De meeste kosmologen geloven tegenwoordig dat het heelal waarin we wonen zo’n 15 miljard jaar geleden in een titanische explosie of vuurbal die de oerknal wordt genoemd, tot aanzijn kwam. In tegenstelling tot wat men gewoonlijk denkt, beweert de moderne oerknaltheorie niet dat een geconcentreerde klont materie, die zich op een bepaald punt in de ruimte bevond, plotseling ontplofte, waardoor brokstukken met hoge snelheid werden weggeslingerd; ze stelt wel dat de ruimte zelf, tegelijk met de tijd, op het moment van de oerknal ontstonden. De geboorte van het heelal zou zich op de volgende manier hebben voltrokken.¹ In het begin kwam spontaan uit het niets een uiterst klein bolletje tijdruimte tevoorschijn, met een doorsnee van een miljard-biljoen-biljoenste centimeter (10^-33 cm) als gevolg van een toevallige quantumfluctuatie. Het kwam in de greep van een intense antigravitatie kracht die het met explosieve snelheid deed zwellen. In nauwelijks meer dan een miljard-biljoen-biljoenste seconde zette het heelal zich uit tot ongeveer 10 cm, de omvang van een grapefruit. Daarna verdween de antigravitatie kracht en kwam aan de inflatiefase van versnelde uitdijing abrupt een einde onder een uitbarsting van warmte. De warmte- en gravitatie-energie van de uitdijende ruimte brachten vervolgens materie voort en, naarmate het heelal afkoelde, begonnen zich hoe langer hoe meer structuren ‘uit te kristalliseren’ – eerst atoomkernen, vervolgens atomen en tenslotte melkwegstelsels, sterren en planeten.

Oerknaltheoretici waren vroeger van mening dat op het moment van de oerknal het hele universum was geconcentreerd in een oneindig klein punt van oneindig grote dichtheid en hoge temperatuur, die bekend was als een ‘singulariteit’. In werkelijkheid echter kunnen grootheden niet oneindig groot of oneindig klein worden, omdat het wiskundige abstracties zijn. De meest recente mening van kosmologen is dat singulariteiten niet kunnen bestaan: vóór 10^-43 seconde na de oerknal, toen het heelal een doorsnee van 10^-33 cm had, wordt, zo zegt men, het onderscheid tussen tijd en ruimte verdoezeld als gevolg van quantumfluctuaties, met als resultaat dat zich nooit een oneindig klein punt kan vormen en het ontstaan van het heelal niet op een nauwkeurig tijdstip plaatsvindt maar wordt ‘uitgesmeerd’.

De oerknaltheorie – het standaard-scheppingsverhaal van de moderne wetenschap – berust in hoofdzaak op drie waarnemingen. Ten eerste heeft men in de eerste decennia van de eeuw ontdekt dat het licht van ververwijderde melkwegstelsels een ‘roodverschuiving’ vertoont, d.w.z. een verschuiving naar de kant van het rood of het langegolf-einde van het spectrum. Dit werd uitgelegd als een teken dat de melkwegstelsels zich met grote snelheid van elkaar verwijderen en dat het heelal uitdijt; hieruit concludeerde men dat het heelal zijn oorsprong had in een enorme explosie. Ten tweede werd in 1964 ontdekt dat het heelal wordt omspoeld door een uniforme microgolfstraling van even onder 3 graden kelvin. Een microgolfachtergrond van hoogstens 30 graden kelvin, als overblijfsel van de oerknal, had men al eerder voorspeld. Ten derde meent men met de oerknaltheorie de betrekkelijke hoeveelheden waterstof, helium en andere lichte elementen in het heelal te kunnen verklaren. In een toelichting op het bewijs van de oerknal schrijft de New Scientist: ‘Nog nooit is zo’n machtig bouwwerk op zulke onsolide fundamenten opgetrokken’.²

Wat de roodverschuiving betreft is het ongetwijfeld juist dat de spectraallijnen in het licht van sterren in ons melkwegstelsel een roodverschuiving vertonen als de sterren zich van ons verwijderen en een blauwverschuiving als ze zich naar ons toe bewegen, wat het gevolg is van respectievelijk het uitrekken en het inkrimpen van de lichtgolven. Aangezien het licht van alle melkwegstelsels op enkele naburige na, een roodverschuiving te zien geeft, zou dit kunnen betekenen dat het heelal zich uitzet. Men zegt dat het oerknalheelal sedert zijn schepping steeds is blijven uitdijen, van 300.000 km in doorsnee na één seconde tot tientallen miljarden lichtjaren in doorsnee nu. De roodverschuiving van het licht van verre melkwegstelsels neemt toe met de afstand en dat betekent, zo legt men het uit, dat melkwegstelsels zich van elkaar af bewegen met een snelheid die tevens toeneemt met de afstand, en dat de snelheid van de verste melkwegstelsels steeds dichter de lichtsnelheid nadert. In werkelijkheid gelooft men niet dat melkwegstelsels zich door de ruimte van elkaar verwijderen, maar dat de ruimte zelf zou uitdijen, zodat de open ruimten tussen de melkwegstelsels worden uitgerekt als een stuk rubber. Kosmologen citeren vaak de analogie van een ballon met gelijkmatig over zijn oppervlak verspreide stippen; naarmate de ballon opzwelt, ‘bewegen’ de stippen zich verder uit elkaar. De stippen stellen clusters melkwegstelsels voor en de ballon de ruimte-tijd structuur.

Er zijn evenwel andere uitleggingen van de roodverschuiving mogelijk, waarvan de voornaamste de hypothese van het ‘vermoeide licht’ is, die zegt dat de roodverschuiving wordt teweeggebracht doordat het licht op zijn reis door de ruimte energie verliest. Er bestaan twee versies van deze theorie. De eerste zegt dat lichtdeeltjes energie verliezen wanneer ze in botsing komen met stofdeeltjes in het intergalactische medium. Om echter het totaal van de waargenomen roodverschuivingen te verklaren, zou het intergalactische medium 100.000 maal dichter moeten zijn dan men plaatselijk heeft waargenomen. De tweede mogelijkheid is dat het licht energie verliest als het zich door de ether beweegt, een subtiel medium dat de hele ruimte doordringt en het substraat vormt van alle fysieke materie (het intergalactische medium van fysiek gas en stof inbegrepen). Het bestaan van de ether is door de eeuwen heen door mystieke filosofen verdedigd; het komt overeen met wat de meeste fysici van tegenwoordig bij voorkeur het ‘quantumveld’ of ‘quantumvacuüm’ noemen, hoewel sommigen van hen toch weer de term ‘ether’ gaan gebruiken. Deze verklaring van de roodverschuiving is aan de hand gedaan door G. de Purucker en op jongere datum door Jean-Paul Vigier, een vooraanstaand Frans fysicus.³ Momenteel is er geen afdoend bewijs dat een uitdijend heelal de juiste verklaring is. Zoals één oerknalkosmoloog opmerkt, ‘de onplezierige gedachte blijft hangen: zouden we het helemaal bij het verkeerde eind kunnen hebben?’⁴

Volgens het oerknalmodel duidt de uniforme microgolfachtergrondstraling erop dat de stof in het jonge heelal uiterst gelijkmatig was verspreid. Er is lange tijd geen bewijs geweest van mogelijke fluctuaties of ‘klontvorming’ van waaruit melkwegstelsels zich zouden hebben kunnen verdichten. In april l992 werd echter bekendgemaakt dat de Cosmic Background Explorer (COBE) satelliet van NASA minuscule inhomogeniteiten of ‘rimpelingen’ in de achtergrondstraling had ontdekt. Hoewel sommige wetenschappers deze resultaten begroetten als de ontdekking van de Heilige Graal, namen anderen een nuchterder standpunt in, omdat de fluctuaties veel te groot in omvang zijn om de voorouders te zijn van melkwegstelsels en clusters die nu worden waargenomen, en de fluctuaties zijn slechts ca. één 30 miljoenste van een kelvin – veel te nietig om op te treden als het zaad waaruit zich structuren vormen. Terwijl dus de ontdekkingen van COBE bij oerknaltheoretici een gunstig onthaal vonden, ‘verwezen ze tegelijkertijd de meeste specifieke modellen van kosmologen voor de vorming van het heelal naar de prullemand’.⁵

Behalve de microgolfachtergrond is er een uniforme achtergrond van radiogolven, röntgenstralen, gammastralen en kosmische stralen, die geen van alle worden verklaard in termen van de oerknal. Men denkt dat de hoofdbron van bijvoorbeeld de kosmische stralingsachtergrond supernova-explosies zijn, terwijl de diffuse röntgenstraling mogelijk door intergalactisch gas of door een zeer groot aantal extragalactische röntgenbronnen wordt uitgezonden. Verscheidene wetenschappers hebben geopperd dat de microgolfachtergrond ook een andere oorsprong dan de oerknal kan hebben. Als al het waargenomen helium in sterren zou worden geproduceerd, zou de vrijgekomen energie precies de juiste hoeveelheid zijn om de microgolfachtergrond voort te brengen. Om de grote variaties glad te strijken en alleen de door COBE waargenomen zeer kleine fluctuaties over te laten, zou de straling moeten zijn verspreid door een proces van absorptie en re-emissie. Chandra Wickramasinghe en Fred Hoyle hebben te kennen gegeven dat dit gedaan zou kunnen zijn door uiterst kleine draadvormige ijzerkristallen in de intergalactische ruimte.⁶ De plasmafysici Eric J. Lerner en Tony Peratt denken dat dit ook zou kunnen plaatsvinden door energierijke elektronen, die in spiraalvormige banen om de veldlijnen van magnetische velden in de intergalactische ruimte bewegen. Aan het bestaan van een dergelijke ‘radio-nevel’ tussen de sterrenstelsels wordt kracht bijgezet door andere waarnemingen. Als die inderdaad bestaat, zou dit het ontstaan van de microgolfachtergrond uit een oerknal uitsluiten, omdat daardoor vervormingen teweeg zouden worden gebracht in het zwartlichaam-spectrum van een microgolfachtergrond die uit een oerknal voortkwam, maar zulke vervormingen zijn niet waargenomen.⁷

Men neemt aan dat het merendeel van de chemische elementen in het heelal is voortgebracht door nucleaire reacties in sterren, maar deze verklaring gaat niet op voor enkele van de lichtste elementen. Deze zouden kunnen zijn voortgebracht in een oerknal, en de oerknaltheorie voorspelt wat hun hoeveelheid zou moeten zijn. Recente waarnemingen hebben evenwel aangetoond dat er minder helium en veel minder deuterium en lithium in het heelal is dan de theorie voorspelt.⁸ De voornaamste uitdaging waarvoor de bestrijders van de oerknal zich geplaatst zien, is een verklaring te geven voor de aanwezigheid van 24% helium, die onmogelijk door bestaande sterren alleen kan zijn geproduceerd – zeker niet in de tijd die de oerknaltheorie daarvoor aangeeft. Het zou evenwel kunnen worden verklaard indien, zoals sommige astronomen geloven, de vorming van een generatie van massieve kortlevende sterren plaatsvond in de eerste vormingsstadia van een melkwegstelsel, die vervolgens als supernova’s explodeerden, waardoor het helium door de hele ruimte werd verspreid.⁹

Oerknaltheorieën bevatten kennelijk veel hoogst speculatieve en tamelijk exotische denkbeelden, waarvan vele absoluut niet voor toetsing vatbaar zijn. Maar het feit dat een bepaald scenario theoretisch mogelijk is en dat ingewikkelde wiskundige stellingen kunnen worden ontworpen om het te onderbouwen, hoeft niet te betekenen dat het ooit is gebeurd, zelfs al is het verenigbaar met kenmerken van het heelal die we nu waarnemen. G. de Purucker wijst erop dat, al is de wiskunde een zeer waardevol instrument van het menselijk denken, zijzelf geen waarheid kan fabriceren, want ‘de wiskundige molen brengt alleen voort wat erin wordt gestopt’; de resultaten hangen af van de veronderstellingen, maar deze kunnen onjuist zijn. Hij zegt ook:

wetenschappelijke theorieën en speculaties worden in bepaalde opzichten zo metafysisch, dat ze op zekere punten niet alleen beginnen samen te vallen met de leringen van de esoterische filosofie, maar in enkele gevallen deze leringen werkelijk voorbijschieten en een andere koers inslaan.¹⁰

De Purucker verwierp de theorie die werd opgesteld door de Belgische priester en kosmoloog, Georges Lemaître – de vader van de oerknal – die betoogde dat het waarneembare heelal tot zijn huidige omvang is uitgedijd uit een ‘oeratoom’, en opperde in plaats daarvan dat de roodverschuiving kan worden veroorzaakt door licht dat een vorm van vertraging ondergaat als het door de ether van de ruimte trekt voordat het de aarde bereikt. Hij schreef:

Het occultisme bevestigt dat er in alle dingen, de grote zowel als de kleine, of het een heelal, een zon, een mens, of een ander wezen is, een voortdurende, eeuwige, cyclische diastole en systole plaatsvindt, overeenkomstig die van het menselijk hart. [Deze kosmische hartslag] lijkt in het geheel niet op het uitdijend heelal. Het geraamte of lichaam van het heelal, of we met dit woord het melkwegstelsel of een verzameling melkwegstelsels bedoelen, is tijdens de periode van zijn manvantara [actieve levensperiode] stabiel, zowel wat de relatieve structuur als de vorm betreft – net als het menselijk hart, wanneer dit eenmaal zijn volle wasdom en werking heeft bereikt.¹¹

Dus zelfs al zou men kunnen aantonen dat alle melkwegstelsels zich momenteel van elkaar af bewegen, dan hoeft dat niet te betekenen dat we, door eenvoudig terug in de tijd te extrapoleren, daaruit kunnen concluderen dat in het verre verleden alle materie van het heelal geconcentreerd was in een enkel microscopisch punt.

De oerknalhypothese is kennelijk nog niet bewezen en daarom is het van belang dat alle alternatieven onbevooroordeeld worden besproken. Helaas schijnt de oerknal voor een groot aantal wetenschappers een geloofsartikel te zijn geworden; in 1951 kreeg ze zelfs de zegen van Paus Pius XII! Geoffrey Burbidge wijst erop dat astronomische leerboeken de kosmologie niet langer behandelen als een open onderwerp en dat kosmologen vaak onverdraagzaam zijn als het om opvattingen gaat die afwijken van het oerknalgeloof. Onderzoekers die de heersende orthodoxie in twijfel trekken, ondervinden dat het gewoonlijk moeilijker is om financiële steun te verkrijgen, van uitrustingen gebruik te maken en hun artikelen gepubliceerd te krijgen. Enkele jaren geleden werd Halton Arp telescooptijd geweigerd aan de sterrenwachten van Mount Wilson en Palomar, omdat zijn observatieprogramma bewijzen had gevonden die in strijd waren met het standaard-oerknalmodel.¹²

Een alternatief model dat eens evenveel waardering genoot als de oerknal is de ‘steady state’ theorie, die in l948 voor het eerst werd voorgesteld door Hermann Bondi, Thomas Gold en Fred Hoyle. Ook dit model gaat ervan uit dat het heelal uitdijt, maar stelt dat het in ruimte en tijd geen begin of einde heeft. Het heelal handhaaft een constante gemiddelde dichtheid, omdat materie en energie voortdurend worden gecreëerd om nieuwe sterren en melkwegstelsels te vormen in hetzelfde tempo waarin de oude niet langer waarneembaar worden als gevolg van hun toenemende afstand. Toen men de kosmische microgolf-achtergrondstraling ontdekte, werd die algauw begroet als de vage nagloeiing van de oerknal, en trok het ‘steady state’ model niet langer veel aandacht.

De kosmologen Fred Hoyle, Geoffrey Burbidge en Jayant Narlikar hebben onlangs een gedetailleerd ‘quasi-steady state’ model van het heelal ontwikkeld. Evenals in het oorspronkelijke model stellen ze dat het heelal altijd heeft bestaan, maar ze hebben het denkbeeld van de onafgebroken schepping van materie laten varen, in plaats waarvan ze opperen dat er zich 10 à 15 miljard jaar geleden een reeks van grote scheppings-gebeurtenissen of kleine oerknallen heeft voorgedaan, waardoor ons deel van het heelal ging uitdijen. Sindsdien bleven zich kleinere scheppings-gebeurtenissen voordoen, die energetische objecten voortbrachten, zoals quasars en radiosterrenstelsels. In de toekomst zal echter de uitdijing van ons deel van het heelal afnemen, wat de vorming van nieuwe scheppingscentra en opnieuw een episode van grote scheppingsgebeurtenissen mogelijk maakt. Hoyle en zijn collega’s zeggen dat het nieuwe model ‘niet bedoeld is om een kant en klaar beeld van de kosmologie te geven, [maar] om de deur te openen naar nieuwe opvattingen, die tegenwoordig worden geblokkeerd doordat men zich blindstaart op de oerknalkosmologie’.¹³

Er is een overvloed van bewijzen voor de doorgaande vorming van astronomische structuren. Ook nu nog worden er sterren geboren, zoals in de Orionnevel in ons eigen melkwegstelsel. De standaard-oerknaltheorie voorspelt dat alle melkwegstelsels zich in een betrekkelijk korte periode hebben gevormd en dat ze alle tussen de 10 en 15 miljard jaar oud moeten zijn. Maar onderzoekingen door de Infrarood Astronomische Satelliet (IRAS) geven verscheidene gevallen te zien van melkwegstelsels, die ‘jong’ zijn ten opzichte van sterren die daarbinnen zijn aangetroffen. Astronomen hebben ook buitengewoon oude melkwegstelsels ontdekt die blijkbaar zijn gevormd lang voordat het oerknalheelal voldoende kon zijn afgekoeld. De tijdschaal voor de vorming van melkwegstelsels is blijkbaar ingewikkelder dan men aanvankelijk dacht.

In 1986 heeft men ontdekt dat er behalve clusters en superclusters van melkwegstelsels ook supercluster-complexen zijn – reusachtige galactische ketens die een ruimte van meer dan een miljard lichtjaar beslaan en van elkaar gescheiden zijn door enorm grote leegten. Omdat geen enkele versie van de oerknal het bestaan van zulke gigantische structuren heeft voorspeld, bezagen kosmologen de nieuwe ontdekking met ongerustheid. Door de snelheden te meten waarmee melkwegstelsels zich nu bewegen en de afstand die ze zouden hebben afgelegd om dergelijke structuren te vormen, heeft men geschat dat er minstens 100 miljard jaar nodig zou zijn geweest om deze complexen te bouwen – 5 tot 12 maal de leeftijd die aan het heelal door de oerknaltheorie wordt toegeschreven. Het is mogelijk dat de materie zich in het verleden veel sneller voortbewoog en later vaart minderde, maar deze vertraging zou vervormingen van verscheidene percenten hebben teweeggebracht in het zwartlichaam-spectrum van de microgolfachtergrond en men heeft geen vervormingen van die aard waargenomen.¹⁴

 

Verwijzingen

1. P. Davies & J. Gribbin, The Matter Myth, Simon & Schuster/Touchstone, 1992, blz. 162-73.
2. New Scientist, 21/28 december 1991, blz. 3.
3. De Esoterische Traditie, Theosophical University Press, 2001, blz. 224-6; E.J. Lerner, The Big Bang Never Happened, Vintage Books, 1992, blz. 429.
4. J. Silk, The Big Bang, W.H. Freeman and Company, 1989, blz. 396.
5. Scientific American, juli 1992, blz. 9.
6. New Scientist, 2 maart 1991, blz. 51.
7. The Big Bang Never Happened, blz. 50-1, 268-78.
8. Ibid., blz. xviii-xx.
9. Ibid., blz. 266-7.
10. Bron van het Occultisme, Theosophical University Press Agency, Den Haag, 1990, blz. 89.
11. Ibid., blz. 90.
12. Scientific American, februari 1992, blz. 96.
13. New Scientist, 27 februari 1993, blz. 14.
14. The Big Bang Never Happened, blz. 31.