KOSMOLOGIE

KOSMOLOGIE
Aanleiding tot deze tekst is het (her)lezen van drie boeken. Het eerste is ‘Rimpelingen in de
Tijd- een kosmisch avontuur’ (Oorsponkelijke titel ‘Wrinkles in Time’ by George Smoot en
Keay Davidson - zie ook nog in https://en.wikipedia.org/wiki/George_Smoot). Het boek
beschrijft de realisatie van het project COBE (Cosmic Background Explorer). De bedoeling
was het oplossen van het conflict tussen twee vaststellingen, met name: enerzijds bestond
het idee dat de kosmische achtergrondstraling uiterst homogeen is. Anderzijds is er het feit
dat de kosmos erg ‘korrelig’ is wegens de lokale concentraties van massa (nevels en
sterren). Zou het dan ook niet moeten dat de achtergrondstraling ‘korrelig’ is? Het boek
beschrijft zeer gedetailleerd, en trouwens erg boeiend, hoe een specifiek meetinstrument
werd gebouwd. Hoe metingen werden verricht in een U2-vliegtuig, met ballonnen op
Antartica...en uiteindelijk via de COBE satelliet (hiermee bereiken ze een nauwkeurigheid
van een tiende procent). Oorspronkelijk zou die met een shuttlevlucht gelanceerd worden,
maar de ontploffing van de Challenger (1986) zorgde voor een langdurig uitstel. Een
aangepaste (kleinere) versie van de satelliet werd uiteindelijk door een Deltaraket in de
ruimte gebracht. Resultaat: inderdaad, de kosmische achtergrondstraling vertoont een
korrelachtige structuur. Een bijkomende vaststelling was deze: wijzelf reizen, met het hele
melkwegstelsel, tegen een snelheid van 600 km/sec door de kosmos (als je de temperatuur
van de achtergrondstraling meet in één richting, dan zal ze tegengesteld moeten
veranderen in de tegenovergestelde richting. Dat werd ook gemeten, vandaar die
snelheidsbepaling.) Deze korte samenvatting van het boek (295 blz) doet wellicht tekort
aan het project en het resultaat van ongeveer 18 jaren van ongeveer 1000 wetenschappers
en technici.
De twee andere boeken zijn beide van Lawrence Krauss (‘De levens van een atoom’ –
oorspronkelijke titel ‘Atom. An Odyssey from the Bing Bang to Life on Earth...and Beyond’
en ‘Universum uit het Niets’ – oorsponkelijke titel ‘A Universe from Nothing’ – zie ook via
https://en.wikipedia.org/wiki/Lawrence_M._Krauss).
Enkele jaren geleden heb ik Krauss in levende lijve gezien in de Schouwburg in Antwerpen,
waar hij met zijn kompaan Richard Dawkins zijn film ‘The Unbelievers’ kwam voorstellen.
Krauss, Dawkins (die trouwens het nawoord schreef in het boek ‘Universum uit het Niets’)
en de intussen overleden Hitchens (diens boek ‘God is not great’ las ik in het Nederlands
‘God is niet groot’; eerder een langdradig boek, vond ik) zijn een trio ‘rabiate’ atheïsten. De
voorstelling in Antwerpen is me tegengevallen. Krauss zat ostentatief te lezen in de krant
‘Charlie Hebdo’ (de aanslag had een poosje eerder plaatsgevonden) en om beurten gaven
hijzelf en Dawkins selectieve antwoorden op ‘door het publiek via briefjes gestelde vragen’,
maar –naar mijn smaak- teveel tendentieuze atheïstische bemerkingen. Ook Dawkins
(wiens boek ‘The Selfish Gene’ me toch had bevallen) viel bij mij door de mand. Hoe kan je
–toch verstandig zijnde, neem ik aan- zo laag vallen dat je mensen gaat bespotten om hun
geloof? Sindsdien heb ik nog het (voorlopig?) laatste boek van Dawkins gelezen (‘Een kaars
in het donker’). Ook weer een tegenvaller: naar mijn smaak is het een soort ‘memoires’
waarin Dawkins nogal pocherig neerschrijft hoe hij in zijn loopbaan met andere ‘groten der
aarde’ omgang heeft gehad. Weer een grootheid die uit mijn gratie valt. Voorlopig houd ik
1/4
nog Richard Feynman in petto, over hem misschien later. Die neergang herinnert me aan
Immanuel Velikovsky wiens boek ‘Werelden in botsing’ ik (ergens rond mijn veertigste
jaar?) met grote passie heb gelezen. In het kort beweert Velikovsky dat Venus als komeet
uit Jupiter is weggeschoten (Pallas Athene die uit het hoofd van Jupiter onstpruit), daarna
om de vijftig jaar met Mars aan het uitspansel strijdt (daarbij vele ongemakken op aarde
veroorzakend zoals de 10 plagen van Egypte), tot ze (als Lucifer) uiteindelijk door Mars
(Sint Michael) in haar huidige ‘lage’ baan rond de zon wordt geduwd. Deze gebeurtenissen
vinden plaats in het ‘recente’ verleden, dus tijdens het menselijk bestaan (in de periode
1500-750j voor Christus) Velikovsky staaft zijn theorieën aan de hand van vele feiten en
teksten. Voor mij was dit boek een openbaring en wellicht de oorzaak van het feit dat ik
sindsdien geen fictie (romans) meer lees. Historische romans of TV-series zijn nog het
ergst, want dan weet je helemaal niet meer wat echt of fictie is. Maar, Velikovsky is
ongeveer door de hele wetenschappelijke goegemeente als een oude sufferd weggezet. Dus,
oppassen geblazen: niet alles wat gedrukt wordt, blijkt waarheid te zijn. Sceptisch terug
naar de boeken van Krauss.
‘De levens van een atoom’ geeft een plausibel verhaal weer van hoe een atoom zou
gevormd kunnen zijn net na de Oerknal en daarna, na vele omzwermingen in ontploffende
sterren, donkere stofnevels en samentrekkende planetengordels op de Aarde terechtkomt.
Daar duikt het vaak in de nog kokende diepte, wordt weer uitgespuwd door vulkanen en
belandt dan in een CO2 molecule in de atmosfeer. Uiteindelijk wordt het opgenomen door
een plant en zo komt een O2 molecule tot stand. Grappig is hoe Krauss via de statistiek
berekent hoe minstens een van de zuurstofmoleculen uit de laatste ademstoot van Caesar
in onze adem terechtkomt. Het boek is eigenlijk redelijk saai.
Laten we ons nu concentreren op het andere boek ‘Universum uit het Niets’.
Het boek geeft, zoals de twee andere boeken, nog maar eens het relaas van de ontdekking
van de Oerknal uit de vorige eeuw. Einstein met zijn vergelijkingen van de
relativiteitstheorie (1916), l’atôme primitif van Lemaître (1927), de uitdijingssnelheid van
Hubble (1929), de toevallige ontdekking van de achtergrondsstraling door Penzias en Wilson
(1964), de inflatietheorie van Guth (1981). Bij Hubble wordt het interessant. Die vond nl.
zijn ‘Wet van Hubble’, nl. dat sterrenstelsels sneller van ons weg bewegen naarmate ze
verder van ons verwijderd zijn. Hubble kwam zelfs met een uitdijingssnelheid (500 km/sec
per miljoen lichtjaar) die –zoals nu blijkt- er flink naast zat (tegenwoordig denkt men eerder
aan waarden van ongeveer 75 km/sec). Dit vertel ik omdat het precies een van mijn
bezwaren (beter ‘vragen’) is die ik heb met wat in het boek wordt beweerd. Het gaat zo: om
een uitdijingssnelheid te berekenen moet men eerst de afstand, daarna de snelheid van een
‘ver stralend’ object kennen. De afstandsbepaling blijft zeer moeilijk: hoe ver staat een ster
van ons af? Hubble baseerde zich daarvoor op de schijnbare helderheid van de zgn.
cepheïde-sterren. Dit zijn sterren waarvan de diameter ‘pulseert’ en waarvan ook de
helderheid pulseert. Daarenboven blijkt er een verband te zijn tussen de helderheid van een
cepheïde en de periode van haar helderheidsvariatie. Als je dus de helderheid van één
cepheïde kan bepalen, kan je ook de helderheden van andere cepheïden bepalen...en die
helderheid is omgekeerd evenredig met het kwadraat van haar afstand. Stel je dus voor dat
je helderheden moet gaan vergelijken...daar zit je dus, volgens mij, meteen naast. Het is
dus niet te verwonderen dat Hubble er flink naast zat. Tegenwoordig gebruikt men als
2/4
‘standaardkaars’ de explosie van een zgn. Supernove Ia (in elke verre nevel blijkt er
regelmatig zo een ster te ontploffen). Als standaardhelderheid vermoedelijk stukken beter,
maar ja, je moet toch nog altijd helderheden ‘vergelijken’...Snelheden kan je beter
berekenen, met name uit de roodverschuiving van het licht. Maar nu komt het: het licht dat
we ontvangen is ‘oud’ licht, daarmee bedoel ik, het is het licht dat we NU ontvangen van
sterren die miljarden jaren geleden dat licht hebben uitgezonden (die sterren staan dus NU
NIET meer op diezelfde plaats). Wie zegt er dat het licht tijdens die lange tijd niet van
snelheid veranderd is? Kortom, de afstanden die we nu meten (en die m.i. sowieso
onnauwkeurig zijn) zijn misschien helemaal fout, want het licht afkomstig van de ene ster is
misschien helemaal niet even snel als het licht komende van een andere ster? De leeftijd
van het heelal zal men dan ‘omgekeerd’ berekenen uit de uitdijingssnelheid. Krauss
beweert, in zijn boek, dat de leeftijd van het heelal 13,72 miljard jaar oud is, waarbij –dixit
Krauss- de twee decimalen correct zijn. Hierbij nog een bezwaar: ALS het juist is dat het
heelal klein begonnen is en dan exponentieel gegroeid is (inflatie) zal, toen het heelal
kleiner was dan nu, de uitdijingssnelheid kleiner geweest zijn omdat het effect van de de
zwaartekracht tussen de sterrennevels belangrijker moet geweest zijn. Hoe kan men dan
correct ‘terugrekenen’? Hierbij realiseer ik me wel dat ik hier vragen stel die bij
hyperverstandige doctorandi die hun hele jeugd opgeofferd hebben aan hun proefschrift
over de tweede decimaal alleen maar een meelijwekkende glimlach zullen opwekken.
Het speciale in het boek van Krauss is dit: in de ‘lege ruimte’ zitten nog altijd een hoop zgn.
‘virtuele deeltjes’.* In het plaatje hieronder kan je zien dat in het
‘lege’ waterstofatoom spontaan een elektron-positronpaar is
ontstaan dat zich daarna meteen weer annihileert. Het virtuele
elektron voelt zich aangetrokken door het proton, terwijl het
positron er juist door wordt afgestoten. De tekening laat zien dat
de werkelijke ladingsverdeling in een waterstofatoom zich nooit
simpelweg laat karakteriseren als één elektron en één proton.
Als men, met hoge precisie, gaat uitrekenen welke invloed de
verschillende virtuele deeltjes die in de omgeving van een
waterstofatoom kunnen opduiken op het spectrum ervan
hebben, komt daar de MEEST nauwkeurige voorspelling (één
miljardste!) in de hele wetenschap uit. Kortom, virtuele deeltjes
bestaan.
Virtuele
deeltjes
zijn
manifestaties
van
een
basiseigenschap
van
kwantumsystemen: zolang niemand kijkt, is alles mogelijk. Systemen springen voortdurend
over van toestand naar toestand en daar zitten ook toestanden tussen die niet toegestaan
zouden zijn als het systeem daadwerkelijk werd gemeten. ‘Niets’ brengt altijd ‘iets’ voort, al
is het maar voor even. Krauss gaat zo nog een tijdje door en betoogt dat het die virtuele
deeltjes zijn die –zelfs in de lege ruimte- zorgen voor een afstotende kracht die het heelal
doet uitdijen. Ok, laten we dat aannemen. Maar, ‘lege ruimte’ impliceert ‘ruimte’ en, voor
zover ik weet, is de ruimte ontstaan (samen met de tijd) bij de Oerknal. Hoe kan dan de
Oerknal ontstaan zijn uit kwantumfluctuaties? Krauss gaat hier, vind ik, nogal vlug
overheen. ‘Maar als we de samensmelting van kwantummechanica en algemene relativiteit
eenmaal toestaan, kunnen we dit argument uitbreiden tot het geval waarbij de ruimte zelf
tot bestaan gedwongen wordt’. Voor mij is dit een duistere zin. Wat me verder stoort, is dat
regelmatig het atheïsme van Krauss doorkomt. Een voorbeeld uit de inleiding:..’Toch is ook
3/4
zo’n eerste oorzaak (=God) niet het antwoord op alle vragen. Want wie schiep dan de
schepper? In dat opzicht verschilt de keuze voor een eeuwig bestaande schepper immers
niet van die voor een eeuwig, schepperloos heelal’.
Op het internet vind je massa’s negatieve commentaren van theologen op dit boek van
Krauss. Eentje die ik onthouden heb, is natuurlijk: en hoe komt het dan dat de
kwantumfysica bestaat als er verder nog niets bestaat? Was er dan toch ‘iets’ voor de
Oerknal?
Kom lui, je kan er nog uit als je wil, want het wordt schunnig (Wim Sonneveld).
Leo Schreurs, april 2017
*Deze vaststelling blijkt niet nieuw te zijn en Krauss krijgt dan ook veel bagger over zich heen op het internet. En
inderdaad, op blz. 90 in het boek ‘Wat we nog niet weten’ (van John Maddox, verschenen in 1998) lees ik ‘Al sedert
de tijd van Planck is duidelijk dat de lege ruimte gevuld is met...Het vacuüm, dat vaak lege ruimte wordt genoemd,
is allesbehalve leeg’.
4/4