Pagina 11 van 22

9. De Big Bang

Kosmologie

Vele mensen die niet vertrouwd zijn met dialectisch denken kunnen het begrip oneindigheid moeilijk aanvaarden. Het verschilt zoveel van de eindige wereld van de dagdagelijkse voorwerpen, waar alles een begin en een einde heeft, dat het vreemd en onberekenbaar schijnt. Bovendien is dialectiek in tegenspraak met de leer van de meeste grote wereldgodsdiensten. De oude religies hadden al hun scheppingsmythe. Middeleeuwse joodse scholastici legden de datum van de schepping vast op 3760 v. Chr., het moment dat de joodse kalender begint. In 1658 berekende bisschop Ussher dat het universum geschapen werd in 4004 v. Chr. Gedurende de hele 18e eeuw werd ervan uitgegaan dat het universum hooguit 6.000 of 7.000 jaar oud was.

Maar, zo kan men opwerpen, de wetenschap van de 20e eeuw heeft toch niets te maken met al deze scheppingsmythen? Met moderne wetenschappelijke methodes kunnen we een precies beeld krijgen van de grootte en de oorsprong van het universum. Jammer genoeg is het niet zo eenvoudig. Ten eerste is onze kennis van het waarneembare heelal, ondanks de kolossale vooruitgang, beperkt door de sterkte van telescopen, hoe groot die ook mogen zijn, en van radiosignalen van ruimtesondes die ons informatie bezorgen. Ten tweede, en wat ernstiger is, worden deze resultaten en waarnemingen geïnterpreteerd op een uiterst speculatieve manier die vaak grenst aan louter mysticisme. Maar al te vaak krijgt men de indruk dat we inderdaad terug zijn afgedaald tot de wereld van de scheppingsmythe (de ‘big bang’), hand in hand met zijn onafscheidelijke vriend, de dag des oordeels (de ‘big crunch’).

De vooruitgang van de technologie, te beginnen met de uitvinding van de telescoop, heeft de grenzen van het heelal geleidelijk aan verder en verder weggeduwd. De kristallen bollen die vanaf Aristoteles en Ptolemaeus ingekapseld zaten in de geesten van de mens, werden uiteindelijk aan diggelen geslagen, samen met alle andere barrières die de religieuze vooroordelen van de Middeleeuwen geplaatst hadden op de weg naar vooruitgang.

In 1755 postuleerde Kant het bestaan van ver verwijderde verzamelingen van sterren, die hij ‘eilanduniversums’ noemde. Toch werd tot 1924 geschat dat het volledige universum slechts 200.000 lichtjaren in diameter bedroeg en uit slechts drie sterrenstelsels bestond, dat van ons en twee naburige. Toen toonde de Amerikaanse kosmoloog Edwin Hubble (1889-1953) met behulp van de nieuwe 100-inch telescoop op de Mount Wilson aan dat de Andromedanevel ver buiten ons eigen sterrenstelsel ligt. Later werden nog andere sterrenstelsels ontdekt die nog verder verwijderd liggen. De ‘eilanduniversums’ van de hypothese van Kant bleken juist te zijn. Op die manier was het heelal snel aan het ‘uitbreiden’ – in de geesten van de mensen – en is het vanaf toen blijven uitbreiden naarmate steeds verder verwijderde hemellichamen ontdekt worden. In plaats van 200.000 lichtjaren wordt nu gedacht dat de doorsnede van het heelal tientallen miljarden lichtjaren bedraagt, en de tijd zal aanwijzen dat zelfs de huidige berekeningen helemaal niet groot genoeg zijn. Het universum is immers oneindig, zoals Nicolas van Cusa en anderen dachten. Vóór de Tweede Wereldoorlog werd gedacht dat het heelal slechts 2 miljard jaar oud was. Dit is iets beter dan de berekening van Bisschop Ussher, maar toch hopeloos verkeerd. Vandaag is er een hevig debat aan de gang onder de aanhangers van de big bang over de zogezegde ouderdom van het heelal. We komen hier verder op terug.

De theorie van de oerknal is eigenlijk een scheppingsmythe (net als het boek Genesis). Ze stelt dat het heelal ongeveer 15 miljard jaar geleden tot stand kwam. Volgens deze theorie was er daarvoor geen heelal, geen materie, geen ruimte en, stel je voor, geen tijd. In die tijd was alle materie van het heelal zogezegd geconcentreerd in een enkel punt. Deze onzichtbare stip, die onder de fans van de big bang bekend staat als een singulariteit, ontplofte vervolgens, met een zodanige kracht dat ze in één klap het hele universum vulde, dat als gevolg daarvan nog steeds aan het uitbreiden is. Dit zou het ogenblik geweest zijn dat “de tijd begon.” Als je denkt dat het hier gaat om een of andere grap, vergeet het maar. Dit is precies wat de oerknaltheorie stelt. Dit is wat de grote meerderheid van de professoren met een hele resem titels achter hun naam echt geloven. We vinden hier het duidelijkste bewijs van een afdrijven naar mysticisme in de geschriften van een deel van de academische wereld. In de afgelopen jaren hebben we een ware vloedgolf van boeken zien verschijnen over wetenschap, die onder het mom van populaire verklaringen van de laatste theorieën over het heelal, allerhande religieuze begrippen proberen binnen te smokkelen, vooral via de oerknaltheorie.

New Scientist publiceerde een artikel met als titel In the Beginning Was the Bang (7 mei 1994). De auteur, Colin Price, werd opgeleid en werkte als wetenschapper, maar is nu een congregationalistische predikant. Hij begint zijn artikel met: “Is de big bang-theorie in tegenspraak met de Bijbel? Of om het anders uit te drukken: is het verhaal van Genesis in tegenspraak met de wetenschap?” En hij eindigt vastberaden met de volgende bewering: “Niemand zou het verhaal over de big bang meer op prijs hebben gesteld dan de auteurs van de twee eerste hoofdstukken van het boek Genesis.” Dit is typisch voor de mystieke filosofie die schuilgaat achter wat Price, ongetwijfeld ironisch, maar vrij treffend, beschrijft als het verhaal van de big bang.

Het Doppler-effect

In 1915 bracht Albert Einstein zijn algemene relativiteitstheorie naar voren. Hiervoor werd de algemene visie op het heelal afgeleid van het klassieke mechanistische model dat in de 18e eeuw werd uitgewerkt door Isaac Newton. Voor Newton was het heelal als een reusachtig raderwerk, dat gehoorzaamt aan een aantal vaste bewegingswetten. Qua grootte was het oneindig, maar in wezen onveranderlijk. Deze visie op het heelal had te lijden onder de tekortkomingen van alle mechanistische, niet-dialectische theorieën. Het was statisch.

Door gebruik te maken van een krachtige nieuwe telescoop toonde Edwin Hubble in 1929 aan dat het heelal veel groter was dan tot dan toe werd gedacht. Bovendien merkte hij een nog nooit eerder waargenomen fenomeen op. Wanneer licht onze ogen bereikt vanuit een bewegende bron, verandert de frequentie van dat licht. Wanneer een bron naar ons toekomt, zien we dat het licht ervan neigt naar het hoge frequentiegebied (violet) van het spectrum. Wanneer het zich van ons verwijdert, zien we dat het licht neigt naar het lage frequentiegebied (rood). Deze theorie, die voor het eerst werd uitgewerkt door de Oostenrijker Christian Doppler (1803-53) en zo het ‘Doppler-effect’ werd genoemd, had verregaande gevolgen voor de astronomie. Men merkte op dat de meeste sterren een neiging vertoonden naar het rode uiteinde van het spectrum, zodat de waarnemingen van Hubble aanleiding gaven tot het idee dat een sterrenstelsel zich van ons verwijdert aan een snelheid die evenredig is met de afstand tot het sterrenstelsel. Dit werd bekend als de wet van Hubble, hoewel Hubble zelf niet dacht dat het heelal zich uitbreidt.

Hubble stelde vast dat er een verband was tussen de roodverschuiving en de afstand, gemeten via de helderheid van de sterrenstelsels. De verst verwijderde sterrenstelsels die dan waargenomen konden worden, schenen zich te verwijderen met een snelheid van 40.000 kilometer per seconde. Door de uitvinding van de nieuwe 200-inch telescoop in de jaren 1960 werden nog verder verwijderde lichamen ontdekt, die zich van ons verwijderen met een snelheid van 240.000 kilometer per seconde. Het is op deze waarnemingen dat de hypothese van het ‘uitdijende heelal’ werd opgebouwd. Daarbij kwam dat de ‘veldvergelijkingen’ van de algemene relativiteitstheorie van Einstein geïnterpreteerd konden worden als een bevestiging van dit idee. Door de vaststelling van zich van elkaar verwijderende sterrenstelsels door te trekken, kwam men tot de theorie dat het heelal in het verleden kleiner moest zijn geweest dan nu. Het gevolg hiervan was dan weer de hypothese dat het heelal begonnen moest zijn als een enkele dichte kern van materie. Deze theorie komt niet van Hubble. Het was in 1922 reeds naar voren gebracht door de Russische wiskundige Alexander Friedmann. Vervolgens bracht Georges Lemaître in 1927 voor het eerst zijn theorie naar voren van het ‘kosmisch ei’. Vanuit het standpunt van het dialectisch materialisme is het idee van een eeuwig onveranderlijk, gesloten universum, dat in een voortdurende evenwichtstoestand verkeert, onjuist. Daarom was het afstappen van dit standpunt ongetwijfeld een stap vooruit.

De theorieën van Friedmann kregen een belangrijke impuls door de waarnemingen van Hubble en Wirtz. Deze suggereerden dat het heelal, of tenminste het deel ervan dat wij kunnen waarnemen, aan het uitdijen èwas. Dit werd aangegrepen door Georges Lemaître, een Belgische priester, die probeerde te bewijzen dat indien het heelal eindig was in de ruimte, het ook eindig moest zijn in de tijd en dat het dus een begin moest hebben. Het nut van een dergelijke theorie voor de Katholieke Kerk is nogal duidelijk. Het laat de deur wijd open voor het idee van een Schepper, die na zijn smadelijke verbanning uit het universum door de wetenschap, nu zijn triomfantelijke comeback voorbereidt als de kosmische sjamaan. “Ik voelde destijds”, zei Hannes Alfvén jaren later, “dat de motivatie voor zijn theorie lag in de behoefte van Lemaître om zijn natuurkunde te kunnen verzoenen met de doctrine van de Kerk van de schepping ex nihilo”.^[114] Lemaître werd later beloond met een aanstelling als directeur van de Pauselijke Academie van de Wetenschap.

Hoe de theorie zich ontwikkelde

Eigenlijk is het onjuist om te verwijzen naar ‘de oerknaltheorie’. In feite zijn er minstens vijf verschillende theorieën geweest, die een voor een in moeilijkheden verzeild zijn geraakt. De eerste werd, zoals we hebben gezien, in 1927 naar voren gebracht door Lemaître. Deze werd al snel verworpen om verschillende redenen: onjuiste conclusies waren getrokken uit de algemene relativiteit en de thermodynamica, een foute theorie over kosmische straling en stellaire evolutie enzovoort. Na de Tweede Wereldoorlog werd de in opspraak gebrachte theorie nieuw leven ingeblazen door George Gamow (1904-68) en anderen. Gamow bracht een reeks berekeningen naar voren (die trouwens niet gespeend waren van een zekere hoeveelheid wetenschappelijke ‘creatieve boekhouding’) om verschillende fenomenen te verklaren die zouden voortvloeien uit de big bang, zoals de dichtheid van materie, temperatuur, stralingsniveaus enzovoort. De briljante schrijfstijl van Gamow zorgde ervoor dat de big bang tot de populaire verbeelding sprak.

Ook nu kreeg de theorie echter te kampen met ernstige problemen. Er werden een heleboel afwijkingen gevonden die niet enkel het model van Gamow ongeldig maakten, maar ook het model van het ‘oscillerende heelal’ dat daarna werd uitgewerkt door Robert Dicke en anderen, in een poging om het probleem te omzeilen van wat er vóór de big bang gebeurde, door het universum te laten oscilleren in een nooit eindigende cyclus. Maar Gamow had één belangrijke voorspelling gemaakt, namelijk dat een dergelijke reusachtige explosie bewijsmateriaal achtergelaten moest hebben in de vorm van ‘achtergrondstraling’, een soort van echo van de big bang in de ruimte. Dit werd enkele jaren later dan weer gebruikt om de theorie nieuw leven in te blazen.

Van in het begin was er tegenstand tegen het idee. In 1948 brachten Thomas Gold en Hermann Bondi de ‘steady state’-theorie (‘vaste toestand’) naar voren als een alternatief, die later gepopulariseerd werd door Fred Hoyle. Terwijl Hoyle de uitbreiding van het heelal aanvaardde, probeerde hij dit te verklaren aan de hand van “de voortdurende schepping van materie vanuit het niets.” Dit werd verondersteld continu te gebeuren, maar met een snelheid die veel te traag was om te kunnen worden waargenomen door de hedendaagse technologie. Dit betekent dat de ruimte in wezen voor altijd hetzelfde blijft, vandaar de ‘steady state’-theorie.

De zaken gingen dus van kwaad naar erger. Van het ‘kosmisch ei’ naar materie die uit het niets werd gecreëerd! De twee rivaliserende theorieën bevochten elkaar gedurende meer dan een decennium.

Het feit alleen al dat zoveel ernstige wetenschappers bereid werden gevonden om het fantastische idee van Hoyle te aanvaarden dat materie uit het niets werd gecreëerd, is op zichzelf absoluut verbazingwekkend. Uiteindelijk werd deze theorie onjuist bevonden. De ‘steady state’-theorie ging ervan uit dat het universum homogeen was in de tijd en de ruimte. Indien het universum voor altijd in een ‘vaste toestand’ verkeerde, dan zou de dichtheid van een stralend object constant moeten zijn, aangezien hoe verder we in het heelal kijken, hoe verder we in de tijd terug kijken. Waarnemingen toonden echter aan dat dit niet het geval was. Hoe verder ze in de ruimte keken, hoe groter de intensiteit van de radiogolven was. Dit toonde op afdoende wijze aan dat het universum in een voortdurende toestand van verandering en evolutie verkeerde. Het was niet altijd hetzelfde geweest. De ‘steady state’-theorie was verkeerd.

In 1964 kreeg de ‘steady state’-theorie de coup de grâce door de ontdekking van achtergrondstraling in de ruimte door twee jonge Amerikaanse astronomen Arnas Penzias en Robert Wilson. Onmiddellijk werd dit beschouwd als de ‘nagalm’ van de big bang zoals voorspeld door Gamow. Maar dan nog waren er ongerijmdheden. Men kwam tot de bevinding dat de temperatuur van de straling 3,5 kelvin (K) bedroeg en niet de 20K zoals voorspeld was door Gamow, of de 30K die voorspeld werd door zijn opvolger P.J.E. Peebles. Dit resultaat is slechter dan het lijkt. Aangezien de hoeveelheid energie in een veld evenredig is met de vierde macht van zijn temperatuur, was de energie van de waargenomen straling verschillende duizenden keren kleiner dan voorspeld.

Robert Dicke en P.J.E. Peebles namen de theorie over vanaf het punt waar Gamow was gestopt. Dicke was er zich van bewust dat er een handige manier bestond om de netelige kwestie over wat er gebeurde vóór de big bang te omzeilen, als ze maar terug konden keren naar het idee van Einstein over een gesloten universum. Er kon beweerd worden dat het universum gedurende een tijd zou uitbreiden, om vervolgens ineen te klappen tot een enkel punt (een ‘singulariteit’) of iets in die zin, en vervolgens terug zou kaatsen en uitbreiden, in een soort van eeuwigdurend kosmisch tafeltennisspel. Het probleem was dat Gamow de energie en dichtheid van het universum had berekend op niveaus die net tekort schoten voor wat nodig was om het heelal te sluiten. De dichtheid was ongeveer twee atomen per kubieke meter ruimte. De energiedichtheid, uitgedrukt als de voorspelde temperatuur van de achtergrondstraling, die verondersteld werd de restanten te vertegenwoordigen van de big bang, bedroeg 20K, 20 graden boven het absolute nulpunt. In feite had Gamow deze getallen vastgelegd om te kunnen bewijzen dat de big bang zware elementen voortbracht, iets wat niemand nu aanvaardde. Zodoende werden ze zonder ceremonie door Dicke ten grave gedragen, die nieuwe en al even willekeurige cijfers uitzocht die zouden passen in zijn theorie van een gesloten heelal.

Dicke en Peebles voorspelden dat het heelal gevuld zou zijn met straling, vooral radiogolven, met een temperatuur van 30K. Later beweerde Dicke dat zijn groep een temperatuur van 10K had voorspeld, hoewel dit cijfer nergens te vinden is in geschreven materiaal van hem, en hoe dan ook nog altijd honderd keer meer is dan de waargenomen resultaten. Dit toonde aan dat het heelal meer verspreid was dan Gamow had gedacht, met minder zwaartekracht, wat het basisprobleem verergerde over waar al de energie van de big bang vandaan kwam. Zoals Eric Lerner stelt:

“Verre van het Peebles-Dicke-model te bevestigen, sloot de ontdekking van Penzias-Wilson duidelijk het gesloten oscillerende model uit”.^[115]

Zodoende ontstond er een derde versie van de big bang, die bekend raakte als het standaardmodel: een open universum in een voortdurende staat van uitbreiding.

Fred Hoyle maakte enkele gedetailleerde berekeningen en kondigde aan dat een big bang enkel lichtelementen zou voortbrengen, zoals helium, deuterium en lithium (deze twee laatste zijn eigenlijk vrij zeldzaam). Hij berekende dat indien de dichtheid van het heelal ongeveer één atoom per acht kubieke meter zou zijn, de hoeveelheden van deze drie lichtelementen vrij dicht zouden staan bij degene die in werkelijkheid worden waargenomen. Op die manier werd een nieuwe versie van de theorie naar voren gebracht, die volledig verschilde van de voorgaande theorieën. Deze keer werden de kosmische stralen van Lemaître niet meer vernoemd, noch de zware elementen van Gamow. In plaats daarvan bestond het bewijs dat naar voren werd gebracht uit de microgolfachtergrond en drie lichtelementen. Maar niets hiervan levert voldoende bewijs voor de big bang. Het voornaamste probleem was de extreme gelijkmatigheid van de microgolfstraling op de achtergrond. De zogenaamde onregelmatigheden op de achtergrond zijn zo klein dat deze schommelingen geen tijd gehad zouden hebben om uit te groeien tot sterrenstelsels, tenminste indien er niet veel meer materie aanwezig was (en daarom heel wat meer zwaartekracht) dan het geval schijnt te zijn.

Er waren nog andere problemen. Hoe komt het dat deeltjes materie die in tegengestelde richtingen vliegen er allemaal in slaagden dezelfde temperatuur te bereiken en allemaal tegelijkertijd (het ‘horizonprobleem’)? De aanhangers van deze theorie stellen de zogezegde oorsprong van het heelal voor als een model van wiskundige perfectie, waarbij alles perfect regelmatig is, een regelmatige “Eden van symmetrie waarvan de eigenschappen in overeenstemming zijn met de pure rede”, zoals Lerner het stelt. Maar het tegenwoordige heelal is allesbehalve perfect symmetrisch. Het is onregelmatig, tegenstrijdig, ‘bultig’. Helemaal niet zoals de beschaafde vergelijkingen die tot stand komen in Cambridge! Een van de problemen is: waarom bracht de big bang geen gelijkmatig heelal voort? Waarom spreidde de oorspronkelijke eenvoudige materie en energie zich niet gelijkmatig uit in de ruimte als een enorme nevel van stof en gas? Waarom is het huidige heelal zo ‘bultig’? Waar komen al die sterren en sterrenstelsels vandaan? Hoe gingen we met andere woorden van A naar B? Hoe gaf de pure symmetrie van het vroegere heelal aanleiding tot het huidige onregelmatige heelal dat we met eigen ogen waarnemen?

De ‘inflatietheorie’

Om dit en andere problemen te omzeilen bracht de Amerikaanse fysicus Alan Guth zijn theorie van het ‘inflatoire heelal’ naar voren. (Het zou wel eens geen toeval kunnen zijn dat dit idee naar voren werd gebracht in de jaren ‘70, toen de kapitalistische wereld geplaagd werd door een crisis van inflatie!) Volgens deze theorie daalde de temperatuur zo snel dat er voor de verschillende velden geen tijd was om zich af te scheiden of voor de verschillende deeltjes om zich te vormen. De differentiatie vond pas later plaats, toen het heelal veel groter was. Dit is de meest recente versie van de big bang. Deze theorie stelt dat het heelal in de tijd van de big bang een exponentiële uitbreiding onderging, waarbij het zijn omvang verdubbelde om de 10-35 seconde (vandaar ‘inflatie’). Terwijl de vroegere versies van het ‘standaardmodel’ voorzagen dat het hele heelal was samengeperst in een pompelmoes, vond Guth nog iets beters. Hij berekende dat het heelal niet begon als een pompelmoes, maar in plaats daarvan zou het een miljard keer kleiner zijn geweest dan de kern van een waterstofatoom. Vervolgens zou het zijn toegenomen met een ongelooflijke snelheid – vele keren de lichtsnelheid, die 300.000 kilometer per seconde bedraagt – tot het een omvang bereikte van 1090 van zijn oorspronkelijk volume.

Laten we even de gevolgen van deze theorie onderzoeken. Net als bij alle theorieën van de big bang vertrekt ze van de hypothese dat alle materie van het universum geconcentreerd zat in één punt. De fundamentele fout die hier gemaakt wordt, is dat men ervan uitgaat dat het heelal gelijk is aan het waarneembare heelal en dat het mogelijk is om de hele geschiedenis van het heelal te reconstrueren als een lineair proces, zonder rekening te houden met alle verschillende fasen, overgangen en verschillende toestanden die de materie doorloopt.

Het dialectisch materialisme beschouwt het heelal als oneindig, maar niet statisch of in een permanente evenwichtstoestand, zoals zowel Newton als Einstein deden. Materie en energie kunnen niet worden geschapen of vernietigd, maar zijn in een voortdurende toestand van beweging en verandering, met periodieke explosies, uitbreiding en inkrimping, aantrekking en afstoting, leven en dood. Er is wezenlijk niets onwaarschijnlijks aan het idee van één, of vele grote explosies. Er rijst hier echter een ander probleem, namelijk dat van een mystieke interpretatie van bepaalde waargenomen fenomenen, zoals de roodverschuiving van Hubble, en een poging om via een achterpoortje het religieuze idee van de schepping van het heelal binnen te smokkelen in de wetenschap.

Eerst en vooral is het ondenkbaar dat alle materie in het heelal geconcentreerd zou zijn geweest in één enkel punt van ‘oneindige dichtheid’. Laten we duidelijk zijn wat dit betekent. Ten eerste is het onmogelijk om een oneindige hoeveelheid materie en energie in een eindige ruimte te plaatsen. De vraag alleen maar stellen is voldoende om ze te beantwoorden. “Ha,” zeggen de aanhangers van de big bang, “maar het universum is niet oneindig, maar eindig volgens de algemene relativiteitstheorie van Einstein.” Eric Lerner toont in zijn boek aan dat de vergelijkingen van Einstein een oneindig aantal verschillende ruimtes toelaten. Friedmann en Lemaître toonden aan dat vele vergelijkingen aanleiding gaven tot een universele expansie. Maar geen van allen impliceren een staat van ‘singulariteit’. Toch is dit de enige variant die dogmatisch naar voren wordt gebracht door Guth en co. Zelfs indien we aanvaarden dat het heelal eindig is, leidt het begrip ‘singulariteit’ tot conclusies die een duidelijk fantastisch karakter hebben. Indien we het kleine hoekje van het universum dat we kunnen waarnemen, beschouwen als het hele universum – een willekeurige veronderstelling zonder enige logische of wetenschappelijke basis – dan spreken we over meer dan 100 miljard sterrenstelsels, die elk ongeveer 100 miljard sterren uit de hoofdreeks (zoals onze zon) bevatten. Volgens Guth was al deze materie geconcentreerd in een ruimte die kleiner is dan een enkel proton. Toen ze gedurende een miljoenste van een triljoenste van een triljoenste van een triljoenste van een seconde bestaan had met een temperatuur van triljoenen triljoenen triljoenen graden, was er slechts één veld en amper één soort van deeltjesinteractie. Er werd aangenomen dat naarmate het universum uitbreidde en de temperatuur daalde, de verschillende velden ‘gecondenseerd’ zijn geweest uit de oorspronkelijke toestand van singulariteit.

De vraag rijst waar alle energie vandaan kwam om een dergelijke ongeëvenaarde expansie voort te stuwen. Om dit raadsel op te lossen, nam Guth zijn toevlucht tot een hypothetisch alomtegenwoordig krachtveld (een ‘Higgs-veld’), waarvan het bestaan voorspeld wordt door sommige theoretische fysici, maar waarvoor er geen empirisch bewijsmateriaal bestaat. “In de theorie van Guth”, stelt Lerner, “wekt het Higgs-veld, dat in een vacuüm bestaat, alle nodige energie op uit het niets – ex nihilo. Het universum, zo stelt hij, is één grote ‘gratis maaltijd’, vriendelijk aangeboden door het Higgs-veld”.^[116]

Donkere materie?

Telkens wanneer de hypothese van de big bang in moeilijkheden verzeild geraakt, verzetten haar aanhangers de doelpalen in plaats van er afstand van te nemen en introduceren ze nieuwe en steeds meer willekeurige veronderstellingen om ze te ondersteunen. De theorie heeft bijvoorbeeld nood aan een zekere hoeveelheid materie in het universum. Indien het universum 15 miljard jaar geleden tot stand kwam, zoals het model voorspelt, is er voor de materie die we waarnemen onvoldoende tijd geweest om uit te spreiden tot sterrenstelsels zoals de melkweg, zonder de hulp van onzichtbare ‘donkere materie’. Opdat er sterrenstelsels gevormd konden worden uit de big bang, moet er volgens de big bang-kosmologen voldoende materie in het universum zijn geweest om zijn uitbreiding uiteindelijk een halt toe te roepen via de wet van de zwaartekracht. Dit zou een dichtheid betekenen van ongeveer tien atomen per kubieke meter ruimte. In werkelijkheid is de hoeveelheid materie in het waarneembare heelal ongeveer één atoom per tien kubieke meter ruimte, honderd keer minder dan de hoeveelheid die voorspeld wordt door de theorie.

De kosmologen beslisten om de dichtheid van het universum voor te stellen als een verhouding van de dichtheid die nodig is om de expansie een halt toe te roepen. Ze noemden die verhouding omega. Indien omega dus gelijk is aan 1, zou ze net voldoende zijn om de expansie te doen ophouden. Spijtig genoeg kwam men tot de vaststelling dat de werkelijke verhouding rond de 0,01 of 0,02 lag. Ongeveer 99 procent van de nodige materie was op een of andere manier ‘verdwenen’. Hoe kon dit raadsel worden opgelost? Heel eenvoudig. Aangezien de theorie vereiste dat de materie er moest zijn, stelden ze de waarde van omega willekeurig dicht bij 1 en begonnen vervolgens een dolle zoektocht naar de ontbrekende materie.

Hier doet het begrip ‘koude donkere materie’ zijn intrede. Het is belangrijk te beseffen dat niemand ooit dit goedje heeft waargenomen. Het bestaan ervan werd in de jaren ‘80 naar voren gebracht om een pijnlijk gat in de theorie te vullen. Aangezien slechts 1 of 2 procent van het universum daadwerkelijk gezien kan worden, bestond de overblijvende 99 procent zogezegd uit onzichtbare materie, die donker is en koud en helemaal geen straling uitzendt. Na een zoektocht van tien jaar blijven dergelijk vreemde deeltjes onzichtbaar. Toch bekleden ze een centrale plaats in de theorie, omdat deze eenvoudigweg hun bestaan vereist.

Gelukkig is het mogelijk om vrij nauwkeurig de hoeveelheid materie in het waarneembare heelal te berekenen. Het is ongeveer één atoom per tien kubieke meter ruimte. Dit is honderd keer minder dan de hoeveelheid die nodig is voor de oerknaltheorie. Maar, zoals de journalisten plegen te zeggen, laat de feiten een goed verhaal niet bederven! Indien er onvoldoende materie in het heelal aanwezig is om overeen te komen met de theorie, dan moet er wel ontzettend veel materie zijn die we niet kunnen zien. Zoals Brent Tully het stelt: “Het is verontrustend te zien dat er een nieuwe theorie is telkens er een nieuwe waarneming is.”

In dit stadium beslisten de aanhangers van de big bang om de hulp in te roepen van de Zevende Cavalerie in de persoon van de deeltjesfysici. De missie die ze moesten vervullen stelt alle heldendaden van John Wayne volledig in de schaduw. De grootste karwei die hij ooit moest opknappen was een of andere ongelukkige vrouw en kinderen opsporen die in de handen waren gevallen van de indianen. Maar toen de kosmologen de hulp inriepen van hun collega’s die bezig waren met het ontwarren van de mysteries van de ‘binnenruimte’, was hun verzoek ietwat ambitieuzer. Ze wilden dat ze de ongeveer 99 procent van het heelal zouden opsporen die ‘vermist was’. Tenzij ze deze vermiste materie konden vinden, zouden hun vergelijkingen gewoon niet kloppen en zou de standaardtheorie over de oorsprong van het heelal in grote moeilijkheden komen.

In zijn boek The Big Bang Never Happened (1991) somt Eric Lerner een hele reeks waarnemingen op, waarvan het resultaat werd gepubliceerd in wetenschappelijke bladen, die het idee van donkere materie volledig weerleggen. In weerwil van al het bewijsmateriaal blijven de aanhangers van de big bang zich echter gedragen als de geleerde professoren die weigerden in de telescoop te kijken om zich te vergewissen van de juistheid van de theorieën van Galileo. Donkere materie moet bestaan, want onze theorie heeft ze nodig!

“De test van een wetenschappelijke theorie”, schrijft Eric Lerner, “is de overeenstemming tussen voorspellingen en waarneming, en de big bang is hierbij gezakt. Ze voorspelt dat er in het heelal geen voorwerpen kunnen bestaan die ouder zijn dan 20 miljard jaar en groter dan 150 miljoen lichtjaren in doorsnede. Ze bestaan wel. Ze voorspelt dat het heelal op zo’n grote schaal gelijkmatig en homogeen moet zijn. Dat is niet zo. De theorie voorspelt dat, om de sterrenstelsels voort te brengen die we rond ons waarnemen aan de hand van de kleine schommelingen die blijken uit de microgolfachtergrond, er honderd keer meer donkere materie moet zijn dan zichtbare materie. Er is geen enkel bewijs dat donkere materie bestaat. En indien er geen donkere materie is, stelt de theorie dat er geen sterrenstelsels gevormd zullen worden. Toch zijn ze er, verspreid over de hemel. Wij leven in een ervan”.^[117]

Alan Guth slaagde erin sommige bezwaren tegen de big bang te weerleggen, maar alleen maar door de meest fantastische en willekeurige versie die de theorie ooit gezien heeft naar voren te schuiven. Ze legde niet uit wat de ‘donkere materie’ juist was, maar voorzag enkel in een theoretische rechtvaardiging ervan voor de kosmologen. De echte betekenis bestond erin dat ze een verband legde tussen de kosmologie en de deeltjesnatuurkunde, die sindsdien bleef bestaan. Het probleem is dat de algemene tendens van de theoretische fysica, net als in de kosmologie, er een is die steeds meer zijn toevlucht zoekt tot a priori wiskundige veronderstellingen om hun theorieën te rechtvaardigen, met slechts heel weinig voorspellingen die in de praktijk getest kunnen worden. De daaruit voortvloeiende theorieën vertonen steeds meer een willekeurig en fantastisch karakter en lijken vaak meer gemeen te hebben met sciencefiction dan iets anders.

In feite hebben de deeltjesfysici die de kosmologen ter hulp zijn gesneld zelf problemen bij de vleet. Alan Guth en anderen probeerden een Grote Universele Theorie (GUT) te ontdekken, die de drie hoofdkrachten die werkzaam zijn op kleine schaal in de natuur zou verenigen, namelijk elektromagnetisme, de zwakke kracht (die radioactief verval veroorzaakt) en de sterke kracht (die de kern bijeenhoudt en verantwoordelijk is voor het vrijlaten van nucleaire energie). Ze hoopten het succes te kunnen herhalen van Maxwell honderd jaar eerder, die bewezen had dat elektriciteit en magnetisme een en dezelfde kracht zijn. De deeltjesfysici vonden zich maar al te bereid om een pact te sluiten met de kosmologen, in de hoop in de hemel een antwoord te vinden voor de moeilijkheden waarin ze zich zelf bevonden. In werkelijkheid was hun hele benadering vergelijkbaar. Met nauwelijks enige waarneming baseerden ze zich op een reeks wiskundige modellen en volledig willekeurige veronderstellingen, die vaak niet veel meer waren dan loutere speculatie. De theorieën volgden elkaar snel op, de ene al ongeloofwaardiger dan de andere. De ‘inflatietheorie’ hoort hier bij.

Het neutrino brengt redding!

De vastberadenheid waarmee de aanhangers van de big bang zich vastklampen aan hun stellingen, doet hen de meest amusante bokkensprongen maken. Nadat ze tevergeefs op zoek waren gegaan naar de 99 procent vermiste ‘koude donkere materie’, slaagden ze er helemaal niet in de nodige hoeveelheden te vinden die door hun theorie werd vereist om te verhinderen dat het universum zou uitbreiden tot in het oneindige. Op 18 december 1993 publiceerde New Scientist een artikel met als titel Universe Will Expand Forever. Hierin werd toegegeven dat “een groep sterrenstelsels in het sterrenbeeld Cepheus veel minder onzichtbare materie bevat dan een paar maanden eerder gedacht werd”, en dat de beweringen die eerder werden gemaakt door Amerikaanse astronomen “gebaseerd was op een foute analyse.” Er staan hier veel wetenschappelijke reputaties op het spel, om nog maar niet te spreken van de honderden miljoenen dollars subsidies voor onderzoek. Zou dit feit enigszins in verband kunnen staan met het fanatisme waarmee de big bang wordt verdedigd? Zoals gewoonlijk zagen ze wat ze wilden zien. De feiten moesten kloppen met de theorie!

Dat de ‘koude donkere materie’, waarvan het bestaan van essentieel belang is voor het overleven van de theorie, duidelijk niet gevonden werd, veroorzaakte onrust onder de meer nadenkende delen van de wetenschappelijke gemeenschap. Een redactioneel artikel van New Scientist met de suggestieve titel A Folly of Our Time? (‘Een dwaasheid van onze tijd?’, 4 juni 1994) vergeleek het idee van de donkere materie met het in opspraak gebrachte Victoriaanse begrip van de ‘ether’, een onzichtbaar medium, waarvan men geloofde dat lichtgolven zich erdoor in de ruimte konden voortbewegen:

“Het was onzichtbaar, alomtegenwoordig en op het einde van de 19e eeuw geloofde iedere fysicus erin. Het was natuurlijk de ether, het medium waarvan gedacht werd dat het licht zich erdoor voortbewoog, en het bleek een spookbeeld te zijn. In tegenstelling tot het geluid heeft het licht geen medium nodig om zich in te verplaatsen. Vandaag, aan het einde van de 20e eeuw, bevinden de natuurkundigen zich vreemd genoeg in een vergelijkbare situatie als hun Victoriaanse tegenhangers. Eens te meer stellen ze hun geloof in iets wat onzichtbaar is en alomtegenwoordig. Deze keer is het de donkere materie.”

Men zou verwachten dat een ernstige wetenschapper zich op dit punt de vraag zou beginnen stellen of er niet iets fundamenteel verkeerd was met zijn theorie. Hetzelfde artikel voegt hieraan toe: “In de kosmologie schijnen vrije parameters zich als een vuurtje te verspreiden. Indien waarnemingen niet passen in de theorie, lijkt het voor kosmologen te volstaan eenvoudigweg nieuwe variabelen toe te voegen. Door de theorie voortdurend op te lappen, zouden we wel eens een of ander Groot Idee kunnen mislopen.” Inderdaad. Maar laat de ‘feiten’ de pret niet storen. Zoals een tovenaar een konijn uit zijn hoed tovert, ontdekten zij plotseling... het neutrino!

Het neutrino, een subatomair deeltje, wordt door Hoffmann omschreven als “onzeker schommelend tussen bestaan en niet-bestaan.” In de taal van de dialectiek betekent dit hetzelfde zeggen als “het is en het is niet.” Hoe kan een dergelijk fenomeen verzoend worden met de wet van de identiteit, die categoriek stelt dat een ding ofwel is ofwel niet is? Geconfronteerd met dergelijke dilemma’s, die bij elke stap opnieuw opdoemen in de wereld van de subatomaire deeltjes beschreven door de kwantummechanica, bestaat er vaak een tendens om zijn toevlucht te zoeken tot formuleringen, zoals het idee dat een neutrino een deeltje is dat noch een massa, noch een lading heeft. De oorspronkelijke mening, die nog steeds veel wetenschappers toegedaan zijn, was dat het neutrino geen massa heeft, en aangezien een elektrische lading niet kan bestaan zonder massa, kon men tot geen andere conclusie komen dan dat het neutrino geen van beide had.

Neutrino’s zijn extreem kleine deeltjes en daarom moeilijk waar te nemen. Het bestaan van het neutrino werd voor het eerst gepostuleerd om een afwijking uit te leggen in de hoeveelheid energie die aanwezig is in deeltjes die worden uitgezonden vanuit de kern. Men kon niet verklaren dat er een zekere hoeveelheid energie verloren scheen te zijn gegaan. Aangezien de wet van het behoud van energie stelt dat energie noch geschapen, noch vernietigd kan worden, vereiste dit fenomeen een andere uitleg. Hoewel het erop lijkt dat de idealistische fysicus Niels Bohr maar al te bereid was om de wet van het behoud van energie overboord te gooien in 1930, bleek dit lichtjes voorbarig te zijn! De discrepantie werd verklaard door de ontdekking van een eerder onbekend deeltje, het neutrino.

Neutrino’s die gevormd worden in de kern van de zon aan een temperatuur van 15 miljoen graden en zich voortbewegen met de snelheid van het licht, bereiken het oppervlak van de zon in drie seconden. Hele stromen ervan reizen door het heelal en gaan door solide materie heen zonder er ogenschijnlijk op in te werken. Neutrino’s zijn zo klein dat ze dwars door de aarde heen gaan. Deze ongrijpbare deeltjes zijn zo klein dat hun wisselwerking met andere vormen van materie minimaal is. Ze kunnen door de aarde heen gaan en zelfs door massief lood zonder een spoor na te laten. Terwijl je deze regels leest, gaan er inderdaad triljoenen neutrino’s door je lichaam heen. Maar de kans dat er daar eentje gevangen zou geraken is verwaarloosbaar, dus je hoeft je geen zorgen te maken. Men schat dat een neutrino door massief lood kan gaan met een dikte van honderd lichtjaren, met slechts 50 procent kans op absorptie. Dit is de reden waarom het zolang geduurd heeft vooraleer het ontdekt werd. Het is inderdaad moeilijk om zich voor te stellen hoe een deeltje, dat zodanig klein is dat gedacht werd dat het niet beschikte over massa of energie en dat door honderd lichtjaren lood kan gaan, überhaupt ontdekt kon worden. Toch werd het ontdekt.

Sommige neutrino’s blijken gestopt te kunnen worden door het equivalent van 2,5 millimeter lood. Op basis van een ingenieus experiment slaagden Amerikaanse wetenschappers er in 1956 in een antineutrino te vangen. In 1968 ontdekten ze vervolgens neutrino’s van de zon, hoewel slechts een derde van de hoeveelheid die door de gangbare theorieën was voorspeld. Het neutrino beschikte ongetwijfeld over eigenschappen die niet onmiddellijk ontwaard konden worden. Dit was geen verrassing, aangezien ze zo extreem klein zijn. Maar het idee van een vorm van materie die de belangrijkste basiseigenschappen van materie ontbeerde, was duidelijk een contradictio in terminis. Uiteindelijk schijnt het probleem te zijn opgelost vanuit twee totaal verschillende bronnen. Ten eerste kondigde Frederick Reines, een van de ontdekkers van het neutrino, in 1980 aan dat hij bij een experiment het bestaan had ontdekt van neutrino-oscillatie. Dit zou erop wijzen dat het neutrino wel massa heeft, maar de resultaten van Reines waren niet afdoende.

Sovjetfysici, die bezig waren met een totaal ander experiment, toonden echter aan dat elektronneutrino’s een massa hebben, die tot 40 elektron volt kon oplopen. Aangezien dit slechts 1/13.000ste van de massa van een elektron is, dat op zijn beurt slechts 1/2000ste van een proton is, is het niet verwonderlijk dat men zo lang gedacht heeft dat het neutrino geen massa had.

Tot heel recent was het algemene standpunt van het wetenschappelijke establishment dat het neutrino geen massa en geen lading had. En nu zijn ze opeens allen van mening veranderd en verklaren ze dat neutrino’s wel degelijk over massa beschikken, en misschien wel vrij veel. Dit is de meest verbazingwekkende bekering sinds de heilige Paulus van zijn paard viel op weg naar Damascus! Zo’n onfatsoenlijke haast moet ernstige twijfels doen rijzen over de motivatie achter deze miraculeuze bekering. Zou het kunnen dat ze door hun opmerkelijke mislukking zo wanhopig waren om op de proppen te komen met een substantieel bewijs voor de ‘koude donkere materie’, dat ze uiteindelijk beslisten een omweg te maken via het neutrino? Men kan zich voorstellen wat Sherlock Holmes hierover zou hebben gezegd tegen dokter Watson!

Ondanks de enorme vooruitgang op het vlak van het deeltjesonderzoek blijft de huidige toestand verward. Er werden honderden nieuwe deeltjes ontdekt, maar er is nog steeds geen bevredigende algemene theorie die in staat is wat orde te scheppen, zoals Mendeleyev deed op het vlak van de scheikunde. Momenteel is er een poging om de fundamentele natuurkrachten te verenigen door hen in te delen in vier categorieën: zwaartekracht, elektromagnetisme en de ‘zwakke’ en ‘sterke’ nucleaire krachten, die alle functioneren op een ander niveau.

Zwaartekracht is werkzaam op kosmologische schaal en houdt de sterren, planeten en sterrenstelsels samen. Elektromagnetisme bindt atomen tot moleculen, transporteert fotonen van de zon en de sterren en wakkert de synapsen van het brein aan. De sterke kracht bindt protonen en neutronen bijeen binnen de atoomkernen. De zwakke kracht wordt uitgedrukt in de transmutatie van onstabiele atomen gedurende het radioactieve verval. Deze twee laatste krachten zijn enkel werkzaam op korte afstand. Er is echter geen reden om te veronderstellen dat deze rangschikking het laatste woord betekent over dit onderwerp; in sommige opzichten is het een willekeurig begrip.

Er bestaan grote verschillen tussen deze krachten. Zwaartekracht beïnvloedt alle vormen van materie en energie, terwijl de sterke kracht slechts één klasse deeltjes beïnvloedt. Toch is gravitatie honderd miljoen triljoen triljoen triljoen keer zwakker dan de sterke nucleaire kracht. Belangrijker nog, het is niet vanzelfsprekend dat er geen omgekeerde kracht zou bestaan ten opzichte van de zwaartekracht, terwijl elektromagnetisme zich zowel in positieve als negatieve elektrische lading manifesteert. Dit probleem, dat Einstein probeerde op te lossen, moet nog steeds worden opgelost en is beslissend voor de hele discussie over de natuur van het heelal. Iedere kracht wordt beschreven door een verschillend stelsel vergelijkingen, die ongeveer twintig verschillende parameters bevatten. Deze geven resultaten, maar niemand weet precies waarom.

De zogenaamde Grote Unificerende Theorieën (‘GUTs’) brachten het idee naar voren dat materie zelf wel eens slechts een overgangsfase zou kunnen zijn in de evolutie van het heelal. De voorspelling die door de GUTs werd gemaakt dat protonen vervallen, kwam echter niet uit, wat ten minste de meest eenvoudige versie van de GUTs ongeldig maakte. In een poging om wijs te worden uit hun eigen ontdekkingen, zijn sommige fysici verstrikt geraakt in steeds meer bizarre en wonderlijke theorieën, zoals de zogenaamde ‘supersymmetrie’-theorieën (‘SUSYs’), die beweren dat het universum oorspronkelijk gebouwd was op meer dan vier dimensies. Volgens deze visie zou het heelal gestart kunnen zijn met bijvoorbeeld tien dimensies, maar spijtig genoeg werden ze alle op vier na vernietigd door de big bang en zijn ze nu te klein om te worden waargenomen.

Blijkbaar zijn deze objecten de subatomaire deeltjes zelf, die zogezegd kwanta van materie en energie zijn die condenseerden uit pure ruimte. Zodoende strompelen ze van de ene metafysische interpretatie naar de andere in een ijdele poging om de fundamentele fenomenen van het heelal te verklaren. Supersymmetrie stelt dat het heelal begon in een toestand van volledige perfectie. In de woorden van Stephen Hawking: “Het vroege universum was eenvoudiger, en het was veel aantrekkelijker, omdat het eenvoudiger was.” Sommige wetenschappers proberen zelfs dit soort van mystieke speculatie te verantwoorden op esthetische gronden. Absolute symmetrie wordt prachtig bevonden. We bevinden ons dus eens te meer in de verheven atmosfeer van het idealisme van Plato.

In werkelijkheid wordt de natuur niet gekenmerkt door volledige symmetrie, maar zit ze vol tegenstellingen, onregelmatigheden, omwentelingen en plotse breuken in de continuïteit. Het leven zelf is een bewijs van deze stelling. In eender welk levend systeem betekent volledig evenwicht enkel dood. De tegenstelling die we hier waarnemen is zo oud als de geschiedenis van het menselijk denken. Het is de tegenstelling tussen de ‘perfecte’ abstracties van het denken en de noodzakelijke onregelmatigheden en ‘onvolmaaktheden’ die de reële materiële wereld kenmerken. Het hele probleem vloeit voort uit het feit dat de abstracte formules van de wiskunde, die al dan niet prachtig kunnen zijn, zeer zeker niet op adequate wijze de reële wereld van de natuur vertegenwoordigen. Iets dergelijks veronderstellen komt neer op een methodologische fout van de eerste orde en leidt zeker tot verkeerde conclusies.

Problemen met de Hubble-constante

Momenteel woedt er een hevige discussie onder de aanhangers van de big bang over de zogezegde ouderdom van het heelal. In werkelijkheid verkeert het hele ‘standaardmodel’ in crisis. We worden getrakteerd op het spektakel van respectabele mensen van de wetenschap die elkaar in het openbaar aanvallen in zeer onhoffelijke bewoordingen. Dit alles over iets wat de Hubble-constante wordt genoemd. Dit is de formule die de snelheid meet waarmee voorwerpen zich verplaatsten in de ruimte. Dit is van groot belang voor diegenen die de ouderdom en de grootte van het heelal wensen te berekenen. Het probleem is dat niemand weet wat het is!

Edwin Hubble beweerde dat de snelheid waarmee de sterrenstelsels zich van elkaar verwijderen proportioneel was met hun afstand tot ons – hoe verder weg, hoe sneller ze bewegen. Dit wordt uitgedrukt in de wet van Hubble -v (snelheid) = H x d (afstand). In deze vergelijking staat H bekend als de Hubble constante. Ten einde dit te meten dienen we twee zaken te weten: de snelheid van en de afstand tot een bepaald sterrenstelsel. De snelheid kan berekend worden door de neiging naar rood. Maar de afstand tussen sterrenstelsels kan niet gemeten worden met een lat. In feite zijn er geen betrouwbare instrumenten waarmee men dergelijke gigantische afstanden kan meten. En daar zit ‘m de knoop! De experts kunnen niet tot een overeenstemming komen wat betreft de echte waarde van de Hubble-constante, wat op komische wijze werd onthuld in een recent televisieprogramma van Channel Four:

“Michael Pierce zegt dat de Hubble-constante zonder twijfel 85 bedraagt, Gustaf Tamman stelt de waarde op 50, George Jacoby op 80, Brian Smith op 70, Michael Rowan Robinson op 50, en John Tonry op 80. Het verschil tussen 50 en 80 kan weinig lijken,” zegt het bijbehorende boekje van Channel Four, “maar het is van cruciaal belang voor de bepaling van de ouderdom van het heelal. Indien de Hubble groot is, zouden astronomen in het proces kunnen zitten van het nietig verklaren van hun belangrijkste theorie.”

Het belang hiervan is dat hoe groter de ‘Hubble’, hoe sneller de zaken bewegen, en hoe dichter in het verleden het moment ligt waarop de big bang verondersteld werd gebeurd te zijn. In de afgelopen jaren werden nieuwe technieken toegepast om de afstanden tussen sterrenstelsels te meten, die aanleiding hebben gegeven bij astronomen om hun vroegere schattingen drastisch te herzien. Dit heeft een grote beroering teweeg gebracht in de wetenschappelijke gemeenschap, aangezien de schattingen van de Hubble-constante steeds groter werden. Volgens de laatste schatting is het heelal niet ouder dan 8 miljard jaar. Dat zou betekenen dat er sterren zijn die ouder zijn dan het heelal zelf! Dit is een oogverblindende tegenstelling – geen dialectische, maar een idiote.

“Wel,” zegt Carlos Frank, aangehaald in hetzelfde boekje, “indien blijkt dat de leeftijden van de sterren groter zijn dan de expansietijd van het heelal, zoals afgeleid door de meting van de Hubble-constante en de meting van de dichtheid van het heelal, dan is er een ware crisis. Je hebt maar één optie: je moet de basisveronderstellingen laten vallen waarop het model van het heelal gebaseerd is. In dit geval moet je sommige en misschien zelfs alle basisveronderstellingen waarop de oerknaltheorie gebaseerd is, laten vallen”.^[118]

Er is zo goed als geen empirisch bewijs om de theorie van de big bang te staven. Het grootste deel van het werk om ze te ondersteunen vertoont een puur theoretisch karakter en steunt zwaar op duistere en esoterische wiskundige formules. De talrijke tegenstellingen tussen het vooropgezette schema van de big bang en het waarneembare bewijsmateriaal werden toegedekt door voortdurend de doelpalen te verplaatsen om zo kost wat kost een theorie in stand te houden waarop zoveel academische reputaties zijn gebouwd.

Volgens deze theorie kan niets in het heelal ouder zijn dan 15 miljard jaar. Maar er bestaat bewijsmateriaal dat deze stelling tegenspreekt. In 1986 ontdekte Brent Tully van de Universiteit van Hawaï grote agglomeraties sterrenstelsels (‘superclusters’) van ongeveer een miljard lichtjaren lang, drie honderd miljoen lichtjaren breed en honderd miljoen lichtjaren dik. Om dergelijke reusachtige lichamen te vormen, zouden er tussen de tachtig en honderd miljard jaar nodig zijn geweest, dus vier of vijf keer meer dan wordt toegestaan door de aanhangers van de big bang. Sindsdien zijn er andere resultaten geboekt die deze waarnemingen schijnen te bevestigen.

New Scientist (5 februari 1994) publiceerde een rapport over de ontdekking van een tros sterrenstelsels door Charles Steidel van de Massachusetts Institute of Technology en Donald Hamilton van het California Institute of Technology in Pasadena met vergaande implicaties voor de theorie van de big bang: “De ontdekking van een dergelijke tros kondigt moeilijkheden aan voor theorieën over donkere materie, die ervan uitgaan dat een groot gedeelte van de massa van het heelal vervat zit in koude, donkere lichamen zoals planeten en zwarte gaten. De theorieën voorspellen dat materiaal in het vroege universum samen klitte ‘vanaf de bodem’, zodat eerst de sterrenstelsels werden gevormd, die pas later samenklitten om trossen te vormen.”

Zoals gewoonlijk is de eerste reactie van de astronomen ‘het verplaatsen van de doelpalen’, de theorie aanpassen om de vreemde feiten te omzeilen. Mauro Giavalisco van het Baltimore Space Telescope Science Institute “gelooft dat het wel eens mogelijk zou kunnen zijn om de geboorte van de eerste tros sterrenstelsels te verklaren tegen een roodverschuiving van 3,4 door het bijstellen van de theorie over donkere materie.” Maar hij voegt er een waarschuwing aan toe: “Indien je tien trossen vindt tegen een roodverschuiving van 3,5, zou het de doodsteek betekenen voor de theorieën over donkere materie.”

We kunnen het als vanzelfsprekend aannemen dat er geen tien, maar een veel groter aantal van deze gigantische trossen bestaan en zullen worden ontdekt. En deze zullen op hun beurt slechts een kleine proportie vertegenwoordigen van alle materie die zich ver uitstrekt buiten de grenzen van het waarneembare heelal en reikt tot in de oneindigheid. Alle pogingen om een limiet te plaatsen op het materiële heelal zijn gedoemd te falen. Materie kent geen grenzen, zowel op het subatomaire niveau als op gebied van tijd en ruimte.

De big crunch en het superbrein

“Dies irae, dies illa
Solvet saeclum in favilla.”

“Deze dag, de dag van de wraak
zal het heelal tot asse herleiden.”
(Thomas van Celano, Dies irae - Middeleeuws kerkgezang voor de overledenen)

Op dezelfde manier als ze niet tot overeenstemming kunnen komen over de ouderdom van het heelal, verschillen ze ook van mening over hoe het allemaal verondersteld wordt te eindigen – behalve dat ze het er allen over eens zijn dat het slecht zal eindigen! Volgens een denkschool zal het uitbreidende heelal uiteindelijk tot een halt komen door de zwaartekracht, waardoor de hele zaak zal instorten, wat zal leiden tot een ‘big crunch’, waar we allen zullen eindigen waar we begonnen zijn, terug in het kosmische ei. “Onwaar!” roept een andere school van aanhangers van de big bang. De zwaartekracht is niet sterk genoeg om dit te doen. Het universum zal eenvoudigweg blijven uitbreiden tot in het oneindige, en zodoende dunner en dunner worden, net als ‘Augustus die geen soep wilde eten’, tot het uiteindelijk zal wegkwijnen in de zwarte nacht van het niets.

Op basis van de methode van het dialectisch materialisme toonde Ted Grant al tientallen jaren geleden de onjuistheid aan van zowel de oerknaltheorie van het ontstaan van het heelal als van de alternatieve ‘steady state’-theorie, naar voren gebracht door Fred Hoyle en H. Bondi. Naderhand werd aangetoond dat de ‘steady state’-theorie, die gebaseerd was op de continue creatie van materie (uit het niets), verkeerd was. Zodoende ‘won’ de oerknaltheorie bij verstek en wordt ze nog steeds verdedigd door de meerderheid van het wetenschappelijke establishment. Vanuit het standpunt van het dialectisch materialisme is het klinkklare nonsens om te spreken over ‘het begin van de tijd’, of ‘de schepping van materie’. Tijd, ruimte en beweging zijn de bestaanswijzen van de materie, die noch vernietigd, noch gecreëerd kunnen worden. Het heelal heeft steeds bestaan, als voortdurende veranderende, bewegende, evoluerende materie en (wat hetzelfde is) energie. Alle pogingen om een ‘begin’ of een ‘einde’ te vinden aan het materiële heelal zullen onvermijdelijk falen. Maar hoe kan men deze vreemde achteruitgang naar een middeleeuwse kijk op het lot van het heelal verklaren?

Hoewel het geen zin heeft om een direct oorzakelijk verband te zoeken tussen de processen die werkzaam zijn in de maatschappij, politiek en economie, en de ontwikkeling van de wetenschap (het verband is noch automatisch, noch direct, maar veel subtieler), is het toch moeilijk te weerstaan aan de conclusie dat de pessimistische visie van sommige wetenschappers over de toekomst van het heelal niet toevallig is, maar ergens in verband staat met een algemeen gevoel dat de samenleving in een impasse is terecht gekomen. Het einde van de wereld is nabij. Dit is geen nieuw fenomeen. Hetzelfde doembeeld was aanwezig in de periode van de val van het Romeinse Rijk en op het einde van de Middeleeuwen. In beide gevallen weerspiegelde het idee dat de wereld zijn einde naderde het feit dat een welbepaald maatschappelijk systeem zichzelf had uitgeput en op het punt stond te verdwijnen. Wat voor de deur stond was niet het einde van de wereld, maar de ineenstorting van de slavenmaatschappij en het feodalisme.

Bekijk slechts het volgende citaat uit De eerste drie minuten van de Nobelprijswinnaar Steven Weinberg: “Het is bijna onweerstaanbaar voor mensen om te geloven dat we een enigszins speciale verhouding hebben met het universum, dat het menselijk leven niet slechts een min of meer kluchtig resultaat is van een reeks toevalligheden die teruggaan tot de eerste drie minuten. Terwijl ik dit schrijf, bevind ik mij in een vliegtuig op 30.000 voet hoogte en vlieg over Wyoming op weg naar huis van San Francisco naar Boston. Beneden lijkt de wereld heel zacht en comfortabel – hier en daar schapenwolkjes, sneeuw die roze kleurt bij de zonsopgang, wegen die recht door het land snijden van de ene stad naar de andere. Het is zeer moeilijk te beseffen dat dit alles slechts een klein deeltje is van een overweldigend vijandig heelal. Het is zelfs nog moeilijker te beseffen dat dit huidige heelal geëvolueerd is van een onbeschrijflijke onvertrouwde vroege toestand, en geconfronteerd wordt met een toekomstige vernietiging door eindeloze koude of ondraaglijke hitte. Hoe meer het heelal verstaanbaar lijkt, hoe meer het ook geen zin heeft”.^[119]

We hebben al gezien hoe de theorie van de big bang de deur openzet voor religie en allerhande mystieke ideeën. Wanneer men de grens tussen wetenschap en mysticisme doet verdwijnen, draait men de klok 400 jaar terug. Het is een weerspiegeling van de huidige irrationele stemming in de maatschappij. En het leidt onvermijdelijk tot door en door reactionaire conclusies. Nemen we enkel een ogenschijnlijk vergezochte en duistere vraag: “Vervallen protonen?” Zoals we gesteld hebben is dit een van de voorspellingen van een van de takken van de deeltjesfysica die bekend staan als GUTs. Om dit te testen, werden allerlei gesofisticeerde experimenten uitgevoerd. Ze liepen allemaal volledig op een sisser af. Toch blijven ze hardnekkig hetzelfde idee naar voren brengen. Hier is een typisch voorbeeld van het soort literatuur dat door de aanhangers van de ‘big crunch’-theorie naar voren wordt gebracht:

“Tijdens de laatste ogenblikken wordt de zwaartekracht de allesoverheersende kracht en verplettert ze genadeloos alle materie en ruimte. De kromming van de ruimtetijd neemt steeds sneller toe. Steeds grotere gebieden in de ruimte worden in een steeds kleiner volume geperst. Volgens de gangbare theorie is de kracht van deze implosie oneindig sterk, ze zal de materie tot niets verpulveren en laat alles, met inbegrip van ruimte en tijd zelf, verdwijnen in een ruimtetijd-singulariteit. Dat is het einde.”

“De ‘eindkrak’ is, voor zover ons inzicht reikt, niet alleen het einde van alle materie. Hij is het einde van alles. Omdat ook de tijd ophoudt bij de eindkrak is het zinloos om te vragen wat er daarna gebeurt, evenals het zinloos is om te vragen wat er voor de oerknal gebeurde. Er is geen ‘daarna’ waarin iets zou kunnen gebeuren, zelfs geen tijd waarin niets gebeurt, evenmin als er ruimte is voor leegte. Het heelal dat tijdens de oerknal vanuit het niets ontstond zal in het niets verdwijnen tijdens de eindkrak, en van zijn ziljoenen glorieuze jaren van bestaan resteert zelfs geen herinnering.”

De kwestie die hier op volgt is een klassieker van onbewuste humor: “Moeten we bedroefd zijn bij dit vooruitzicht?” vraagt Paul Davies zich af, waarschijnlijk in de hoop een ernstig antwoord te krijgen. Hij gaat vervolgens verder met ons op te vrolijken door te speculeren over verschillende middelen waardoor de mensheid zou kunnen ontsnappen aan de vernietiging. Onvermijdelijk komen we onmiddellijk terecht in een soort van niemandsland tussen religie en sciencefiction.

“Men zou zich kunnen afvragen of een superwezen dat het instortende heelal tijdens die laatste ogenblikken bewoont, een oneindig aantal afzonderlijke gedachten en ervaringen kan hebben in de eindige beschikbare tijd.”

Dus, nog voor de laatste drie minuten op zijn, werpt de mensheid zijn aardse materiële lichaam van zich af en wordt pure geest, die in staat is het einde van alles te overleven door zich te transformeren in een Superbrein.

“Een superbrein moet dan ook een snelle denker zijn die de communicatie van de ene richting naar de andere overschakelt zodra de trillingen eerst een snellere ineenstorting in de ene richting en daarna in de andere veroorzaken. Als het wezen dit tempo kan bijbenen zullen de trillingen zelf de benodigde energie voor de denkprocessen verschaffen. Bovendien lijken eenvoudige wiskundige modellen te wijzen op een oneindig aantal trillingen in de eindige periode die afloopt met de eindkrak. Dat zou een oneindige hoeveelheid informatieverwerking betekenen en daarmee, volgens de hypothese, een oneindige subjectieve tijd voor het superwezen. De geestelijke wereld hoeft dus mogelijk nooit te eindigen, ook al komt de fysieke wereld abrupt tot stilstand met de eindkrak”.^[120]

Men heeft inderdaad een superbrein nodig om hier een touw aan vast te knopen! Het zou leuk zijn te denken dat de auteur een grapje maakt. Jammer genoeg hebben we de laatste tijd te veel van dit soort passages moeten lezen om hier zeker van te zijn. Indien de eindkrak het ‘einde van alles’ betekent, wat blijft er dan over van onze vriend het superbrein? Om te beginnen kan alleen maar een onverbeterbare idealist zich een brein voorstellen zonder lichaam. Natuurlijk hebben we hier niet te maken met een of ander gewoon brein, maar met een superbrein. Maar dan nog veronderstellen we dat ruggenmerg en een centraal zenuwstelsel op een of andere manier nuttig zijn voor dit brein; dat een dergelijk zenuwstelsel in alle redelijkheid zou moeten beschikken over een lichaam; en dat een lichaam (zelfs een superlichaam) over het algemeen een of andere voeding nodig heeft, vooral nu geweten is dat het brein nogal gulzig is en een zeer hoog percentage van het totale aantal calorieën opneemt dat zelfs door een gewone sterveling verbruikt wordt. Een superbrein zou logischerwijze moeten beschikken over een supereetlust! Indien de eindkrak het einde is van alles, zou ons ongelukkig superbrein spijtig genoeg uiteraard op een zeer streng dieet moeten worden geplaatst voor de rest van de eeuwigheid. We kunnen alleen maar hopen dat het, verstandig als het is, de tijd zal hebben genomen voor een snelle hap nog voor de drie minuten op waren. Met dit verheffende idee verlaten we het superbrein en keren we terug naar de realiteit.

Is het niet verbazingwekkend dat na tweeduizend jaar van de grootste vooruitgang van de menselijke cultuur en wetenschap we ons terug bevinden in het boek Openbaring? Engels waarschuwde er meer dan honderd jaar geleden voor dat door de rug toe te keren naar de filosofie de wetenschappers onvermijdelijk zouden eindigen in de ‘spirituele wereld’. Helaas is zijn voorspelling maar al te goed uitgekomen.

De ‘Plasmaruimte’

Het standaardmodel van het heelal heeft ons in een wetenschappelijk, filosofisch en moreel doodlopend straatje gebracht. De theorie zit zelf vol gaten. Toch blijft ze overeind staan, vooral wegens gebrek aan een alternatief. Toch is er iets aan het gisten in de wetenschappelijke wereld. Nieuwe ideeën beginnen vorm te krijgen, die niet alleen de big bang verwerpen, maar vertrekken vanuit het idee van een oneindig, voortdurend veranderend heelal. Het is nog veel te vroeg om te zeggen welke van deze theorieën zullen bewezen worden. Een interessante hypothese, die van de ‘plasmaruimte’, werd naar voren gebracht door de Zweedse Nobelprijswinnaar Hannes Alfvén. Hoewel we niet in detail kunnen ingaan op die theorie, vinden we toch dat we op zijn minst enkele ideeën van Alfvén moeten vermelden.

Alfvén ging van een onderzoek van plasma in het laboratorium over tot een studie van hoe het heelal evolueert. Plasma bestaat uit hete, elektrisch geleidende gassen. Het is bekend dat 99 procent van de materie in het heelal bestaat uit plasma. Terwijl in normale gassen elektronen gebonden zijn aan een atoom en niet gemakkelijk kunnen bewegen, worden in een plasma de elektronen afgerukt door de extreme hitte, waardoor ze zich vrij kunnen bewegen. Plasmakosmologen stellen zich een het heelal voor “doorkruist met grote elektrische stromingen en krachtige magnetische velden, geordend door het kosmische contrapunt van elektromagnetisme en zwaartekracht”.^[121] In de jaren ‘70 ontwaarden de ruimteschepen Pioneer en Voyager de aanwezigheid van elektrische stromen en magnetische velden gevuld met plasmavezels rond Jupiter, Saturnus en Uranus.

Wetenschappers zoals Alfvén, Anthony Peratt en anderen hebben een model van de ruimte uitgewerkt dat dynamisch en niet statisch is, maar dat geen begin van de tijd nodig heeft. Het fenomeen van de Hubble-expansie vergt een uitleg. Maar dit wordt niet noodzakelijk gegeven door de big bang. Een big bang zal zeker zorgen voor een expansie, maar een expansie vergt geen big bang. Zoals Alfvén het stelt: “Dit is net hetzelfde als zeggen dat omdat alle honden dieren zijn, alle dieren honden zijn.” Het probleem is niet het idee van een explosie, die op een bepaald punt aanleiding gaf tot een uitbreiding van een deel van het heelal. Er is hier in wezen niets onwaarschijnlijk aan. Het probleem is het idee dat alle materie in het heelal geconcentreerd was in een enkel punt en dat het heelal en de tijd zelf geboren werd op een bepaald moment, de big bang genaamd.

Het alternatieve model dat Hannes Alfvén en Oskar Klein naar voren brengen aanvaardt het idee dat er een explosie kan zijn geweest, veroorzaakt door de combinatie van grote hoeveelheden materie en antimaterie in een klein hoekje van het zichtbare heelal, die grote hoeveelheden energieke elektronen en positronen opwekten. Gevangen in magnetische velden, dreven deze deeltjes het plasma uiteen gedurende honderden miljoenen jaren. “De explosie van dit tijdperk, ongeveer tien of twintig miljard jaar geleden, deed het plasma, van waaruit de sterrenstelsels dan werden gevormd, buitenwaarts vliegen – in de Hubble-expansie. Maar dit was helemaal geen big bang die materie, ruimte en tijd creëerde. Het was enkel een grote knal, een ontploffing in een deel van de ruimte. Alfvén is de eerste om toe te geven dat deze uitleg niet de enig mogelijke is. “Het belangrijkste is”, benadrukt hij, “dat er alternatieven zijn op de big bang.”

In de tijd dat bijna alle andere wetenschappers geloofden dat de ruimte een leeg vacuüm was, toonde Alfvén aan dat dit niet klopte. Alfvén toonde aan dat het volledige heelal gevuld is met plasmastromen en magnetische velden. Alfvén verrichte pionierswerk op het vlak van zonnevlekken en magnetische velden. Later bewees Alfvén dat wanneer een stroom door een plasma gaat in een laboratorium, het de vorm aanneemt van een vezel om zich zo te bewegen volgens magnetische veldlijnen. Vertrekkende vanuit deze waarneming trok hij de conclusie dat hetzelfde fenomeen plaatsgrijpt in het plasma in de ruimte. Het is een algemene eigenschap van plasma in het hele heelal. Zodoende treffen we immense elektrische stromen aan die vloeien volgens natuurlijk gevormde plasmavezels, die kriskras door het heelal bewegen.

“Door het vormen van de vezelachtige structuren die op de kleinste en grootste schalen worden waargenomen, kunnen materie en energie worden samengedrukt is de ruimte. Maar het is duidelijk dat energie ook kan worden samengedrukt in de tijd – het heelal zit vol met plotse, explosieve vrijlatingen van energie. Een voorbeeld waarmee Alfvén vertrouwd was zijn zonneflitsen, het plotseling vrijkomen van energie aan de oppervlakte van de zon, die de deeltjesstromen opwekken die magnetische stormen veroorzaken op aarde. Zijn ‘generator’-modellen van kosmische fenomenen toonden hoe energie geleidelijk kan worden geproduceerd, als in een fatsoenlijke energiecentrale, maar niet explosief, als bij de zonneflitsen. Het begrijpen van de explosieve vrijlating van energie was de sleutel tot de dynamica van de kosmos.”

Alfvén had de juistheid van de nevelhypothese van Kant-Laplace bewezen. Indien nu sterren en planeten kunnen worden gevormd door toedoen van grote vezelachtige stromen, is er geen enkele reden waarom hele zonnestelsels niet op dezelfde manier zouden kunnen worden gevormd:

“Eens te meer is het proces identiek, maar deze keer ontzettend veel groter: vezels vliegen door een protogalactische nevel en klemmen plasma in het bouwmateriaal van de zon en de andere sterren. Zodra het materiaal aanvankelijk geklemd wordt, zal de zwaartekracht een deel ervan samentrekken, vooral trager bewegende stof-en ijsdeeltjes, die vervolgens een kiem scheppen voor de groei van een centraal lichaam. Bovendien zal de wentelende beweging van de vezel een hoekige kracht verlenen aan ieder van de kleinere agglomeraties erbinnen, waardoor een nieuwe, kleinere verzameling stromingen worden opgewekt die vezels dragen en een nieuwe compressiecyclus die een nieuw sterrenstelsel voortbrengt. (In 1989, toen deze hypothese in brede kringen aanvaard werd, werd ze definitief bevestigd toen wetenschappers vaststelden dat de rotatieassen van alle sterren in een bepaalde nevel zich richten naar het magnetisch veld van de nevel – wat duidelijk wijst op een door een magnetisch veld gecontroleerde vorming van sterren).”

Natuurlijk werden de theorieën van Alfvén verworpen door de kosmologen, aangezien ze niet alleen het standaardmodel in vraag stelden, maar zelfs het bestaan van zwarte gaten, wat toen de rage was. Hij had al op correcte wijze de kosmische stralen verklaard, niet als overblijfselen van de big bang, maar als het resultaat van elektromagnetische acceleratie.

“Aldus zal volgens het scenario van Alfvén en Klein slechts een klein gedeelte van het heelal – dat wat we kunnen zien – eerst ineengestort zijn en vervolgens ontploft. In plaats van afkomstig te zijn van een enkel punt, komt de explosie voort uit een reusachtig gebied met een doorsnede van honderden miljoenen lichtjaren en heeft ze honderden miljoenen jaren nodig gehad om zich te ontwikkelen – hierbij is geen ‘oorsprong’ van het heelal vereist”.^[122]

Alleen de tijd zal uitmaken of die bepaalde theorie juist zal worden bevonden. Belangrijk is, wat Alfvén zelf benadrukt, dat er andere hypothesen mogelijk zijn naast de big bang. Wat er ook gebeurt, we zijn er zeker van dat het model van het universum dat zal worden bekrachtigd door de wetenschap niets te maken zal hebben met een gesloten ruimte met aan het ene einde een big bang en aan het andere een big crunch. De ontdekking van de telescoop in 1609 was een beslissend keerpunt in de geschiedenis van de astronomie. Sindsdien werd de horizon van de ruimte steeds verder geduwd. Vandaag dringen krachtige radiotelescopen diep in de ruimte. Voortdurend worden nieuwe voorwerpen ontdekt, steeds groter en verder verwijderd, waarbij absoluut geen einde in zicht is. Toch schept de menselijke obsessie met de eindigheid de hardnekkige drang om een ‘finale limiet’ te plaatsen op alles. We zien ditzelfde fenomeen telkens weer opduiken in de geschiedenis van de astronomie.

Het is ironisch te zien dat in een tijd waarin de technologie ons in staat stelt verder dan ooit door te dringen in de uitgestrektheid van het heelal, we getuige zijn van een psychologische afdaling naar de middeleeuwse wereld van een eindige ruimte, die begon met de Schepping en zal eindigen in de totale vernietiging van der ruimte, tijd en materie. Op dit punt wordt een niet te overschrijden grens getrokken, waarachter de menselijke geest niet verondersteld wordt vragen over te stellen, aangezien “we niet kunnen weten” wat daar is. Het is de 20e-eeuwse evenknie van de oude landkaarten die de rand van de wereld toonden, geïllustreerd met de strenge waarschuwing “Hier zijn monsters.”

Einstein en de big bang

In de afgelopen decennia werd het vooroordeel gevestigd dat de ‘pure’ wetenschap, in het bijzonder de theoretische natuurkunde, het product is van abstract denken en wiskundige deductie alleen. Eric Lerner wijst erop dat Einstein gedeeltelijk verantwoordelijk was voor deze tendens. In tegenstelling tot vroegere theorieën, zoals de wetten van het elektromagnetisme van Maxwell of de wetten van de zwaartekracht van Newton, die stevig gegrondvest waren op experimenten, en al vlug werden bevestigd door duizenden onafhankelijke waarnemingen, werden de theorieën van Einstein aanvankelijk slechts bevestigd op basis van twee zaken – de buiging van het sterrenlicht door het zwaartekrachtveld van de zon en een lichte afwijking in de baan van Mercurius.

Het feit dat vervolgens werd aangetoond dat de relativiteitstheorie correct was, heeft anderen, mogelijk niet helemaal op hetzelfde niveau als het genie van Einstein, doen denken dat dit de manier van werken was. Waarom je tijd verknoeien met tijdrovende experimenten en saaie waarnemingen? Waarom inderdaad afhankelijk zijn van het bewijs van de zintuigen, indien we rechtstreeks tot de waarheid kunnen komen door de methode van pure deductie?

We zien een steeds grotere neiging naar een puur abstracte theoretische benadering van de kosmologie, bijna volledig gebaseerd op wiskundige berekeningen en de relativiteitstheorie. “Het aantal kosmologische tijdschriften schoot van 60 in 1965 als een raket de hoogte in tot meer dan 500 in 1980, maar deze groei was vrijwel uitsluitend in puur theoretisch werk: tegen 1980 waren ruwweg 95 procent van deze bladen gewijd aan verscheidene wiskundige modellen, zoals het ‘Bianchi type XI heelal’. In het midden van de jaren ‘70 was het zelfvertrouwen van de kosmologen dusdanig dat ze zich in staat voelden om tot in het kleinste detail gebeurtenissen te beschrijven die plaats vonden in de eerste honderdste van een seconde van de tijd, verschillende miljarden jaren geleden. Theorie nam meer en meer de vorm aan van een mythe – absolute, exacte kennis over gebeurtenissen in een ver verleden maar een steeds toenemende vaagheid bij het begrijpen over hoe deze hebben geleid tot het heelal dat we nu waarnemen en een stijgende verwerping van waarneming.”

De achilleshiel van het statische, gesloten heelal van Einstein is dat het onvermijdelijk zelf zou instorten door de zwaartekracht. Om dit probleem te omzeilen bracht hij de hypothese naar voren van de ‘kosmologische constante’, een afstotingskracht die een tegenwicht zou vormen voor de zwaartekracht en zodoende zou verhinderen dat het heelal implodeert. Het idee van een statisch universum, dat voor eeuwig in een staat van evenwicht werd gehouden door de bij elkaar horende krachten zwaartekracht en de ‘kosmologische constante’ kreeg voor een tijdje steun, tenminste van een klein aantal wetenschappers die beweerden de extreem abstracte en gecompliceerde theorieën van Einstein te begrijpen.

In 1970 toonde Gerard de Vaucouleur in een artikel in Science aan dat terwijl voorwerpen in de ruimte groter worden, hun dichtheid navenant kleiner wordt. Een voorwerp dat bijvoorbeeld tien keer groter is, zal honderd keer minder dicht zijn. Dit heeft ernstige gevolgen voor de pogingen om de gemiddelde dichtheid van het heelal te bepalen, die nodig is om vast te stellen of er voldoende zwaartekracht is om de Hubble-expansie een halt toe te roepen. Indien de gemiddelde dichtheid afneemt met de toename van de omvang, zal het onmogelijk zijn om de gemiddelde dichtheid van het universum in zijn geheel vast te stellen. Indien De Vaucouleur het bij het rechte eind heeft, zou de dichtheid van het waarneembare heelal veel kleiner kunnen zijn dan gedacht werd en de waarde van omega zou zo klein kunnen zijn als 0,0002. In een universum met zo weinig materie zouden de effecten van de zwaartekracht zo zwak zijn dat het verschil tussen de algemene relativiteit en de newtoniaanse zwaartekracht onbetekenend zou zijn en daarom zou voor alle praktische doeleinden de algemene relativiteit, de basis van de conventionele kosmologie, kunnen worden genegeerd! Lerner gaat verder: “De ontdekking van De Vaucouleur toont aan dat nergens in het universum – met uitzondering van misschien enkele ultradichte neutronensterren – algemene relativiteit niet meer is dan een subtiele correctie”.^[123]

De moeilijkheden bij het begrijpen van wat Einstein ‘echt bedoelde’ zijn spreekwoordelijk. Er is een verhaal over een journalist, die de Engelse wetenschapper Eddington vroeg of het waar was dat er maar drie mensen waren op de wereld die relativiteit begrepen en als antwoord kreeg: “O, werkelijk? En wie is de derde?” De Russische wiskundige Alexander Friedman toonde in het begin van de jaren 1920 echter aan dat Einsteins model van het universum slechts één was van een oneindig aantal mogelijke kosmologieën, waarbij sommigen uitbreiden en sommigen inkrimpen, naargelang de waarde van de kosmologische constante en de ‘oorspronkelijke omstandigheden’ van het universum. Het ging hier om een puur wiskundig resultaat dat werd afgeleid uit de vergelijkingen van Einstein. De werkelijke betekenis van het werk van Friedman was dat het de idee van een gesloten statisch universum in vraag stelde en aantoonde dat er ook andere modellen mogelijk waren.

Neutronensterren

In tegenstelling tot het idee in de Oudheid dat sterren eeuwig en onveranderlijk zijn, heeft de moderne astronomie aangetoond dat sterren en andere hemellichamen een geschiedenis hebben, een geboorte, een leven en een dood – reusachtig, verheven en rood in hun jeugd; blauw, heet en stralend op middelbare leeftijd; ineengekrompen, dicht en eens te meer rood op oude leeftijd. Astronomische waarnemingen door middel van krachtige telescopen hebben een reusachtige hoeveelheid informatie bijeengezameld. In Harvard alleen al werden voor de Tweede Wereldoorlog door het werk van Annie J. Cannon (1863-1941) een kwart miljoen sterren gerangschikt in veertig klassen. Vandaag is er nog veel meer bekend dankzij radiotelescopen en ruimteonderzoek.

De Britse astronoom Fred Hoyle heeft een gedetailleerd onderzoek gedaan naar het leven en de dood van sterren. De sterren worden gevoed door de fusie van waterstof tot helium in de kern. Aanvankelijk verandert een ster weinig qua omvang en temperatuur. Onze zon verkeert in een dergelijke toestand. Vroeg of laat wordt de waterstof die in het hete centrum wordt verteerd echter omgezet in helium. Dit stapelt zich op in de kern tot het een zekere grootte bereikt, waarbij kwantiteit omslaat in kwaliteit. Er doet zich een dramatische verandering voor, die een plotse variatie veroorzaakt in de grootte en temperatuur. De ster breidt enorm uit, terwijl haar oppervlakte afkoelt. Het wordt een rode reus.

Volgens deze theorie krimpt de heliumkern ineen, waarbij de temperatuur stijgt tot het punt waar de heliumkernen zich kunnen verenigen om koolstof te vormen, waarbij nieuwe energie vrijkomt. Terwijl dit opwarmt, krimpt het nog meer ineen. In dit stadium komt het leven van de ster snel tot zijn einde aangezien de energie die voortgebracht wordt door de heliumfusie veel kleiner is dan deze die wordt opgewekt door waterstoffusie. Op een gegeven moment begint de energie die vereist is om de uitbreiding van de ster tegen haar eigen zwaartekrachtveld te kort te schieten. De ster krimpt snel ineen, stort in elkaar en wordt een witte dwerg, omgeven door een lichtkrans van gas, de restanten van de buitenste lagen die werden weggeblazen door de contractiehitte. Deze vormen de basis voor planetaire nevels. Sterren kunnen gedurende een lange tijd in deze toestand blijven, waarbij ze traag afkoelen, tot ze niet langer over voldoende hitte beschikken om te glinsteren. Ze eindigen dan in zwarte dwergen.

Deze processen lijken echter relatief rustig in vergelijking met het scenario dat werd uitgewerkt door Hoyle voor grotere sterren. Wanneer een grote ster een late ontwikkelingsfase bereikt, waarbij haar inwendige temperatuur 3 tot 4 miljard graden bedraagt, begint er zich ijzer te vormen in het hart van de kern. Op een bepaald moment bereikt de temperatuur een dergelijk punt dat de ijzeratomen gesplitst worden in helium. Op dit punt stort de ster in elkaar in ongeveer een seconde. Een dergelijke verschrikkelijke ineenstorting veroorzaakt een gewelddadige explosie die al het uitwendige materiaal wegblaast van het centrum van de ster. Dit is wat bekend staat als een supernova, zoals degene die Chinese astronomen verbaasde in de 11e eeuw.

Hier rijst de vraag wat er gebeurt indien een grote ster blijft in elkaar storten onder druk van haar eigen zwaartekracht. Onvoorstelbare zwaartekrachten zouden de elektronen samenpersen in de ruimte die al is ingenomen door de protonen. Volgens de wet van de kwantummechanica die bekend staat als het Pauli-uitsluitingsprincipe, kunnen twee elektronen niet dezelfde energietoestand bekleden in een atoom. Het is dit principe dat van toepassing is op de neutronen dat een verdere ineenstorting vermijdt. In dit stadium bestaat de ster nu vooral uit neutronen, vandaar haar naam. Een dergelijke ster heeft een kleine straal, misschien amper 10 kilometer, of ongeveer 1/700ste van de straal van een witte dwerg, en ze heeft een dichtheid die meer dan 100 miljoen keer groter is dan die van de laatste, die al zeer groot was. Een enkel luciferdoosje gevuld met dergelijke materie zou zoveel wegen als een asteroïde met een diameter van een kilometer.

Met zo een verbijsterende concentratie van massa zou de zwaartekracht van een neutronenster alles absorberen in de omgevende ruimte. Het bestaan van dergelijke neutronensterren werd theoretisch voorspeld in 1932 door de sovjet-fysicus Lev Landau en werd later in detail bestudeerd door J.R. Oppenheimer en anderen. Gedurende een tijd werd er getwijfeld of dergelijke sterren wel kunnen bestaan. De ontdekking in 1967 van pulsars binnen de overblijfselen van een supernova als de Krabnevel gaf aanleiding tot de theorie dat pulsars in werkelijkheid neutronensterren zijn. In dit alles is er niets dat in tegenspraak is met de principes van het materialisme.

Pulsars zijn trillende sterren die regelmatig snelle energie-uitbarstingen teweegbrengen. Geschat wordt dat er in ons sterrenstelsel alleen al ongeveer 100.000 pulsars zijn, waarvan honderden al gelokaliseerd zijn. Gedacht werd dat de bron van die krachtige radiogolven een neutronenster was. Volgens de theorie zou ze een reusachtig sterk magnetisch veld moeten hebben. In de greep van het zwaartekrachtveld van de neutronenster zouden elektronen enkel tevoorschijn kunnen komen aan de magnetische polen, waarbij ze energie zouden verliezen onder de vorm van radiogolven in het proces. De kortstondige uitbarstingen van radiogolven zou kunnen worden verklaard door het feit dat de neutronensterren moeten ronddraaien. In 1969 werd opgemerkt dat een licht van een doffe ster in de Krabnevel afwisselend flitste in overeenstemming met de microgolftrillingen. Dit waren de eerste tekenen van een neutronenster. Vervolgens werd in 1982 een snelle pulsar ontdekt met trillingen die twintig keer sneller waren dan die van de Krabnevel – 642 keer per seconde.

In de jaren zestig werden nieuwe voorwerpen ontdekt door radiotelescopen, de quasars. Tegen het einde van het decennium werden er 150 ontdekt, waarbij geschat werd dat sommigen 9 miljard lichtjaren verwijderd zijn, indien we aannemen dat de roodverschuiving correct is. Om bij een dergelijk verre afstand te kunnen worden gezien, moeten deze voorwerpen 30 tot 100 keer meer lichtgevend zijn dan een gewoon sterrenstelsel. Maar ze schenen klein te zijn. Dit stelt problemen, waardoor sommige astronomen weigerden te aanvaarden dat ze zo ver verwijderd zijn.

De ontdekking van quasars gaf een onverwachte duw in de rug van de theorie van de big bang. Het bestaan van geïmplodeerde sterren met een reusachtig sterk zwaartekrachtveld stelde problemen die niet konden worden opgelost door rechtstreekse waarneming. Dit feit zette de deur open voor een vloedgolf aan speculaties met de meest vreemde interpretaties van de algemene relativiteitstheorie van Einstein. Zoals Eric Lerner het stelt:

“De betovering van de mysterieuze quasars trok jonge onderzoekers snel aan tot de geheimzinnige berekeningen van de algemene relativiteit en aldus tot kosmische problemen, vooral die van wiskundige aard. Na 1964 ging het aantal bladen dat over kosmologie werd gepubliceerd sprongsgewijs vooruit, maar de groei was bijna volledig in theoretische stukken – wiskundige onderzoeken van een of ander probleem in de algemene relativiteit, die geen moeite deden om de resultaten te vergelijken met de waarnemingen. Reeds in 1964 waren misschien wel vier van de vijf kosmologiebladen theoretisch, terwijl dit een decennium eerder slechts een derde was”.^[124]

Het is noodzakelijk een duidelijk onderscheid te maken tussen zwarte gaten, waarvan het bestaan werd afgeleid uit een bijzondere interpretatie van de algemene relativiteitstheorie, en neutronensterren, die in werkelijkheid werden waargenomen. Het idee van zwarte gaten heeft tot de verbeelding van miljoenen gesproken door de geschriften van auteurs als Stephen Hawking. Roger Penrose beschrijft in een essay, gebaseerd op een lezing voor de BBC-radio in 1973, de theorie van de zwarte gaten als volgt:

“Wat is een zwart gat? Voor astronomische doeleinden gedraagt het zich als een klein, zeer gecondenseerd donker ‘lichaam’. Maar het is niet werkelijk een materieel lichaam in de gewone zin. Het beschikt niet over een weegbare oppervlakte. Een zwart gat is een gebied van lege ruimte dat optreedt als een centrum van zwaarteaantrekkingskracht. Ooit was daar een materieel lichaam. Maar het lichaam implodeerde onder invloed van zijn eigen zwaartekracht. Hoe meer het lichaam zich concentreerde naar het centrum toe, hoe sterker zijn zwaartekrachtveld werd en hoe minder het lichaam in staat was om nog verdere ineenstorting tegen te houden. Op een bepaald ogenblik werd een punt bereikt waarbij geen terugkeer mogelijk was en het lichaam ging over binnen zijn ‘absolute afloophorizon’, die optreedt als het grensoppervlak van het zwart gat. Dit oppervlak is niet materieel. Het is slechts een afscheidingslijn, getrokken in de ruimte die een binnenste gebied afscheidt van een buitenste. Het binnenste gebied – waarin het lichaam gevallen is – wordt bepaald door het feit dat er geen materie, licht, of eender welk signaal uit kan ontsnappen, terwijl het in het buitenste gebied nog steeds mogelijk is voor signalen of materiële deeltjes om te ontsnappen naar de buitenwereld. De materie die ineenstortte om het zwarte gat te vormen is diep naar binnen gevallen en heeft ongelooflijke dichtheden bereikt, waarbij het zelfs lijkt alsof het uit het bestaan werd gedrukt door wat bekend staat als een ‘ruimtetijd-singulariteit’ te bereiken – een plaats waar fysische wetten, zoals ze vandaag worden begrepen, niet langer van toepassing zijn”.^[125]

Stephen Hawking

In 1970 bracht Stephen Hawking het idee naar voren dat de energie-inhoud van een zwart gat occasioneel een paar subatomaire deeltjes kon voortbrengen, waarvan een zou kunnen ontsnappen. Dit impliceert dat een zwart gat kan verdampen, hoewel dit een onvoorstelbaar lange tijd zou vergen. Volgens deze visie zou het uiteindelijk ontploffen, waarbij een grote hoeveelheid gammastralen zou vrijkomen. De theorieën van Hawking hebben heel wat aandacht getrokken. Zijn goed geschreven bestseller Het Heelal - Verleden en toekomst van ruimte en tijd, was misschien wel het boek dat meer dan andere de aandacht trok van het publiek op de nieuwe theorieën van de kosmologie. Door de heldere stijl van de auteur leken gecompliceerde ideeën zowel eenvoudig als aantrekkelijk. Het leest vlot, maar dat is ook het geval bij vele sciencefictionboeken. Helaas schijnt het in de mode te zijn bij auteurs van populaire werken over kosmologie om zo mystiek mogelijk over te komen, en om de meest zonderlinge theorieën naar voren te brengen die gebaseerd zijn op een maximale hoeveelheid speculatie en een minimum aan feiten. Wiskundige modellen hebben de waarneming vrijwel volledig vervangen. De centrale filosofie van deze school wordt samengevat in het aforisme van Hawking: “Men kan niet echt redetwisten met een wiskundig theorema.”

Hawking beweert dat hijzelf en Roger Penrose wiskundig bewezen hebben dat de algemene relativiteitstheorie “impliceerde dat het heelal een begin moet hebben en, mogelijk, een einde.” Aan de basis van dit alles ligt het feit dat de algemene relativiteitstheorie als absoluut juist wordt beschouwd. Toch wordt paradoxaal genoeg op het punt van de big bang de algemene relativiteit plotseling irrelevant. Ze is niet langer van toepassing, net zoals de wetten van de fysica niet langer van toepassing zijn, zodat er volledig niets over kan worden gezegd. Niets, tenzij wiskundige speculatie van de slechtste soort. Maar we zullen hier later op terug komen.

Volgens deze theorie bestond er geen tijd en ruimte voor de big bang, toen al de materie van het heelal verondersteld was geconcentreerd te zitten in een enkel oneindig klein puntje, dat bij wiskundigen bekend staat als een singulariteit. Hawking wijst zelf op de dimensies die betrokken zijn in deze opzienbarende kosmologische transactie:

“Nu weten we dat ons melkwegstelsel slechts één van de naar schatting honderd miljard stelsels is die we met onze moderne telescopen kunnen waarnemen, en dat al die vele sterrenstelsels op zich weer enige miljarden sterren bevatten... Wij leven in een sterrenstelsel met een doorsnee van ongeveer honderdduizend lichtjaar, dat langzaam rond een centraal punt roteert. De omlooptijd van de sterren in de spiraalvormige armen is ongeveer enkele honderden miljoenen jaren. Onze zon is een gewone gele ster van gemiddelde grootte en zij bevindt zich aan de binnenrand van een van de spiraalarmen. Zoals u ziet zijn we een heel stuk verder gekomen sinds de dagen van Aristoteles en Ptolomeus, toen we er nog van uit gingen dat de aarde het middelpunt van het heelal was”.^[126]

In feite geven de zeer grote hoeveelheden materie die hier vermeld worden geen echt idee over de hoeveelheid materie in het heelal. Voortdurend worden nieuwe sterrenstelsels en superclusters ontdekt en er komt maar geen einde aan dit proces. Het kan goed zijn dat we een lange weg hebben afgelegd sedert Aristoteles in sommige opzichten. Maar anderzijds lijkt het wel alsof we ver, zeer ver achterop liggen bij hem. Aristoteles zou nooit de fout hebben gemaakt om te spreken over een tijd voordat de tijd bestond, of beweren dat het hele heelal in feite uit het niets werd gecreëerd. Om dergelijke ideeën te vinden moet men verschillende duizenden jaren teruggaan naar de wereld van de Joods-Babylonische mythe over de Schepping.

Telkens iemand probeert te protesteren tegen die manier van werken, wordt hij onmiddellijk bij het oor getrokken en bij de grote Albert Einstein gebracht, net als een stoute leerling naar het bureau van de directeur wordt gesleurd, en krijgt hij een strenge preek over de noodzaak wat meer respect te tonen voor de algemene relativiteit, wordt hij ingelicht dat men niet kan redetwisten met wiskundige stellingen en wordt hij naar huis gestuurd, tijdig gekastijd. Het grote verschil is dat de meeste directeurs nog leven, terwijl Einstein dood is en vandaar niet in staat is commentaar te geven op die bijzondere interpretatie van zijn theorieën. In feite zal men in alle geschriften van Einstein tevergeefs zoeken naar eender welke verwijzing naar de big bang, zwarte gaten en consorten. Hoewel Einstein aanvankelijk neigde naar filosofisch idealisme, was Einstein zelf halsstarrig gekant tegen mysticisme in de wetenschap. Hij spendeerde de laatste decennia van zijn leven met een strijd tegen de subjectieve idealistische visies van Heisenberg en Bohr en kwam in werkelijkheid dicht bij een materialistisch standpunt. Hij zou in elk geval verafschuwd zijn van het feit dat er mystieke conclusies uit zijn theorieën worden afgeleid. Het volgende is een goed voorbeeld van een dergelijke mystieke conclusie:

“Alle mogelijke oplossingen van Friedman hebben gemeen dat op een zeker tijdstip in het verleden (tussen tien en twintig miljard jaar geleden) de afstand tussen naburige sterrenstelsels nul moet zijn geweest. Op dat tijdstip, dat we aanduiden met het begrip oerknal, zouden de dichtheid van het heelal en de kromming van de ruimtetijd oneindig zijn geweest. Maar omdat we in de wiskunde niet kunnen werken met oneindige grootheden betekent dit dat volgens de algemene relativiteitstheorie (waarop de modellen van Friedman berusten) er een punt in het heelal moet zijn waar de theorie haar eigen graf delft. Aangezien al onze wetenschappelijk theorieën zijn opgesteld vanuit de veronderstelling dat de ruimtetijd gelijkmatig is en bijna niet gekromd, zullen ze dus niet meer opgaan bij de ruimte-tijdsingulariteit waar de kromming van de ruimtetijd oneindig is. Dat betekent dat zelfs wanneer er voor de oerknal gebeurtenissen hebben plaatsgevonden, we daarvan geen gebruik kunnen maken om te bepalen wat er daarna gebeurde, omdat de voorspelbaarheid bij de oerknal ophoudt te gelden. Daarom kunnen wij, als we – wat het geval is – alleen weten wat er sinds de oerknal is gebeurd, niet bepalen wat er voordien heeft plaatsgevonden. Wat ons betreft kunnen gebeurtenissen van voor de oerknal geen consequenties hebben, dus behoren ze geen bestanddeel te vormen van een wetenschappelijk model van het heelal. We moeten ze dan ook uit het model uitsluiten en zeggen dat de tijd met de oerknal begon.”

Door dergelijke passages moet men noodgedwongen denken aan de intellectuele gymnastiek van de middeleeuwse scholastici, die discussieerden over hoeveel engelen er konden dansen op de punt van een naald. Dit is niet bedoeld als een belediging. Indien de geldigheid van een argument wordt bepaald door zijn interne consistentie, dan waren de argumenten van de scholastici even waardevol als deze. Het waren geen dwazen, maar hoog geschoolde logici en wiskundigen, die theoretische bouwwerken oprichtten die even uitgewerkt en perfect waren op hun manier als de middeleeuwse kathedralen. Het enige wat nodig was, was het aanvaarden van hun grondbeginselen, en alles viel in zijn plooi. De vraag is echter of de basisbeginselen juist zijn of niet. Dit is een algemeen probleem bij alle soorten wiskunde en tevens de centrale zwakheid ervan. En deze hele theorie steunt zeer zwaar op de wiskunde.

“Op het tijdstip dat we aanduiden met het begrip oerknal...” Maar indien er geen tijd was, hoe kunnen we er dan hoe dan ook naar verwijzen als ‘een tijd’? Er wordt gezegd dat de tijd op dit ogenblik begon. Het tegenstrijdige karakter van dit idee ligt nogal voor de hand. Tijd en ruimte vormen de bestaanswijze van de materie. Indien er noch tijd, noch ruimte, noch materie was, wat was er dan wel? Energie? Maar energie is, zoals Einstein uitlegt, enkel een andere verschijningsvorm van materie. Een krachtveld? Maar een krachtveld is eveneens energie, zodat de moeilijkheid blijft bestaan. De enige manier waarop we komaf kunnen maken met de tijd is dat er voor de big bang... niets was.

Het probleem is nu: hoe is het mogelijk om van niets naar iets te gaan? Indien men religieus is ingesteld, is er geen probleem; God schiep het heelal vanuit het niets. Dit is de doctrine van de Katholieke Kerk, van de Schepping ex nihilo. Hawking is zich ongemakkelijk bewust hiervan en zegt in de direct daaropvolgende regel:

“De meeste mensen moeten weinig hebben van de gedachte dat de tijd een begin heeft, waarschijnlijk omdat het ruikt naar een goddelijke ingreep. (De Katholieke Kerk heeft het model van de oerknal geaccepteerd en in 1951 officieel verklaard dat het in overeenstemming is met de Bijbel.)”

Hawking weigert zelf deze conclusie te aanvaarden. Maar ze is onvermijdelijk. Het is het gevolg van een filosofisch verkeerde interpretatie van de tijd. Einstein was hiervoor gedeeltelijk verantwoordelijk, aangezien hij een subjectief element scheen te introduceren door de meting van de tijd te verwarren met de tijd als dusdanig. Ook hier werd de reactie tegen de oude mechanische fysica van Newton doorgetrokken tot het extreme. De vraag is niet of tijd ‘relatief’ is of ‘absoluut’. De centrale kwestie is of tijd objectief of subjectief is; of tijd de bestaanswijze is van materie of een volledig subjectief concept is, dat bestaat in de geest en bepaald wordt door de waarnemer. Hawking heeft duidelijk een subjectief begrip van de tijd, wanneer hij schrijft:

“De bewegingswetten van Newton maakten een eind aan de opvatting van een absolute plaats in de ruimte. De relativiteitstheorie rekent af met de absolute tijd. Stelt u zich eens een paar tweelingbroers voor. Een van de twee gaat boven op een berg wonen, terwijl de andere op zeeniveau blijft. De eerste zal dan sneller ouder worden dan nummer twee. Wanneer ze later weer bij elkaar komen, zou een van beiden ouder zijn. In dit geval is het leeftijdsverschil slechts zeer klein, maar het zou veel groter zijn wanneer een van de twee een reis met een ruimteschip zou maken dat met bijna de lichtsnelheid voortbewoog. Bij terugkomst zou hij aanzienlijk jonger zijn dan zijn broer die op aarde was gebleven. We kennen dit verschijnsel als de tweelingparadox, maar het is alleen een paradox voor wie vasthoudt aan de opvatting dat tijd absoluut is. In de relativiteitstheorie bestaat er geen unieke absolute tijd, ieder individu heeft daarentegen zijn eigen persoonlijke tijdmeting, die afhankelijk is van de plaats waar hij zich bevindt en de manier waarop hij beweegt”.^[127]

Dat er aan de meting van de tijd een subjectief element vast hangt, staat hier niet ter discussie. We meten de tijd volgens een vastgesteld referentiekader, dat kan veranderen van de ene plaats tot de andere. De tijd in Londen is verschillend van de tijd in Sydney of New York. Maar dat betekent niet dat tijd louter subjectief is. De objectieve processen in het heelal vinden plaats of we nu in staat zijn ze te meten of niet. Tijd, ruimte en beweging zijn voor materie objectief en hebben geen begin en geen einde.

Het is interessant na te gaan wat Engels zegt over dit onderwerp: “Gaan wij verder. Dus de tijd heeft een begin gehad. Wat was er voor dit begin? De wereld die zich in een aan zichzelf gelijke, onveranderlijke toestand bevindt. En daar in deze toestand geen veranderingen op elkaar volgen, daarom verandert zich ook het meer specifieke tijdsbegrip in de meer algemene idee van het Zijn. Ten eerste gaat het ons hier helemaal niets aan welke begrippen zich in het hoofd van de heer Dühring veranderen. Het gaat niet om het tijdsbegrip, maar om de werkelijke tijd, waarvan de heer Dühring niet zo maar op een koopje af komt. Ten tweede kan het tijdsbegrip zich nog zozeer in de algemenere idee van het Zijn veranderen, toch komen wij daarmee geen stap verder. Want de grondvormen van al het Zijn zijn ruimte en tijd, en een Zijn buiten de tijd is even grote onzin als een Zijn buiten de ruimte.

Het ‘tijdloos verstreken zijn’ van Hegel en het ‘voor-eeuwige Zijn’ van de latere Schelling zijn rationele voorstellingen vergeleken met dit Zijn buiten de tijd. Daarom gaat de heer Dühring ook zeer behoedzaam te werk: eigenlijk is het wel een tijd, maar zulk een die men, in de grond beschouwd, geen tijd noemen kan; de tijd bestaat immers niet op zichzelf uit reële delen en wordt alleen door ons verstand naar believen ingedeeld – alleen een werkelijke vulling van de tijd met van elkaar te onderscheiden feiten behoort tot het telbare – wat de opeenvolging van een ledige duur zou betekenen, laat zich in het geheel niet denken. Wat deze opeenvolging zou betekenen, doet hier volstrekt niet ter zake; de vraag is, of de wereld in de hier veronderstelde toestand duurzaam is, een tijdsduur doormaakt. Dat het tot niets leidt zulk een inhoudsloze duur te meten, zomin het zin heeft er in de lege ruimte doelloos op los te meten, dat weten wij al lang en Hegel noemt deze oneindigheid immers ook juist wegens het vervelende van die bezigheid, – de slechte”.^[128]

Bestaan er singulariteiten?

Een zwart gat is niet hetzelfde als een singulariteit. Het is niet uit te sluiten dat er stellaire zwarte gaten bestaan in de vorm van gigantische geimplodeerde sterren waar de zwaartekracht zo immens is dat zelfs licht niet kan ontsnappen van hun oppervlak. Dit idee is niet nieuw. In de 18e eeuw wees John Mitchell erop dat een ster die groot genoeg is, licht gevangen kan houden. Hij kwam tot die conclusie op basis van de klassieke zwaartekrachtwet van Newton. Er kwam geen algemene relativiteit aan te pas.

De theorie van Hawking en Penrose gaat echter veel verder dan de waargenomen feiten en trekt conclusies die zich lenen tot allerlei soorten mysticisme, ook al was dit niet hun bedoeling. Eric Lerner is niet overtuigd van het bestaan van supermassieve zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels. Samen met Anthony Peratt toonde hij aan hoe alle eigenschappen die aan supermassieve zwarte gaten, quasars enzovoort worden toegeschreven, verklaard kunnen worden door elektromagnetische fenomenen. Hij gelooft echter dat het bewijsmateriaal dat zwarte gaten van een stellaire grootteorde bestaan aanzienlijk sterker is omdat dit steunt op de waarneming van zeer intense X-stralen, waarvan de bron groter dan neutronensterren moet zijn. Maar zelfs hier schieten de waarnemingen te kort om de zaak te bewijzen.

Wiskundige abstracties zijn nuttige instrumenten om het heelal te begrijpen, op één voorwaarde: dat we onder ogen zien dat zelfs het beste wiskundige model slechts een ruwe benadering is van de werkelijkheid. De problemen beginnen wanneer mensen een model beginnen te verwarren met de echte wereld. Hawking legt onbewust de zwakheid van deze methode bloot in de reeds geciteerde passages. Hij veronderstelt dat de dichtheid van het heelal op het ogenblik van de big bang oneindig was, zonder hiervoor ook maar de minste reden op te geven, en vervolgens voegt hij er op basis van een zeer bizarre gedachtegang aan toe, dat de relativiteitstheorie faalt “omdat we in de wiskunde niet kunnen werken met oneindige grootheden”. Ook “alle bekende wetten van de fysica” moeten hieraan toegevoegd worden aangezien niet alleen de algemene relativiteit maar de hele wetenschap faalt in relatie tot de big bang. Het probleem is niet alleen dat we niet weten wat er voor de big bang gebeurde. Het probleem is dat we het niet kunnen weten.

Dit is een terugkeer naar de theorie van Kant over de onmogelijkheid het Ding-op-zich te kennen. In het verleden was het aan de religie en bepaalde idealistische filosofen zoals Hume en Kant om het bewustzijn van de mensen aan banden te leggen. De wetenschap was slechts tot op zekere hoogte aanvaard. Op vlakken waar het menselijk intelect geen toegang had, begon de religie en de irrationaliteit. De hele geschiedenis van de wetenschap toont echter aan hoe steeds nieuwe barieres doorbroken worden. Wat voor de ene generatie verondersteld werd onbegrijpelijk te zijn, werd een open boek voor de volgende. De hele wetenschap is gebaseerd op het begrip dat we het heelal kunnen kennen. Vandaag stellen wetenschappers voor het eerst grenzen aan de kennis, een buitengewone en trieste situatie in de theoretische natuurkunde en de kosmologie.

Overweeg even de gevolgen van de bovenstaande passages: a) aangezien de wetten van de wetenschap, met inbegrip van de algemene relativiteit (die verondersteld wordt aan de basis te liggen van de hele theorie) op het ogenblik van de big bang niet van toepassing zijn, is het onmogelijk te weten wat daarvoor gebeurde, als er al iets gebeurde, b) zelfs indien er gebeurtenissen waren voor de big bang hebben die geen weerslag op wat er daarna gebeurde, c) we kunnen er niets over weten en dus d) “moeten we de wetenschappelijke wetten gewoon uit het model knippen en zeggen dat de tijd begon met de big bang.”

De zelfzekerdheid waarmee deze beweringen gedaan worden is werkelijk adembenemend. We worden gevraagd een absolute beperking op te leggen aan ons vermogen de meest fundamentele kosmologische problemen te begrijpen. Er wordt hier in feite gesuggereerd geen vragen te stellen en gewoonweg te accepteren dat de tijd begon met de big bang omdat vragen over de tijd voor er een tijd was geen betekenis zouden hebben. Hawking neemt eenvoudigweg aan wat nog bewezen moet worden. Theologen beweren op dezelfde manier dat God het heelal schiep en wanneer ze worden gevraagd wie God schiep, antwoorden ze dat dergelijke vragen buiten het denkvermogen van stervelingen ligt. Over één zaak kunnen we het echter eens zijn; dit ruikt naar ‘een goddelijke tussenkomst’. Sterker nog, de big bang impliceert dit.

In zijn polemiek met Dühring wijst Engels erop dat het onmogelijk is dat iets uit het niets ontstaat: “ Van Niets kunnen we zonder scheppingsdaad nu eenmaal niet tot Iets komen, ook al zou dat Iets zo klein zijn als een wiskundige differentiaal”.^[129] Het lijkt erop dat het belangrijkste argument van Hawking is dat werd aangetoond dat de alternatieve big bang theorie van Fred Hoyle, Thomas Gold en Hermann Bondi – de zogenaamde ‘steady state’-theorie – verkeerd was. Vanuit het standpunt van het dialectisch materialisme is er nooit sprake geweest van een keuze tussen deze twee theorieën. Ze waren beiden even slecht. De ‘steady state’-theorie, die suggereert dat er in de ruimte voortdurend materie wordt gecreëerd uit het niets, was zo mogelijk nog mystieker dan de eerste. Het feit alleen al dat zulk een idee ernstig wordt genomen door wetenschappers spreekt boekdelen over de filosofische verwarring binnen de wetenschap.

In de Oudheid begreep men reeds dat er ”uit niets ook niets kan voortkomen” Dit feit wordt uitgedrukt in de wet van het behoud van energie, een van de meest fundamentele wetten van de natuurkunde. De bewering van Holme dat het maar over een zeer geringe hoeveelheid energie gaat, maakt geen verschil. Zelfs het kleinste deeltje materie (of energie, wat hetzelfde is) kan niet gecreëerd of vernietigd worden en daarom was de ‘steady state’-theorie gedoemd van bij het begin.

De theorie van Penrose over ‘singulariteiten’ had oorspronkelijk niets te maken met het ontstaan van het heelal. Ze poneerde dat een ster die onder invloed van haar eigen zwaartekracht instort, gevangen zou geraken in een gebied waarvan de oppervlakte uiteindelijk tot nul zou inkrimpen. In 1970 publiceerde Penrose en Hawking echter een artikel waarin ze beweerden te bewijzen dat de big bang zelf een ‘singulariteit’ was.

“Er was veel tegenstand tegen ons werk, gedeeltelijk van de Russen wegens hun marxistisch geloof in wetenschappelijk determinisme, en gedeeltelijk van mensen die het gevoel hadden dat het hele idee van singulariteiten afstotelijk was en de schoonheid van de theorie van Einstein verstoorde. Men kan echter niet redetwisten met een wiskundige stelling. Aldus werd ons werk uiteindelijk algemeen aanvaard en vandaag gaat vrijwel iedereen ervan uit dat het heelal begon als een big bang-singulariteit.”

De algemene relativiteit is een krachtig instrument gebleken, maar elke theorie heeft haar grenzen en men krijgt hier de indruk dat de limiet bereikt is. Hoe lang het zal duren vooraleer ze vervangen wordt door een algemenere en meer begrijpelijke theorie is onmogelijk te zeggen. Het is echter duidelijk dat deze bijzondere toepassing ervan ons in een doodlopend straatje heeft geleid. Men zal nooit de hoeveelheid materie in het heelal te weten komen omdat die onbegrensd is. Het is typisch dat deze wetenschappers zo opgaan in hun wiskundige vergelijkingen dat ze de realiteit uit het oog verliezen.

Nadat ze erin geslaagd waren veel mensen te overtuigen op basis van de bewering “dat men een wiskundige stelling niet echt in twijfel kan trekken”, had Hawking vervolgens enkele bedenkingen: “Het is misschien ironisch”, zegt hij, “dat nu ik van mening ben veranderd, ik nu probeer andere fysici ervan te overtuigen dat er in feite geen singulariteit was bij het ontstaan van het heelal – zoals we later zullen zien kan ze verdwijnen wanneer rekening wordt gehouden met kwantuminvloeden”. De buitengewone verandering van de mening van Hawking toont het willekeurige karakter van de hele methode aan. Hij beweert nu dat er geen singulariteit is in de big bang. Waarom? Wat is er veranderd? Er is nu niet meer feitelijk bewijs dan ervoor. Dit bochtenwerk speelt zich allemaal af in een wereld van wiskundige abstracties.

De theorie van Hawking over zwarte gaten is een uitbreiding van het idee van singulariteiten naar bepaalde delen van het heelal. Ze zit vol tegenstrijdige en mystieke elementen. Zoals de volgende passage, die het buitengewone scenario beschrijft van een astronaut die in een zwart gat valt:

“Het onderzoek dat Roger Penrose en ik tussen 1965 en 1970 verrichtten, toonde aan dat er volgens de algemene relativiteitstheorie binnen een zwart gat een singulariteit met oneindige dichtheid en ruimte-tijdkromming moest zijn. Dit lijkt sterk op de oerknal aan het begin van de tijd, alleen zou het voor het lichaam dat implodeert en voor de astronaut juist het einde der tijden betekenen. In deze singulariteit zouden de natuurwetten en onze mogelijkheden om de toekomst te voorspellen, ophouden. Daarentegen zou iedere waarnemer die buiten het zwarte gat bleef, niet te kampen hebben met het ontbreken van voorspelbaarheid, omdat geen enkele lichtgolf of enig ander signaal hem vanuit de singulariteit zou kunnen bereiken. Dit is eigenlijk wat bekend staat als de hypothese van de zwakke kosmische censuur: deze beschermt waarnemers buiten het zwarte gat voor de gevolgen van het ontbreken van iedere voorspelbaarheid in de singulariteit, maar doet echter geen zier voor de arme astronaut, die in het gat is getuimeld”.^[130]

Wat kan men hieruit afleiden? Ontevreden met het begin (en het einde) van de tijd voor het heelal in zijn geheel, ontdekken Penrose en Hawking stukken heelal waar de tijd al geëindigd is! Ondertussen werd aangetoond dat zwarte gaten bestaan (wellicht de overblijfselen van geïmplodeerde sterren), waar de materie en zwaartekracht zeer geconcentreerd is. Maar het valt sterk te betwijfelen dat deze gravitatie-instorting ooit het punt zou kunnen bereiken van een singulariteit, en nog veel meer dat ze eeuwig in deze toestand zou blijven. Lang voor dit punt bereikt wordt, zou een dergelijke concentratie van materie en energie uitmonden in een reusachtige explosie.

Het hele universum bewijst op alle niveaus dat het proces van verandering nooit eindigt. Grote delen van het universum kunnen uitbreiden terwijl andere inkrimpen. Lange periodes van ogenschijnlijk evenwicht worden verstoord door gewelddadige explosies, zoals supernova’s die het basismateriaal leveren voor de vorming van nieuwe sterrenstelsels. Er wordt geen materie vernietigd of gecreëerd, er is alleen voortdurende, rusteloze verandering van de ene toestand in de andere. Daarom is er geen sprake van ‘het einde van de tijd’ binnen een zwart gat, of waar dan ook.

Een lege abstractie

Het hele mystieke begrip komt voort uit de subjectieve interpretatie die tijd afhankelijk (of ‘relatief’) maakt van de waarnemer. Tijd is echter een objectief fenomeen, onafhankelijk van de waarnemer. De noodzaak de ongelukkige astronaut erbij te betrekken vloeit niet voort uit een of andere wetenschappelijke overweging, maar is het product van een specifiek filosofisch standpunt dat wordt binnengesmokkeld onder het mom van ‘de relativiteitstheorie’. Opdat de tijd ‘echt’ zou zijn, is er zogezegd nood aan een waarnemer, die hem vervolgens kan interpreteren vanuit zijn of haar standpunt. Indien er geen waarnemer is, dan zou er geen tijd zijn. Op basis van een bijzonder staaltje van redeneren wordt deze waarnemer beschermd tegen de kwalijke invloed van het zwart gat door een willekeurige hypothese, een ‘zwakke kosmische censuur’, wat dit ook moge betekenen. Binnen het zwarte gat is er geen tijd. Buiten bestaat de tijd wel, maar een beetje verder bestaat de tijd dus niet. Op de grens tussen deze twee toestanden ligt de obscure ‘waarnemingshorizon’.

Het lijkt erop dat we alle hoop moeten laten varen om ooit te begrijpen wat er zich afspeelt achter de waarnemingshorizon aangezien – om Hawking te citeren – “het netjes verborgen is voor de buitenwereld.” We vinden hier het twintigste-eeuwse equivalent van het Kantiaanse ‘Ding-op zich’. En net als ‘het Ding-op-zich’ blijkt het uiteindelijk toch niet zo moeilijk om te begrijpen. We hebben hier te maken met een mystieke, idealistische kijk op tijd en ruimte, die in een wiskundig model wordt gegoten en verward wordt met iets reëels.

Tijd en ruimte zijn de meest fundamentele eigenschappen van materie. Of juister gezegd, ze vormen de bestaanswijze van materie. Kant wees er al op dat, indien we alle fysieke eigenschappen van materie achterwege laten, we enkel tijd en ruimte overhouden. Maar in feite is dat een lege abstractie. Tijd en ruimte kunnen niet afzonderlijk bestaan van de fysieke eigenschappen van materie. Marx werd er volledig onterecht van beschuldigd dat hij de geschiedenis voorstelde als een resultaat van economische krachten, als een proces dat plaatsvindt zonder de bewuste deelname van mensen, en meer van dat soort onzin. In feite stelt Marx heel duidelijk dat de geschiedenis op zichzelf niets kan doen en dat mannen en vrouwen hun eigen geschiedenis maken, hoewel niet volledig volgens hun eigen ‘vrije wil’.

Hawking, Penrose en vele anderen maken zich nu net schuldig aan de fouten die ten onrechte aan Marx worden toegeschreven. In plaats van de lege abstractie Geschiedenis, die gepersonifieerd wordt en een eigen leven en wil wordt toebedeeld, krijgen we de al even lege abstractie Tijd, die beschouwd wordt als een onafhankelijke entiteit die geboren wordt en sterft en over het algemeen beschikt over een hele trukendoos, samen met zijn vriend Ruimte, die ontstaat, implodeert en buigt, een beetje zoals een kosmische dronkaard en eindigt met het opslokken van hulpeloze astronauten in zwarte gaten.

Dit soort zaken is leuk in sciencefiction-verhalen, maar weinig zinvol om tot een beter begrip van het heelal te komen. Er zijn duidelijk gigantische praktische moeilijkheden in het verkrijgen van precieze informatie over pakweg neutronensterren. Wat het heelal betreft bevinden we ons in een toestand die min of meer overeenkomt met hoe de eerste mensen in verhouding stonden tot natuurfenomenen. Bij gebrek aan toereikende informatie zoeken we naar een rationele verklaring voor moeilijke en duistere zaken. We moeten terugvallen op onze eigen middelen, ons verstand en onze verbeelding. Zaken lijken mysterieus als we ze niet begrijpen. Om tot inzicht te komen is het noodzakelijk hypothesen te maken. Sommige ervan zullen verkeerd blijken te zijn. Dat is op zich geen probleem. De hele geschiedenis van de wetenschap kent talloze voorbeelden waarbij het volgen van een onjuiste hypothese geleid heeft tot belangrijke ontdekkingen.

Het is echter wel noodzakelijk te proberen verzekeren dat die hypothesen van redelijk rationele aard zijn. Op dat vlak is de studie van de filosofie onontbeerlijk. Moeten we echt teruggaan naar primitieve mythen en godsdienst om wijs te geraken uit het universum? Moeten we de concepten van het idealisme doen herleven? Is het noodzakelijk het wiel opnieuw uit te vinden? “Men kan een wiskundige stelling niet in twijfel trekken.” Misschien niet. Maar het is wel mogelijk om te redetwisten met verkeerde filosofische stellingen en een idealistische interpretatie van tijd, die ons leidt naar conclusies zoals de volgende:

“Het valt zeer te wensen dat een of andere versie van de censuurhypothese opgaat, want dichtbij naakte singulariteiten is het misschien mogelijk om naar het verleden te reizen. Dit is weliswaar heerlijk voor schrijvers van sciencefiction, maar het betekent ook dat niemand zijn leven meer zeker is: er zou iemand terug kunnen gaan in het verleden en je vader of je moeder vermoorden voordat je werd geboren!”^[131]

‘Tijdreizen’ behoort tot de sciencefiction, waar het een bron is van onschuldig amusement. Maar we zijn ervan overtuigd dat niemand schrik moet hebben voor onbezonnen tijdreizigers die zijn of haar grootouders een kopje kleiner maakt. Ronduit gezegd, je moet de vraag maar stellen om de absurditeit ervan in te zien. De tijd gaat in slechts één richting, van het verleden naar de toekomst en kan niet worden omgekeerd. Wat de astronaut ook mag aantreffen in een zwart gat, in elk geval niet dat de tijd werd omgedraaid of ‘stil staat’ (behalve in de zin dat hij onmiddellijk in stukken zou worden gescheurd door de zwaartekracht, zodat voor hem de tijd, net als vele andere zaken, inderdaad ophoudt).

We hebben al kritiek geleverd op de tendens om wetenschap te verwarren met sciencefiction. Het is ook opmerkelijk dat veel sciencefiction doordrongen is van semi-religieuze, mystieke en idealistische ideeën. Lang geleden wees Engels erop dat wetenschappers die filosofie minachten vaak het slachtoffer worden van allerlei soorten mysticisme. Hij schreef er een artikel over getiteld Natuurwetenschappen en de spirituele wereld, waaruit het volgende citaat:

“Deze school heerst in Engeland. Zijn vader, de veel geprezen Francis Bacon, bracht reeds de eis naar voren dat zijn nieuwe empirische, inductieve methode moest worden gevolgd om er bovenal mee te verkrijgen: een langer leven, verjonging – tot op zekere hoogte, verandering van gestalte en kenmerken, de omzetting van het ene lichaam in het andere, het voortbrengen van nieuwe soorten, macht over de lucht en het voortbrengen van stormen. Hij klaagt erover dat dergelijk onderzoek niet langer gebeurt en in zijn natuurgeschiedenis geeft hij wel bepaalde recepten om goud te maken en verschillende mirakels te verrichten. Op dezelfde manier hield Isaac Newton zich op vergevorderde leeftijd bezig met het verklaren van de Openbaring van de heilige Johannes. Men moet er zich bijgevolg niet over verwonderen dat in de afgelopen jaren het Engelse empirisme in de persoon van sommige van zijn vertegenwoordigers – en niet de slechtste onder hen – slachtoffer geworden zijn van het zien van klopgeesten en spoken, geïmporteerd uit Amerika”.^[132]

Het lijdt geen twijfel dat Stephen Hawking en Roger Penrose briljante wetenschappers en wiskundigen zijn. Het probleem is dat als je uitgaat van een verkeerde veronderstelling, je noodgedwongen verkeerde besluiten trekt. Hawking voelt zich duidelijk ongemakkelijk met het idee dat er religieuze conclusies kunnen worden getrokken uit zijn theorieën. Hij vermeldt dat hij in 1981 een conferentie bijwoonde over kosmologie in het Vaticaan, georganiseerd door de Jezuïeten, en zegt hierover:

“De Katholieke Kerk had een grote vergissing begaan in het geval van Galilei door hem te dwingen zijn opvattingen dat de aarde rond de zon draaide te herroepen en dus de wet voor te schrijven in een natuurwetenschappelijke kwestie. Deze keer, eeuwen later, had de Kerk besloten een aantal deskundigen uit te nodigen om zich te laten adviseren op het gebied van de kosmologie. Aan het slot van het congres verleende de paus audiëntie aan de deelnemers. Hij gaf ons te kennen dat er geen bezwaren bestonden tegen het bestuderen van de evolutie van het heelal na de oerknal, maar onder geen beding mochten we proberen tot de oerknal zelf door te dringen, want dat was het moment van de schepping en derhalve het werk van God. Ik was op dat moment blij dat hij het onderwerp van de voordracht die ik kort tevoren tijdens het congres had uitgesproken niet kende – de mogelijkheid dat de ruimtetijd eindig was maar onbegrensd, wat immers betekent dat zij geen begin had en dus geen moment van schepping. Ik voelde er weinig voor het lot van Galilei te ondergaan, met wie ik me sterk verbonden voel, al was het maar omdat ik toevallig precies driehonderd jaar na zijn sterfdag ben geboren”.^[133]

Het is duidelijk dat Hawking een lijn wil trekken tussen zichzelf en de creationisten. Daar slaagt hij echter niet goed in. Hoe kan het universum eindig zijn en toch geen grenzen hebben? In de wiskunde is het mogelijk om een oneindige rij getallen te hebben die begint met één. Maar in de praktijk kan oneindigheid niet beginnen met één, of om het even welk ander getal. Oneindigheid is geen wiskundig begrip. Het kan niet worden geteld. Deze eenzijdige ‘oneindigheid’ is wat Hegel slechte oneindigheid noemt. Engels heeft het hierover in zijn polemiek met Dühring:

“Maar de tegenstrijdigheid van de ‘afgetelde oneindige getallenreeks’? Wij zullen in staat zijn haar nader te onderzoeken zodra hij ons het kunststuk vertoond zal hebben haar af te tellen. Zodra de heer Dühring het klaar gespeeld heeft van - ∞ tot nul te tellen, moet hij maar terugkomen. Wanneer de heer Dühring beweert dat de oneindige reeks van de verstreken tijd afgeteld zou zijn, dan beweert hij daarmee dat de tijd een begin heeft. Want anders zou hij geenszins met ‘aftellen’ hebben kunnen beginnen. Hij smokkelt dus datgene weer binnen als vooronderstelling, wat hij bewijzen moet.

“Het is duidelijk: de oneindigheid, die een einde heeft maar geen begin, is niet meer en niet minder oneindig dan die, die een begin maar geen einde heeft. Het geringste dialectische inzicht zou de heer Dühring hebben moeten zeggen, dat begin en einde noodzakelijk bijeenhoren, zoals Noorden Zuidpool, en dat, wanneer men het einde weglaat, het begin dan juist het einde wordt – het ene einde, dat de reeks heeft, en omgekeerd. De hele dwaling zou onmogelijk zijn zonder de wiskundige gewoonte met oneindige reeksen te werken. Omdat men in de wiskunde van bepaaldheden, van eindige grootheden moet uitgaan, om tot onbepaaldheden, tot oneindige grootheden te komen, moeten alle wiskundige reeksen, positieve of negatieve, met één aanvangen, anders kan men er niet mee rekenen. Dat de wiskunde voor zijn geestelijke arbeid dit nodig heeft, betekent volstrekt niet dat het een dwingende wet voor de werkelijke wereld zou moeten zijn”.^[134]

Stephen Hawking trok deze relativistische speculatie tot het uiterste door met zijn werk over zwarte gaten, die ons regelrecht in de wereld van de sciencefiction doet belanden. In een poging om de vervelende kwestie van wat er voor de big bang gebeurde te omzeilen, werd het idee naar voren gebracht van ‘babyuniversums’, die voortdurend ontstaan en verbonden zijn door zogenaamde ‘wormgaten’. Eric Lerner plaatst hierbij de ironische kanttekening: “Het is een visie die lijkt te smeken om een soort van kosmische geboortecontrole”.^[135] Het is verbazingwekkend dat wetenschappers dergelijke ideeën geloofwaardig kunnen achten.

Het idee van een ‘eindig heelal zonder grenzen’ is alweer een wiskundige abstractie, die niet overeenstemt met de realiteit van een eeuwig en oneindig, voortdurend veranderend heelal. Zodra we dit standpunt aannemen is er geen nood aan mystieke speculaties over ‘wormgaten’, singulariteiten en meer van dit fraais. Een oneindig heelal noopt ons niet te gaan zoeken naar een begin of een einde, maar enkel om het eindeloze proces van beweging, verandering en ontwikkeling op te sporen. Dit dialectische begrip laat geen ruimte voor Hemel en Hel, God of de Duivel, Schepping of Dag des Oordeels. Hetzelfde kan niet worden gezegd voor Hawking, die – heel voorspelbaar – eindigt met een poging ‘de geest van God’ te doorgronden.

De reactionairen wrijven zich in de handen bij het zien van dit spektakel en maken gebruik van het obscurantisme in de wetenschap voor hun eigen doeleinden. William Rees-Mogg, een bedrijfsadviseur, schrijft:

“Het is zeer waarschijnlijk dat de religieuze beweging die we aan het werk zien in vele samenlevingen over de hele wereld zal worden versterkt wanneer we door een moeilijke economische periode gaan. Religies zullen opkomen omdat de huidige wetenschap niet langer de religieuze perceptie ondermijnt. Voor het eerst sinds eeuwen wordt religie door de wetenschap versterkt”.^[136]

Gedachten in een vacuüm

“Wel, soms geloofde ik in wel zes onmogelijke dingen voor het ontbijt.” (Lewis Carroll)
“Met de mens is dit onmogelijk; maar met God is alles mogelijk.” (Mattheus, 19:26)
“Niets kan geschapen worden uit het niets.” (Lucretius)

In een artikel van Robert Matthews in New Scientist (Nothing like a vacuum, 25 februari 1995) lezen we de volgende bijdrage tot de kosmologie van de big bang: “Het is overal rond je, en toch kun je het niet voelen. Het is de bron van alles, en toch is het niets.”

Wat is dat voor iets eigenaardigs, zo een vacuüm. Het Latijnse woord vacuus, waaruit het werd afgeleid, betekent eenvoudigweg ‘leeg’. Het woordenboek definieert het als een “luchtledige ruimte, of een ruimte die vrij is van alle materie en inhoud; elke ruimte die niet is ingenomen of ongevuld is; een leegte.” Dit was tot nog toe het geval. Maar nu niet meer. Het vacuüm is in de woorden van Matthews “een van de meest besproken onderwerpen in de hedendaagse fysica” geworden. “Het blijkt een wonderland van magische effecten te zijn: krachtvelden die vanuit het niets opduiken, deeltjes die opduiken en verdwijnen en energetische zenuwstoten zonder schijnbare krachtbron.”

“Dankzij Heisenberg en Einstein zijn we tot het verbazingwekkende besef gekomen dat overal rondom ons ‘virtuele’ subatomaire deeltjes voortdurend uit het niets opduiken en vervolgens weer verdwijnen binnen de 10 tot de -23ste seconde. ‘Lege ruimte’ is dus helemaal niet echt leeg, maar een ziedende zee van activiteit die het hele universum doordringt.” Dit is zowel juist als fout. Het is juist dat het hele universum doordrongen is van materie en energie en dat ‘lege ruimte’ niet echt leeg is, maar vol zit met deeltjes, radiatie en krachtvelden. Het is juist dat deeltjes voortdurend veranderen en dat sommige zo vluchtig zijn dat ze ‘virtuele’ deeltjes worden genoemd. Er is absoluut niets wonderbaarlijk aan deze ideeën, die reeds tientallen jaren geleden gekend waren. Het is echter volledig onjuist dat ze ‘vanuit het niets’ opduiken.

Net als een haperende grammofoonplaat blijven degenen die het idealisme in de natuurkunde trachten in te voeren voortdurend het idee herhalen dat het mogelijk is dat iets kan voortkomen uit het niets. Dit idee spreekt alle wetten van de natuurkunde tegen, met inbegrip van de kwantumfysica. Toch treffen we hier het absurde idee aan dat energie vanuit het niets kan voortkomen. Het is net als het zoeken naar de eeuwige beweging (perpetuum mobile), waar in het verleden terecht mee gespot werd.

De moderne natuurkunde begint met het verwerpen van het oude idee van de ether, een onzichtbaar universeel medium, waarvan gedacht werd dat het licht zich erdoor voortbewoog. De bijzondere relativiteitstheorie van Einstein bewijst dat licht zich kan voortplanten door een vacuüm en geen nood heeft aan een medium. Nadat Einstein wordt aangehaald als een autoriteit (wat even verplicht lijkt als het maken van een kruisteken bij het verlaten van de kerk maar ook even betekenisloos) gaat Matthews op ongelooflijke wijze verder door opnieuw de ether binnen te smokkelen in de natuurkunde:

“Dat betekent niet dat er geen universele vloeistof kan bestaan, maar het betekent wel dat een dergelijke vloeistof overeen moet stemmen met de dictaten van de bijzondere relativiteit. Het vacuüm is niet noodzakelijkerwijs enkel kwantumfluctuaties rond een gemiddelde toestand van ware nietigheid. Het kan een permanente non-zero bron van energie zijn in het universum.”

Wat moeten we hieruit opmaken? We worden ingelicht over de ‘verbazingwekkende’ nieuwe ontwikkelingen in de fysica, ‘wonderlijke werelden’ van deeltjes en worden verzekerd dat het vacuüm over genoeg energie beschikt om te voldoen aan al onze noden. Maar de feitelijke informatie die het artikel verschaft zegt eigenlijk niets nieuws. Het artikel staat vol uitvoerige beweringen, maar biedt weinig feiten. De auteur probeert dit gebrek te compenseren door een geheimzinnig taalgebruik. Wat bedoeld wordt met een ‘permanente non-zero bron van energie’ heeft iedereen het raden naar. En wat is ‘een gemiddelde toestand van ware nietigheid?’ Indien hier een echt vacuüm bedoeld wordt, dan was het beter geweest twee duidelijke woorden te gebruiken in plaats van vier onduidelijke. Dit soort van opzettelijke obscuriteit wordt over het algemeen gehanteerd om verwardheid te verbergen. Waarom geen gewone taal gebruiken? Tenzij de inhoud van het artikel een ‘ware nietigheid’ is natuurlijk.

De hele focus van het artikel ligt op het aantonen dat een vacuüm onbeperkte hoeveelheden energie opwekt vanuit het niets. Het enige argumentatie hiervoor bestaat uit een paar verwijzingen naar de bijzondere en de algemene relativiteitstheorie. Ze worden regelmatig gebruikt als haak waaraan een willekeurige hypothese wordt opgehangen. “Bijzondere relativiteit vereist dat de eigenschappen van het vacuüm hetzelfde moeten zijn voor alle waarnemers, wat hun snelheid ook is. Dit is een voorwaarde die onschuldig lijkt, maar het heeft wel enkele verbazingwekkende gevolgen. Het betekent bijvoorbeeld dat een gegeven gebied van vacuümenergie dezelfde energiedichtheid behoudt, hoezeer het gebied ook uitbreidt. Dit is vreemd, om het zacht uit te drukken. Vergelijk dit met het gedrag van een gewoon gas, waarvan de energiedichtheid afneemt naarmate zijn volume toeneemt. Het is alsof het vacuüm uit een constant energiereservoir kan putten.”

Uiteindelijk blijkt dat dit ‘niets’ niet alleen plotseling iets geworden is, maar zelfs een zeer substantieel ‘iets’ is geworden. Als bij toverslag is het gevuld met energie afkomstig uit een ‘constant reservoir’. Het kosmologische equivalent van de cornucopia, de ‘hoorn des overvloeds’ van de Griekse en Ierse mythologie, een mysterieuze drinkhoorn of ketel die nooit leeg geraakt, hoeveel men er ook uit drinkt. Dit was een geschenk van de goden en kinderspel vergeleken met wat Matthews ons presenteert.

Indien energie een vacuüm binnentreedt moet ze van ergens buiten het vacuüm komen. Dit is logisch aangezien een vacuüm niet geisoleerd van materie en energie kan bestaan. Het idee van lege ruimte zonder ruimte is al net zo onzinnig als het idee van materie zonder ruimte. Op aarde bestaat er niet zoiets als een perfect vacuüm. Wat het dichtste aanleunt bij een vacuüm, is ruimte. Maar ruimte is in feite evenmin leeg. Tientallen jaren geleden wees Hannes Alfvén erop dat de ruimte wemelt van netwerken van elektrische en magnetische velden gevuld met plasmafilamenten. Dit is geen resultaat van speculatie of aanspraken op de relativiteitstheorie, maar wel van waarneming. Ook de ruimtetuigen Voyager en Pioneer namen deze stromen en filamenten waar rond Jupiter, Saturnus en Uranus.

Er is dus wel degelijk een overvloed aan energie in de ruimte. Maar niet het soort van energie waarover Matthews spreekt. Matthews beweert dat de energie rechtsreeks vanuit het vacuüm komt. Er is geen materie nodig. Dit is nog straffer dan een goochelaar die een konijn uit zijn hoed tovert. We weten tenslotte allemaal dat dit konijn wel ergens vandaan komt. Maar deze energie komt volstrekt van nergens, vriendelijk ter beschikking gesteld door de algemene relativiteitstheorie.

Voor de lezer wordt het stilaan een mysterie. Maar de ontknoping nadert: “Dit kenmerk van het vacuüm”, zo worden we verteld, “ligt aan de basis van misschien wel het belangrijkste nieuwe concept in de kosmologie van het laatste decennium: kosmische inflatie. Het idee van de kosmische inflatie, vooral ontwikkeld door Alan Guth van het Massachusetts Institute of Technology en Andrei Linde van Stanford University, vertrekt vanuit de veronderstelling dat het heelal in het begin vol zat met onstabiele vacuümenergie waarvan het ‘antigravitatie-effect’ het universum deed uitbreiden met een factor van misschien wel 10 tot de vijftigste macht in slechts 10 tot de min 32ste seconden. De vacuümenergie stierf uit en liet willekeurige fluctuaties na waarvan de energie werd omgezet in hitte. Omdat energie en materie onderling omwisselbaar zijn, was het resultaat de schepping van materie die we nu de big bang noemen.”

Dat is het dus! De hele constructie is bedoeld om de inflatietheorie van de oerknal te ondersteunen. Zoals steeds verzetten ze voortdurend de doelpalen om kost wat kost te scoren en hun hypothesen overeind te houden. Het is net zoals bij de aanhangers van de oude theorie van de kristalsferen van Aristoteles en Ptolomeus, die ze voortdurend wijzigen en ingewikkelder maken om ze te doen kloppen met de feiten. De laatste tijd heeft deze theorie het hard te verduren gekregen met de vermiste ‘koude donkere materie’ en de knoeiboel met de Hubble-constante. Haar aanhangers hadden grote nood aan wat steun en hebben duidelijk gezocht naar een of andere uitleg voor een van de centrale problemen van de theorie – waar kwam alle energie vandaan die de inflatoire big bang veroorzaakte? “De grootste free lunch uit de geschiedenis” noemde Alan Guth het. Nu wil men de rekening aan iets of iemand presenteren, en komt men op de proppen met een vacuüm. We betwijfelen of die bewuste rekening ooit zal worden betaald. In de echte wereld worden mensen die hun rekening niet betalen gewoonlijk de deur gewezen.

“Van niets, doorheen niets, naar niets”, zei Hegel. Dit is een gepast grafschrift voor de inflatietheorie. Er is eigenlijk maar één manier om iets uit het niets te verkrijgen – door een scheppingsdaad. En zoiets is enkel mogelijk door de tussenkomst van een Schepper. Wat ze ook proberen, de aanhangers van de big bang zullen merken dat hun voetsporen steeds in die richting zullen leiden. Sommigen zullen daar vrede mee nemen, anderen zullen opwerpen dat ze niet religieus zijn ‘in de conventionele zin’. Maar de terugkeer naar mysticisme is het onvermijdelijke gevolg van deze moderne scheppingsmythe. Gelukkig zijn een groeiend aantal mensen ontevreden over deze stand van zaken. Vroeg of laat zullen er waarnemingen gedaan worden die tot het ontstaan van een nieuwe theorie zullen leiden, waardoor de theorie van de oerknal kan worden begraven. Hoe sneller, hoe beter.

De oorsprong van het zonnestelsel

Ruimte is niet echt leeg. In de natuur bestaat er geen perfect vacuüm. Ruimte is gevuld met een dun gas – ‘interstellair gas’, dat voor het eerst werd ontdekt in 1904 door Hartmann. De concentraties van gas en stof worden veel groter en dichter in de buurt van sterrenstelsels die omringd worden door ‘mist’, die vooral bestaat uit waterstofatomen, geïoniseerd door de straling van sterren. Zelfs deze materie is niet inert en levenloos, maar onderverdeeld in elektrisch geladen subatomaire deeltjes die onderhevig zijn aan allerlei bewegingen, processen en veranderingen. Deze atomen botsen af en toe en kunnen veranderen van energietoestand. Hoewel atomen gemiddeld slechts eens in de 11 miljoen jaar botsen, is dit, gezien de reusachtige hoeveelheden waarover het hier gaat, genoeg om een voortdurende en waarneembare straling te garanderen. Dit werd voor het eerst vastgesteld in 1951.

Het gaat hier bijna uitsluitend om waterstof, maar er komt ook deuterium, een meer complexe vorm van waterstof, zuurstof en helium aan te pas. Het kan gezien de extreem dunne verdeling van deze elementen in de ruimte onmogelijk lijken dat er chemische reacties zouden optreden. Maar toch gebeurt het. Zelfs met een merkwaardige graad van complexiteit. De watermolecule en die van ammoniak werden aangetroffen in de ruimte. Net zoals complexere moleculen, die aan de basis lagen van een nieuwe wetenschap, de astrochemie. Uiteindelijk werd bewezen dat zelfs de basismoleculen voor het leven – aminozuren – bestaan in de ruimte.

Kant (in 1755) en Laplace (in 1796) formuleerden voor het eerst de nevelhypothese over het ontstaan van het zonnestelsel. Volgens hen werden de zon en de planeten gevormd uit de condensatie van een reusachtige wolk materie. Dit leek in overeenstemming te zijn met de feiten en tegen de tijd dat Engels zijn Dialectics of Nature schreef werd het algemeen aanvaard. In 1905 brachten Chamberlain en Moulton echter een alternatieve theorie naar voor, de planetesimale hypothese. Ze werd verder ontwikkeld door Jeans en Jeffreys, wat in 1918 resulteerde in de vloedhypothese. Die omvat het idee dat het zonnestelsel ontstond ten gevolge van een botsing tussen twee sterren. Het probleem met deze theorie is dat, indien ze zou kloppen, planetaire systemen uiterst zeldzame fenomenen zouden zijn. De reusachtige afstanden tussen de sterren brengen met zich mee dat dergelijke botsingen 10.000 keer ongewoner zijn dan supernova’s, die op zich al verre van alledaagse fenomenen zijn. Opnieuw blijkt dat we meer problemen creëren dan we oplossen wanneer we onze toevlucht zoeken in een toevallige externe bron zoals een verdwaalde ster.

Uiteindelijk werd de theorie die verondersteld werd het Kant-Laplace model te vervangen, wiskundig ongeldig bevonden. Andere pogingen zoals de ‘driesterrenbotsing’ (Littleton) en de supernovatheorie van Hoyle werden eveneens uitgesloten. De nevelhypothese werd in ere hersteld, maar op een hoger niveau dan voordien. Niet louter een herhaling van de ideeën van Kant en Laplace. Men begrijpt nu bijvoorbeeld dat de stof-en gaswolken die voorkwamen in het model veel groter zijn dan zij dachten. Op zo een immense schaal zou de wolk onderhevig zijn aan turbulentie, waarbij draaikolken worden gevormd die vervolgens leiden tot afzonderlijke systemen. Dit dialectische model werd in 1944 ontwikkeld door de Duitse astronoom Carl F. von Weizsäcker en geperfectioneerd door de Zweedse astrofysicus Hannes Alfvén.

Weizsäcker rekende uit dat er voldoende materie aanwezig zou zijn in de grootste draaikolken om sterrenstelsels te creëren, die via turbulentie aanleiding zouden geven tot ondergeschikte draaikolken, die op hun beurt zonnestelsels voortbrengen. Alfvén bestudeerde het magnetisch veld van de zon. In een vroeg stadium draaide de zon rond met hoge snelheid, maar werd uiteindelijk afgeremd door haar magnetisch veld. Dit gaf een afwijkende beweging aan de planeten. De nieuwe versie van de Kant-Laplace-theorie wordt nu algemeen aanvaard als de meest waarschijnlijke theorie over het ontstaan van het zonnestelsel.

De geboorte en de dood van sterren zijn een voorbeeld van de dialectische werking van de natuur. Voor de nucleaire brandstof uitgeput geraakt, gaat de ster door een lange en rustige ontwikkeling die miljoenen jaren duurt. Maar zodra het kritische punt bereikt wordt, komt ze op gewelddadige wijze aan haar einde, waarbij ze onder invloed van haar eigen gewicht implodeert in minder dan één seconde. Tijdens dit proces komt een kolossale hoeveelheid energie vrij in de vorm van licht, waarvan in enkele maanden tijd meer wordt uitgestraald dan de zon uitstraalt in een miljard jaar. Licht dat echter maar een kleine fractie van de totale energie van een supernova vertegenwoordigt. De kinetische energie van de explosie is tien keer groter. Misschien nog wel tien keer meer ontsnapt in de vorm van neutrino’s, die in een fractie van een seconde worden uitgestraald. Het grootste deel van de massa van de ster wordt de ruimte in geslingerd. De aarde en alles er op, wijzelf inbegrepen, is volledig samengesteld uit dit gerecycleerd sterrenstof, en het ijzer in ons bloed is een typisch staaltje van gerecycleerd kosmisch puin.

Zulke kosmische revoluties, zoals die waar de aarde uit voortkwam, zijn zeldzame gebeurtenissen. In ons eigen sterrenstelsel werden slechts drie supernova’s opgetekend in de laatste 1000 jaar. De helderste werd in 1054 gezien door Chinese waarnemers en bracht de Krabnevel voort. De classificatie van de sterren heeft bovendien tot de conclusie geleid dat er in het heelal geen nieuw soort materie te vinden is. Overal bestaat dezelfde materie. De belangrijkste kenmerken van het spectrum van alle sterren komen overeen met de substanties die op aarde bestaan. De ontwikkeling van de infrarood-astronomie maakte inwendig onderzoek van donkere interstellaire wolken mogelijk maakte. Daar worden waarschijnlijk de meeste nieuwe sterren gevormd.

De geboorte van ons zonnestelsel ongeveer vijf miljard jaar geleden ontstond uit een wolk uiteengeslingerd puin van een uitgedoofde ster. De huidige zon ontwikkelde zich in het centrum van de draaiende platte wolk, terwijl de planeten zich op verschillende tijdstippen rondom de zon ontwikkelden. Men neemt aan dat de buitenste planeten – Jupiter, Saturnus, Uranus en Pluto – een staal zijn van de oorspronkelijke wolk, bestaande uit waterstof, helium, methaan, ammoniak en water. De kleinere binnenste planeten – Mercurius, Venus, de Aarde en Mars – zijn rijker aan zware elementen en armer aan gassen zoals helium en neon, die konden ontsnappen gezien de zwakkere zwaartekracht.

Aristoteles dacht dat alles op aarde vergankelijk was, maar dat de hemel zelf onveranderlijk en onsterfelijk waren. Nu weten we beter. Terwijl we vol bewondering naar de uitgestrektheid van de nachtelijke hemel staren, weten we dat alle hemellichamen die flikkeren in de duisternis ooit zullen uitdoven. Niet enkel gewone stervelingen, maar zelfs de sterren die de namen van goden dragen, zijn onderhevig aan verandering, geboorte en dood. En in zekere zin brengt deze kennis ons dichter bij dat grote universum van de natuur, waaruit we voortkomen en waar we op een dag terug naartoe keren. Onze zon heeft momenteel nog voldoende waterstof, maar uiteindelijk komt er een moment dat het leven op aarde onmogelijk wordt. Alle individuele wezens moeten plaats ruimen, maar de wonderbaarlijke diversiteit van het materiële universum is eeuwig en onvernietigbaar. Het leven ontstaat en vergaat, en ontstaat steeds opnieuw. Zo was het. En zo zal het altijd zijn.

Voetnoten

^[114]Geciteerd in Lerner, op. cit., p. 214.

^[115]Ibid., p. 152.

^[116]Ibid., p. 158.

^[117]Ibid., pp. 39-40.

^[118]The Rubber Universe, pp. 11 and 14, onze cursivering.

^[119]Geciteerd in Lerner, op. cit., pp. 164-5.

^[120]P. Davies, op. cit., pp. 123, 124-5 and 126.

^[121]Lerner, op. cit., p. 14

^[122]Ibid., pp. 52, 196, 209 and 217-8.

^[123]Ibid., pp. 153-4, 221 and 222.

^[124]Ibid., p. 149.

^[125]T. Ferris, op. cit., p. 204.

^[126]S. W. Hawking, A Brief History of Time, From the Big Bang to Black Holes, p. 34.

^[127]Ibid., pp. 46-7 and 33.

^[128]Engels, Anti-Dühring, pp. 64-5.

^[129]Ibid., p. 68.

^[130]Hawking, op. cit., pp. 50 and 88-9.

^[131]Ibid., p. 89.

^[132]Engels, The Dialectics of Nature, pp. 68-9.

^[133]Hawking, op. cit., p. 116.

^[134]Engels, Anti-Dühring, pp. 62-3.

^[135]Lerner, op. cit., p. 161.

^[136]J. Davidson en W. Rees-Mogg, op. cit., p. 447

• Vorige
• Volgende