Het mysterieuze heelal

Sterrenkundigen hebben de afgelopen vier eeuwen enorme vorderingen gemaakt in het ontraadselen van het heelal. Aan het einde van de zestiende eeuw drong nog maar net het besef door dat de sterren aan de nachtelijke hemel allemaal zonnen zijn, misschien vergezeld door planeten zoals de aarde, en de wetenschap moest nog wennen aan het idee dat de thuisplaneet van de mens geen centrale positie in het heelal inneemt. De telescoop was nog niet uitgevonden, van sterevolutie had nog nooit iemand gehoord, dat er andere vorming van straling bestonden dan zichtbaar licht was onbekend, en de vraag naar de oorsprong van de kosmos lag op het terrein van de religie.

Aan het begin van de eenentwintigste eeuw draaien er telescopen in een baan om de aarde, en wordt het heelal bestudeerd door kolossale kijkers, radiotelescopen en röntgensatellieten. Er zijn zachte landingen gemaakt op de maan, Venus en Mars, en alle planeten in het zonnestelsel zijn van nabij bezocht door onbemande ruimtesondes. De levensloop van sterren kent weinig geheimen meer, de energiebron van de zon is ontraadseld, en astronomen hebben excentrieke bewoners van het Melkwegstelsel ontdekt als witte dwergen en pulsars. Er is aangetoond dat andere sterren vergezeld worden door planeten en dat de talloze sterrenstelsels in het heelal gegroepeerd zijn in clusters en superclusters. Zelfs de vraag naar geboorte, levensloop en toekomst van de kosmos als geheel is voor een belangrijk deel beantwoord.

ashes

Toch blijft het heelal ons voorstellingsvermogen tarten. Hoe groot is het? Waar houdt het op? En wat ligt er buiten? Een eindig heelal is moeilijk voorstelbaar: is er dan ergens een rand, en wat ligt daar dan achter? Hoe veel sterrenstelsels zijn er in zo’n eindig heelal, en waardoor is dat aantal bepaald? Maar een oneindig heelal druist ook in tegen ons gezonde verstand. Waarin zou zo’n oneindig grote ruimte kunnen uitdijen? En hoe kan een oneindig heelal ooit ontstaan zijn uit het niets?

Al even moeilijk voorstelbaar is de begrenzing die de kosmos kent in de tijd: vóór de oerknal was er geen heelal, en bestond er dus geen ruimte, geen tijd, geen materie en geen energie. Maar waarom kwam daar dan ooit verandering in? Waarom ging het absolute Niets over in een rijk gestructureerd Iets? Waardoor werd de oerknal veroorzaakt? Waaraan hebben de natuurwetten hun bestaan te danken? En, zoals Einstein zich al afvroeg, had het heelal ook heel anders kunnen zijn dan het nu is?

Met name die laatste vraag heeft belangrijke filosofische consequenties, en kan ook door beroepsastronomen nog steeds niet naar tevredenheid worden beantwoord. Niemand weet waaraan de natuurconstanten hun waarden ontlenen, waarom de vier natuurkrachten (de zwaartekracht, de elektromagnetische kracht en de sterke en zwakke kernkracht) de sterktes hebben die ze hebben, en waardoor de natuurwetten van het huidige heelal zijn gedicteerd. Maar er is wél bekend dat een kleine verandering in die fundamentele eigenschappen van de natuur tot een volstrekt onleefbare kosmos zouden leiden.

Als de zwaartekracht iets sterker of iets zwakker zou zijn, zouden er nooit sterren zijn ontstaan, of zouden alle sterren kort na hun geboorte veranderen in zwarte gaten. Als de zwakke kernkracht een iets andere waarde had, was alle materie tijdens de oerknal omgezet in helium, en waren er nooit andere elementen ontstaan. Als de massaverhouding tussen een proton en een elektron (de bouwstenen van waterstofatomen) anders zou zijn, konden er geen stabiele atomen bestaan. In al die gevallen was er nooit leven in het heelal ontstaan.

Is het heelal dan speciaal ontworpen voor het leven? Of is er gewoon sprake van toeval? Had het ook anders kunnen zijn? Misschien wel – dan waren wij er alleen niet geweest om ons daarover te verbazen. Of bestaat er een nog niet ontdekt natuurkundig principe waaruit alle natuurwetten, -krachten en -constanten logisch voortvloeien? En waarom zou die allesomvattende theorie dan precies een heelal voorschrijven waarin complexe structuren als sterrenstelsels, sterren, planeten, organische moleculen en levende wezens kunnen ontstaan?

Sommige theoretici hebben geen vrede met zo’n onverklaarbaar toeval. Ze stellen zich voor dat er meerdere heelallen zijn, ‘parallel’ aan het onze, waarin de natuurconstanten heel andere waarden hebben. Elke mogelijke combinatie zou wel ergens gerealiseerd zijn, en vanzelfsprekend blijken wíj ons in het heelal te bevinden waar de omstandigheden gunstig zijn voor het ontstaan van leven.

Het heelal is een wonderlijk oord. Hoe beter we de kosmos leren kennen, hoe mysterieuzer het wordt. De wetenschappelijke ontdekkingstocht van de afgelopen eeuwen heeft veel nieuwe inzichten opgeleverd, maar minstens even veel raadsels blootgelegd. En zo zal het de komende tijd wel blijven. Het avontuur is nog maar net begonnen.

Leave a Reply