COLLEGE DIJKGRAAF OVER DE oerknal

DE OERKNAL
TV-college van prof. Robbert Dijkgraaf, live vanuit de Koepelkerk in Amsterdam
09-11-2012 (herhaling van uitzending 07-05-2012), De wereld draait door (DWDD) University
(licht bewerkte samenvatting, Jan Simons)
Waar komen we vandaan, waar bestaan we uit, hoe is het allemaal zo gekomen, waar gaan we naar toe, wat
weten we eigenlijk niet: de grote vragen van deze tijd. Pas sinds enkele jaren weten we het antwoord van de
wetenschap, die ons momenteel een gevoel van oriëntatie kan bieden. Het is zoiets als wanneer je in een nieuwe
stad komt: altijd heel plezierig om eerst op zo’n oriëntatiebord te kijken, om een beetje het gevoel te krijgen waar
je bent: in het centrum, in een buitenwijk, in het een grote stad, een kleine stad enz. Dat gevoel van oriëntatie kan
de wetenschap ons bieden, en het antwoord blijkt ook enigszins relativerend, want we zijn misschien niet het
centrum van de kosmos dat we dachten dat we waren...
Van geocentrisch naar heliocentrisch denken
Als we wat teruggaan in de geschiedenis (Oudheid, Middeleeuwen), dan zien we dat we eigenlijk een heel ‘prettig
universum’ hadden: de mens als het toppunt van de beschaving, van de schepping, de aarde keurig netjes in het
midden van de kosmos, prachtige ringen van planeten, sterren, sterrenstelsels, de omringende melkweg: allemaal
heel comfortabel. Maar toen de moderne wetenschap kwam, veranderde dat beeld. Copernicus zette de zon in het
midden. En andere ontdekkingen toonden aan dat we eigenlijk een heel mooi model hebben van het zonnestelsel
[tonen van model afkomstig uit het planetarium van Eise Eisinga in Franeker]. Galileï was de eerste die de
telescoop op de sterren richtte en hij ontdekte de manen rondom Jupiter. De Nederlander Huygens ontdekte
Saturnus met zijn ringen en het was uiteindelijk Newton die begreep hoe dat allemaal in elkaar zat en liet zien dat
de wereld een soort uurwerkje is: een prachtig Zwitsers uurwerk, waarin ieder zijn eigen baantjes draait. Maar in
zo’n schaalmodel zijn de afstanden natuurlijk niet zoals ze in werkelijkheid zijn. Om daarvan een goed beeld te
krijgen: stel je de zon voor als een grapefruit en de aarde als een peperkorreltje. Als je deze op ongeveer 10 meter
afstand van elkaar legt, heb je een reëel beeld van de werkelijke afstand. Het licht van de zon doet er zo’n 8½
minuut over om deze afstand af te leggen. Jupiter – voorgesteld als een blauwe bes – staat dan zo’n 50 meter
verwijderd van de zon. Als we ons hele zonnestelsel rondom die grapefruit zouden willen bouwen, dan zouden we
zoiets als de Amsterdamse binnenstad krijgen, ongeveer 1 kilometer in doorsnede, met heel veel tussenliggende
ruimte.
Het wordt nog idioter als we gaan kijken naar de sterren. De dichtstbijzijnde ster, Proxima Centauri, is veel kleiner
dan de zon (voorgesteld als ongeveer een druif) en staat dan op zo’n 2000 km, ergens ter hoogte van Moskou. Een
enorme afstand; het licht doet er dan al 4 jaar over om de afstand te overbruggen, laat staan hoe lang de mens
daarover zou doen. Stel je voor: een zoutkorrel staat op 3 cm afstand van een peperkorrel (de maan, waar
astronauten naar toe zijn geweest) – de overbrugging van 2000 km. is dus ontzettend groot. [volgt: filmpje van
virtuele reis door de kosmos; we zien o.a. de Orionnevel die 1500 lichtjaren van ons vandaan ligt, de
Paardenkopnevel, de Rosettanevel, de Krabnevel, en komen dan uit bij het ‘uitzicht’ op de gigantische Melkweg,
waar wij in een van de zijarmen zitten].
[tonen van Melkwegstelsel op schaal gemaakt]: Dit is als het ware de stad waarin wij wonen. De zon staat
ongeveer op 2/3 van het midden (dus we zitten helemaal niet in het midden, maar ergens in een buitenwijk). Om
een idee van de afmetingen van zo’n stelsel te krijgen: het licht doet er ongeveer 1000 jaar over om van de ene
naar de andere kant te reizen. In het centrum zit een enorm zwart gat, dat al miljoenen sterren heeft opgeslokt.
Wij wonen in een van de zijarmen, terwijl de zon in 200 miljoen jaar om het Melkwegstelsel heen draait. Met deze
berekening is de zon eigenlijk nog maar 20 jaar oud; piepjong dus en hij heeft nog 30 Melkwegjaren te gaan. Een
enorm Melkwegstelsel dus, waarin enorm veel sterren zijn, zo’n 100 miljard [om je hierbij iets voor te stellen: een
emmertje fijn zand bevat ongeveer 100 miljard zandkorrels; een flinke schep is zo’n 16 miljoen, het aantal inwoners
van Nederland; als we het hele Melkwegstelsel met dit zand zouden moeten vullen, zouden we zo’n 100 emmers
nodig hebben; ons zonnestelsel is niet meer dan 1 klein zandkorreltje…]
1
Het heliocentrisch denken voorbij
Is dit nou alles? Honderd jaar geleden was dit inderdaad alles. Dit was het beeld van de kosmos dat we toen
hadden. Maar er was een discussie onder astronomen of die kleine vlekjes die ze soms tussen de sterren zagen, of
dat nu binnen of buiten de Melkweg was. Dat is nu beslecht: we weten nu dat die vlekjes/neveltjes geen vlekjes
hierbinnen zijn; geen gaswolken, maar complete sterrenstelsels. De dichtstbijzijnde is de Andromedanevel, op 2
miljoen lichtjaar van ons vandaan [toont model], ongeveer een zuster van ons Melkwegstelsel, even groot. Over 2
miljard jaar zullen ze in elkaar draaien en één stelsel gaan vormen. We hoeven niet bang te zijn dat er heftige
botsingen gaan plaatsvinden, want ook al zitten deze stelsels volgepakt met sterren, er zit zoveel lege ruimte
tussen, dat die Melkwegstelsels keurig netjes door elkaar heen gaan. Er is nog een derde, namelijk de
Driehoeksnevel. Deze drie Melkwegstelsels zijn eigenlijk ‘ons wijkje’, de steden die bij ons in de buurt liggen.
Is dit het nou? Nee, want het gaat nu alleen nog over de sterrenstelsels die dicht in onze buurt staan. Laten we
eens teruggaan naar onze virtuele reis [animatie reis door het heelal] en kijken als we daardoorheen verder reizen.
We vertrekken vanuit ons Melkwegstelsel, komen wat sterrenhoopjes die bij ons in de buurt staan tegen.
Langzamerhand komt de Andromedanevel in beeld, daarna de Driehoeksnevel. Dan verschijnen op de achtergrond
stipjes: geen sterren meer, maar Melkwegstelsels, ieder voor zich opgebouwd uit honderden miljarden sterren. Ze
liggen niet egaal door de ruimte, maar in grote strengen, als een soort sponsachtige structuur, in het heelal. We
zien ook dat die strengen bij elkaar komen in een centraal punt, Messier 87, het centrum, de hoofdstad van ons
stukje van het universum, ongeveer 200 keer groter dan onze Melkweg, met een gigantisch zwart gat daarin.
Het gaat dus niet alleen om onze eigen Melkweg gevuld met sterren, maar ook een stukje kosmos, gevuld met
sterrenstelsels. Hoeveel? Ongeveer 100 miljard. Een fantastisch beeld, maar wel heel erg groot!
Geschiedenis van het heelal in 14 delen
Hoe oud is dat heelal, hoe lang gaat het al mee? [analogie: 14-delige encyclopedie met de geschiedenis van de
kosmos]. Sinds enige tijd weten we ongeveer precies hoe oud onze kosmos is, namelijk 13,7 miljard jaar. Deze 14
boekbanden bevatten ieder 1000 pagina’s en iedere pagina duurt ongeveer 1 miljoen jaar om te lezen. Wat is nu
ons stukje, waar vinden we iets terug van de aarde? De aarde is ongeveer 4,5 miljard jaar oud, dus de laatste 4
delen gaan over ons. Ze gaan over leven, maar merendeels over eencelligen. Je moet dus ongeveer 3 delen
bacteriën doornemen en eigenlijk pas in het laatste deel wordt het interessant. In dit deel treffen we zo ongeveer
halverwege het leven aan zoals we dat kennen: het leven dat pootjes heeft, blaadjes, de vissen, de reptielen en
amfibieën. De oermens verschijnt ongeveer op de derde bladzijde voor het einde van het vierde deel; de moderne
mens (= de mens die grottekeningen maakte, die moderne gereedschappen als pijlpunten gebruikte, dus zo’n
30.000-50.000 jaar geleden), dat zijn de laatste zinnen in het laatste paragraafje op de laatste bladzijde van dit
deel. De geschiedenis van de laatste 2000 jaar, zo ongeveer de geschiedenis die wij op school leerden, is de laatste
punt van dit boek. De lege bladzijde aan het eind van het boek is de toekomst; de punt zou misschien een komma
moeten zijn.
Albert Einstein: samenhang tussen ruimte en tijd
Het is natuurlijk ook heel erg wonderlijk, dat deze serie boeken een eerste deel heeft: een eerste deel met een
eerste bladzijde. En wat leren we daar nu tussenin, wat staat er op die eerste bladzijde, waarom is er een eerste
bladzijde? Dat hebben we allemaal te danken aan één persoon, de beroemdste geleerde die ooit heeft geleefd:
Albert Einstein. [filmpje cabaretier over e=mc2]. E=mc2 is zijn beroemdste formule, maar wat hij eigenlijk deed en
waardoor hij echt beroemd is geworden, was dat hij als eerste mens opnieuw nadacht over twee dingen die wij
iedere dag gebruiken: ruimte en tijd. En ruimte en tijd waren daarvoor eigenlijk dingen die er altijd gewoon waren,
een soort decor waarvan we gebruik maakten. Maar Einstein dacht daar anders over, hij dacht dat daartussen
samenhang was.
Om dat uit te leggen, heb ik een oud filmblik meegenomen [tonen van film in filmblik]. Als je de plaatjes van zo’n
ouderwetse film bekijkt, zie je de tijd voorbijgaan. En dat is eigenlijk hoe een natuurkundige naar de wereld kijkt:
hij kijkt niet naar beeldje voor beeldje, maar naar die hele film in één keer. Dat was wat Einstein zei: we moeten
ruimte en tijd bij elkaar nemen. Ruimtetijd is één materiaal. En waar is dat uit gemaakt? Tot zijn verbazing kon hij
2
ineens iets verklaren wat grote mensen zoals Newton, van wie de mensen zeiden dat hij de eerste was die voor het
eerst begrepen had hoe de wereld in elkaar zit, zelfs niet kon. Hij zag het, hij beschreef het, maar hij wist niet wat
er gebeurde. Hoe kun je die zwaartekracht, een kracht die we allemaal elke dag voelen, hoe kunnen we die
beschrijven? Einstein zei dat hij het snapte en dat dat te maken had met de eigenschap van de ruimte. [analogie:
kleine trampoline, die een stukje ruimte voorstelt, een pingpongballetje stelt de aarde voor. Als je dat loslaat, gaat
dat balletje keurig netjes rechtuit, hoe je het ook gooit. Maar wat gebeurt er met die ruimte als je daar iets in zet
dat heel veel massa heeft? Pak een bowlingbal, die de zon voorstelt, plaats die in de ruimte en wat zien we? De
ruimte zakt door. Wat is het effect daarvan, wat gebeurt er als we de aarde (een pingpongballetje) in die ruimte
gooien? Het balletje gaat niet meer recht uit, maar trekt al rollend naar het midden, ‘stort in de zon’ (als je precies
hard genoeg gaat, gebeurt dat overigens niet, dus we hoeven ons geen zorgen te maken!). Hoe je het ook draait of
keert, als de ruimte gekromd is, dan ga je vanzelf de bocht om, dat houd je gewoon niet tegen].
Einstein zei: als dat zo is, dan heb ik een ultieme test om mijn theorie te controleren. Als alles afgebogen wordt,
dan geldt dat ook voor iets waarvan niemand dacht dat het afgebogen kon worden: het licht. Einstein zei: stel dat
je naar twee sterren kijkt, die ’s nachts op bepaalde afstand van elkaar staan en je zou overdag kijken naar die
sterren vlakbij de zon, dan zou de zon dat sterrenlicht afbuigen, dan zou je dat anders zien. Maar je kunt natuurlijk
niet overdag naar de sterren kijken, want daar is de zon veel te fel voor. Tenzij er een zonsverduistering is. En een
paar jaar na zijn ontdekking was er zo’n zonsverduistering, om precies te zijn in 1919. Een gezelschap Engelse
astronomen onder leiding van Arthur Ellington ging op reis naar een eilandje voor de kust van Afrika, om metingen
te doen door foto’s te nemen van de sterren, precies ten tijde van de zonsverduistering. Met het fantastisch
resultaat, dat het licht inderdaad was afgebogen. Maar ja, hoe ga je dat vertellen? Het was na de Eerste
Wereldoorlog, Engeland en Duitsland waren niet on speaking terms (Einstein zat in Berlijn), dus ze zochten contact
met volgens Einstein de grootste wetenschapper die er op dat moment leefde: de Nederlander Hendrik Lorenz.
Aan Lorenz dus de eer om Einstein te feliciteren met zijn baanbrekend idee [telegram 22 september 1919]. Op dat
moment gebeurde er natuurlijk iets geweldigs, want het verhaal werd opgepakt door iedereen, in het bijzonder
door de Amerikaanse en Engelse kranten. En er gebeurde nog iets heel bijzonders: voor het eerst was de
natuurkunde voorpaginanieuws en voor het eerst een natuurkundige voorpaginanieuws! Einstein was heel
spontaan bekend over de hele wereld, a star was born.
Doppler-effect en uitdijend heelal
Einstein was iemand met een groot gevoel voor humor, maar ook iemand met veel lef. Bijzonder was ook, dat
Einstein op een gegeven moment de laatste stap niet durfde te zetten. Want met zijn nieuwe theorie was hij voor
het eerst in de positie dat hij kon doen wat nog nooit iemand had geprobeerd, namelijk een berekening doen aan
het heelal, aan alles. Hij stopte het heelal in zijn formule en er gebeurde iets bizars: het heelal bleef niet op zijn
plek, maar het begon uit te dijen. Een onnoemelijke ontdekking. Maar Einstein realiseerde zich onmiddellijk: als
het heelal in de toekomst gaat uitdijen, dus groter en groter wordt, dan moet het in de verleden kleiner en kleiner
zijn geweest. Dan moet er ook een moment geweest zijn, waarin wij allemaal in één punt samenkomen, een
oerknal. Maar dat was voor Einstein een stap te ver. Dat ruimte en tijd een begin had, dat was zo afwijkend van
wat iedereen dacht, dat hij daar stopte en niet die laatste stap durfde te nemen. Later heeft hij nog gezegd, dat dat
zijn grootste blunder was, “dat ik toen niet heb durven voorspellen dat het heelal uitdijde”. Degenen die dat
uiteindelijk hebben gedaan, waren de astronomen, de sterrenkundigen; in het bijzonder Edwin Hubble, de grote
astronoom uit de jaren 1920-1930, die een fantastische telescoop tot zijn beschikking had, de grootste die bestond
toen. Daarmee kon hij heel ver kijken, hij kon de verste sterrenstelsels zien en concluderen dat die sterren van ons
weg dreven en dat het heelal dus uitdijdde; heel baanbrekend dus. Maar hoe was het mogelijk om iets te zeggen
over iets dat zo ver weg staat? Hij gebruikte daarvoor een heel gewoon natuurkundig verschijnsel voor, we kennen
het allemaal: het Doppler-effect. [Sheldonclip van de Big Bang Theory; geluid van een voorbijrijdende ambulance].
Een heel begrijpelijk verschijnsel: geluid zijn golven. Een geluidssignaal dat naar je toekomt, duwt de golven in
elkaar, hetgeen betekent dat de toon hoog wordt – denk aan een kortere snaar van een gitaar – en als je weer
weggaat, dan trek je die golven uit en dan gaat de toon weer omlaag. Evenals dat geluid een trilling is, is licht dat
ook. Dus als we heel precies naar de kleur van die ambulance zouden kijken, dan zouden we zien dat naarmate hij
dichter op ons af komt dat die trilling iets kleiner is, de kleur iets blauwer, en als ie van ons af gaat roder. Maar met
3
dit soort snelheden zien we dat natuurlijk niet; maar wel aan de sterrenstelsels die we ver in de kosmos zien. Wat
mensen als Hubble deden was heel nauwkeurig kijken naar de kleuren van de sterrenstelsels en daarmee zagen ze
dat hoe verder weg de sterren staan, des te roder zijn ze, dus hoe harder ze van ons weggaan (denk aan de
sirene!), en daar komt het model: het uitdijend heelal. Dat uitdijend heelal stelde iedereen altijd voor hele grote
vragen, want: als alles groter wordt (ik, mijn stoel, mijn huis, de aarde), wie ziet dan nog het verschil? Maar dat is
niet het geval. U blijft even lang, de aarde even groot, zelfs ons Melkwegstelsel. Maar het is de ruimte tussen de
stelsels die gaat veranderen. [analogie: ballon opblazen met sterrenstelsels er op: hoe groter de ballon, hoe verder
de stelsels uit elkaar komen staan, de ruimte tussen de stelsels is toegenomen]. Wij zien dat nu heel snel gebeuren,
maar in werkelijkheid duurt dat miljarden en miljarden jaren. Het is dus een sluipend effect, maar het telt wel op
op kosmische stralen, en uiteindelijk is het uitdijend heelal daar.
Oerknal en daarna
Het uitdijend heelal is toch een onderwerp waarvan je een beetje van slag raakt [filmpje van cabaretier over
oneindigheid van universum]. Zo (= filmpje) wordt eigenlijk ook over kosmologen gedacht, want die oerknal (big
bang) was iets waarvan de tegenstanders bedachten: jij bent zo’n idioot, jij gelooft in die oerknaltheorie en het
was lange tijd een onderwerp waarmee je eigenlijk niet geassocieerd wilde worden. Tot op een gegeven moment
het harde bewijs werd geleverd dat die oerknal er ook daadwerkelijk ooit is geweest. En dan gaan we naar de jaren
1960. Twee radio-ingenieurs (Arno Pensius en Robert Wilson) zijn bezig met een grote radiotelescoop en hebben
een ruissignaal, een storend signaal. Ze gaan kijken of er geen kabels los zitten, ze zien dat er een nest duiven
nestelt in de radiotelescoop die ze wegjagen, ze zien wat duivenpoep, maar het is het allemaal niet. Het signaal
blijft, totdat ze in de kroeg een keer in gesprek raken met een aantal astronomen die zeggen: jullie hebben precies
gedaan wat wij van plan waren, namelijk gaan luisteren naar het allereerste signaal sinds de oerknal. En jullie
hebben dat opgevolgd. En 10 jaar later kregen ze inderdaad de Nobelprijs [geluid radiotelescoop Westerbork:
signaal dat 13,7 miljard jaar is vertrokken en nu op aarde aankomt. Als je vroeger op zwart-wit tv keek en luisterde,
zag en hoorde je die ruis: ongeveer 1% was afkomstig van de kosmos].
We gaan terug naar de 14-delige geschiedenisencyclopedie: eerste deel, eerste helft eerste bladzijde, 380.000 jaar
na de oerknal. Dat is het bijzondere moment waarop het eerste licht (door astronomen het ‘first light’ genoemd)
verschijnt. Voordien was de kosmos zo dicht opeengepakt, dat het licht dat er al was niet kon ontsnappen. Een
beetje zoals nu het binnenste van de zon, waar ook licht zit en dat er soms 100.000 jaar over doet om te
ontsnappen om uiteindelijk die laatste 81/2 minuut naar ons af te kunnen leggen. Het heelal dijde uit, het werd als
het ware transparant, het licht ontsnapte, het verdween en kon ongestoord reizen naar ons toe. Ondertussen is er
wel het nodige gebeurd: het heelal is enorm uitgedijd, de temperatuur is gezakt (270 graden onder nul, 2.7 graden
boven het absolute nulpunt). De hoog-energetische straling is eigenlijk heel koud geworden – een extreem
Dopplereffect – en is een radiosignaal geworden, dat we kunnen horen. Maar we kunnen tegenwoordig ook
gebruik maken van moderne middelen, zoals satellieten. Satellieten die momenteel in omloop zijn kunnen heel
nauwkeurig kijken naar signalen van die oerknal. U moet zich daarbij voorstellen: naarmate we verder terug kijken
in het heelal, kijken we verder terug in de geschiedenis. De Andromedanevel is van 2 miljoen jaar geleden. Als
mensen van daar naar ons zouden kijken, dan zien ze oermensen rondlopen. Het signaal dat wij nu opvangen komt
van 13,7 miljoen jaar geleden en we kunnen dat nu zichtbaar maken [plaatje van heelal: een plaatje zoals de
wereld 380.000 jaar na de oerknal er uitzag: een soort babyfoto van het heelal, een oersoep met hele kleine
klontjes. En toen de ontdekker hiervan dit voor het eerst zag, zei hij: “Het is alsof ik hierin het gezicht van de
schepper zie”. Steven Hawking heeft meer gevoel voor humor en zei : “Wacht even, dit schilderij is gesigneerd, kijk
maar, u ziet daar heel duidelijk de letters SH staan…” En als je het eenmaal gezien hebt, lukt het niet meer om het
niet te zien… Maar het mooiste is dat deze kleine pixeltjes op de eerste bladzijde staan, dat is het begin en we
kunnen het leven vanaf de eerste babyfoto tot het hier en nu helemaal reconstrueren]. [Filmpje geschiedenis van de
kosmos: de klontjes van de oersoep beginnen zich te verdichten en de eerste gaswolken ontstaan. In die gaswolken
ontstaan de eerste sterren. Het begin van dat heelal, een paar delen van de encyclopedie, zijn behoorlijk heftig;
dingen exploderen met grote knallen. Langzamerhand beginnen die gaswolken om elkaar heen te draaien, er
ontstaat heel veel turbulentie, melkwegstelsels ontstaan, ook onze eigen Melkweg en langzamerhand wordt de
4
structuur van het heelal wat rustiger: we komen in een volwassener fase terecht en uiteindelijk ontstaan daar ook
de planeten, met het leven op de planeet aarde en uiteindelijk ook de satelliet waarmee we daarnaar kunnen
kijken. Dit is de hele geschiedenis van de kosmos in minder dan een minuut!]
Supernova’s als atomaire bouwplaatsen
Betekent dat nu dat alleen het eerste en laatste deel van de encyclopedie alleen maar interessant zijn en dat we
de rest van die 14 delen kunnen vergeten? Nee, dat is niet zo. Want we kunnen ons ook nog afvragen waar onze
eigen oorsprong zit. Als ik bv. een stukje van mezelf neem, een haar, en ik kijk naar de atomen die in die haar
zitten, bv. een koolstofatoom, dan kun je je afvragen hoe lang dat koolstofatoom op aarde is, waar heeft dat zijn
oorsprong? Ten eerste zijn al die atomen er vanaf het allereerste begin geweest, ze zijn 41/2 miljard jaar oud. Maar
zo’n koolstofatoom heeft verschillende fases in zijn leven gehad: een typische koolstofatoom is 3 keer een
organisme geweest. Misschien is het koolstofatoom in u een keer een dinosaurus geweest, een grote boom of –
veel waarschijnlijker – een van die bacteriën die een drietal delen van de geschiedenisencyclopedie hebben
gevuld. Dat geldt trouwens voor alle atomen, dus u heeft een heleboel reïncarnaties gehad: een geweldig gevoel.
Maar waar komen nu die atomen vandaan? Heel bijzonder is dan, dat we daarvoor die andere delen nodig
hebben. Want die atomen zijn gemaakt in de meest heftige verschijnselen van de kosmos: supernova-explosies.
Grote sterren sterven in grote stijl: via enorme kernexplosies. Kernexplosies die alle hoogwaardige moderne
atomen maken waaruit u en ik zijn samengesteld: zuurstof, koolstof, stikstof. En die supernova-explosies vinden zo
nu en dan plaats ook in ons eigen Melkwegstelsel. Eens in de paar eeuwen gaat er een af, en u moet zich
voorstellen: op dat moment ontploft een ster en die geeft evenveel licht als al onze sterren in ons Melkwegstelsel
bij elkaar. Op het moment dat ie afgaat, kunnen wij zo’n ster overdag gewoon aan de hemel zien. De gedachte is
dat de ster van Bethlehem er misschien een is geweest. Er is er een in 1054 afgegaan die de Krabnevel heeft
veroorzaakt. En de laatste die we in onze Melkweg hebben waargenomen was in het jaar 1604, waarover Keppler
een prachtig verhaal over heeft geschreven. We wachten nu op een volgende explosie van een supernova. Deze
zijn absoluut cruciaal, omdat ze het materiaal maken waaruit u en ik bestaan. We kunnen dus met recht zeggen
dat we gemaakt zijn uit sterrenstof. Dat vraagt een moment van bezinning
Twee verrassingen
[Filmpje over de onmetelijkheid van het heelal: ‘geloof in iets’]. Kosmologen zijn eigenlijk heel gelukkige mensen en
een beetje zoals de Vliegende Panters weten ze ook heel veel dingen niet. Goed om ook daar even bij stil te staan.
Dan heeft het universum twee enorme verrassingen voor ons in petto.
Donkere materie
De eerste verrassing gaat eigenlijk weer terug naar ons Melkwegstelsel met zijn 100 miljard sterren. Is dat nou
alles? Nee, want als je heel goed kijkt naar de beweging van dit stelsel, dan blijkt dat niet zo te zijn. Want dan
blijkt dat ons Melkwegstelsel omringd is, gevuld is met een andere vorm van materie: materie die niet straalt,
maar die donker is (donkere materie). Stel je voor dat we die kunstmatig een kleur zouden moeten geven, dan
moet u zich voorstellen dat deze hele Koepelkerk helemaal blauw gekleurd zou zijn: een gigantische blauwe wolk
van donkere materie. Deze materie is cruciaal om het universum te leren begrijpen. Laten we daarvoor even
teruggaan naar de reis die wij door de sterrenstelsels hebben gemaakt. Als we de donkere materie zichtbaar
zouden maken, dan zien we het volgende beeld: er liggen grote strengen donkere materie, en wij, sterrenstelsels,
zijn eigenlijk een soort kerstboomlampjes in deze gigantische kosmische kerstboom. Het is die kerstboom die het
universum bij elkaar houdt, als een soort sponsachtige structuur: het skelet dat het universum overeind houdt.
Belangrijk dus om dat te leren kennen. Maar we hebben geen flauw idee wat die donkere materie is. Onze
deeltjesversnellers zijn er naar op zoek, onze kosmologen zijn er naar op zoek, en misschien gaan we komende
jaren meemaken dat we het eerste deeltje donkere materie kunnen treffen.
Mysterieuze kracht als motor voor uitdijend heelal
5
De tweede verrassing is eigenlijk nog veel groter en gaat terug naar het uitdijend heelal. Het idee is dat het heelal
een enorme klap van die oerknal krijgt, en dat die zwaartekracht daarna een beetje gaat afremmen. Remt die
oerknal die uitdijing inderdaad af? Nee, helemaal niet [vervolg filmpje ballon met sterren: meer lucht erbij en de
ballon klapt]. We hopen dat dit (het klappen van de ballon) niet in werkelijkheid gebeurt. Er is wel een
kosmologische theorie van de big rip. Maar wat er wel gebeurt, is dat het heelal verder en verder uitdijt… Kortom,
er is dus een kracht werkzaam die het heelal uit zichzelf laat uitdijen, een kracht die in de lege ruimte zit; een
kracht die Einstein al had gesuggereerd in zijn blunder (die dus ook geniaal was!): naarmate er meer ruimte komt,
komt er meer van die kracht, maar we hebben geen flauw idee wat dat kan zijn.
Als je dit allemaal bij elkaar optelt: die mysterieuze kracht, donkere materie, dan vind je dat waaruit wij bestaan
maar 4% van het universum is. D.w.z. 96% van het universum is volstrekt onbekend. Kosmologen vinden zich
gelukkige mensen dat ze precies weten wat ze niet weten en dat ze als ontdekkingsreizigers de vele witte vlekken,
96% , te onderzoeken hebben.
Snaartheorie
Een college over de oerknal kan natuurlijk niet voorbijgaan aan de vraag die bij u allemaal vooraan op de lippen
ligt: wat was er nou vóór die oerknal? We pakken daarvoor de natuurwetten met alles wat we erover geleerd
hebben en voeren dat terug naar het allerallereerste begin. Hoe verder we terug gaan, hoe kleiner dat heelal is. Als
we al onze kennis van nu doorzetten dan krijgen we uiteindelijk een universum dat zo groot [flinke glazen
stuiterbal in de hand, geen schaalmodel, maar werkelijk]. Waar komt die vandaan? Daarvoor hebben we geen
goede theorieën voor, maar wel ideeën. Een ervan komt uit de snaartheorie. De snaartheorie zegt dan: het zou wel
eens goed kunnen zijn dat dit een klein stukje is van een ander universum wat weggeëxplodeerd is. Wij zijn
misschien wel een babyuniversum uit een hele keten van andere universa, d.w.z. wij ontstaan uit een ballon als
een ballon uit een vorige enz.: een eindeloze keten van oerknallen. Dat zou betekenen dat ons universum er eentje
zou zijn in een veel grotere familie van multi-universa. Feitelijk declassificeert dat ons eigen universum als eentje
van velen, maar we zijn hier wel in gevangen: wij zitten in dit universum en zullen nooit contact kunnen maken
met die andere universa, mochten die er zijn. Het betekent ook dat we op een hele harde manier worden
geconfronteerd met de grenzen van onze kennis, met de grenzen van onze wetenschap [filmpje man in zeilboot].
Tenslotte
Wat hebben we geleerd?
1) een relativerend gevoel: wat ben ik een nietig klein stipje in de gigantische kosmos, een eenvoudige ster in
eenvoudig Melkwegstelsel en misschien wel een eenvoudig universum en
2) aan de andere kant: wat geweldig dat wij die geschiedenis hier op aarde hebben opgetekend, een geschiedenis
van 13,7 jaar [filmpje].
6