je doorheen zou moeten kunnen vliegen, om er aan de andere kant, in de toekomst of het verleden weer uit te komen – al weet je van te voren nooit waar en wanneer dat zal zijn; misschien wel aan de andere kant van het universum. En ook zogeheten wormgaten, een soort theoretische tunnels door de ruimtetijd, zouden uitkomst kunnen bieden – al geldt ook daar dat je van tevoren nooit weet waar en wanneer je dat wormgat weer verlaat.

Wormgaten maken het in theorie mogelijk te reizen naar het verleden.

Helaas zijn dit soort ideeën vooralsnog vooral pure speculatie. Niemand heeft ooit een ringvormig zwart gat of wormgat gevonden en mochten ze al bestaan, dan is het zeer twijfelachtig dat we er ooit fatsoenlijk gebruik van kunnen maken om gecontroleerd mee naar het verleden te reizen.

Maar stel nu even dat het tóch kan. Films zoals 12 Monkeys, Back to the Future, The Butterfly Effect en The Time Machine filosoferen er tenslotte vrolijk op los. Want hoe onwaarschijnlijk het ook is dat we ooit met een druk op een knop naar de toekomst of het verleden kunnen gaan, helemaal uitgesloten is het natuurlijk nooit. Daarvoor zijn er in het verleden teveel doorbraken geweest van dingen die mensen daarvoor tot onmogelijk hadden bestempeld. Denk maar aan het vliegtuig of de computer – beide uitvindingen die door tijdgenoten en wetenschappers in eerste instantie tot onpraktisch of zelfs ronduit onmogelijk werden bestempeld.

Tijdreisparadoxen

Maar als het wél kan, dat tijdreizen, moeten we ineens gaan nadenken over hoe dat in zijn werk zou gaan. Hoewel sommige films alle regels overboord gooien en met grote onzin op de proppen komen, is namelijk wel degelijk iets zinnigs te zeggen over hoe tijdreizen in zijn werk zou gaan. En vooral over alle problemen die reizen naar het verleden met zich mee zou brengen.

De grootvaderparadox

Het eerste probleem dat opdoemt als je naar het verleden zou kunnen reizen, komt naar voren als je – pak ´m beet – een jaar of 200 terug in de tijd gaat. Je zou dan rondlopen in een tijd voordat je zelf geboren bent. Dat is een groteske omdraaiing van oorzaak en gevolg – jouw bestaan (het gevolg) vindt dan plaats vóór de oorzaak (je geboorte). Dat zorgt niet alleen voor hoofdbrekens, maar ook voor nare paradoxen, waarvan de beroemdste de grootvaderparadox is.

Die paradox gaat als volgt: stel dat je een tijdreizende huurmoordenaar bent, en je doelwit is je eigen grootvader. Je pakt het dichtsbijzijnde wormgat, komt aan de andere kant naar buiten en loopt met ferme tred naar een kwieke 18-jaar oude versie van jouw opa. Je richt je geweer en haalt de trekker over. Maar: wat gebeurt er dan?

Als deze jongen ooit naar het verleden zou reizen en zijn opa zou vermoorden, veroorzaakt dat een flinke paradox.

Denk er maar eens over na wat er zou gebeuren als je moordpoging slaagt. Jij bent nog niet geboren. Je vader ook niet. Als je je eigen opa omlegt, zal hij nooit een zoon krijgen. Die zoon zal dan dus jou nooit als zoon krijgen, en daarom kun jij nooit als tijdreizende huurmoordenaar aan de slag gaan. Je zou dus niet bestaan om de trekker over te halen, waardoor de hele streng van gebeurtenissen die leidt tot dit moment – waarop jij de trekker overhaalt – direct teniet gedaan wordt.

Dit is wat in tijdreisjargon een ‘inconsistente gevolgslus’ genoemd wordt. Je ziet voorbeelden daarvan bijvoorbeeld in Back to the Future wanneer Micheal J. Fox als Marty McFly in het verleden bijna voorkomt dat zijn ouders ooit verliefd worden op elkaar, waarna eerst zijn broer en zus langzaam van de familiefoto’s vervagen. In één van de hoogtepunten van de film is het bovendien Marty zelf die uiteindelijk langzaam begint te vervagen – op het podium, beginnend met zijn arm, terwijl hij gitaar aan het spelen is.

In Back to the Future verdwijnt Marty McFly’s hand langzaam, omdat zijn aanwezigheid er voor zorgt dat zijn vader en moeder nooit verliefd op elkaar worden.

Natuurlijk zal die voorstelling van zaken niet helemaal juist zijn. Een beetje nadenken leert tenslotte dat deze oplossing van Back to the Future net zoiets is als ‘een beetje zwanger zijn’: je bestaan kan niet een beetje teniet gedaan worden, terwijl jij ondertussen de zaken nog probeert recht te breien en je niet-bestaan ongedaan probeert te maken. Maar dat dergelijke paradoxen iets zijn waar eventuele tijdreizigers zich zorgen over zouden moeten maken, is duidelijk.

De ‘bootstrap paradox’

Een bekend voorbeeld van deze paradox – die op het eerste gezicht een stuk beter lijkt te kloppen dan de vorige, is de volgende: een wiskundeprofessor reist naar de toekomst en steelt daar een belangrijk nieuw wiskundig inzicht. Eenmaal terug in zijn eigen tijd, geeft de professor dit inzicht aan een veelbelovende student. Die student wordt ouder en blijkt later juist degene te zijn van wie de professor dit idee stal. Toch is ook hier nog iets vreemds aan de hand: want waar komt nu het oorspronkelijke inzicht vandaan, als niemand het dus ooit verzonnen heeft?

In Terminator ontstaat Skynet door technologie die de kunstmatige intelligentie zelf naar het verleden stuurde. Maar wie bedacht die technologie dan eigenlijk?

Dit soort paradoxen komen ook in Hollywoodfilms volop aan bod. Het bekendste voorbeeld is misschien wel de Terminator filmreeks. Daarin blijkt – in Terminator 2 – dat Skynet, de megalomane kunstmatige intelligentie die verantwoordelijk is voor de systematische vernietiging van de mensheid, ontstaat doordat menselijke wetenschappers een arm ontdekken van een door Skynet naar het verleden teruggestuurde Terminator. Maar als Skynet ontstond uit door zichzelf vervaardigde technologie, waar komt het idee voor die technologie danvandaan?

Communiceren met het verleden

Een ander probleem ontstaat wanneer we kunnen communiceren met het verleden. Dat zou mogelijk moeten zijn met behulp van deeltjes die sneller dan het licht gaan. Dat over die optie al lang en vaak is nagedacht, blijkt wel uit het feit dat deze deeltjes die vermoedelijk nooit echt zullen bestaan, al wel een naam hebben: tachyonen.

Met behulp van tachyonen moeten we dus met het verleden kunnen communiceren. Maar dat geeft aanleiding tot allerlei nare conceptuele problemen, die zich het best laten illustreren met het volgende gedachtenexperiment:

Stel ik bouw een machine met een tachyontvanger. Ik geef die machine de opdracht zichzelf te vernietigen tenzij hij een bericht uit de toekomst ontvangt. Een tweede machine met een tachyonzender geef ik daarnaast de opdracht een bericht naar machine één in het verleden te sturen als machine één zichzelf vernietigd heeft. Nu kan machine één zichzelf alleen vernietigen als hij geen boodschap ontvangt – een boodschap die in dat geval automatisch in de toekomst verzonden zal worden en de vernietiging tegen zal houden, waardoor het bericht niet verzonden wordt en de machine zich tóch zal vernietigen, waardoor het bericht alsnog verzonden wordt… enzovoorts, totdat je er helemaal gek van wordt. Kortom: dit simpele gedachte-experiment toont al aan dat communiceren met het verleden inherent onmogelijk lijkt.

Toch doen ook films regelmatig aan praten met het verleden, met als bekendste voorbeeld de sciencefictionfilm Frequency, waarin het hoofdpersonage praat met zijn vader via een oude radio – een vader die bovendien omkwam bij een brand. Door te communiceren met het verleden krijgt hij het voor elkaar zijn vader te redden, maar maakt de boel daarmee in eerste instantie niet beter: door de nieuwe oorzaak-en-gevolg keten is het nu zijn moeder die voor haar tijd stierf.Gelukkig dus maar dat de natuur voor dit vreemde gemorrel met het verleden een stokje steekt: al zouden tijdreisfilms zónder die mogelijkheid natuurlijk wel ineens een stuk saaier zijn.

Consistente gevolgslus

Gelukkig zorgen niet alle gekke oorzaak-gevolgslussen voor paradoxen. Er is namelijk ook nog zoiets als een consistente gevolgslus – eentje, kortom, die wél klopt. Een goed voorbeeld van een consistente gevolgslus is het verfrissend wetenschappelijk verantwoorde Twelve Monkeys.

Hoewel Bruce Willis zelf in Twelve Monkeys niet altijd even fris oogt, houdt de film de gevolgen van tijdreizen redelijk netjes. Het gevolg is een paradoxloze film.

Afgezien van het feit dat het wetenschappelijk twijfelachtige reizen naar het verleden hier mogelijk is, weet de film wel alle vreemde paradoxen te ontwijken. Zo kan Bruce Willis – die hier teruggaat om onderzoek te doen naar een virus dat een groot deel van de mensheid uitroeide – het verleden niet veranderen; hij kan alleen informatie meenemen naar de toekomst om daar een geneesmiddel te ontwikkelen. En zo zit de film vol consistente tijdslussen, waarvan de leukste meteen de opening- en slotscène van de film vormen. Verplicht kijkvoer, dus.

Parallelle universa en post-selection

Al die paradoxen die mogelijk zijn door reizen naar het verleden, zorgen ervoor dat sommige mensen denken dat die vorm van tijdreizen onmogelijk is. Of – als je wél naar het verleden reist – dat je dat verleden á la Twelve Monkeys in elk geval niet kunt beïnvloeden. Je opa is, als jij voor hem staat met het geweer, dan zo’n beetje kogelvrij. Het universum zal altijd zó samenspannen dat jij de trekker niet kan overhalen. Misschien poept er wel een vogel in je ogen, of rijdt er net iets langs dat jou tegenhoudt. Hoe dan ook: je kunt absoluut niet schieten.

Een andere mogelijkheid is die van parallelle universa. Dan is alles in het verleden wél mogelijk, maar ga je als tijdreiziger nooit terug naar je eígen verleden, maar naar een alternatief verleden waar jij wel aanwezig bent waar je was. Je eigen opa omleggen is dan geen punt. Het enige nadeel: zie nog maar eens terug te komen naar jouw oorspronkelijke universum.

Veel tijdreisfilms lappen dit soort paradoxen aan hun laars. Denk aan het eerdere voorbeeld uit Back to the Future, of films zoals The Butterfly Effect, waarin de huidige tijd continu veranderd wordt door wat er in het verleden gebeurt – en zeker niet ten goede. Dat soort films roepen dan ook een terechte vraag op: stel dat we zouden kúnnen reizen naar het verleden… moeten we het dan überhaupt wel willen? Het antwoord is te vinden in de filosofische mijmeringen die stiekem schuilen onder het oppervlak van al die leuke tijdreisfilms uit Hollywood.

Filmcanon tijdreizen

Welke films over tijdreizen móet je als liefhebber van goede cinema en boeiende wetenschap gezien hebben? Scinetific raadt je aan te beginnen met het volgende lijstje:

• Back to the Future 1 (imdb, wikipedia)
  
• Back to the Future Part II  (imdb, wikipedia)
  
• The Terminator (imdb, wikipedia)
  
• Terminator 2: Judgement Day (imdb, wikipedia)
  
• The Time Machine (imdb, wikipedia)
  
• Primer (imdb, wikipedia)
  
• Frequency (imdb, wikipedia)
  
• The Butterfly Effect (imdb, wikipedia)
  
• Donnie Darko (imdb, wikipedia)
• Twelve Monkeys (imdb, wikipedia)