De vierdimensionale oerknaltheorie

Transcriptie

1 2017 De vierdimensionale oerknaltheorie De vorm van het (gekromde) heelal is ontstaan tijdens de oerknal (door uitdijing van elk punt in het heelal als uitdijend middelpunt van het heelal) of bestond al bij de laatste eindkrak. De oerknal was ruimtelijk vierdimensionaal. Henk Lahuis

2 Ben ik slimmer dan Georges Lemaître, de 20 e -eeuwse grondlegger van de oerknaltheorie? Nee, absoluut niet! Ik ben wel zeer geïnteresseerd in het heelal. Ik heb veel tijd tot mijn beschikking gehad. Ik heb heel veel kennis tot mijn beschikking via internet. Ik ben een autodidactische natuurfilosoof, géén natuurwetenschapper. Ik stel vragen waarop de natuurwetenschap nog geen antwoord geeft. Ik ben sterk in het leggen van verbanden. Ik heb een sterk ruimtelijk voorstellingsvermogen. Ik durf te twijfelen. Ik ga net zo lang door tot ik antwoorden plausibel en consistent vindt. Henk Lahuis Wubbo Ockels (Nederlands eerste astronaut) `Het beeld van de wereld is het gereedschap waarmee wij denken.` Pagina 1

3 Samenvatting Sinds 1965 weten we met de ontdekking van de kosmische achtergrondstraling dat het heelal 13,8 miljard jaar oud is, in welke richting we ook kijken. Dat was het ultieme bewijs voor het kosmologisch principe. Het in 1935 door Arthur Milne beschreven principe dat het heelal er op grote schaal in alle richtingen hetzelfde uitziet (isotroop) en dat het op iedere plaats dezelfde eigenschappen bezit (homogeen). Al in 1931 had Georges Lemaître vanuit de algemene relativiteitstheorie bedacht dat het heelal lang geleden dicht opeen gepakt zat. Er was één zeer kleine, vreselijk hete bol van materie. De dichtheid moet ontzettend groot zijn geweest. Lemaître dacht dat deze bol ongeveer 18 miljard jaar geleden met een enorme klap ontplofte. De term 'big bang' werd pas in 1950 gebruikt door Fred Hoyle als een denigrerende aanduiding om zijn afkeer van de theorie van Lemaître tot uitdrukking te brengen. Hoyle zelf was voorstander van het concurrerende maar thans verlaten steady statemodel. In 1981 voegde Alan Guth het idee van kosmische inflatie aan de oerknal toe, het idee dat het heelal vrijwel direct na de oerknal gedurende seconde een fase van exponentiële uitbreiding heeft doorgemaakt. Gedurende dit minuscule tijdsinterval zou het heelal tussen de en keer zo groot zijn geworden. Sinds 1981 zijn er géén nieuwe ideeën omtrent de opbouw van het heelal hieraan toegevoegd. Eigenlijk is dat raar, omdat mijn vierdimensionale oerknaltheorie zo voor het grijpen ligt. Deze theorie geeft aan dat de vorm van het (gekromde) heelal is ontstaan tijdens de oerknal (door uitdijing van elk punt in het heelal als uitdijend middelpunt van het heelal) of al bestond bij de laatste eindkrak. De oerknal was ruimtelijk vierdimensionaal. Het is niet zo dat de oerknal sterrenstelsels door het heelal blaast als een explosie, maar de oerknal laat het heelal vanaf het begin vanuit elk punt in het heelal explosief groeien. Elk sterrenstelsel blijft dus al vanaf de oerknal (in grote lijnen) op het zelfde punt staan (staat dus stil). Aleksander Friedmann formuleerde in 1922 de uitgangspunten dat het heelal er in iedere richting waarin we kijken hetzelfde uitziet, en dat dit gaat ook opgaat wanneer we het heelal vanaf een andere plek zouden bekijken. Wanneer we kijken naar de vorm van een supernova en we vergelijken dit met het kosmologisch principe en de uitgangspunten van Friedmann waar de oerknal wel aan voldoet, kom ik tot de conclusie dat een supernova niet aan het kosmologisch principe en de uitgangspunten van Friedmann voldoet. Waarom niet vroeg ik mij af. Het antwoord hierop is te vinden in mijn vierdimensionale oerknaltheorie. In hoofdstuk 1 leg ik mijn vierdimensionale oerknaltheorie uit. In hoofdstuk 2 geef ik een beschrijving hoe we ons een ruimtelijk vierdimensionaal heelal moeten voorstellen. Hoofdstuk 3 geeft antwoord op de vraag waarom het lijkt alsof het heelal een omvang heeft die precies zo groot is als de afstand die een foton vanuit de oerknal heeft afgelegd om ons op dit moment te passeren. In hoofdstuk 4 zal ik aantonen dat tijd als solitaire entiteit in een ruimtelijk vierdimensionaal heelal leidt tot een heelal dat op dit moment krimpt en dat voor een beschrijving van het huidige heelal de noodzaak van donkere energie met een aan de zwaartekracht tegengestelde werking ontbreekt. ing. Henk Lahuis Speciale dank gaat uit naar mijn, helaas op 30 maart 2017 overleden, broer Bert, die mij stimuleerde op de ingeslagen weg door te gaan, mijn dochter Miranda, die vaak als filosofisch klankbord fungeerde en prof. dr. Erik Peter Verlinde (hoogleraar in de theoretische fysica aan de Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica van de Universiteit van Amsterdam) die mij er in zijn mail van 5 maart 2017 toe aanzette het bestaand beeld van de wereld in twijfel te trekken. henk.lahuis@home.nl Pagina 2

4 Inhoudsopgave blz. Samenvatting 2 Hoofdstuk 1 De vierdimensionale oerknaltheorie 4 Hoofdstuk 2 Hoofdstuk 3 Hoe moeten we ons een ruimtelijk vierdimensionaal heelal voorstellen? 8 Waarom lijkt het alsof het heelal een omvang heeft die precies zo groot is als de afstand die een foton vanuit de oerknal heeft afgelegd om ons op dit moment te passeren? 12 Hoofdstuk 4 Waarom lijkt het alsof ons heelal op dit moment uitdijt? 15 Pagina 3

5 Hoofdstuk 1 De vierdimensionale oerknaltheorie Basis van de vierdimensionale oerknaltheorie ligt in de stellingen van Aleksandr Friedmann 1) en het kosmologisch principe van Arthur Milne 2). Friedmann ging uit van twee uiterst eenvoudige veronderstellingen over het heelal: het heelal ziet er in iedere richting waarin we kijken hetzelfde uit, en dit gaat ook op wanneer we het heelal vanaf een andere plek zouden bekijken. Het kosmologisch principe is de aanname in de kosmologie dat het heelal op grote schaal er in alle richtingen hetzelfde uitziet (isotroop) en dat het op iedere plaats dezelfde eigenschappen bezit (homogeen). Het begrip kosmologisch principe werd in 1935 door Arthur Milne geïntroduceerd. Het bewijs voor het kosmologisch principe werd in 1965 geleverd door de min of meer bij toeval door Arno Penzias en Robert Wilson ontdekte kosmische achtergrondstaling 3), die in welke richting je ook kijkt, aangeeft dat het heelal circa 13,8 miljard jaar oud is. Opvallend aan de kosmische achtergrondstraling, die de structuur van het heelal op grote schaal volgt, is dat deze in verregaande mate isotroop (er in alle richtingen hetzelfde uitziet) en homogeen is (het op iedere plaats dezelfde eigenschappen bezit, dit wil zeggen dat elk groot gebied in het heelal gemiddeld dezelfde eigenschappen heeft, zoals bv. materiedichtheid en uitdijingssnelheid). Dit kan alleen verklaard worden als het heelal op grote schaal zodanig gekromd is dat je, vanuit willekeurig welk punt in het heelal je vertrekt, je er in rechte lijn altijd weer terugkomt. Met andere woorden: elk punt in het heelal is het middelpunt van het heelal (we zijn daarin dus niet uniek). Elke plaats in het heelal heeft dus een eigen unieke oorsprong met een eigen unieke opeenvolging van gebeurtenissen, in het vervolg tijd genoemd. Elk punt in het heelal als middelpunt, een oneindige hoeveelheid unieke oorsprongen die op de grote schaal van het heelal al circa 13,8 miljard jaar stil staat (in het middelpunt van het heelal blijft staan). Het is niet zo dat de oerknal sterrenstelsels door het heelal blaast als een explosie, maar de oerknal 4) laat het heelal vanaf het begin vanuit elk punt in het heelal explosief groeien (kosmische inflatie 5) van Alan Guth). Elk sterrenstelsel blijft dus al vanaf de oerknal (in grote lijnen) op hetzelfde punt staan (staat dus stil). Stephen Hawking geeft aan dat inflatie algemene covariantie mist, het hoofdingrediënt van Einsteins theorie dat ervoor zorgt dat elk referentiekader een even geldige beschrijving van het heelal bevat. In plaats van te werken met de volledig geünificeerde vierdimensionale ruimtetijd vereist inflatie dat de ruimtetijd wordt opgesplitst in drie dimensies van ruimte en één van tijd (zie het boek In Einsteins achtertuin van Amanda Gefter 6) ). Hierop ga ik dieper in, in het document Natuurwetten gelden overal. 1 Friedman, A. (1922). "Über die Krümmung des Raumes". Zeitschrift für Physik 2 Milne, E.A. (1935). Relativity, gravitation and world-structure, Oxford: Claredon Press. 3 Penzias, A.A.; Wilson, R.W. (1965). A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s. Astrophysical Journal. 4 Lemaître, G. (1931) The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory, Nature 127, n. 3210, pp Guth, A. (1981) Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems, Physical review, volume 23, nummer 2, 15 januari Gefter, A.: In Einsteins Achtertuin, Maven Publishing, 2014, p. 105 Pagina 4

6 Een foto van de oerknal hebben we niet. We zien alleen de kosmische achtergrondstraling als bewijs van haar gebeurtenis. We hebben natuurlijk wel foto s van ander explosies als supernova s. Eén van deze explosies was de in 1885 waargenomen supernova in het Andromedastelsel op circa 2,5 miljoen jaar van ons vandaan. In 1885 werd de eerste supernova buiten ons melkwegstelsel waargenomen in het sterrenstelsel Andromeda (SN 1885A). Op de foto de restanten van SN 1885A gemaakt op 10 november 1988 door het Kitt Peak National Observatory. Deze supernova vond plaats aan het einde van het plioceen op aarde (circa 2,5 miljoen jaar geleden), de tijd dat Lucy (Austrolopithecus afarensis) op aarde rondliep. De verhouding tussen de oerknal en een supernova is vergelijkbaar met de verhouding tussen een supernova en een exploderend handgranaat. Dat laat onverlet dat er géén enkele aanleiding bestaat om er van uit te gaan dat deze explosies zich in dezelfde driedimensionale ruimte anders zouden moeten ontwikkelen. De ontwikkeling van de oerknal in een driedimensionaal heelal strookt echter niet met het kosmologisch principe. Het kosmologisch principe geeft aan dat het heelal isotroop (er in alle richtingen hetzelfde uitziet) en homogeen is (het op iedere plaats dezelfde eigenschappen bezit, dit wil zeggen dat elk groot gebied in het heelal gemiddeld dezelfde eigenschappen heeft, zoals bv. materiedichtheid en uitdijingssnelheid). Op bovenstaande afbeelding is duidelijk te zien dat deze supernova in elk geval niet isotroop en homogeen is. Waarom voldoet de oerknal dan wel aan het kosmologisch principe? Pagina 5

7 Het verschil in vorm tussen oerknal en supernova kan maar één verklaring hebben. Een supernova explodeert in een bestaande ruimte. Bij de oerknal had de concentratie van quark-gluonplasma of energie géén bestaande ruimte om in te exploderen. Buiten de concentratie van quark-gluonplasma of energie bestond er geen ruimte. Er was géén totaal lege ruimte die zich tot in het oneindige uitstrekte, er was buiten de quark-gluonplasma of energie echt helemaal niets. Dat betekent dat de concentratie van quark-gluonplasma (of energie) voor de oerknal zich al in een vierdimensionale ruimte moest bevinden, om zich in een echt helemaal niets te kunnen bevinden. Het inzicht dat de oerknal een driedimensionale ruimte zou hebben gecreëerd, zou betekenen dat de oerknal een oneindig heelal gecreëerd zou moeten hebben. Dat is vreemd. Bij ons gebeurd een oerknal en op oneindig grote afstand wordt er ineens een driedimensionale ruimte gecreëerd. Dat kan dus niet. Wel zou het natuurlijk kunnen zijn dat er vóór de oerknal een totaal lege driedimensionale ruimte bestond dat zich tot in het oneindige uitstrekte. Dan zou echter onze oerknal weer op een supernova moeten lijken. En dat doet zij niet. Een onbegrensd heelal (het heeft géén rand) dat voldoet aan het kosmologisch principe kan alleen bestaan als de oerknal ruimtelijk vierdimensionaal heeft plaatsgevonden. Vierdimensionaal betekent dat elk punt in het heelal als middelpunt van het heelal uitdijt. Wanneer het heelal per definitie vierdimensionaal is, zal zij dit tot in de kleinste haarvaten moeten zijn. De zijden van een dobbelsteen zijn dus niet recht, maar komen ooit weer bij de dobbelsteen terug na een ronding door het heelal. Met andere woorden de afwijking is zo klein, dat wij het in onze omgeving niet eens kunnen meten Volgens Lee Smolin, een grondlegger van Loop-kwantumzwaartekrachttheorie, moet het heelal als een gesloten systeem worden beschouwd. Het kan niet zijn gemaakt door iets erbuiten, want het heelal is per definitie alles wat er is, en er kan dus niet buiten het heelal bestaan (zie het boek In Einsteins achtertuin van Amanda Gefter 7) ). Het inflatiemodel laat zien dat de oerknal de groei van haar eigen ruimte dusdanig snel liet verlopen, dat deze vele malen sneller ging dan de snelheid van het licht. Stephen Hawking schreef in 1988 in zijn boek A Brief History of Time 8) dat er in het hete-oerknalmodel in het jonge heelal niet genoeg tijd was om de hitte van het ene gebied naar het andere gebied te laten stromen. Tijd zou bij de oerknal opgerekt zijn om dit mogelijk te maken. In mijn notitie Natuurwetten gelden overal ga ik dieper in op het begrip tijd. De ontwikkeling van de oerknal heeft echter niets met te weinig tijd te maken gehad. Doordat het heelal zich (vierdimensionaal) ontwikkelde vanuit elk punt in het heelal als middelpunt van het heelal lijkt het alleen maar zo dat de sterren met een grotere snelheid dan het licht zich van elkaar verwijderen, in werkelijkheid is het alleen maar de tussenruimte die groeit. Overigens gaat de huidige wetenschap al uit van deze gedachte. Ook gaat de huidige wetenschap er nog steeds van uit dat de zwaartekracht het heelal dusdanig gekromd heeft dat het heelal voldoet aan het kosmologisch principe. Fundamenteel gaat het er om dat een iets vierdimensionaal moet zijn om in het niets te kunnen bestaan. 7 Gefter, A.: In Einsteins Achtertuin, Maven Publishing, 2014, p Hawking, S.W. (1988), A Brief History of Time. In het Nederlands verschenen als Het heelal, uitgeverij Bert Bakker Pagina 6

8 Hawking schrijft in hoofdstuk 8 van zijn boek A Brief History of Time dat alle ingewikkelde structuren die we in het heelal kunnen waarnemen, verklaard kunnen worden vanuit de voorwaarde van onbegrensdheid van het heelal en het onzekerheidsprincipe van de quantummechanica. In het Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker-model, een positief gekromd (bolvormig) heelal, wordt het heelal beschouwd als zijnde zonder begrenzing, in welk geval de term 'compact heelal' een heelal beschrijft dat een gesloten variëteit is. De Friedmann-Lemaître- Robertson-Walker-metriek is een exacte oplossing van Einstein-vergelijkingen van de algemene relativiteitstheorie; zij beschrijft een enkelvoudig samenhangende, homogeen, isotropisch uitdijend of inkrimpend heelal. In een gesloten heelal dat de afstotende werking van donkere energie ontbeert zal de zwaartekracht uiteindelijk de uitdijing van het heelal stoppen, waarna het heelal zal starten in te krimpen totdat alle materie in het waarneembare heelal instort, die naar analogie met de oerknal wel de eindkrak wordt genoemd. Of er überhaupt géén ruimte bestond aan het begin van de oerknal is afhankelijk van de vraag of er vóór de oerknal een eindkrak plaatsvond of niet. Zo ja, dan zal dat waarschijnlijk ook al een vierdimensionaal heelal zijn geweest. Pagina 7

9 Hoofdstuk 2 Hoe moeten we ons een ruimtelijk vierdimensionaal heelal voorstellen? Zoals Hawking in hoofdstuk 2 van zijn boek A Brief History of Time schreef is het onmogelijk om je een ruimtelijk vierdimensionale ruimte voor te stellen. Dat we niet vierdimensionaal kunnen kijken is feitelijk juist. We kunnen echter wel degelijk een poging wagen ons een vierdimensionale ruimte voor te stellen. Onderstaand neem ik u mee op deze ontdekkingstocht. Om een beeld op te roepen van hoe ons heelal er uit zou kunnen zien, heeft Aleksandr Friedmann een ballon in gedachten genomen met daarop verspreid op het oppervlakte van de ballon allerlei stippen (melkwegstelsels), zie onderstaande afbeelding. Hij tekende ons driedimensionale heelal als een tweedimensionale wereld zoals de Flatland van Edwin A. Abbott op de oppervlakte van de ballon en gaf aan dat de kromming van het heelal was als de kromming van de ballon. De derde geografische dimensie heeft Friedmann voor het gemak maar even weggelaten (in werkelijkheid is die er natuurlijk nog wel en heeft niets te maken met een binnen- of buitenkant van de ballon). Gevolg was dat we ons nu kunnen voorstellen dat elk punt van het heelal als middelpunt van het heelal gezien kan worden. Door een lijn van ons melkwegstelsel over de ballon te trekken komen we op zeker moment weer terug in ons melkwegstelsel. Door vanuit ons melkwegstelsel niet één lijn te trekken maar in alle richtingen lijnen te trekken, komen we langs alle sterrenstelsels in het heelal (onthoudt dat dit alleen nog maar geld in een tweedimensionale wereld). Het uitdijen of inkrimpen van dit heelal vindt plaats door het opblazen of lucht uitlaten van de ballon. Een op zich perfect model, helaas alleen geschikt voor tweedimensionale werelden als Flatland. Het model van het heelal van Aleksandr Friedmann Pagina 8

10 Vanuit de meetkunde is het mogelijk om met meer dimensies te werken. In een ééndimensionale wereld (een streep) kunnen we alleen alle punten op de streep als middelpunt aanwijzen als we de streep een extra dimensie geven en ombuigen tot een cirkel. In een twéédimensionale wereld kunnen we alle punten op ons papiertje tot middelpunt veranderen door dit papiertje om te buigen tot een bol (zie de ballon van Friedmann op de vorige bladzijde). Willen we in een driedimensionale wereld alle punten tot middelpunt verheffen zullen we een nieuw model moeten introduceren. Mijn eerder genoemde acht geprojecteerd in het binnenste van de aardbol, waarbij de blauwe stippen het aardoppervlak raken. Om dit model enigszins te doorgronden stel ik voor eerst kennis te nemen van een tessaract (een vierdimensionale hyperkubus, zie onderstaande afbeelding). Een tessaract is als een kubus, maar dan niet opgebouwd uit drie dimensies, maar met vier dimensies. Alle hoeken tussen de lijnstukken zijn daarbij ten opzichte van elkaar altijd recht. Een projectie van een tessaract in een driedimensionale ruimte Op de website is een bewegend 3D-projectie van een tessaract opgenomen, in een simpele rotatie rondom het vlak dat de figuur verdeeld van linksvoor naar rechtsachter en van boven naar beneden 9). Hoewel het een bewegend tessaract is blijft het een projectie in een driedimensionale ruimte. Om enigszins het idee te krijgen hoe elk punt in onze aardbol (vanuit het midden van de aardbol tot aan de oppervlakte van de aardbol) tegelijkertijd het middelpunt van de aarde kan zijn, kan dit bewegend beeld van een tessaract u mogelijk helpen. 9 Hise, J., 27 februari 2007, Pagina 9

11 Om nu het vierdimensionale model van het heelal te beschrijven zouden we het heelal kunnen vereenvoudigen naar de vorm van een acht (twee cirkels met banen naar een middelpunt, zie onderstaande afbeelding). De zwarte stip hierin is ons melkwegstelsel in het midden van het heelal op het moment van de oerknal en het moment zoals het nu is (13,8 miljard jaar later). Het gehele heelal wordt vormgegeven door de acht in alle mogelijke richtingen te draaien. Denkbeeldig ontstaat dan een bol, gevuld met alle sterrenstelsels in het heelal, waarbij ons melkwegstelsel (zwarte stip) in het midden staat en alle blauwe stippen de meest ver weg gelegen sterrenstelsels vertegenwoordigen. Vergelijkbaar met een aardbol, waarin in het midden ons melkwegstelsel staat, op de oppervlakte van de aarde liggen de meest ver weg gelegen sterrenstelsels en daartussen bevinden zich alle andere sterrenstelsels in het heelal. Zoals in hoofdstuk 1 aangegeven staat ons melkwegstelsel (vrijwel) stil (nog steeds op dezelfde plek in het heelal als 13,8 miljard jaar geleden). Het licht heeft er 13,8 miljard jaar over gedaan om via de twee banen van de acht ons te bereiken. In het door ons vereenvoudigde model via de twee banen van de acht, in werkelijkheid vanuit alle mogelijke richtingen. Om ons model van het heelal op te bouwen nemen we voor het gemak slecht één cirkel van de acht met de zwarte stip (wij als middelpunt van het heelal) op deze cirkel. Om alle sterren in het heelal te kunnen zien draaien we de cirkel in alle mogelijke richtingen rond de zwarte ster (dus niet alleen links en rechts, maar ook naar boven en beneden, enz.). Hiermee bouwen we een figuur op met alle aanwezige sterren. We noemen dit figuur het heelal. Als we nu alle sterren laten staan en alle cirkels wegdenken, zien we een bol (vergelijkbaar met de aardbol) gevuld met alle sterren in het heelal. Nu kunt u denken dat het heelal begrensd is (de aardbol), dat is echter niet zo omdat wij slechts langs de lijnen van de cirkels kunnen kijken. Het heelal is daarmee onbegrensd (bolvormig). We draaien elk willekeurige ster in het heelal dusdanig dat zij op het zwarte puntje terechtkomt (draaien kan alleen langs de cirkels). De cirkels behouden daarbij hun omvang (ze worden niet groter of kleiner), waardoor vanuit elk punt in het heelal het heelal 13,8 miljard lichtjaar groot lijkt. Pagina 10

12 Nu komt onze draaiende tessaract ons goed van pas. We draaien ons heelal nu min of meer vergelijkbaar met de draaiende tessaract. Zoals vierdimensionale kijkers hierbij geen verschil in vorm zien, zien wij geen verschil in vorm bij het draaien van de bol van Friedmann! Om dit nog een klein beetje te volgen ga ik terug naar de ballon van Friedmann. Flatlanders kunnen slechts tweedimensionaal kijken en zien dus om de ballon alleen één cirkel om de ballon. In gedachten kunnen zij zich mogelijk voorstellen dat door de cirkel vanuit het middelpunt waar zij op dat moment staan te draaien zij alle sterren in het heelal kunnen zien. Waar flatlanders slechts de (tweedimensionale) cirkel kunnen zien, zien wij mensen alle cirkels tegelijkertijd op de ballon van Friedmann (eigenlijk maar één kant van de ballon, maar wel driedimensionaal). Wanneer wij de ballon van Friedmann draaien zien wij ook geen verschil in vorm! Pagina 11

13 Hoofdstuk 3 Waarom lijkt het alsof het heelal een omvang heeft die precies zo groot is als de afstand die een foton vanuit de oerknal heeft afgelegd om ons op dit moment te passeren? De Europese ruimtetelescoop Planck bepaalde in 2013 de leeftijd van het heelal op 13,82 miljard jaar (plus of min 50 miljoen jaar, oftewel ergens tussen de 13,77 en 13,87 miljard jaar). In het vervolg in dit hoofdstuk ga ik voor het gemak er even van uit dat het licht vanaf de oerknal er 13,8 miljard jaar over gedaan heeft om ons te bereiken (dit klopt niet helemaal omdat er in het begin nog geen licht bestond). Wat we echter daarmee niet weten is de omvang van het heelal. Lange tijd is gedacht dat ons heelal twee keer 13,8 miljard lichtjaar groot zou moeten zijn (het licht komt tenslotte van alle kanten). Een diameter van 27,6 miljard lichtjaar. Het is echter veel te toevallig dat wij enerzijds precies in het midden van het heelal zouden staan en anderzijds het heelal precies de goede afmeting heeft om een foton vanuit het begin (oerknal) ons precies op dit moment te passeren. Maar wanneer we vanuit de stellingen van Friedmann, het kosmologisch principe en de vierdimensionale oerknaltheorie redeneren is het echter helemaal niet toevallig. Zoals in hoofdstuk 2 beschreven hebben we het heelal vereenvoudigd naar de vorm van een acht (twee cirkels met banen naar een middelpunt, zie onderstaande afbeelding). De zwarte stip hierin is ons melkwegstelsel in het midden van het heelal op het moment van de oerknal en het moment zoals het nu is (13,8 miljard jaar later). Pagina 12

14 Om de kaart van de kosmische achtergrondstraling beter te kunnen interpreteren laat ik u onderstaan eerst een kaart van het oppervlak van onze aardbol zien, waarbij de driedimensionale oppervlakte van de aardbol op een tweedimensionale kaart is weergegeven (in dit geval kijken we van buiten naar binnen, in het geval van de kaart van de kosmische achtergrondstraling kijken we van binnen naar buiten). Onderstaand ziet u een afbeelding van de kosmische achtergrondstraling jaar na de oerknal. Aan de hand van de temperatuur van de kosmische achtergrondstraling is berekend hoe oud het heelal is. De meest gedetailleerde afbeelding kosmische achtergrondstraling de warmtestraling die vlak na de oerknal werd uitgezonden die de Planck-satelliet van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA op 21 maart 2013 publiceerde. Pagina 13

15 De Planck-waarneming wordt gezien als ondersteuning van het inflatiemodel gezien. Kleine temperatuurafwijkingen geven aan dat het heelal op kleine schaal niet isotroop en homogeen is. Wat nu, als we niet het meest verre punt van het oude heelal zien, maar dat we slechts tot halverwege het heelal kijken (het deel van het heelal dat aan het begin lichtjaar van ons verwijderd was). Wanneer we naar het vereenvoudigd model van het heelal kijken, zien we dat in het begin (het licht begon te schijnen na circa jaar) de blauwe punten op lichtjaar van ons verwijderd stonden, de rode punten op lichtjaar en de groene punten op lichtjaar. Op dit moment (na 13,8 miljard jaar) zou het heelal zo groot kunnen zijn dat de blauwe punten op 13,8 miljard lichtjaar verwijderd staan. Ook is het mogelijk dat de rode punten op 13,8 miljard lichtjaar verwijderd staan of dat de groene punten op 13,8 miljard lichtjaar verwijderd staan. We weten alleen dat het heelal na het begin van het licht 13,8 miljard jaar oud is, maar weten nog niet exact hoe groot het heelal is. We weten niet welk deel van het heelal we zien (een schil blauwe, een schil rode of een schil groene punten). Pagina 14

16 Hoofdstuk 4 Waarom lijkt het alsof ons heelal op dit moment uitdijt? De huidige wetenschap geeft aan dat het lijkt alsof ons heelal steeds sneller groeit. Het lijkt er zelfs op dat hoe verder weg, des te sneller het heelal groeit. Hiervoor is op dit moment nog geen sluitende verklaring. Als verklaring gaat de wetenschap op dit moment uit van het bestaan van donkere energie met een aan de zwaartekracht tegengestelde werking. Bij de uitleg van het uitdijen van het heelal op dit moment, waarbij verder weg gelegen sterren sneller van ons af lijken te gaan dan dichter bij gelegen sterren wordt vaak teruggegrepen op de ballon van Friedmann. Friedmann geeft aan dat wanneer je de ballon opblaast, het licht van verder weg gelegen sterren een grotere afstand moet afleggen dan dichter bij gelegen sterren. Deze afstand wordt in verhouding groter naarmate de sterren verder weg gelegen zijn, en hoe verder weg gelegen lijkt dit ook sneller te gaan. Dit is in overeenstemming met onze waarneming. Toch klopt dit beeld niet met de werkelijkheid, omdat we in het heelal terugkijken in de tijd. Als natuurfilosoof zie ik ruimte en tijd als twee afzonderlijke entiteiten. De natuurwetenschap moet uitgaan van de speciale relativiteitstheorie, die stelt dat ruimte en tijd niet los van elkaar, maar met elkaar verweven zijn. Daarbij zou niet over ruimte en tijd gesproken moeten worden als twee afzonderlijke entiteiten, maar slechts als één entiteit, namelijk de ruimtetijd, die alle gebeurtenissen in het verleden, heden en toekomst in ons heelal bevat. Onderstaand kom ik in het kopje ruimtetijd hierop terug. Laten we ruimte en tijd als twee afzonderlijke entiteiten zien en nu eens niet uitgaan van de ballon van Friedmann, maar van mijn acht in de aardbol. Zoals aangegeven staan de rode stippen op ongeveer halverwege het heelal (zeg op 8 miljard lichtjaar afstand) en de groene stippen op 4 miljard lichtjaar afstand. We zien dus een schil rode sterren op 8 miljard lichtjaar en een schil groene sterren op 4 miljard lichtjaar. Wat gebeurd er als we de aardbol laten groeien zoals vanwege de oerknal heeft plaatsgevonden? Wat zien we dan? De afstand die het licht van de rode sterren heeft afgelegd tot de groene sterren was in het verleden kleiner dan 4 miljard lichtjaar. Gezamenlijk reizen het licht van de rode sterren en het licht van de groene sterren naar ons zonnestelsel. Het lijkt dus alsof het licht van verder weg gelegen sterren zich naar ons toe bewegen omdat hun weg korter was dan twee keer de afstand die het licht van de groene sterren moet afleggen. Dat klinkt raar, terwijl ons heelal uitdijt, zien we een heelal dat op ons af lijkt te komen. In dit beeld is dus rekening gehouden met de factor tijd als afzonderlijke entiteit. Pagina 15

17 Wanneer we uitgaan van het beeld dat sterren zich van ons lijken te verwijderen (wat we nu waarnemen), moet het omgekeerde waar zijn en kan het niet anders dan dat ons heelal op dit moment krimpt (of in ieder geval de laatste vijf miljard jaar, waarover onderstaand meer). Het licht van de rode sterren legt een grotere afstand af naar de groene sterren in dezelfde tijd als het licht van de rode sterren en de groene sterren gezamenlijk afleggen richting ons zonnestelsel. Met andere woorden, ik kan niet anders concluderen dan dat ons heelal op dit moment krimpt! In 2011 heeft een Australisch observatorium onderzoek gedaan naar de roodverschuiving van sterrenstelsels tot een afstand van 6 miljard lichtjaar. Hiermee kon van deze stelsels nauwkeurig afstand en snelheid werden bepaald. Deze gegevens bevestigen de geobserveerde versnelde expansie sinds 5 miljard jaar geleden, aldus de sterrenwacht Corona Borealis (zie het boek In Einsteins achtertuin van Amanda Gefter 10) ). Daarnaast is geconstateerd dat het heelal op grote afstand expandeerde met een snelheid ver boven de lichtsnelheid. Ik ga er dan ook vanuit dat er 5 miljard jaar geleden daadwerkelijk een overgang is geweest van uitdijen naar krimpen van het heelal. Ruimtetijd Ruimtetijd is een begrip uit de theoretische natuurkunde dat de vier dimensies van ons heelal geïntegreerd in één model beschrijft: 3 dimensies in ruimte (lengte, breedte en hoogte) 1 dimensie in tijd (duur) Deze verenigde visie vloeit voort uit de speciale relativiteitstheorie, die stelt dat ruimte en tijd niet los van elkaar, maar met elkaar verweven zijn. Daarbij zou niet over ruimte en tijd gesproken moeten worden als twee afzonderlijke entiteiten, maar slechts als één entiteit, namelijk de ruimtetijd, die alle gebeurtenissen in het verleden, heden en toekomst in ons heelal bevat. De vier dimensies worden in dezelfde eenheid gemeten, namelijk de eenheid meter wanneer we de tijd vermenigvuldigen met de lichtsnelheid. De unificatie van ruimte en tijd wordt geïllustreerd door de gangbare praktijk van de selectie van een metriek (de maat die het interval tussen twee gebeurtenissen in de ruimtetijd specificeert), zodanig dat alle vier dimensies in termen van eenheden van afstand worden gemeten: een gebeurtenis weergegeven als (x 0,x 1,x 2,x 3) = (ct,x,y,z), waarbij c de lichtsnelheid is en t de tijd. Ruimtetijden zijn de arena's waarin alle natuurkundige gebeurtenissen plaatsvinden - een gebeurtenis is een punt in de ruimtetijd, dat wordt gespecificeerd door tijd en plaats. In het beschrijven van natuurkundige fenomenen (die zich op bepaalde momenten van de tijd in een bepaalde gebied van de ruimte voordoen) kiest iedere waarnemer een hem goed uitkomend metrisch assenstelsel. Gebeurtenissen worden zoals boven beschreven gespecificeerd door vier reële getallen in enig coördinatenstelsel. Het verschil van inzicht in de werkelijkheid zoals ik als natuurfilosoof er tegenaan kijk en de wijze waarop de natuurwetenschapper met behulp van ruimtetijd in het verleden kijkt is dus wezenlijk anders. In het document Natuurwetten gelden overal beredeneer ik dat de speciale relativiteitstheorie in strijd is met de eerst en de tweede hoofdwet van de thermodynamica. Het gevolg daarvan is dat ruimte en tijd niet van elkaar afhankelijk zijn. Dit heeft weer tot gevolg dat de entiteit ruimtetijd niet bestaat, waardoor mijn kijk in het verleden van het heelal de juiste kijk op de werkelijkheid is. 10 Gefter, A.: In Einsteins Achtertuin, Maven Publishing, 2014, p. 234 Pagina 16