7.4 De oerknal en de inflatietheorie

7.4 De oerknal en de inflatietheorie, de oplossing of hypothese?

In het begin van de jaren negentig was zo’n vraag haast ‘vloeken in de kerk’, maar inzichten veranderen en wat misschien nog belangrijker is, bepaalde verwachtingen die een theorie wekt worden niet verwezenlijkt. Dat geldt bijvoorbeeld voor de inflatietheorie en afhankelijk daarvan voor de ‘oerknal’ omdat de inflatietheorie bepaalde tekortkomingen van de ‘oerknal’ moest oplossen. Een zo’n tekortkoming is het zogenaamde ‘vlakheidsvraagstuk’. Het heeft te maken met de vraag hoeveel materie er in het heelal is. Misschien denken we is dat nu belangrijk om te weten, maakt het wat uit? Jazeker, jarenlang is er getheoretiseerd over de vraag of  ‘omega’, een getal dat de kritische dichtheid van het heelal weergeeft, precies gelijk aan één is. Is ze dat, dan zal het heelal precies tussen ineenstorting en eeuwige uitdijng terechtkomen. Dat zal dan altijd zo blijven, maar hier zit een probleem, omega is één is dan instabiel. De huidige theorieën geven aan dat zo’n uiterst nauwkeurige waarde impliceert dat deze waarde slechts een uiterst kleine fractie van één mag afwijken in de oerknal. In het ‘oerknalscenario’ wordt géén verklaring gegeven waarom het zo nauw luistert, ja niet eens waarom ‘omega’ één zou zijn.

Als het heelal in ‘evenwicht’ is dan zou omega gewoon één kunnen zijn. Dat staat ver van de gangbare opvattingen af. In het door mij geschetste scenario ligt dat niet zo moeilijk, omdat de geschetste mechanismes er verantwoordelijk voor zijn dat de ‘totale’ massa én energie inhoud van het heelal op iéder moment even groot is. Dat is in overeenstemming met het ‘behoud van massa-energie’, in een nog consequentere vorm! In meerderheid wordt gedacht dat de ‘inflatietheorie’ een zinvolle uitbreiding van de ‘gangbare’ oerknaltheorie geeft en voor het voorgaande probleem.

Het ‘vlakheidsvraagstuk’ onderzocht.

De inflatietheorie meent een antwoord te hebben. Het antwoord is er, maar of het meer is dan een theoretisch antwoord is, is nog maar de vraag. Eerst zullen we op een aspect ingaan dat ten tijde van de ontwikkeling van de inflatietheorie niet bekend was. Het gaat om de huidige opvatting dat het heelal nú sneller zou uitdijen dan vroeger, waardoor het er op neer komt dat het heelal niet alleen eeuwig zal blijven uitdijen, maar dat dit ook nóg eens steeds sneller gaat. In dit geval gaat het er nog niet eens om hoeveel materie er in het heelal is, zoals in het geval van omega is één (het verschil tussen eeuwige uitdijing en uiteindelijke ineenstorting). Als ‘versnelde’ eeuwige uitdijing bewezen is, dan is die factor 1 niet meer van belang want een ‘uiteindelijke ineenstorting’ is dan van de baan. Er speelt een andere factor mee, die factor noemt men donkere energie. Wat dat precies is weet niemand nog en hoe sterk die is evenmin, men denkt dat ze lijkt op de kosmologische constante van Einstein. Dus dat ‘versnellende’ heelal  kan ook alleen maar verklaard worden met een hypothetische aanname. Het heeft toch een voorsprong op de inflatietheorie,  althans als de ‘versnelling’ werkelijkheid is én niet anders geïnterpreteerd kan worden, want het heeft ‘n overkomst met het zogenaamde ‘zadel’ model waarvoor omega niet één hoeft te zijn. Dat wil zeggen dat de kritische dichtheid minder dan één is en ook niet zo super precies op één uit hoeft te komen, waar het bovenstaande van getuigt en neer komt op een marge die niet groter mag zijn dan tussen deze twee uiterst minieme waarden.

De Hubble-constante en de ‘kritische dichtheid’

Er speelt in dit verhaal nog een factor mee en dat is dat de ‘kritische dichtheid’ wordt ‘berekend’ uit de uitdijingssnelheid en die hangt samen met de Hubble-constante, dat is een factor die de uitdijingssnelheid bepaalt. Het standpunt is dat de Hubble-constante verandert omdat de zwaartekracht de Hubble-uitdijing vertraagt. Volgens het versnelde uitdijingsscenario is dat dus niet, of slechts ten dele, het geval. De ‘versnelling’, die ook nog alsmaar toeneemt, neemt het ‘voortouw’. De vraag is dus of de Hubble-constante niet herzien dient te worden? De versnelde uitdijing komt overeen met het ‘zadelmodel’ van het heelal, omdat ook in zo’n heelal, het heelal eeuwig uitdijt. Dat komt omdat de kritische dichtheid te klein is om het heelal ‘precies op de grens van eeuwige uitdijing en ineenstorting te houden’ omega is één dus. Het zadelmodel geeft géén vlak heelal, geen gewone euclidische meetkunde, omdat een zadelheelal negatief gekromd is. Je kunt zeggen het heelal wordt steeds verder ontkromd, dat gebeurt volgens lijnen die tegenovergesteld zijn aan ‘krommings’ lijnen, zoals in een heelal dat een materiedichtheid heeft die ‘groter’ is dan de ‘kritische dichtheid’. Geen van beide levert dus een vlakke meetkunde op . Wat de Hubble constante aangaat, moeten we opmerken dat hoewel de zwaartekracht de Hubble uitdijing vertraagt, dit niet hoeft te gelden voor de zogenaamde ‘donkere energie’. Deze ‘donkere energie’ zou de motor van de versnelde uitdijing zijn. In overeenstemming met Einstein wordt gesteld dat ‘donkere energie’ bijdraagt aan de totale massa van het heelal, meestal weergegeven door zo’n 70%. Samen met gewone en donkere materie 100%, omega zou dan toch één zijn? De vraag is of dat niet inconsistent is met de opvatting dat donkere energie versnelt, dus stuwend is in plaats van aantrekkend zo als in het geval van massa’s. Als dat zo is dan is de totale ‘massa inhoud’ van het heelal géén 100%. In feite veroorzaken ‘donkere energie’ enerzijds en ‘gewone en donkere materie’ anderzijds, elkaar tegenwerkende krachten. De kritische dichtheid is dan geen één en hoeft dat ook niet te zijn omdat de versnelde uitdijing het heelal hier in een hoog tempo vandaan brengt. Niettemin is een kritische dichtheid van één noodzakelijk voor de inflatietheorie, ze berust deels op de aanname van donkere materie.

Maar levert ‘inflatie’ nu wel een vlakke meetkunde op?

De gedachte in de ‘inflatietheorie’ is dat er kortdurend een exponentiële uitdijing plaatsvond in een vroeg fase van de oerknal. Dat wordt de inflatieperiode genoemd. In het gewone oerknalscenario kan omega iedere waarde die van één afwijkt geweest zijn. We zagen dat de waarde van éen voor omega géen verklaring had en bovendien instabiel was, de inflatie theorie zou dit recht trekken. De zwaartekracht in de inflatieperiode werkt drukkend in plaats van ‘aantrekkend’, de stelling is nu dat ieder verschil van omega met één, ongeacht welke waarde omega ook had, in een zéér hoog tempo genivelleerd worden. Alan Guth merkt hier over op: “Vóór de inflatie kan omega 1000 of 1.000.000 of 0,001 of 0,000001 zijn geweest, of zelfs een getal dat nog verder bij één vandaan ligt. Als de exponentiële uitdijing maar lang genoeg duurt, zal de waarde van omega steeds dichter bij één komen”. Hoe dan ook ‘omega’ wordt één en blijft dat ook, want het levert een ‘vlak heelal’ op. Dat schijnt nodig te zijn? Om te verduidelijken wat het wil zeggen dat inflatie het heelal vlak maakt geeft Guth de illustratie van een bol die in drie achtereenvolgende stappen met een factor drie wordt opgeblazen. In het vierde plaatje zou dat dan een vlak opleveren. Als we deze illustratie letterlijk nemen dan is dat maar schijn, want ons blikveld blijft in alle vier de plaatjes even groot. Wat wil zeggen dat de ‘kromming van de bol’ in het eerste plaatje nog duidelijk zichtbaar is, maar in de volgende drie achtereenvolgens verder uit het gezicht verdwijnt, en wij een vlak zien. In werkelijkheid als wij ons blikveld zouden ‘aanpassen’, dan zouden wij nog steeds een bol zien, zij het dan een ‘hele grote’.

Wat betekent dit nu voor een inflatoir heelal, wat wil zeggen dat het heelal in zo’n honderd verdubbelingen is uitgedijd vanaf een heel klein volume. De theorie geeft aan dat dit ook nog eens heel snel gaat, namelijk vanaf  10-37 seconde tot 10-35 seconde. Als we nu het zelfde verhaal volgen als in de illustratie, dan lijkt het in eerste instantie dat het heelal van een heel klein volume, uitermate gekromd, in honderd stappen uitdijt tot een vlak heelal, of is het nog steeds gekromd? Als we uitgaan van de maat van het heelal die aan het begin van de inflatie 3.10-29 m. was, dan heeft het heelal na 100 verdubbelingen een maat die 1030 maal zo groot is. Dat lijkt heel wat, maar het heeft nog steeds niet meer dan een diameter van zo’n 1 tot 3 meter. Als we uitgaan van het idee van de ‘standaard oerknaltheorie’ dan moet er in dat toch kleine volume, de totale straling en materie passen die het huidige heelal heeft opgeleverd. Nog steeds dus uitermate gekromd en allesbehalve vlak! Om nu toch tot een ‘vlak heelal’ te komen, meent men dat de inflatie theorie tot een opmerkelijke voorspelling komt, die inhoudt dat het heelal van zo’n 1 tot 3  meter niet het hele heelal zou zijn, maar slechts ‘het waargenomen’ heelal.

Het heelal aan het einde van de inflatieperiode, zou niet het ‘hele’ heelal zijn.

Het zou er op neer komen dat het ‘totale’ heelal nu minstens zo’n 3.1023 maal zo groot zou zijn als het nu ‘waargenomen’ heelal. We volgen de redenatie: “Door de enorme uitdijing tijdens de inflatieperiode was de omvang van het ‘waargenomen’ heelal vóór de inflatie belachelijk klein. (dat zou dan zo’n  10-52 centimeter zijn, veel kleiner dan in de standaard theorie. Die maat is nodig bij het volgende probleem, het ‘horizonvraagstuk’)  We hebben echter geen enkele reden om te veronderstellen dat het ‘hele’ heelal zo klein was”.   Hij legt uit hoe dit idee tot stand is gekomen. Het begin van de inflatie wordt op 10-37 seconde na de oerknal gesteld. Vervolgens wordt de lichtsnelheid vermenigvuldigd met de leeftijd, je krijgt dan een afmeting van minstens 3.10-29  meter. Terwijl de waargenomen maat van het heelal op dat tijdstip slechts 10-52 meter was, 3.1023 keer zo klein. En dan komt de crux van het verhaal: “Die verhouding blijft behouden, dus nu is het hele heelal nog steeds minstens 3.10 23 keer zo groot als het waargenomen heelal.”  Waarom is dit de ‘crux’ van het verhaal? Wel als het heelal op die beginseconde zo’n 3.10-29 meter was, en dát was het, dan was het zoals we zagen nog steeds te klein om na het eind van de inflatieperiode een vlak heelal op te leveren, want ‘slechts’ zo’n 1 tot 3  meter. Met de hele inhoud van het heelal nog steeds erg gekromd. Maar als het heelal zo’n 1023  keer groter zou zijn, dan zou je misschien van een vlak heelal kunnen spreken. ‘Die verhouding blijft behouden’ volgens Guth. We moeten echter bedenken dat het in de redenatie van Guth over de inhoud van ons deel van het heelal gaat, het door ons waarneembare deel en dat niet groter zou zijn dan 3.10-29 meter. Dat er buiten dit toch nog steeds erg kleine heelal, nog een immens grote ruimte zou zijn, komt in de redenatie als niet meer dan een aanname over. Maar als je ook nú een heelal poneer dat 1023 groter zou zijn dan het door ons waargenomen heelal, dan moet er tijdens die inflatieperiode eveneens zo’n extra ruimte zijn die 1023 keer groter was dan het door ons waargenomen heelal. Dat komt dus neer op zo’n 1023 maal het deel dat wij, enigszins eufimistisch, ons waarneembare deel noemen. Of de inflatietheorie dit nodig heeft, is mij niet geheel duidelijk, zo ja dan berust de theorie op de aanname van een supergroot heelal dat wij niét kunnen waarnemen. Nu hoeft dat nog geen onoverkomelijk probleem te zijn, maar dan dient een en ander toch logisch afgeleid te worden, zoiets wat Newton deed hij voerde ‘zwaartekracht’ in zonder die te kunnen bewijzen, maar in ieder geval was de rest van theorie goed te verifiëren.

Guth’s eigen opmerking over het al of niet zeker zijn van het voorgaande.

Guth stelt verder dat de getallen nog niet meer dan aanwijzigingen zijn, omdat ze afhankelijk zijnvan de vervalsnelheid van het ‘onechte vacuüm’ en hoe lang de inflatieperiode duurt. Nodig is ook nog over de juiste ‘grote unificatietheorie’ te kunnen beschikken: “Zonder de juiste grote-unificatietheorie en de waarde van alle parameters daarvan te kennen kunnen we zelfs niet bij benadering zeggen wat de vervalsnelheid van het onechte vacuüm is. Niettemin lijkt de gang van zaken in figuur 10.6 kwalitatief gezien kenmerkend voor alle berekeningen van een heelal met inflatie. Als de inflatietheorie klopt, dan is het waargenomen heelal louter een miniem stipje in een heelal dat vele grootteordes uitgestrekter is”.  Hierover kunnen we van gedachten wisselen. Er wordt steeds gesproken over het ‘waargenomen’ heelal, zowel vroeger als nu. Of dat ‘waargenomen’ heelal vlak zou zijn, hebben we gezien dat,  dat eigenlijk niet kan. In de eerste plaats niet bij het eindpunt van de inflatieperiode, maar ook niet nù! Omdat zoals we zagen, als een ronde bol, vergeleken met het vroege kleine heelal, uitdijt, het nog stééds een bol blijft, zei het dan van enorme afmetingen. Ergo, het heelal is dan alleen maar plaatselijk vlak, dat deel wat in ons blikveld ligt. Het heelal als ‘geheel’ is nog steeds gekromd.

Een ‘onmetelijk’ groot heelal geeft nieuwe onbeantwoorde vragen.

Dat red je ook niet door met een berekening te komen, als zou het heelal onmetelijk veel groter zijn. Waarom niet? Wel alles wat we weten, betreft het ‘waarneembare’ heelal, slechts een miniem deel van het hele grote heelal. Hier moeten we dus maar aannemen dat de maat 10-52  meter ‘slechts’ het begin vertegenwoordigde van het heelal dat we nu waarnemen. Eveneens dat het volgens de inflatietheorie 1023  keer groter zou zijn. Een van de ideeën van de inflatietheorie is dan dat het huidige heelal (het waarneembare en het niet waarneembare) nog steeds zo’n 1023  keer groter zou zijn. Of dat ‘hele grote heelal’ óók vlak is moeten we maar raden. Wil de inflatietheorie een ‘vlak heelal’ voortbrengen dan moeten we áánnemen dat de rest van het heelal, dat we niet kunnen waarnemen, óók vlak is.  Want als dat niet zo is dan weten we in het geheel niet of eventuele krommingen van dat ‘niet waarneembare’ deel al of niet hun invloed doen gelden op het ‘waarneembare’ deel. We kunnen er ons niet van afmaken met de stelling dat die ‘invloeden’ nog geen tijd hebben gehad om ons te bereiken, dat geldt dan alleen maar voor het ons nabij gelegen deel. Of die invloeden ‘zichtbaar worden’ kan een kwestie van tijd zijn. Of de ruimtetijd ‘zien’ we pas ‘morgen, volgend jaar, over een miljoen jaar of pas over miljarden jaren’, afhankelijk wanneer ons signalen bereiken die die veranderde invloed laten ‘zien’.

Wat te doen met opduikende onregelmatigheden?

Of de rest van het heelal vlak is of niet wordt in de theorie niet van wezenlijk belang geacht, omdat in de theorie er nog een veronderstelling wordt gehanteerd, namelijk dat door de inflatie ‘álle onregelmatigheden’ over de ‘grens’ van het waarneembare heelal geveegd. Zodoende zou in ieder geval het ‘waarneembare heelal’ vlak zijn. Afhankelijk van of er invloeden van de rest van het heelal op het ‘waarneembare’ heelal zijn of niet, zou je haast denken dat de ‘onregelmatigheden’ onder de mat geschoven zijn. Dit punt komt in de inflatietheorie niet duidelijk uit. Het hangt misschien samen met de vraag of het ‘waarneembare heelal’ een deel is van dat ‘hele grote’ heelal. of dat het slechts een van de vele bellen in een veel omvattender inflatieproces is? Dit laatste is een gevolg van een ontwikkeling van bepaalde gedachten van de theorie. Echter als er vele bellen tot ‘heelallen ‘ worden, dan is de opvatting dat wij met geen van die andere heelallen ook maar enig contact kunnen hebben. Dat betekent dus dat in dat scenario de onregelmatigheden van ‘ons’ heelal niet over de grens van onze bel in zo’n andere bel geveegd kunnen worden. Zodoende komen dan we uit op ‘ons waarneembare deel’ van dat gigantische heelal (zo’n 1023 groter dan ons deel), waarvan de ‘onregelmatigheden’ over de grens, die geen grens is, geveegd zijn. Dat betekent dus dat de ‘onregelmatigheden’ verwijderd zijn uit ons blikveld, namelijk het waarneembare heelal. In hoeverre die onregelmatigheden dan van invloed zijn op het al dan niet vlak zijn van dat niet waarneembare heelal, wordt niet besproken. Maar misschien wordt er bedoeld dat de inflatie overal tegelijk in dat immense heelal ‘vlakheid’ veroorzaakt? En worden dan die ‘onregelmatigheden’ overal in dat immense heelal over de grens geveegd? Dat is niet erg geloofwaardig, omdat de gangbare opvatting toch is dat er buiten ruimtetijd niets is. Of zijn we hier nog bij een andere optie, die van een oneindig heelal (dat tegenwoordig ook weer enige populariteit geniet) ? Worden de ‘onregelmatigheden’ dan misschien doorlopend verder en verder het ‘oneindige’ heelal in geveegd? Er zijn zelfs theorieën die over eeuwige inflatie spreken. Zo kom je er wel uit, zo’n ‘eeuwige’ inflatie zorgt er dan gelukkig voor dat het eeuwig in afmetingen toeneemt en, nog belangrijker telkens voor ‘vlakke’ ruimtetijd zorgt. Zodoende kan het niet anders dan dat ons ‘waarneembare’ heelal vlak is en vlak blijft. En dus zijn we terug bij af, met de vraag: heeft de toestand van dat gigantische andere deel géén enkele invloed op ‘ons’ deel? Neen dat heeft het niet, althans volgens dit scenario.

Is ruimtetijd in ons ‘waarneembare’ deel van het heelal verbonden met de ruimtetijd van dat grote geheel?

Dat kan niet anders, want als ‘ons deel’ zonder een echte afgebakende grens, deel van dat grote geheel uitmaakt, dan moet dat ‘vlak zijn’ van ons deel, op de een of ander manier verbonden zijn mét de ruimtetijd van dat gigantische heelal. Dat is zo omdat anders de ruimtetijd van ons deel een afgescheiden ruimtetijd zou zijn. Het is of het een, of het ander, maar hoe dan ook over dit soort dingen zegt de theorie helemaal niets. Deze problematiek geldt ook voor het ‘begin’, wat betreft het verschil tussen de maat 10-29  meter en wat men noemt, het waarneembare ‘begin’ 10-52  meter. Zijn deze beide ‘maten’ verbonden met dat gigantische heelal, dat zo’n 1023 keer groter zou zijn? Als dat zo zou zijn dan is het probleem van instorten bij zo’n ‘belachelijke maat’ niet relevant, want in werkelijkheid gaat het dan niet eens om beide zeer kleine maten. Dat wordt verder ook aangenomen in de ontwikkeling van de inflatietheorie. Het komt er dan op neer dat wat wij ervaren als de inflatie van ons kleine heelal, onderdeel is van een zeer omvangrijke inflatie. We kunnen niet stellen dat daar niet over nagedacht is, dat is het wel, maar alle problemen die in het voorgaande geschetst werden gelden ook hier. Wordt er beantwoord, of enigszins aannemelijk gemaakt, dat de berekeningen van de inflatie van ‘ons’ deel van het heelal, kloppen en consistent zijn met de inflatie van dat ‘onmetelijke’ heelal? Ook hier geldt, dat als het een ‘groot geheel’ is, wat is dan de invloed van de ruimte-tijd van dat ‘grote geheel’ op de ruimtetijd van dat ‘kleine’ heelal? Als we echter dat ‘kleine heelal’ als een aparte ruimtetijd mogen beschouwen dan gelden andere vragen, die ook gesteld zijn, zoals de invloed van de gigantische kromming van de beginfase van dat ‘kleine heelal’ en het noodzakelijke vlak maken ervan. Overigens komt hier nog een ander probleem naar voren, dat is de maat van het ‘waarneembare’ (kleine) heelal, zo’n 10-52 meter. Als dat het uitgangspunt is, dan is er inconsistentie met de ‘snarentheorie’ die uitgaat van de Plancklengte, 10-35 meter, als de ‘kleinste maat voor ‘het begin’ van de oerknal.

Het licht zou zich rechtlijnig voortplanten in een toch wel zeer kleine ruimtetijd, waarvan de kromming gigantisch is.

Overigens zit er in de berekening nog een punt ter overweging.  We gaan ervan uit dat de maat van het heelal, bij het begin van de inflatieperiode, berekend kan worden door de lichtsnelheid te vermenigvuldigen met de leeftijd, we krijgen dan een heelal met een maat van zo’n 3.10-29 meter, zoals de theorie het stelt. De vraag rijst dan, wat geeft deze berekening eigenlijk te kennen? Wel dat levert een afstandsmaat op, die gebaseerd is op een rechtlijnige voortplanting van de lichtsnelheid (zoals we weten 300.000 km. per seconde). Maar kunnen we bij een maat van zo’n 3.10-29 meter wel spreken van een rechtlijnige voortplanting van het licht? Natuurlijk niet, in een ruimte met zo’n kleine afmeting, (want dat is het toch eigenlijk wel, misschien iets minder ‘belachelijk klein’ als 10-52 meter, maar toch) kan het licht zich niet eens rechtlijnig voortplanten, maar het zal de kromming van die ruimte volgen. Een derde punt ter overweging betreft de opmerking dat het heelal vrijwel zeker ‘met een grote klap ineengestort’ zou zijn! Wellicht een púnt voor de inflatietheorie? We kunnen ons afvragen bij welke maat zal zo’n beginheelal weer instorten? Is dat bij zo’n belachelijke kleine maat die het waarneembare heelal zou hebben, of zou dat ook nog mogelijk zijn bij de beginmaat van de inflatie? Per slot van rekening bevat zo’n heelal met de maat, die het had bij het begin van de inflatieperiode, zo ontzettend veel massa (energie en materie), dat het volgens de gangbare opvattingen over ‘zwarte gaten’ net zo min tot ontplooiing zou kunnen komen. Gelukkig maar dat de inflatie zo’n grote kracht vertegenwoordigt dat we dit kunnen voorkomen, of klopt dat niet helemaal? We kunnen zeggen dat het kan kloppen als het heelal op het moment van inflatie,  10-37 seconde, zonder ‘kleerscheuren’ is aangekomen. Máár wat doen we met het heelal vóór de inflatieperiode, dus teruguit van 10-37 seconde tot 10-43 seconde, het laatste wordt nogal eens als het beginpunt van de ‘oerknal’ gezien. Dat betekent dat het heelal nog zo’n zes ordes jonger, dus kleiner, geweest moet zijn. Mét nog meer mogelijkheden om in te storten dan op latere tijdstippen. De conclusie is dus dat er zowel in de gangbare opvatting, als in de inflatie opvatting, een mechanisme werkzaam moet zijn geweest dat het heelal doet uitdijen na het begin. Eenvoudig gezegd neemt men meestal aan dat de zogenaamde explosie van de oerknal hiervoor verantwoordelijk zou zijn. Het zou kunnen, of daar berekeningen over gedaan zijn en of die kloppen is mij niet bekend. Penrose heeft het over twee uitwerkingen van de zwaartekracht, namelijk Weyl en/of Ricci. Deze zouden verschillend zijn. De uitleg daarover staat los (gedeeltelijk?) van het inflatie scenario, het nalezende krijg je de indruk dat ook die methode niet het gehele plaatje omvat.  Hier gaat het echter over de ‘inflatietheorie’.

De ruimte zou uitdijen met een snelheid groter dan die van het licht!

Binnen die theorie moet de ruimte (en wat met de tijd?) sneller toenemen dan de lichtsnelheid toelaat. Dat moet niet alleen in de inflatietheorie (maar daar wel met een gigantische snelheid) maar ook in het gewone standaardmodel in verband met het ‘horizonvraagstuk’ (waarom zien we hierna). Er wordt vanuit gegaan dat het géén probleem is. Volgens de algemene relativiteitstheorie kan de ruimte vervormen, buigen of rekken, hiermee wil nog niet gezegd worden dat ruimte ook met vele malen meer dan de lichtsnelheid gevormd kan worden. Ik zeg hier bewust gevormd kan worden, omdat rekken veronderstelt dat er ruimte komt waar die voorheen niet was. Als ruimte kan uitdijen in niets, dat wil zeggen, daarvoor was er geen ruimte, dan zit je met het begrip uitdijen of rekken toch met een probleem. Of ruimte wordt steeds gevormd en dijt daardoor uit, of ruimte rekt uit, waardoor de vraag rijst of ruimte door dat uitrekken soms verdund wordt, ijler wordt. In beide gevallen moet ruimte een soort substantie zijn. Overigens zegt voor zover ik weet de algemene relativiteitstheorie niets over de mogelijkheid dat ruimte met meer dan de lichtsnelheid kan uitdijen, ja zoals we weten zelfs niets over uitdijen. Als een wet iets niet verbiedt wil dat nog niet zeggen dat het in overeenstemming met zo’n wet is.

Om terug te komen op die substantie, als ruimtetijd gequantificeerd is en de lichtsnelheid gekoppeld is aan zo’n ondergrond van ruimtetijdquanta (zie voorgaand deel), dat wil zeggen, die ondergrond bepaalt de lichtsnelheid, zou er dan wel ruimtetijd toegevoegd worden met een snelheid vele malen groter dan die van het licht? Er zou dan vanaf de big bang in hoog tempo lége ruimtetijd toegevoegd worden, want deeltjes én straling zijn wel onderhevig aan de beperking van de lichtsnelheid. Hoewel men zegt dat deeltjes (zeg maar massa’s) zelf niet uitdijen, wel ‘meegesleurd’ worden op de ‘vloedgolf’ van uitdijende ruimte. Kan dat misschien waar zijn als er ál stelsels gevormd zijn, deze blijven intact door de eigen zwaartekracht, dan gaat dat zeker niet op voor de fase toen er alleen nog maar sprake was van deeltjes. In deze periode zou uitdijing de deeltjes zover uit elkaar voeren dat er nimmer stelsels gevormd konden worden. Dit hele scenario doet denken aan dat van de versnelde uitdijing, als er als maar ruimte bijkomt met snelheden groter dan het licht dan krijg je een gigantisch horizonprobleem, dit maal in die zin dat stelsels voorgoed uit het zicht verdwijnen. Gelukkig voor de theoretici die naar een ‘theorie van alles’ streven kan dat nog wel enkele miljarden jaren duren, dus kunnen ze voorlopig nog vooruit.

Nog een vraagstuk, het ‘horizonprobleem’.

Zo komen we bij het volgend probleem dat de inflatietheorie opgelost zou hebben, dat is het zogenaamde ‘horizonprobleem’. In het kort komt het hier op neer: Fotonen van de ‘achtergrondstraling’ die vanuit tegengestelde richtingen door ons gedetecteerd worden, blijken volgens de vergelijkingen die men toepast, zo’n honderd keer verder uit elkaar te liggen als de snelheid van het licht toestaat. U zult misschien vragen, is dat dan een probleem? Ja dat is het als we ervan uitgaan dat deze fotonen, die dezelfde temperatuur hebben, in een thermisch evenwicht verkeren. Hoe is dat nu mogelijk als hun ‘afstand’ destijds slechts 900 000 lichtjaar kón zijn, maar volgens de vergelijkingen is er berekend dat hun vertrekpunt 90 000 000 lichtjaar uit elkaar lag? Dat vertrekpunt bevond zich zo’n 300 000 lichtjaar na de oerknal. Die 900 000 lichtjaar noemt men de ‘horizonafstand’, dat wil zeggen die afstand was toereikend om een gelijkmatige temperatuur te verkrijgen, voor die door ons getedecteerde fotonen van de achtergrondstraling. Dat noemt men ‘thermisch evenwicht’, maar wat nu als de afstand zo’n 90 000 000 lichtjaar was, dan kon er géén thermisch evenwicht bereikt zijn. Daar komen we nog op terug, maar eerst gaan we eens in op die ‘horizonafstand’ die niet consistent zou zijn met de berekeningen.

Er zit een zeker verband tussen het ‘vlakheidsvraagstuk’ en het ‘horizonpobleem’. Over die vlakheid hebben we al wat beredeneerd, maar we gaan daar hier wat verder op in. Is het heelal wel zo vlak als de theorie vereist? De kromming zou zo goed als nul zijn, en in alle richtingen ‘zien’ we een gelijkmatig heelal, dat wil zeggen de verdeling van de sterrenstelsels is globaal alle kanten op hetzelfde. Op het eerste gezicht lijkt er weinig op aan te merken en kun je op ‘grote schaal’ misschien spreken van ‘gelijkmatigheid’, de vraag is of daar niet een te groot gewicht aan gehecht wordt? Het heelal bevat talloze massa’s, licht of zwaar, van kleine stelsels tot zeer grote, van bruine dwergen tot gewone sterren, tot neutronensterren en zwarte gaten. Van deze laatste denkt men te weten dat er zijn die een miljoen maal of meer zonsmassa’s vertegenwoordigen. Dat betekent dat de ruimte-tijd plaatselijk meer of minder gekromd is afhankelijk van de massa.

Het heelal bevat talloze gebieden die niet vlak zijn.

Dit beeld op grote schaal gezien betekent dus dat het heelal op een zéér complexe manier uit zowel vlakke, tot zeer vlakke (de grote lege holtes) bestaat, als uit uitermate gekromde ruimtetijd, met alle gradaties ertussen. Als we dit konden uittekenen of er een model van konden maken, dan zouden we een gecompliceerde ruimte zien, die op sommige plaatsen zeer ‘verdund’ is (de lege holtes), maar op andere plaatsen zéér geconcentreerd is in betrekkelijk kleine volumes (in verhouding dan tot het geheel). In combinatie hiermee kun je het horizonvraagstuk beschouwen. Als we deze ruimte-tijd, zoals geschetst, voor ons zien, dan kunnen we vragen of die berekende afstand wel honderd keer groter is dan aanvaardbaar is voor een ‘thermisch evenwicht? Als de berekeningen van een vlák heelal uitgaan, dan houden ze géén rekening met de talloze plaatselijke krommingen ‘waarlangs’ de fotonen gereisd hebben. Als licht, dus óók de fotonen, afgebogen wordt door ‘grote’ massa’s hoe kunnen we dan uitrekenen waar deze fotonen precies vandaan kwamen, zoals men denkt van plaatsen die géén 900 000 lichtjaar, maar  90 000 000 lichtjaar uit elkaar lagen? Is men op de hoogte van ál die krommingen die de fotonen op hún weg ondergaan? In plaats van dat men met die ‘krommingen’ rekening houdt, gaat men er vanuit dat de fotonen vanaf de 300 000 jaar zich in een réchte lijn hebben voortgeplant. Op zijn zachts gesproken is dat dus een aanname die nodig is om andere aannames in de theorie te verantwoorden. Daar komt nog de zogenaamde ‘versnelde uitdijing’ bij, waardoor de fotonen vroeger in werkelijkheid dichter bij elkaar waren. En dan hebben we het nog niet eens over de laatste ontdekking die zou aangeven dat er een op waarnemingen gebaseerd model mogelijk is van de zogenaamde donkere materie. Als dit de werkelijkheid weergeeft dan is de invloed van de zwaartekracht van die donkere materie toch zeker van invloed op de voortplanting van de fotonen van de achtergrondstraling? Wat kan die ‘werkelijkheid’ ons laten zien? Wel een zeer gecompliceerde ruimtetijd die in ieder geval in de omgeving van sterrenstelsels een ingewikkeld, allesbehalve vlak, plaatje oplevert.

Het horizonprobleem gezien vanuit de inflatietheorie.

Als we nu terug gaan naar de inflatietheorie en eens bekijken hoe deze de oplossing ziet voor het horizonprobleem, dan komen we een bekend gegeven tegen en dat is het superkleine gebiedje waar uit het heelal bestond vóór de inflatie. Dat was het gebiedje met de afmeting 10-52 meter . Daarvan wordt dan gezegd dat de afmeting voldoende klein was om een gelijkmatige temperatuur te krijgen, omdat de uitwisseling van verschillende temperaturen ruim de tijd had om tot een gelijkmatige temperatuur te komen. Dat zou kunnen, maar om hier nu aan te verbinden dat de temperatuur daarna door inflatie zodanig uitgerekt werd dat wij voorgoed een gelijkmatige temperatuur hadden in het hele heelal ná de inflatie gaat toch wel wat ver. Zo’n idee gaat voorbij aan de zéér heftige processen die in het vroege, nog zeer kleine heelal worden gepostuleerd . Wat hierbij vooral opvalt is dat die heftige processen die gelijkmatigheid van temperatuur niet verstoorden en dat deze alle ontwikkelingen vanaf dat gebied 10-52 meter doorstond. Of heeft de inflatietheorie deze heftige processen niet nodig om tot normale materie te komen, zoals atomen die uit protonen, neutronen en elektronen bestaan? Als we bedenken dat het hele idee van inflatie berust op het fase veranderings model van water dat net aan de kook komt, dan zien we dat inflatie niet zo’n rustig proces kan zijn. De bellen in kokend water vertegenwoordigen niet bepaald een thermisch evenwicht. Zou dat dan wel zo zijn met de inflatiebellen waarvan wordt aangenomen dat als ze botsen er in de overlappende delen materie ontstaat?

Het begrip ‘thermisch evenwicht’ nader beschouwd.

Het is zinvol om het begrip ‘thermisch evenwicht’ eens nader te beschouwen. Een definitie is: ‘Twee systemen zijn met elkaar in evenwicht als er geen uitwisseling van warmte meer tussen hen plaatsvind’. In inflatie en/of oerknal termen gesproken betekent dat álle gebiedjes, in dat toch al heel kleine heelal (10-52 meter, weet u nog), in een aanvaardbare tijd hun warmteverschillen hebben uitgewisseld, en dat moet dan ook zo blijven. Kan dat wel zo gegaan zijn, omdat er een voortdurend proces is van botsingen van deeltjes (de theorie stelt dat), die vernietigd worden en vervolgens weer nieuwe deeltjes die door die botsingen ontstaan? Door de extreem kleine afmetingen, waarin alle massa (materie en energie) van het hele (waarneembare) heelal geperst zou zijn, zullen het deeltjes met zeer hoge energieën zijn. Energieën die, doordat het hele proces als een toevalsproces wordt gepresenteerd, wisselend van energie en dus van temperatuur zullen zijn. Thermisch evenwicht vind je eigenlijk alleen maar bij ‘zwart lichaamstraling’ zoals men aanneemt dat die bestond voor de achtergrondstraling na de periode van 300 000 jaar. Na deze periode wordt gesteld dat de fotonen van de achtergrondstraling géén interacties meer aangaan met materie (deeltjes) en dus het evenwicht wat zij bereiken, door de tijd heen behouden. Dat evenwicht bestond zoals men aanneemt uit een gelijkmatige temperatuur, die gelijkmatig bleef, maar wel van een betrekkelijk hoge temperatuur naar een zeer lage temperatuur overging. Dat gebeurde door de uitdijing van het heelal.

Laten we aannemen dat de interacties van de fotonen (in de overgangsperiode) met de atomen (eventueel nog losse deeltjes) leidde tot allemaal fotonen met dezelfde temperatuur en daardoor tot een thermisch evenwicht kon komen, in de periode voor het eind van de 300 000 jaar. Maar is dat wel zo zeker? Als er verschil in dichtheden was, dan zouden de interacties zeker ook verschillend zijn, met als gevolg fotonen met verschillende energie (temperatuur). En dat zou zeker tot grotere verschillen leidden, teruggaande in de ontwikkeling van de ruimtetijd die, alle versnelde inflatie ten spijt, toch steeds kleiner, compacter werd. Dat had zeker gevolgen voor de energie van de fotonen en zoals beredeneert voor de deeltjes.

Is een ‘gelijkmatigheid’ in eigenschappen noodzakelijk en hoe wordt die dan verkregen?

Het horizonprobleem heeft eigenlijk twee kanten. Het eerste betrof het voorgaande, het thermische evenwicht ofwel de gelijkmatigheid in temperatuur van de achtergrondstraling. Een tweede punt is de gelijkmatigheid in eigenschappen van het heelal. Men zegt wel de ‘melkweg heeft dezelfde eigenschappen’ als ieder ander sterrenstelsel. Nu denkt men dat de voorlopers van al deze stelsels hun weerspiegeling vinden in kleine (zeer kleine) verschillen in dichtheden van de achtergrondstraling. Er wordt geopperd dat al die stukjes ruimte-tijd bij hun ‘ontstaan’ dezelfde eigenschappen meekregen. Dat zou dan berusten op de overdreven liefde voor toeval, dat lijkt sommigen wat vergezocht, dus komt men met uiteenlopende verklaringen die geen van alle tot overeenstemming bij de theoretici hebben geleid. De verklaringen varieëren van het begrip ‘beginvoorwaarden’, dat wil zeggen ‘speciale condities’ aan het begin van een ontwikkeling, tot het voorgaande besproken idee van inflatie. Daarnaast duiken theorieën op die een heel ander begin postuleren, zoals bijvoorbeeld een veel ouder heelal, waarin de oerknal slechts een onregelmatige verstoring zou zijn.

Beginvoorwaarden zijn niet erg populair omdat ze eigenlijk niet kunnen bestaan zonder ‘een helpende hand’ van buitenaf. Dat klinkt verdacht, want is daar misschien God voor nodig? Toch zijn ‘beginvoorwaarden’ of ‘condities’ niet zo vreemd, maar in zekere zin universeel. Bij alles wat tot ontwikkeling gebracht wordt, of het nu iets is dat door ons gedaan wordt, of de totstandkoming van een ster, zijn er condities nodig. In ons geval verzamelen wij bijvoorbeeld materialen en bedenken een plan, voor we gaan bouwen, zo ook kan een ster alleen maar ontstaan door een waterstofwolk die plaatselijk verdichtingen krijgt door de zwaartekracht. Nu is het zo dat, dat soort dingen óók aan toevalsprocessen toegeschreven wordt. Hoe dan ook er moét een flinke hoeveelheid waterstof aanwezig zijn anders gebeurt er helemaal niets. De beginconditie is in ieder geval de aanwezigheid van voldoende waterstof. Die waterstof is ooit gevormd. Wat waren de begincondities dat waterstof gevormd kon worden? Er moet ook zwaartekracht aanwezig zijn. Wat is zwaartekracht en waar komt ze vandaan? Een onopgeloste vraag.

Dan willen we het nog over die eigenschappen hebben. Men zegt dus dat er een gelijkmatige temperatuur dient te zijn, bovendien moet er een voldoende vlakheid ontstaan, maar tegelijkertijd moeten allerlei gebiedjes in het ‘begin’ van de oerknal die verschillen, wél dezelfde eigenschappen meekrijgen. Die eigenschappen hangen natuurlijk samen met de verschillende krachten, die later het grotere heelal beheersen. Daarnaast moeten er ook allerlei waarden, voor massa, lading, spin enz. ontstaan die meegenomen moeten worden in het totstand komen van materie. Het lijkt er dus inderdaad op dat er grote tegenstellingen zitten in deze uitgangspunten. Zou het niet eenvoudiger zijn als die eigenschappen inherent aan ruimtetijd zijn? Zodat verschillende stelsels niet per definitie hún eigenschappen hebben meegekregen door dat ze uit een uiterst ‘klein gebiedje’ stammen, alwaar ze contact met elkaar hadden? Per slot van rekening worden er nog steeds sterren geboren uit waterstofwolken. Krijgen die sterren al hun eigenschappen mee louter alleen maar uit die waterstofwolken, eigenschappen die er voor verantwoordelijk zijn dat ze functioneren zoals sterren nu eenmaal doen?

Dichtheidsverstoringen nodig, in een volmaakt glad gestreken heelal ontstaan géén sterrenstelsels.

Willen er nu sterrenstels ontstaan dan moeten er ‘dichtheidsverstoringen’ ontstaan, want in een volmaakt gladgestreken vlak heelal ontstaat niets. In de eerste aanzet tot de inflatietheorie, hoopte men dat de bellen die ontstaan als gevolg van willekeurige vorming en botsingen (denk aan de bellen in kokend water) voldoende onregelmatigheden zouden optreden om tot sterrenstelsels te leiden. Het bleek echter dat de onregelmatigheden te groot waren en de inflatietheorie in deze vorm niet houdbaar was . Een nieuwe theorie moest dit probleem oplossen. Willekeurigheid speelt daarin geen rol, omdat alles binnen een bel plaatsvind en de uitdijing binnen die bel geheel geregeerd wordt door de kracht van het onechte vacuüm, dat tot het einde van de inflatie dezelfde waarde zou behouden. Deze kracht van het onechte vacuüm wordt als materiedichtheid gezien, wegens E = mc2, maar dan met een tegengestelde zwaartekracht. Het is dat mechanisme die, de bel (of bellen in een uitgebreidere theorie) doet opzwellen. Door deze gelijkblijvende waarde, wordt alles wat er in de bel is volmaakt gladgestreken, zo erg dat men enige tijd bang was dat het ook niet zou werken. Alles zou té glad zijn, waardoor er géén onregelmatigheden te vinden zouden zijn om de structuur voort te brengen die aan de basis van het huidige heelal stond. Hoe loste men dit nu op? Misschien dan toch maar weer naar willekeurigheden gegrepen?

Verschillende ideeën inclusief een vreemd voorstel werden aangedragen.

Men dacht aan plaatselijke temperatuur- verschillen aan het eind van de inflatie, die dan een mechanisme opleverden waardoor die volmaakte gladheid tegengegaan werd. Misschien was turbulentie wel de oplossing enz. enz. Wat direct opvalt is de tegenstrijdigheid tussen het horizonprobleem, het vlakheidsvraagstuk en de zo nóódzakelijke verschillen in dichtheid. In de hele visie moet eerst met ‘kunst en vliegwerk’ het horizon-, vlakheids- en gelijkmatigheidsprobleem opgelost worden, en dan zijn de resultaten zó goed (te goed), dat er weer een kunstgreep moet worden toegepast. Wat hield dat in? Het komt ons bekend voor, quantumwillekeurigheden zouden zelfs tot op ‘klassiekniveau’ de dienst uitmaken, daarom sprak men liever over het ‘qausi-klassieke-domein’. Volgens Steinhard en Turner zou het gigantische geheel van het heelal in de vorm van stelsels, clusters en leegtes, het resultaat van quantumprocessen zijn. Het volgende wordt er over gezegd: “De sleutel tot dit vreemde voorstel is de reusachtige uitdijingssnelheid in de inflatietheorie. Voor de natuurkundige eigenschappen van het heel kleine is de kwantumonbepaaldheid altijd het belangrijkste principe. In de inflatietheorie worden de verstoringen die door kwantumprocessen op subatomaire afstandsschalen worden veroorzaakt echter snel uitgerekt tot de omvang van sterrenstelsels of zelfs tot een grotere omvang dan het waargenomen heelal. De inflatietheorie opent daarmee de mogelijkheid om de structuur van de kosmos te koppelen aan de natuurkundige eigenschappen van elementaire deeltjes.” Met recht kun je het: ‘een vreemd voorstel noemen’. Wat gebeurt er eigenlijk bij een quantumfluctuatie, een quantumsprong of wat voor quantumtoestand maar ook?  Zoals gezegd is ‘voor de natuurkundige eigenschappen van het heel kleine de kwantumonbepaaldheid altijd het belangrijkste principe’. Wat is nu de maat van quantumtoestanden? Juist het heel kleine. Als er nu door quantumfluctuaties een ‘dichtheidsverstoring’ zou kunnen optreden, is het dan niet veeleer zo dat deze juist uitgevlakt, gladgestreken wordt door de versnelde inflatie? Die zou toch juist alle onregelmatigheden gladstrijken, dus waarom dan niet bij een quantumfluctuatie? Zo’n quantumfluctuatie zou, als ze kan uitgerekt worden tot een heel sterrenstelsel, ja zelfs tot een grotere omvang dan het waarneembare heelal, in wezen de ‘totale’ energie inhoud van zo’n stelsel of meer moeten bevatten. Omdat anders als ze dat niet bevat, deze fluctuatie volledig genivelleerd zal worden. Over het algemeen kunnen fluctuaties zich slechts voordoen door middel van enkele deeltjes, of slechts een. Het is nog nimmer hard gemaakt dat het voor grote macroscopische toestanden ook werkt, al wil men dat ons dikwijls doen geloven. We denken hierbij aan het begrip ‘tunnelen’, waarover soms heel spannend geschreven wordt dat een compleet persoon door een muur heen zou kunnen ‘tunnelen’. Dat soort beschrijvingen horen eerder in ‘science fiction’ thuis, en eigenlijk beseffen de schrijvers dat ook wel. Ze zijn wel zo realistisch om toe te geven dat de kans daarop zo onmetelijk klein is dat het vele malen de leeftijd van het heelal zou duren eer zoiets bij toeval zou plaatsvinden. Zo ook bij eventuele quantumfluctuaties in dat hele vroege heelal, als dat enig succes wil hebben dan moeten er oneindig veel deeltjes in zo’n fluctuatie ‘toevallig’ zo samenwerken dat ze állemaal in die éne dichtheidsverstoring terecht komen, die dan uitgerekt zou worden tot de omvang van een sterrenstelsel, of nog erger.

De inflatie moet ook nog stoppen wil het werken.

Bij een ander mechanisme wordt ook nog gegrepen naar quantumonbepaaldheden en wel bij het proces dat de inflatie moet stoppen. Dat gebeurt door het ‘omlaag rollen van een higgsveld langs de helling van een dichtheidsgrafiek’. Volgens de opvatting zorgt de willekeur van de quantummechanica ervoor dat de beweging van dat higgsveld niet overal even snel gaat. En omdat het higgsveld dus op sommige plaatsen wat langzamer gaat, stopt de inflatie daar wat later, zodat er plaatselijk wat meer materie ontstaat. Ook al is dat maar weinig, zwaartekrachtsklonteringen zullen die gebiedjes doen toenemen in concentratie. Dat laatste is een algemeen aanvaard proces, maar wanneer vinden die zwaartekrachtsklonteringen plaats? Dat kan onmogelijk tijdens de ‘inflatieperiode’, die gaat zo ‘snel’ dat, dat ongeloofwaardig is. Dat voegt dus geen meerwaarde toe aan de inflatietheorie, want dat is al een onderdeel van de meer gangbare theorieën. Bovendien is de opvatting dat tijdens het inflatieproces de zwaartekracht omgekeerd werkt, nodig voor de honderd verdubbelingen van het ruimtevolume. Dat zou werken in de ongelooflijk korte tijd van 10-37 sec tot 10-35 sec. Er kunnen in die periode dus géén zwaartekrachtsklonteringen plaatsvinden, omdat dat samentrekkende werking van zwaartekracht veronderstelt en die is nu juist afwezig.

Dan kunnen we ons nog afvragen of er niet een te groot gewicht aan de quantummechanica gegeven wordt. Is het werkelijk zo dat het macroscopische niveau als ‘geheel’ quantumverschijnselen vertoont, zodat men met recht over ‘quasi klassiek niveau’ kan spreken? Zoals ik al eerder belicht heb, is er veel voor te zeggen dat er een scheiding ligt tussen het quantumniveau en het klassieke niveau. Alle goedbedoelde pogingen ten spijt heeft het niet tot resultaten geleid om die scheidslijn op te lossen door louter quantumbegrippen. Dat wil niet zeggen dat we géén pogingen moeten doen om die scheidslijn op te heffen. Een stap in de richting daarvan zou al de erkenning zijn dat quantumverschijnselen in klassieke kunnen overgaan, dat dan een schaalprobleem is.

De waarden van iets dat we nièt kunnen bepalen gebruiken om dingen die we niet kunnen verklaren, te verklaren.

Is het niet zo dat ‘quantumfluctuaties’ en/of ‘quantumonbepaaldheid’ veeleer ‘een stoplap’ zijn voor onbekende dingen die wij niet (nog niet) kunnen verklaren? Het is wel opvallend maar op veel uiteenlopende gebieden of in veel theorieën wordt naar deze ‘quantum’ verschijnselen gegrepen en lang niet altijd met een zinnige verklaring hoe dat dan wel zou werken. Je krijgt sterk de indruk dat louter alleen het begrip fluctuatie en/of onbepaaldheid als verklaring wordt gepresenteerd en de theorie is gered. We willen u enkele conclusies niet onthouden die aangeven dat de inflatietheorie(ën) grotendeels nog in het hypothetische stadium verkeren. Tussen haakjes staat theorieën, want er zijn er bijna net zoveel als er theoretici zijn die zich ermee bezighielden (over nieuwe resultaten hoor je overigens niet veel). Een zo’n conclusie is dat de aanname van het higgsveld en samenhangend daarmee de ‘grote unificatietheorieën’ herzien moest worden. Uit het volgende blijkt dat er enkele uitgangspunten niet consistent met elkaar zijn en andere op gissingen gebaseerd waren: ‘Het door de inflatietheorie voorspelde spectrum van dichtheids- verstoringen bleek maar heel zwak af te hangen van de aannames over de achterliggende deeltjesfysica en het was volgens de voorspelling schaal-invariant’.  Maar voor de omvang van de dichtheidsverstoringen gold het tegenovergestelde, dat zou sterk afhankelijk zijn van de achterliggende deeltjestheorie: ‘Voor de bijzonder aantrekkelijke grote unificatietheorie van Georgi en Glashow lag de voorspelde afwijking in de orde van 102, vijf of zes grootteordes teveel. Dat hing samen van de aanname van het benodigde higgsveld . Het doel van de Higgsvelden was om te verklaren waarom er quarks, elektronen en neutrino’s zijn, die uit hoofde van symmetrie in een achterliggende teheorie hetzelfde zouden moeten zijn. De energiedichtheid die in de inflatietheorie nodig zou zijn is vele orden van grootte ‘vlakker’ dan nodig voor het oorspronkelijke doel. In een bijeenkomst kwam men dan ook tot de conclusie: ‘Een belangrijke conclusie van de Nuffield-berekeningen is dan ook dat het veld dat de inflatie aandrijft, niet hetzelfde kan zijn als het veld dat verantwoordelijk is voor de symmetrieverbreking Voor kleine dichtheids-verstoringen moet de achterliggende deeltjestheorie een nieuw veld bevatten, tegenwoordig vaak het inflaton genoemd, dat op het higgsveld lijkt, maar met een veel vlakkere energiedichtheidsgrafiek’.

Een grote stap voorwaarts, of aanname op aanname?

Waar komt dit nu eigenlijk op neer, is het zo’n grote stap voorwaarts, of is het gewoon de ene aanname door de andere vervangen. Wat is waarde van een theorie als je stelt: ‘nu kunnen tenminste de dichtheidsverstoringen berekend worden in plaats dat er beginvoorwaarden moeten worden aangenomen’, als de berekeningen niet kloppen en dat voorlopig ook niet zullen doen, zolang er over dat inflaton als een nieuw veld niets bekend is? Wat is er überhaupt tegen ‘beginvoorwaarden’? De indruk wordt veelal gewekt dat de afkeer ervan niet meer is dan een filosofisch ‘statement’, omdat het blijkbaar moeilijk te verteren valt dat het heelal (en wij dus) een oorsprong heeft. Wat de grote-unificatietheorieën betreft, die zijn er ook meerdere, geen van alle hebben ze een inflatonveld, maar kunnen er een bevatten. Guth erkent echter: ‘dat zoiets nogal gekunsteld is, en alleen maar erbij gedaan wordt om de vereiste dichtheidsverstoringen uit te laten komen’. Verder wordt er geredeneerd dat we ons niet al te veel zorgen hoeven te maken omdat we ‘andere dingen ook niet begrijpen’, zoals waarom is het elektron zo licht, terwijl het W+ boson 160 000 keer zo zwaar is als het elektron, maar hun massa’s ontstaan wel op dezelfde manier. Evenzo begrijpen we niet waarom de zwaartekracht tussen twee protonen 1036 keer zo klein is als de elektrostatische kracht. Dus aldus Guth: “Hoeven we ons er niet al teveel zorgen over te maken dat we niet begrijpen waarom de energiedichtheidsgrafiek van het inflaton zo vlak is. Het is duidelijk dat we de principes nog niet begrijpen die de waarden bepalen  van de fundamentele parameters uit onze theorieën. Voorlopig kunnen we alleen maar hopen dat de juiste fundamentele theorie, als we die eenmaal begrijpen, op een natuurlijke manier zal leiden tot een inflatonveld met de juiste energiedichtheidsgrafiek, en ook een verklaring zal geven van de andere parameters, zoals de massa van het elektron en de sterkte van de zwaartekracht.”

Nogal een eigenaardig standpunt: als je het een niet begrijpt, dan hoef je je geen zorgen te maken dat je het ander ook niet begrijpt. Integendeel zou je zeggen, een extra reden tot zorg, maar enig verschil is er toch wel: van het elektron en de zwaartekracht weten we het een en ander door hun uitwerking en en detectie in experimenten. Zolang we de parameters van de standaardtheorie niet begrijpen, zouden we ons daarover zorgen moeten maken. Bovendien zou deze er weleens heel anders uit kunnen zien als we de toegevoegde parameters wel begrijpen, misschien zouden hypothetische verklaringen wel eens heel anders kunnen uitvallen. Heel wat anders is het met de inflatietheorie, het enige wat steekhoudend lijkt is het spectrum van de dichtheidsverstoringen. Maar dan alleen nog maar de vorm van het spectrum en niet de grootte of omvang van de dichtheidsverstoringen. De voorspelling van de vorm van het spectrum komt globaal overeen met de vorm van het spectrum van de achtergrondstraling. Het is misschien zo dat deze gelijke vorm op toeval berust, maar misschien is het ook het enige waar de inflatietheorie koppelt aan waargenomen verschijnselen. Dat is echter nog géén bewijs dat beide over hetzelfde gaan. Zoals u eerder heeft gelezen ben ik van mening dat de achtergrondstraling op een heel andere wijze geïnterpreteerd kan worden, zodat in dat verband een overeenkomst met de inflatietheorie misschien iets heel anders betekent.

Aannames dienen een doel, maar ook niet meer dan dat!

Merkwaardig is het dat de inflatietheorie het zogenaamde vlakheidsprobleem zou moeten oplossen, daarvan hebben we gezien dat het heelal niet per definitie vlak hoeft te zijn begonnen, in tegendeel allerlei interpretaties geven juist een heel heftig beeld weer dat allesbalve gelijkmatig is. Ook over het horizonprobleem hebben we gezien dat het niet noodzakelijkerwijs een probleem hoeft te zijn. Zo’n probleem ontstaat door een aanname, en aannames kunnen een tijd lang nuttig zijn, ze stimuleren het denkvermogen. Uiteindelijk zullen aannames toch overeen moeten  komen met fysische werkelijkheid, zoniet dan kun je ze beter laten schieten. Zo’n aanname is bijvoorbeeld dat men meent dat de fotonen van de achtergrondstraling vanaf de 300 000 jaar zich rechtlijnig hebben voortgeplant. Het lijkt mij een onredelijke aanname gezien de opbouw van het heelal.

Tot slot van dit willen we het nog hebben over de zogenaamde isotropie of gelijkmatigheid van het huidige heelal hebben. Al de zichtbare stelsels zouden in aanvang weerspiegeld worden door de dichtheidsverstoringen, die zoals men denkt in de overblijfselen van de achtergrondstraling zichtbaar zijn. We zagen al dat er gesteld wordt dat al deze dichtheidsverstoringen dezelfde eigenschappen moeten hebben meegekregen, omdat alle sterrenselsels waar we ook maar kijken dezelfde eigenschappen hebben. Helemaal teruggeredeneerd moesten deze gelijke eigenschappen al zitten in het allereerste begin, dat zeer kleine gebiedje, dat klein genoeg was om in thermisch evenwicht te komen. Terwijl tegelijkertijd de zeer snelle inflatie nodig was om een zekere vlakheid te verkrijgen, moesten óók alle ruimtetijd gebiedjes die de ‘voorlopers van de sterrenstelsels waren’ in overeenstemming met elkaar zijn en blijven. Als we alle mitsen en maren op een rijtje zetten, dan lijkt het er toch sterk op dat het hele plaatje van de inflatie, nog meer van onze verbeeldingskracht vraagt dan de ‘oerknal’ in zijn traditionele vorm al deed.

Is er een gegronde reden om beginvoorwaarden af te wijzen?

Hoe onaanvaardbaar het ook lijkt (en voor velen onverteerbaar) komen we toch niet ónder ‘beginvoorwaarden’ uit. Zoals we al eerder opmerkten is het afwijzen van ‘beginvoorwaarden’ eerder een filosofisch probleem dan een fysisch. We kunnen onszelf afvragen: ‘wat weten we eigenlijk van het totstandkomen van ruimtetijd af, om categorisch ‘beginvoorwaarden’ af te wijzen? Dat is nog bitter weinig. Algemeen wordt de vorming van ruimtetijd als een vanzelfsprekend iets aanvaardt, maar willen we het heelal begrijpen (als dat überhaupt mogelijk is) dan zullen we toch fysische verklaringen moeten geven van de vorming van ruimtetijd. We komen er dan niet uit door, zoals A. Guth doet, een heelal ‘ex nihilio’ te poneren. De opvatting over dit laatste is dat alle krachten, die in het heelal werkzaam zijn, volledig tegenovergesteld aan elkaar zijn. Dat wil zeggen positief én negatief zijn volmaakt aan elkaar gelijk, ziedaar een heelal uit niets! Of toch niet? Als in een boekhouding ‘links én rechts’ tegen elkaar wegvallen dan is dat prettig voor degene wiens boekhouding dat is, maar dat wil niet zeggen dat er voorafgaand géén middelen waren. Een heelal uit niets te poneren is gewoonweg fundamentele beginselen negeren, omdat dat ons zo goed uitkomt. We zijn dan namelijk in een klap af van vele netelige vragen, waarover je soms de indruk krijgt, dat de antwoorden liever niet gehoord willen worden! Willen we die netelige vragen niet uit de weg gaan dan zullen we moeten trachten die ‘beginvoorwaarden te specifiëren’. Misschien is dat eigenlijk ook een veel logischer weg, we zitten dan niet met vlakheidsvraagstukken of isotropie/homogeniteit en een horizonprobleem, omdat dan verschillende ruimtetijd gebiedjes niet per definitie met elkaar hoeven te communiceren. Het zijn dan de beginvoorwaarden gecombineerd met universele wetten die bepalen hoe ruimtetijdgebiedjes zich zullen ontwikkelen. Die ‘beginvoorwaarden met de universele wetten’ zijn dan bepalend voor de ontwikkeling van sterrenstelsels die nú op ons overkomen als gelijk in uiterlijk en fysische gegevens, zonder dat ze persé in het verre verleden zodanig contact met elkaar nodig hadden om nú aan gelijkwaardige fysische parameters te kunnen voldoen. Het hele probleem berust eigenlijk alleen maar hierop, niet te willen erkennen dat aan de vorming van ruimtetijd zélf, voorwaarden én universele wetten voorafgaan. Dat is fundamenteel! Wat men nu doet is ruimtetijd én materie fundamenteel stellen, dat berust op een denkfout en laat fundamentele vragen onbeantwoord. Om dit af te ronden willen we nog vermelden dat Guth zelf erkent dat: ‘Het juist is dat inflatie niet bewezen is, maar volgens mij is het concept op weg om van werkhypothese op te klimmen tot theoretische aanname. Het heelal waarin we leven heeft alle kenmerken die je op grond van inflatie mag verwachten’. Dat mag dan zo zijn, dat gold net zo goed voor eerdere ‘werkhypothese’s’ zoals de theorie (?) over het Omegaprobleem, dat lange tijd als aanvaardbaar werd geacht, zónder inflatie en/of een versnellend heelal. Dat probleem zou vóórgoed opgelost worden, als we een ander probleem, dat van ‘donkere materie’ opge;lost zouden hebben. Dat zou een ‘kwestie’ van tijd zijn. Nu 2009, is dat nog steeds niet geheel duidelijk, en het volgende probleem heeft zich al aangediend. Het is bekend, dat gaat over ‘donkere energie’. Het is integer van Guth dat hij inflatie ‘een werkhypothese’  noemt. We bemerken echter dat in het ‘gangbare gebruik’ inflatie min of meer als bewezen wordt geacht, in ieder geval als de meest redelijke verklaring voor de ‘oneffenheden’ in de oerknal. Dat hoeft niet verkeerd te zijn, ware het niet dat ‘oneffenheden’ in nieuwere ideeën worden glad getrokken, mét een beroep op het inflatiemechanisme. Zo wordt ‘werkhypothese’ op ‘werkhypothese’ gestapelt. Er zitten nog ‘andere oneffenheden’ in de oerknal, dan die ‘glad getrokken’ zouden zijn in de inflatie ‘werkhypothese’. Daar gaan we in het volgende op in.

Ook in het traditionele ‘oerknalmodel’ zitten onbeantwoorde vragen.

Dat was wat betreft de problemen rond het inflatiemodel, maar ook in het traditionele oerknalmodel zijn er onbeantwoorde vragen en dan bedoel ik niet de in het voorgaande behandelde vragen van het horizonprobleem, het vlakheidsvraagstuk en de dichtheidsverstoringen. Maar het zijn meer vragen die met ruimtetijd zelf te maken hebben. Het betreft vragen in verband met de uitdijing, ook de  versnelde uitdijing en wat men wel eens noemt de zogenaamde explosie die optrad in de ‘oerknal’. In het voorgaande deel over St. Hawking heb ik al het een en ander aangeroerd en ideeën aangereikt waaruit zou blijken dat veel nog onduidelijk is. Daarin kwam naar voren dat er mogelijke andere modellen (theorieën) zijn die de oerknal, maar ook de uitdijing in een ander daglicht kunnen stellen. Hier zullen we enkele andere punten behandelen.

Het uitgangspunt van de oerknal is dat het géén plaatselijke explosie was die uitdijde in een reeds bestaande ruimte. Met de explosie werd de ruimtetijd gevormd, een ruimtetijd die er voorheen niet was. Dat is althans de opvatting als men van een beginsingulariteit uitgaat. Een punt van oneindige dichtheid zonder enige afmeting. Dat roept vanzelf vragen op die niet beantwoord zijn. Om die vragen te omzeilen, heeft men geopperd dat het heelal niet kleiner kon beginnen dan met de afmeting van eenmaal de Plancklengte. Op zich schuiven hier de vragen over een begin alleen maar op, en in het besef daarvan oppert men tegenwoordig dat het heelal er altijd al was, alleen niet in de huidige vorm. De oerknal zou dan niet meer dan een plaatselijke aangelegenheid zijn, een tijdelijke concentratie van de benodigde energieën, die het door ons waarneembare heelal kunnen verklaren. Het zal duidelijk zijn dat, dan de oerknal als die op deze wijze plaatsvond niét met de explosie de totale ruimtetijd voortbracht.

In de vergelijkingen van de ‘snarentheorie’ zou het heelal symmetrisch zijn.

Dat wil zeggen zowel voor als na het scenario zou het gelijk zijn. De opvatting is dat het heelal, (zeker in het ‘nieuwe versnelde uitdijingsmodel’) oneindig verdund zal zijn in de toekomst. Dus als symmetrie was het dat ook in het verleden. Ergo ruimtetijd was er altijd al, hooguit kromp het (plaatselijk) voor het pré-big bang scenario en dijde het daarna weer uit! Je kunt dan niet volhouden dat het nergens in uitdijde zoals in het traditionele oerknalmodel. ‘In feite komt het erop neer dat het heelal oneindig in ruimte zou zij. (en dan komt er een waarschuwing) Een oneindige ruimte kan niet uitdijen, de totale grootte kan niet veranderen, die blijft oneindig’. Omdat men het begrip ‘uitdijing’ niet wil verlaten, lost men het op alsof dat gebeurt doordat: ‘de lichamen (sterrenstelsels) binnen in die ruimte afzonderlijk van elkaar af bewegen’.  Die ruimte is er dus al! Hooguit zou je kunnen zeggen, dat stukje heelal dat het onze is dijt uit. Maar gebeurt dat dan ìn dat oneindige heelal, in bestaande ruimte, of wordt dat heelal iets meer oneindig? Oneindig plus dat extra uitgedijde stukje? Een andere optie zou kunnen zijn dat ‘ons deel’ van dat oneindige heelal heel sterk gecomprimeerd was, het zou dan samengetrokken moeten zijn in het pré Big Bang tijdperk. Samengebalde ruimtetijd zou het geweest moeten zijn, die tot een bepaald punt gekomen, zoveel spanning (druk) opleverde, dat het tot een Big Bang kwam. Ruimtetijd zou dan in het pré Big Bang tijdperk in een soort zwartgatachtige situatie terecht zijn gekomen, met dat verschil dan dat het ‘zwarte gat’ ontplofte. En dit betrof dan alleen nog maar ‘ons eigenste stukje’ van dat oneindige heelal. Was er alleen maar in het eigen stukje een Big Bang? Vragen die niet echt opgelost worden, eerder roepen dit soort oplossingen weer andere vragen op.

Ons ‘waarneembare’ heelal slèchts een deel van een oneindig heelal.

Om dit te ondervangen en een oneindig heelal met de oerknal te blijven verbinden, komt men met verschillende oplossingen Zoals dat gedacht wordt dat de ‘big bang’ overal tegelijkertijd (of misschien wel ieder op zijn eigen tijd) plaatsvond. En dus niet op één bepaalde plaats. Het ene idee  is echter strijdig met het andere, omdat in dit geval ‘niet op een bepaalde plaats’ wil zeggen overal in het oneindige heelal. Terwijl in het gangbare oerknal idee ‘niet op een bepaalde plaats’ gedoeld wordt op de totale afwezigheid van ruimte vóór het moment van de explosie. Houden we vast aan dit laatste, maar ook aan een oneindig heelal, dan zit er niets anders op dan te geloven, dat het ‘oneindige heelal’ plotseling, in een fractie van een fractie van een seconde, door de explosie gevormd was. Het is niet mogelijk ons ervan af te maken met de inflatietheorie want de inflatie begon pas toen het heelal er al was, zij het dan heel klein. Opmerkelijk is echter het idee dat de oerknal ‘klein’ was, misleidend is.

Zetten we hiernaast de andere modellen, dan zien we al snel dat ze geenszins consistent met elkaar zijn. Zowel in de inflatietheorie als in het standaard oerknalmodel, gaat men wel degelijk uit van een ontzettend klein begin. Zelfs in de snarentheorie gaat men uit van de Plancklengte, toch ook niet bepaald volumineus! Op zich hoeven al deze modellen niet meteen van tafel geveegd worden, want het is goed mogelijk dat ze ieder voor zich fundamentele gegevens bevatten. Dat we ze niet allemaal in overeenstemming met elkaar kunnen krijgen, kan betekenen dat er nog heel wat parameters zijn die wij niet (nog niet!) kennen

Een ‘onbegrijpbaar’ heelal!

Er zijn heel wat uitlatingen en artikelen waarin dit erkend wordt. De kop van een artikel van de hand van Govert Schilling  spreekt boekdelen: ‘Het heelal is zoek of we begrijpen het niet’. En een aanhaling die de kern van de zaak raakt  :  ‘Het Big Bang-model is gebaseerd op waarnemingen aan de uitdijing, de kosmische achtergrondstraling, de chemische samenstelling van het heelal en de wijze waarop materie is samengeklonterd. Zoals alle wetenschappelijke ideeën, zou het model op een dag verworpen kunnen worden. Naarmate de kosmologen de beschikking krijgen over meer precieze meetgegevens, kunnen ze steeds fundamentelere vragen opwerpen over de vroegste dagen van het heelal. Wat veroorzaakte de uitdijing? Veel kosmologen wijten de uitdijing aan een proces dat ze inflatie noemen. Het probleem is daarbij dat de inflatie pas lijkt te kunnen optreden op het moment dat het heelal al begonnen is met uitdijen.. En wat gebeurt er achter de waarnemingshorizon? Dijen verschillende delen van het heelal met verschillende snelheden uit, zodat ons universum niets meer is dan één expanderende bel in een veel groter multiversum? Niemand die het weet. In ieder geval wijzen de steeds nauwkeuriger waarnemingen erop dat de uitdijing van het heelal eeuwig zal doorgaan. Nu maar hopen dat alle verwarring rond die uitdijing ooit ineen zal schrompelen.’  Opmerkelijke vragen, neem bijvoorbeeld de vraag over: ‘wat gebeurt er achter de waarnemingshorizon?’ Dat probleem kwamen we ook al bij de inflatietheorie tegen. Zoals ik al eerder benadrukte is het niet mogelijk om exacte uitspraken te doen over dat deel van het heelal dat wij ‘het waarneembare heelal’ noemen, als wij in het geheel niets kunnen zeggen (weten) over het heelal (oneindig?) dat achter die ‘waarnemingshorizon’ ligt. Wij weten dan niets over de invloed die diè ‘ruimtetijd’ op de ruimtetijd heeft die wíj waarnemen.

Dan volgt de opmerking dat de steeds nauwkeuriger waarnemingen erop wijzen dat het heelal eeuwig zal blijven uitdijen. Wat kunnen we hier over zeggen? Ook over dit onderwerp is geen echte consensus, het heelal dijt al of niet versneld uit, hoewel het er wel op lijkt dat het ‘ineenstortings’ model (the Big crunch) door de meesten verlaten is. Daarvoor in de plaats zijn er nieuwe problemen, zoals de zogenaamde ‘donkere energie’ die het heelal steeds ‘sneller doet uitdijen’. Maar wat doen we dan met de donkere materie waar tientallen jaren naar gezocht is, echter zonder definitieve resultaten. Als we bovendien niet weten hoeveel ‘donkere materie’ er in het heelal is én ook niet weten wat de invloed van de ‘donkere energie’ op de uitdijing van het heelal is, wat weten we dan eigenlijk? Het een remt af en het ander versnelt de uitdijing. Daarbij komt nog kijken dat niemand weet waarom het heelal eigenlijk uitdijt en wat het veroorzaakt heeft. Al met al meer vragen dan antwoorden.

Versnelde uitdijing roept vragen op die (nog) niet verklaard kunnen worden.

Versnelde uitdijing is gebaseerd op de waarneming van supernova’s van het type 1a. Deze ontstaan blijkbaar altijd met dezelfde energieuitbarsting, dus analoog aan het cepheïdensysteem kan men aan de verhouding van de waargenomen lichtkracht tot de werkelijke lichtkracht de afstand bepalen. In samenhang met de vaststelling van de roodverschuiving en het idee dat de uitdijng vroeger sneller verliep dan nu (of later in de tijd) werd er verwacht dat de metingen aan supernova’s in zeer verre (in het verleden staande) stelsels een iets hogere roodverschuiving zouden laten zien dan indien het heelal vroeger langzamer uitdijde. Het omgekeerde bleek nu het geval, de waarnemingen van die zeer oude stelsels, aan de supernova’s daarin, gaven juist een minder grote roodverschuiving te zien. De conclusie zou dus luiden: het heelal dijde vroeger minder snel uit dan nu. Dit zet toch wel aan tot nadenken, want het oude idee was gebaseerd op de geweldige kracht van de ‘oerknal’ die het destijds kleinere (zeer klein, tot puntvormig) heelal tot geweldige proporties opblies. Mettertijd zou deze kracht afnemen en zou de zwaartekracht de overhand krijgen, waardoor het heelal minder snel zou uitdijen, ja zelfs dacht men dat het misschien weer zou instorten. Het zal duidelijk zijn dat als het heelal versneld uitdijt, er nimmer een ineenstorting kan plaatsvinden. Maar goed vragen rijzen, hoe wordt er ruimte gevormd bij uitdijing, en dan bij versnelde uitdijing ook nog eens in een zeer hoog tempo? Tegelijkertijd is er ook nog de vraag wat de ‘donkere energie’ is, die zo wordt gedacht verantwoordelijk is voor die versnelde uitdijing? Vragen die een antwoord behoeven!

Zou een hogere leeftijd de oplossing kunnen bieden?

Wat het antwoord op voorgaande ook mag zijn, het kan nooit kwaad om alternatieve verklaringen te zoeken. Uiteindelijk heeft men zich langdurig vastgepind op het oude concept van uitdijing, Hele vertogen zijn er geschreven over het zogenaamde ‘omega’ probleem, dat in het kort er opneerkwam of er wel voldoende materie in het heelal was. Afhankelijk van het antwoord waren er drie antwoorden, het heelal zou of instorten, het zou net niet instorten en min of meer blijven hangen op een bepaalde uitdijing, hooguit zou het heel langzaam blijven uitdijen, en als derde zal het gewoon eeuwig blijven uitdijen. Dat laatste, als er te weinig materie in het heelal aanwezig was, zodat de zwaartekracht het niet kon tegenhouden. We gaan daar hier niet verder op in, het lijkt dat het althans gedeeltelijk een achterhaald standpunt is. Kunnen we dus de ‘waarnemingen’ anders verklaren? In overeenstemming met de andere delen over ruimte en materie lijkt het erop dat het zeer wel mogelijk is. We denken, zoals in het kopje vermeld, aan een hogere leeftijd. De ouderdom van het heelal wordt geschat op zo’n 13 á 14 miljard jaar, dit aanhoudende houdt in dat de verschillende ontwikkelingsstadia hieraan gekoppeld zijn. De eerste stelsels denkt men te plaatsen op 1 á 2 miljard jaar na de oerknal. Het is logisch dat als het heelal ouder of jonger is de diverse stadia ook vroeger of later geplaatst kunnen worden. Wat nu als de supernova’s ouder zijn dan we denken? volgens de uitdijingstheorie zouden ze als het heelal ouder is, een grotere roodverschuiving moeten hebben, Z is groter. En wel omdat ze langduriger onder invloed van de uitdijing hebben gestaan, dus de golflengtes zijn sterker uitgerekt, roodverschoven dus. De ‘waarnemingen’ tonen echter het omgekeerde, een minder grote roodverschuiving, mogelijk zijn de supernova’s dus jonger en hebben dus minder onder de invloed van de uitdijing gestaan en vertonen zodoende minder uitrekking van hun golflengtes. Hier zit misschien een knelpunt. Dat zouden de afstanden kunnen zijn, men gebruikt de supernova’s immers als  de zogenaamde ‘standaardkaarsen’. Hierover kunnen we opmerken dat erkend wordt dat hoe groter de afstand (het verleden zeg maar) des te moeilijker wordt het om nauwkeurige afstandsbepalingen te doen. Er is echter nog een ander punt, dat we al aantipten, dat is de leeftijd  van het heelal en de plaats van de verschillende stadia op de kalender. In sommige beschrijvingen over de versnelde uitdijing komt met de uitdrukking tegen dat de supernova’s zwakker lijken te zijn, dan gedacht werd. Dat kán op een hogere ouderdom wijzen, het lijkt dat ze dan ook een hogere roodverschuiving zouden moeten hebben, zoals beredeneert!

Er komt nóg een factor bij kijken.

Die factor is de ‘rand van oneindige dichtheid’. En bij die factor komt de tijd, door mij als een ‘asymmetrische tijdpijl’ bestempelt. Deze twee verder uitgewerkt laten voorlopig geen zekere voorkeur zien voor een oudere of jongere ‘datering’ van de supernova’s. We komen niet in de knoei met een minder grotere roodverschuiving, als we die ‘asymmetrische tijdpijl’ aanhouden. We zullen dit trachten te beredeneren. Voor de duidelijkheid gaan we niet uit van de supernova’s, hoewel het concept dat ik uitwerk eveneens daarop van toepassing is. We gaan uit van de eerste stelsels. In geval van een waarneming aan deze stelsels kan een eventuele roodverschuiving, die niet uitkomt met de gangbare leeftijd van het heelal, zowel op een hogere als een lagere leeftijd duiden, waardoor, zoals we zagen, dé gangbare leeftijd in het geding komt. Gaan we echter uit van de door mij aangehaalde ‘rand van oneindige dichtheid’, dan verandert het tijdsbeeld totaal. In dit kader is het eigenlijk niet van belang of de stelsels een hogere of lagere leeftijd hebben, omdat we in het midden laten hoe ‘oud’ het heelal is. We relateren immers de mate van roodverschuiving aan de afstand van een stelsel tot die ‘rand van oneindige dichtheid’. We dienen ons vervolgens af te vragen of we op het moment van ontstaan van die vroege stelsels met een groot of een klein heelal te maken hebben, en dat niet in het licht van de gewone uitdijing, maar of er van meet af aan een ‘rand van oneindige dichtheid’ om de ‘vorming van het heelal’ gelegen is. Voordat we deze vraag zullen trachten te analyseren, frissen we ons geheugen even op over het ontstaan van ruimtetijdquanta en de daarmee gepaard gaande ‘werking’ van de ‘constante van Planck’.

Een heelal ontstaan uit ruimtetijdquanta.

Eerder belichtten we de mogelijkheid dat ruimtetijd uit quanta bestaat, die in de ‘grote lege holtes’ gevormd worden, we redeneerden dat er voldoende ruimte moest ontstaan eer er materie gevormd zou worden, we zouden kunnen denken, om ineenstorting te voorkomen. Mogelijk speelt ineenstorting helemaal niet, vanwege de werking van de ruimtetijdquanta gebaseerd op de constante van Planck. Omdat we bij deze visie uitgaan dat voornoemde ‘werking’ overeenkomt mét de ‘energie van de zogenaamde lege ruimte’, ga ik er vanuit dat er een bepaalde hoeveelheid ‘lege ruimte’ gevormd moet zijn eer die ‘werking’ overgaat in ‘kromming’ van ruimte en vervolgens als die ‘kromming’ sterk genoeg is, tot de vorming van materie. In het ‘begin’ was dat natuurlijk de vorming van waterstof (eventueel de andere beginelementen uit de oerknal) om vervolgens tot de eerste stelsels gevormd te worden. Materie is dan ‘gekromde ruimtetijd’, hier komt er een asymmetrische tijdpijl op gang. Die is echt asymmetrisch, dus een ineenstorting, terug uit gezien, is ten ene male onmogelijk. Vanwege die ‘asymmetrische tijdpijl’ blijft het niet bij die ‘eerste stelsels’, waarnemingen laten stelsels ‘zien’ in allerlei stadia van ontwikkeling. Die asymmetrische tijdpijl loopt niet per definitie af in een ‘eindkrak’ of in een ‘koude dood’, maar eindigt in dié ‘rand van oneindige dichtheid’. Hier worden ruimtetijdquanta weer gedéquantificeerd, en met hen alle materie, zodat hier de cirkel rond is.

Een heelal gelegen in een ‘oneindige achtergrond’.

In feite is dié ‘rand van oneindige dichtheid’ slechts een overgangsgebied naar ‘een oneindige achtergrond’. Deze twee begrippen zijn cruciaal in deze visie, omdat de ‘verklaring’ van een gequantificeerd heelal slechts begrepen kan worden in het licht van ‘oneindigheden’. Velen hebben schrik voor oneindigheden, of denken dat een theorie die ze bevat ‘ziek’ is, of er iets niet klopt. Dat is niet nodig, oneindigheden komen werkelijk overal in wiskunde en fysica voor, en als er iets niet klopt dan is het dat we die ‘verfoeide oneindigheden’ wégredeneren in plaats van ze te integreren! In het licht van deze gedachten gezien, is het dus redelijk dat er van meet af aan een ‘een rand van oneindigheid’ om het beginnende heelal gelegen was. Alleen al omdat de ruimtetijdquanta gevormd worden uit ‘oneindigheid’, ja ‘gequantificeerde oneindigheid’ zijn. Als zo’n ‘oneindige achtergrond’ uit ‘oneindige energie en tijd’ bestaat, dan zouden de ruimtetijdquanta meteen weer teruggetrokken kunnen worden. Er zal dus een mechanisme moeten zijn dat dat voorkomt, we moeten ons realiseren dat dat moeilijk te verwoorden zal zijn zodat we misschien tevreden moeten zijn met een mate van redelijkheid! Een scenario zou kunnen bestaan uit een kringloop, dat wil zeggen er is een oneindige achtergrond (continu), die brengt ruimtetijdquanta voort (discontinu), via een verloop van een asymmetrische tijdpijl, doorloopt dat discontinue systeem verschillende stadia, waarna alles wat discontinu was weer continu wordt. Hoewel er dus aan beide einden van die kringloop oneindigheid bestaat, ja misschien moeten we zeggen ‘oneindige dichtheid’ aan beide zijden, zal er verschil zijn in de werking van zo’n ‘oneindige dichtheid’. Aan het begin (als we het zo mogen noemen) zal er een drukkende werking, een anti-zwaartekracht werking zijn. Hoewel het misschien moeilijk zal zijn daar een fysisch mechanisme voor te vinden, is het idee op zich niet ‘vreemder’ dan de uitwerking van een ‘oerknal’. Wat de oerknal betreft is er nog geen volledige consensus. Begon ze nu met hoge óf lage entropie? Soms wordt er wel geopperd dat de oerknal eigenlijk een witgat zou zijn, dat lijkt nog zo gek niet, want als we denken aan de enorme samengebalde energie in een onmetelijk klein volume, dan zou de oerknal eerder een zwart gat zijn. Dat kan natuurlijk niet, er ontstond géén heelal. Een omgekeerde kracht moet er dus werkzaam zijn, en dat zelfs vrij langdurig, net zo lang tot de materie zodanig verdund is dat we géén zwartgatachtige werking meer hoefde te vrezen. Ook wordt er wel geopperd dat ons heelal via een wormgat uit een voorgaand heelal is tevoorschijn gekomen. Het is niet zo moeilijk te beseffen dat soortgelijke fysische mechanismes werkzaam zouden kunnen zijn binnen het geschetste scenario. Uiteindelijk kwam de oerknal, in de gangbare versie, óók uit een oneindig klein punt. Mijn scenario heeft dan nog als voordeel dat er tegelijkertijd de quantificatie van het heelal in verwerkt is. Welk scenario uiteindelijk juist zal blijken te zijn, duidelijk is dat er in beide gevallen een drukkende werking moet zijn wil er een heelal tot stand komen. Daar zal een ‘asymmetrische tijdpijl’ alleen maar aan bijdragen als er een ‘voortgaande’ werking zal zijn. Naarmate er meer ruimtetijdquanta gevormd worden zal de ‘energie van de lege ruimte’ alleen maar groter worden, waardoor de tijdpijl alleen maar krachtiger zal worden.

Van meet af aan ‘een rand van oneindige dichtheid’?

We zullen dit eens trachten te analyseren. Omdat er langdurig ruimte zonder materie (ruimte niet gevormd tot massa) dient te ontstaan, is er misschien nog géén ‘rand van oneindige dichtheid’. Binnen dit concept werkt die immers als een alomvattende singulariteit, waarin alles weer terugkeert tot de ‘oneindige achtergrond’. In ieder geval zal die ‘rand van oneindige dichtheid’ er zijn als de ‘eerste stelsels’ tot ontwikkeling komen. Althans als we vasthouden aan de waarnemingen van ‘roodverschuiving’, deze ontstonden immers door de verwijdering van de uitgezonden ‘elektromagnetische golven’ van de ‘rand van oneindige dichtheid’, analoog aan de roodverschuiving die wij als ververwijderde waarnemers ‘zien’, afkomstig uit de ‘omgeving’ van een zwart gat. De analogie kan nog verder gaan, immers een zwart gat ontstaat pas als een ster met voldoende massa instort tot een zwart gat. Insgelijks kan de ‘rand van oneindige dichtheid’ ontstaan door de eerste zwarte gaten, . Omdat het heelal naar alle kanten ‘gelijkelijk groter’ werd (niet in de zin van de gewone uitdijing) zullen die eerste stelsels overal aan die ‘rand van oneindige dichtheid’ hebben bijgedragen. De uitgezonden ‘elektromagnetische golven’ van deze eerste stelsels echter werden natuurlijk alle kanten in dat ‘groter wordende’ heelal uitgezonden. Dat zijn de door ons ‘gemeten’ roodverschuivingen. In het begin zullen ze, doordat het heelal nog betrekkelijk klein was, een kleine Z waarde hebben gehad, die echter steeds groter werd. Ten eerste door het in omvang toenemende heelal, en ten tweede door de toenemende sterkte van die ‘rand van oneindige dichtheid’. Dat wil zeggen de singuliere werking ervan neemt toe, door dat het heelal steeds meer massa zal gaan bevatten en die toenemende massa ook aan het eind van ieders persoonlijke tijdpijl zal komen. Analoog aan de toenemende werking van zwarte gaten als er meer massa in valt.

Bestaan de ‘eerste stelsels’ eigenlijk nog wel?

Om vandaag een roodverschuiving te kunnen meten van welk stelsel maar ook, dus ook van de ‘eerste stelsels’, is het niet noodzakelijk dat deze nog bestaan. Ze zullen wellicht opgegaan zijn in zwarte gaten en supernova’s of wat voor ‘desintegratie’ verschijnselen we wellicht in de toekomst nog zullen tegenkomen. In de uiterste consequentie van dit concept zouden de eerste stelsels niet meer hoeven te bestaan, ze zouden opgegaan zijn in die ‘rand van oneindige dichtheid’. Het signaal datwij van zo’n stelsel meten is dan het signaal uitgezonden voor het stelsel desintegreerde. Nu zit er in de reis die een signaal maakt een zekere continuïteit, het signaal reist immers door het heelal tot het bij ons aankomt en wij het detecteren. Als we uitgaan van een ‘uitdijend’, al of niet versnellend, heelal, dan zal zo’n signaal door een steeds veranderend heelal reizen, veranderend wat ruimte betreft. Kunnen wij nu die veranderende ruimte afleiden uit de ‘waarneming’ van al die signalen, of  zijn wij er zeker van dat de gemeten roodverschuivingen op een ‘uitdijend’ heelal duiden, in die zin dan dat de roodverschuiving door het uitrekken van de ruimte ontstaat? Het is bekend, gedacht wordt dat omdat de ruimte uitgerekt wordt, de golven die er door heen reizen eveneens uitgerekt, dus langer, worden. Is iedereen het nu eens met de gangbare verklaring? Neen zeker niet, al moeten we zeggen dat deze personen in de minderheid zijn. Deels kan dat komen omdat de alternatieve ideeën ook géén afgerond kosmologisch model geven, maar hier en daar anomalieën aangeven. Algemeen wordt gedacht dat de waarnemingen die de mogelijkheid voor een alternatief aangeven niet voldoende onderbouwd zijn. Daar komt nog bij kijken dat de gangbare opvattingen over oerknal, inflatie en uitdijing, al dan niet versneld, een mooi logisch geheel vormen. Dat wordt niet makkelijk opgegeven en is de reden dat sommige onderdelen van dat totaalmodel aanvaard worden als de meest redelijke verklaring, ook al zitten er onbewezen details in. In het volgende zullen we enkele van die alternatieve verklaringen volgen.

Alternatieve verklaringen voor roodverschuiving kunnen licht werpen.

De verwijzigingen hiernaar vinden we in het deel over Hawking. We zullen kort belichten waar het over ging. Het eerste gaat over het idee van Mordechaï Milgrom die tot de conclusie komt dat de wet van Newton wel eens alleen maar plaatselijk, het zonnestel en misschien de melkweg, toegepast kan worden. Dat betekent dat ‘verderop’ in het heelal zwaartekracht anders berekent dient te worden. Volgens de wet van Newton is de versnelling van een object evenredig met de kracht die erop uitgeoefend wordt, bijvoorbeeld de zwaartekracht die lichamen doet versnellen, volgens Milgrom alleen maar op kleine stelsels van toepassing. Sterrenstelsels, clusters of clusters van clusters bewegen volgens een heel andere wet, waarin de kracht evenredig is met het kwadraat van de versnelling (terzijde, hij vindt dat hierdoor ook de donkere materie, onvindbaar, niet nodig is) Volgens Milgrom kan hij bewegingen in sterrenstelsels en clusters verklaren die tot nu toe niemand begreep. Hij voorspelde zelfs kosmische snelheidsverdelingen die sindsdien inderdaad gemeten zijn. Wat kan de betekenis hiervan zijn? Wel als de grote schaalstructuren, in het bijzonder de superclusters, niet aan de wet van Newton voldoen, dan zou de eerder genoemde Schwarzschild – metriek van toepassing kunnen zijn. namelijk als de afstand (tot de, door mij geopperde, universele achtergrond) 2 maal kleiner wordt, de zwaartekracht 4 maal groter wordt. De consequentie van dit idee is dan natuurlijk dat hoe verder je van ons verwijderd raakt, stelsels steeds sneller zullen gaan. Dat komt omdat de versnelling die op ze wordt uitgeoefend groter wordt naarmate de zwaartekracht van de achtergrond sterker en sterker wordt. Opmerkelijk is het nu dat volgens het uitdijingmodel stelsels inderdaad sneller gaan naarmate ze zich van ons verwijderen, tot bijna de lichtsnelheid toe. In dit geval wordt de ‘verwijdering’ van  stelsels met steeds grotere snelheden dan niet veroorzaakt door uitdijing (al of niet versnelde) maar door de ‘aantrekkende kracht van de rand van oneindige dichtheid’ in combinatie met de door mij beschreven asymmetrische tijdpijl. Waardoor stelsels steeds dichter bij die ‘rand’ komen en de ‘singuliere werking’ ervan ondergaan.

Sterrenstelsels lijken een voorkeur te hebben voor bepaalde vluchtsnelheden!

Een tweede idee ook reeds behandelt in het deel over Hawking, vinden we terug in ‘De salon van God’, door Govert Schilling. Dat gaat over het idee als zouden stelsels gehoorzamen aan verschillende vluchtsnelheden, hij zegt hierover dat het effect “gewoonweg niet kan bestaan tenzij er iets merkwaardigs aan de hand is met de manier waarop het heelal uitdijt”  Schilling gaat verder: Als de roodverschuivingen de een of andere periodiciteit vertonen, wankelt de hele kosmologie, De roodverschuiving is dan geen goede maat voor de snelheid, en dus ook niet voor de afstand van een sterrenstelsel. Oh grote schrik, stort de hele kosmologie in elkaar? Schilling zegt hierover: “De drie-eenheid van afstand, snelheid en roodverschuiving vormt nu juist de kern van de geloofsbelijdenis van elke kosmoloog.”  Wees gerustgesteld de ‘kosmos’ gaat zijn eigen weg!

` Een uitgebreide beschrijving van dit probleem kunnen we ook nog vinden in ‘De oerknal’ van Norbert Pailer .

Het is natuurlijk altijd mogelijk dat het waarnemingsfouten en/of interpretaties betreft.

Dit soort dingen laten zien dat niet alles altijd vanzelfsprekend is. Daar komt nog bij kijken dat ‘afwijkende resultaten’ meestal genegeerd worden of geen ruim baan krijgen om verdere bevestigingen te krijgen, zoals in het geval van Arp’s waarnemingen. Als het echter ‘aanvaardbare’ waarnemingen zijn dan blijkt roodverschuiving dus géén goede maat voor snelheden en afstanden te zijn, maar is dat zo erg? Het is alleen maar erg voor het huidige kosmologische model. Het heeft geen enkel nut vast te houden aan modellen en theorieën die berusten op door ons ‘aanvaarde’ methoden die slechts ogenschijnlijk logisch en consistent zijn. Indien dergelijke ideeën grondig en onbevooroordeeld onderzocht worden, dan hoeven we niet krampachtig vast te houden aan met ‘kunst en vliegwerk’ overeind gehouden constructies. Het lijkt mij dat het tijd wordt om tijd én imaginaire tijd aan een grondig onderzoek te onderwerpen. Dat deden wij in het deel ‘Stephen Hawking en de imaginaire tijd’. Het is een opvallende visie, én de ideeën van Hawking, geven nog maar één poging aan om tot een nieuwer ‘kosmologisch model’ te komen. Allerlei pogingen komen we in recentere publikaties tegen. Dat laat zien dat er heel wat vragen mogelijk zijn over de ‘gangbare’ theorieën, of zijn het meer modellen? Als we het positief beschouwen, dan zou een grondige vergelijking van nieuwe ideeën misschien helderheid kunnen verschaffen. Voorafgaand dienen we niet terug te schrikken om van de gangbare theorieën vast te stellen wat we nu eigenlijk zeker weten én belangrijker nog wat nóg steeds hypothetisch is.

De roodverschuivingen geven houvast! Is dat onomstreden?

Wat we wel weten, dat zijn de ‘roodverschuivingen’, maar wat als deze op andere manieren verklaard kunnen worden?  Men heeft nu wel vrij algemeen ‘aangenomen’ sinds de ontdekking van Hubble dat de waargenomen ‘roodverschuivingen’ op uitdijing betrekking hebben, maar het is heel goed mogelijk dat het heelal begrensd is door een ‘waarnemingshorizon’ gelijkend op die van een zwart gat. Zoals in het deel over ‘Hawking en de imaginaire tijd’ belicht is, kan het heelal door een grens van een ‘oneindige dichtheid’  omgeven worden. Als dit een realistisch model is dan is het duidelijk dat de mate van roodverschuiving eigenlijk ontstaat doordat straling dichterbij of juist verder weg van deze laag van ‘oneindige dichtheid’ wordt uitgezonden. Het is dan ‘zwaartekrachts roodverschuiving’, waarvan we kunnen zeggen dat uitgezonden straling opstijgend uit een ‘zwaartekrachtveld’ roodverschoven raakt. De mate waarin straling roodverschoven is hangt dan af van hoe groot de ‘afstand’ van een stelsel tot die grens van oneindige dichtheid is. Naarmate een stelsel er verder van verwijderd is zal de invloed ervan steeds minder worden. Het roodverschoven zijn is dan toch een maat voor de afstand, maar dan niet gekoppeld aan uitdijing. Het begrip afstand dient echter nog eens kritisch bekeken te worden in dit scenario, omdat enerzijds ‘waarnemingen’ niet over afstand gaan maar over het verleden, anderzijds omdat  de ‘tijd’ in zo’n heelal sneller gaat naarmate we bij die grens van oneindige dichtheid komen.

Roodverschuiving onder de loep gelegd.

Maar goed, is er reden om het ‘plaatje’ van de versnelde uitdijing serieus te nemen, of zitten er aspecten aan die het nog erg hypothetisch doen lijken? Wat is er nu eigenlijk ontdekt? Metingen aan supernova’s in zeer verre sterrenstelsels lieten zien dat deze zwakker waren dan verwacht volgens het gangbare uitdijings scenario. Het komt erop neer dat deze metingen een grotere roodverschuiving vertoonden dan verwacht, waardoor er wordt gezegd dat dat komt door een versnelde uitdijing. Je kunt ook zeggen de ruimte is in een versneld tempo groter geworden, waardoor de uitgezonden (licht)golven van de supernova’s sterker uitgerekt worden dan men had verwacht. Wat verwacht werd was eigenlijk gebaseerd op het ‘omega’ verhaal. Er zou zo dacht men niet voldoende materie (inclusief donkere materie) in het heelal zijn om de uitdijing te doen omkeren, met als resultaat een ‘Big Crunch’. Het andere idee was dat er voldoende materie zou zijn om de uitdijing steeds langzamer te doen verlopen, met als resultaat in de heel verre toekomst een uitzonderlijk groot heelal dat praktisch niet meer uitdijt, maar wegens de enorme afmetingen zo goed als leeg zou zijn. Ook dit scenario was gebaseerd op ‘donkere materie’. Maar nu dus ‘het versnelde scenario’. De volgende overwegingen kunnen het denken daarover stimuleren, in principe echter is er niet zoveel verschil met het ‘gewone’ uitdijings plaatje.

Wat meet men? Dat is de mate van roodverschuiving en de afstand op basis van lichtkracht van supernova’s. Maar wat meet men eigenlijk? Dat zijn stelsels die miljarden jaren geleden, hun ‘licht’ (straling) uitzonden. Het ging om supernova’s in ver verwijderde sterrenstelsels, die zwakker dan verwacht waren. Over het algemeen ging men er vanuit dat het heelal vroeger sneller uitdijde dan nu. Het idee hierachter was dat de massa van het heelal de uitdijingssnelheid geleidelijk aan zou afremmen. Dat gerelateerd aan de Hubbleparameter, zou er een grotere roodverschuiving gemeten moeten worden dan verwacht werd op basis van Hubble. Wat bleek nu, de uitkomsten waren precies andersom. Het heelal zou nu juist sneller uitdijen dan vroeger. De basis voor dit idee is dat de waargenomen supernova’s zwakker waren dan men dacht, ze zouden dus verder staan dan in de gangbare uitdijing werd aangenomen. Dat zou alleen maar kunnen als het heelal de laatste miljarden jaren ‘sneller’ uitdijde. Hiervoor moet er een nieuwe uitdijende factor ingevoerd worden, want volgens het oude scenario zou de zwaartekracht van de massa’s in het heelal de hele zaak juist gaan afremmen. Hiertoe opperde men dat er een mysterieuze kracht werkzaam zou zijn, ‘donkere energie’. Op zich niet zo’n onlogisch idee, immers niemand heeft ooit verklaard wat nu eigenlijk het mechanisme achter de uitdijing zou zijn. Er waren natuurlijk theorieën zoals de inflatie, waarvan gezegd moet worden dat die, als ze al bewezen zou zijn, slechts een hele korte periode werkzaam was. Daarnaast heb je natuurlijk het gangbare idee van de ‘oerknal’. De kracht daarvan zou tot onze huidige tijd verantwoordelijk zijn voor uitdijing? Zelfs als deze ideeën waar blijken te zijn, dan blijft een punt, en niet het minst belangrijke, onverklaard. Dat is de vraag hoe werd er eigenlijk ruimte (en daarmee tijd) gevormd? Hoe wordt er nog steeds ruimte gevormd en nu dus in een uiterst hoog tempo? Omdat soms beseft wordt dat dat niet beantwoord is komt men aan met een oneindig heelal. Zoals we al zagen dijt een oneindig heelal per definitie niet uit, en dus verwijderen de stelsels (steeds sneller) zich verder en verder van elkaar. Let wel dat gebeurt in een bestaande ruimte, geen uitdijing, ook niet versneld, van ruimte(tijd).

Wat geven deze ‘nieuwere’ ideeën nu eigenlijk te kennen?

Eigenlijk maar een ding en dat is dat de gangbare ideeën over ‘oerknal en uitdijing’ helemaal niet zo onomstotelijk bewezen zijn. Immers was dat wel zo, dan zouden die ‘nieuwe’ ideeën helemaal niet nodig zijn.

We komen nu even terug op dat gangbare idee van uitdijing, en de Hubbleparameter. Maar zijn we eigenlijk wel zo zeker van die ‘parameter’, langdurig heeft men de waarde ervan steeds maar weer bijgesteld, hetgeen er op lijkt dat de aanpassing ervan ten dienste stond (staat) van de instandhouding van het ‘uitdijingsscenario’. Wat weten we hierdoor nu eigenlijk van hoe die supernova’s er nu bijstaan, toch eigenlijk niets? Als hun afstand zo’n 10 á 12  miljard lichtjaar is (of minder), dan zien we slechts hoe deze er destijds uitzagen, inclusief hun verzwakte lichtkracht. Nu zijn supernova’s maar een beperkte tijd zichtbaar en doven uit of gloeien na. De vraag gaat dus eigenlijk over de sterrenstelsels waarbinnen die supernova’s zich voordoen. Er wordt over het algemeen wel toegegeven dat op zeer grote ‘afstanden’ de juiste afstand bijna niet te bepalen is. Wat geeft zo’n vermeende afstand dan eigenlijk aan, is het niet veeleer een kwestie van leeftijd van waargenomen stelsels? Er wordt uitgegaan van een vaste lichtkracht van een bepaald type supernova’s, dus als we supernova’s met verzwakte lichtkracht meten, dan wordt er haast vanzelfsprekend van uitgegaan dat deze verder weg staan dan gedacht werd. Is de mate van van roodverschuiving én een zwakkere lichtkracht bepaling voldoende om te stellen dat het heelal vroeger langzamer uitdijde en nu dus sneller, als alles wat we meten een reis van miljarden jaar heeft afgelegd? Over het nú van het heelal, de toestand van die verre stelsels, weten we dus niets. Voor dergelijke verre stelsels zullen we dat pas weten over nog eens 10 of 12 miljard jaar (in werkelijkheid na nog een veel langere tijd, omdat als het heelal versneld uitdijd er een steeds grotere afstand afgelegd moet worden). Wat we meten zijn dus eigenlijk gebeurtenissen die in het verleden tot in het zeer verre verleden plaatsvonden, vanaf de zon 8 minuten geleden tot vele miljarden jaren geleden voor al die verre stelsels. In feite geven de metingen dus niet méér weer dan hoe ieder stelsel er in het verleden uitzag, ieder op zijn eigen tijd.

We meten dus niet hoe die stelsels zich nu bewegen in die versnellende ruimte. Ja überhaupt niet in wat voor uitdijende ruimte maar ook. Maar zo zal men zeggen we meten toch al die verschillende roodverschuivingen, van heel klein tot heel groot. De hele grote roodverschuivingen geven toch aan dat het heelal is uitgerekt, of niet? En als we van wat wij denken dat het hele verre stelsels zijn (let wel dan moet ook de afstandsbepaling geldig zijn) hele grote roodverschuivingen meten, dan kan dat toch niet anders betekenen dan dat de ruimte heel sterk is uitgerekt, waardoor de golflengtes van die uitgezonden straling van die zeer verre sterrenstelsels extreem zijn uitgerekt? Maar nogmaals wat meten wij, meten wij door die roodverschuiving ruimte die uitdijt, die zich heel ver bevindt? Om het zo maar eens te zeggen, ruimte aan de uiterste grenzen van het heelal? We meten niet meer dan een signaal dat heel oud is en dat om de een of andere reden in ‘onze’ omgeving een veel grotere roodverschuiving (of minder grote) heeft dan verwacht zou worden als het licht zo’n 10 à 12 miljard jaar door een heelal zou reizen dat, en nu komt het, als ‘vlak’ beschouwd wordt! Voor we daar op ingaan willen we eerst verwijzen naar een meting aan een neutronenster die aangetoond zou hebben dat de ontsnappende röntgenstraling zo’n 35% aan extra roodverschuiving vertoont door energieverlies als de straling uit het zwaartekrachtsveld ontsnapt . Als dit ook bij supernova’s het geval is, bij supernova’s blijft er een neutronenster over, dan kan de verzwakte lichtkracht van die supernova’s die een versnelde uitdijing aangetoond zouden hebben, heel goed (deels) aan dit toegeschreven kunnen worden.

Het zogenaamde ‘vlakheidsvraagstuk’ duikt weer op.

Hiervoor volgt men verschillende redenaties. Het zogenaamde ‘vlakheidsvraagstuk’ hebben we besproken. daarnaast zegt men dat het heelal over grote afstanden homogeen is. Waar we ons ook maar zouden bevinden ziet het heelal er precies hetzelfde uit. Dus het licht dat reist door het heelal zou dan geen invloeden die tot roodverschuiving leiden ondergaan, want het heelal is gewoonweg vlak. Een vlak heelal zou lijken op een enorme lege ruimte met daarin verspreid slechts plaatselijke verdichtingen, de stelsels. Dat beeld is achterhaald en ook nogal naïef. Tegenwoordig wordt meer aan een heelal met een honingraatachtige of sponsachtige structuur gedacht. Uit waarnemingen en modellen komt een heelal naar voren waarvan ruimte en tijd sterk verweven zijn mét die verdichtingen. Hieruit zou geconcludeerd kunnen worden dat het heelal niet zo vlak is als wel gedacht wordt . Als materie gecondenseerde ruimte-tijd is dan is het heelal helemaal niet zo vlak, hooguit is het dat in de zogenaamde ‘lege holtes’. De stelsels, clusters, superclusters, grote aantrekkers en geweldige muren, zijn dan allemaal onverbrekelijk verbonden mét ruimtetijd! In plaats van een vlak heelal kunnen we dus spreken van een uiterst gedifferentieerd  heelal, uiteenlopend van geheel vlak, in de lege holtes, tot geheel gekromd in super grote zwarte gaten. Zo’n scenario maakt de reis van een signaal dat van ververwijderde stelsels uitgaat wel heel anders.

We komen nog terug op de uitdijing. De gedachte is dat ruimte overal tegelijk uitdijt, dus als wij grote roodverschuivingen meten, dan dienen die roodverschuivingen die versnelde (of gewone) uitdijing weer te geven van ons nabije deel van het heelal. Maar wat blijkt nu, naarmate stelsels verder van ons verwijderd zijn wordt de roodverschuiving steeds groter. Wat wordt hier dus door gesuggereerd? Wel dat de ruimte daar heel ver in het heelal sterker uitdijt dan hier dichtbij. (met inachtneming van de extra roodverschuiving die ontstaat door de langdurige reis van een signaal door een alsmaar uitdijende ruimte)  Maar wat als ruimte óveral gelijkmatig  uitdijd, dan worden de golflengtes van  straling die zich voortplant in óns nabije deel van het heelal toch net zo goed uitgerekt door de uitdijing hier in óns deel van het heelal. In feite is dat trouwens een heel wat reëlere kijk op de zaak. Als ruimte gelijkmatig uitdijt, dan zou men die ‘versnelde uitdijing’ toch ook moeten kunnen meten in ons deel  van het heelal?  Bijvoorbeeld de uitdijing tussen ‘de lokale groep en de grote aantrekker’. Want ook al denken we dat we signalen van heel ver ontvangen, zagen we ten eerste dat het signalen van het verre verleden zijn, en ten tweede zien we voornamelijk het ‘einde’ van een reis, het laatste deel van een reis die die straling vanuit het verre verleden heeft afgelegd. En hoe wordt dat laatste deel van die reis geïnterpreteerd?

Wat geeft het ‘laatste deel van de reis’ te kennen?

Als wij dus het laatste deel van zo’n reis ‘zien’, en die geeft een sterk roodverschoven beeld van golflengtes, dan gebied de realiteit ons te aanvaarden dat, datgene wat wij ‘zien’ veeleer de ‘toestand van de ruimte’ zoals die zich in onze naaste omgeving manifesteert. Dat wil zeggen een behoorlijk vlákke ruimte , omdat er in onze ‘omgeving’ weinig zwaartekracht vertegenwoordige massa’s zijn. Die vlakke ruimte is er dan verantwoordelijk voor dat de golflengtes roodverschoven zijn, niet in die zin dat de ruimte hier plaatselijk óók uitgedijd zou zijn waardoor de golflengtes uitgerekt worden, maar omdat we hier in een minder sterk zwaartekrachtveld verblijven is de straling roodverschoven. Dat komt omdat de golflengte van straling afhankelijk van het zwaartekrachtsveld waarin de straling zich voortplant, kort- of langgolvig is. Hooguit kan de mate van roodverschuiving een indicatie zijn dat de straling dus uit een sterk of minder sterk zwaartekrachtveld vertrokken is. Zo straling opgevat, of liever roodverschuiving zo opgevat, is in overeenstemming met ‘die grens van oneindige dichtheid’. Dat kan dan ook de verklaring zijn voor al die uitgezonden straling waarvan de golflengtes minder roodverschoven zijn, deze komen dan uit een minder sterk zwaartekrachtveld. Vanzelfsprekend komt hier toch ook weer de afstand om de hoek kijken, maar op een minder expliciete manier. We zagen al eerder dat er geopperd werd dat als roodverschuiving géén goede maat voor afstand is, dat dan de hele ‘kosmologie’ op losse schroeven staat. In zekere zin is dat waar, omdat hier in deze visie niet de afstand fundamenteel is, maar de sterkte van de zwaartekrachtvelden van waaruit ons straling bereikt. Voortbordurend op deze visie, zou de mate van roodverschuiving aangeven hoe de toestand van de ruimte is, vlak of gekromd. Misschien is op een of andere manier hier ook afstand af te leiden, en dus ook een bepaalde maat voor het heelal, dat is op dit moment nog niet duidelijk. Wat nogal eens opvalt is dat het hele verhaal over uitdijen, al of niet versneld, afstanden en de posities van sterren en stelsels, doorgaans wordt benaderd vanuit wáár in de ruimte stelsels zich bevinden. Hoewel men wel zegt we kijken terug in de tijd, blijft het over het algemeen bij die vaststelling.

Waar in de ruimte bevinden stelsels zich? Waar in de tijd bevinden ze zich?

Zoals al eerder werd opgemerkt geven al de metingen de toestand van die verschillende stelsels toch slechts weer op allerlei verschillende tijdstippen. Niettemin wordt nogal eens de suggestie gewekt dat wij in staat zijn een driedimensionaal beeld van het heelal kunnen geven. We denken hierbij aan plaatjes van bijvoorbeeld de ‘lokale groep’ (een groep van enkele tientallen stelsels in onze nabijheid), vervolgens een lokale supercluster (bestaande uit een aantal clusters van stelsels) dat alles wordt aangetrokken door wat men noemt de grote aantrekker (een nog grotere samenklontering van stelsels, een paar honderdduizend maal zo zwaar als de melkweg). Deze ‘grote aantrekker zou een doorsnee hebben van zo’n driehonderd miljoen lichtjaar en op een afstand liggen van zo’n honderdvijftig miljoen lichtjaar. Het is niet moeilijk in te zien dat van dit alles niet zo makkelijk vastgesteld kan worden wáár al deze (super)stelsels zich nú bevinden. In feite hebben we van al deze stelsels, en dat geldt voor alle waarnemingen in het heelal, slechts een historisch plaatje. Eigenlijk geldt dat al op korte afstanden zoals de zon, of een betrekkelijke afstand als alpha centauri ten opzichte van de aarde heeft, zo’n 4 lichtjaar. Op zulke korte afstanden kunnen we misschien nog aannemen dat alles is zoals het eruit ziet, maar wat bij zulke afstanden (leeftijdsverschillen) van miljoenen, honderden miljoenen of miljarden lichtjaren? Welke zekerheid geven ‘waarnemingen’, die een beeld laten zien van zeer lang geleden, ons dat zo’n stelsel als bijvoorbeeld ‘de grote aantrekker’ zich inderdaad op die plaats bevindt, waar het zich honderdvijftig miljoen jaar geleden bevond? Om nog maar niet te spreken over stelsels die wij waarnemen op ‘afstanden’ van miljarden lichtjaren.

Kunnen we de invloed van stelsels op elkaar vaststellen ondanks gróte verschillen in tijd?

Als allerlei stelsels, zoals hier geschetst, invloed op elkaar hebben, zijn er dan berekeningen in de tijd mogelijk (en zo ja, worden die dan ook gedaan?) die een drie dimensionaal plaatje geven van de invloed die ze op elkaar uitoefenen op een en hetzelfde moment? Wat weten we eigenlijk van de invloed van, zeg maar een stelsel op 5 miljard lichtjaar afstand op een stelsel van, zeg maar 1 miljard lichtjaar afstand? Volgens de speciale relativiteitstheorie is er in ieder geval géén ‘gelijktijdigheid’ tussen al die verschillende signalen, de detecties die men doet van achtereenvolgens de melkweg, de Magelhaense wolken, de Andromedanevel en ga zo maar verder met alle stelsels van de ‘Lokale groep’, de supercluster en uiteindelijk de ‘Grote aantrekker’. Dit laat al zien dat we nooit van een drie dimensionaal plaatje kunnen spreken, maar dat er een belangrijk feit over het hoofd wordt gezien, en dat is de tijd.

We kunnen ons afvragen of het begrip tijd volgens Einstein niet meer is dan het zich verplaatsen in de tijd van lichamen (sterren en stelsels) zodat als je van een vier-dimensionaal plaatje spreken wil, je slechts een zich in de tijd bewegend drie-dimensionaal plaatje, een filmpje zogezegd, te zien krijgt. Gezien het ‘gebrek’ aan ‘gelijktijdigheid’ van de signalen, is het nog maar de vraag, indien wij zo’n vierdimensionaal filmpje denken te kunnen maken, of dat wel met de fysische realiteit van het heelal overeenstemt? Niettemin werkt men er wel mee in simulaties, waardoor de indruk gewekt wordt dat zo de ‘evolutie’ van het heelal duidelijk wordt. In al deze ontwikkelingen ligt wel heel sterk de nadruk op de ontwikkeling van sterren en stelsels, alsof dat het enige is. Terwijl de relativiteitstheorieën eigenlijk in hun uiterste consequentie laten zien dat het een ontwikkeling van ruimte-tijd is. We zullen daar in het volgende stukje op ingaan.

De fysische realiteit van de tijd in het heelal in het licht van Einsteins ‘gelijktijdigheid’.

We ‘kijken’ dus van zo’n 8 minuten terug tot miljarden jaren terug, maar wat is er aan de hand als, zoals geopperd, dieper het heelal in de tijd geleidelijk aan sneller gaat? Dan zijn de tijden verder verwijdert in het heelal heel anders, de tijd verder in het heelal kunnen we dan niet in onze maat voor tijd bezien. Als we tijd (gemeten met een klok) gelijk mogen stellen met het interval van de ene trilling tot de andere en we een bepaald aantal intervallen gelijk stellen met een seconde, dan zal het duidelijk zijn dat in een zwaartekrachtveld die klok sneller loopt. Het is dus niet redelijk om afstanden in ons tijdkader te meten, dat geeft niet meer weer dan dat wat wij meten, zo op ons overkomt omdat ‘onze klokken’ in een heel wat zwakkere zwaartekracht tikken. Terwijl klokken verder weg steeds sneller tikken naarmate ze dichterbij de grens ‘van oneindige dichtheid’ komen.

Wat is dus de fysische realiteit in verband met de tijd in het heelal? Terwijl we gebeurtenissen op een plaats als verlopend met dezelfde tijd mogen beschouwen, zal dat op uiteengelegen lokaties afhankelijk van de sterkte van plaatselijke zwaartekrachtvelden nogal kunnen verschillen. Hoewel in dit soort onderwerpen klokken een hoofdrol spelen, is het natuurlijk zo dat klokken slechts instrumenten zijn en het in werkelijkheid gaat om het fundamentele begrip ruimte-tijd, hetgeen aangeeft dat processen voortgebracht dóór ruimte-tijd niet overal hetzelfde verlopen. Nu heeft Einstein wel de invariantie van natuurwetten naar voren gebracht, maar tegelijkertijd is het begrip ruimte-tijd interval afgeleid van dié natuurwetten. Dat is een cruciaal begrip en houdt in dat de onderdelen tijd én ruimte niet overal in het heelal hetzelfde zijn. Dat ruimte niet overal hetzelfde is, daarmee is men vertrouwd, het is gemeengoed geworden dat ruimte gekromd kan zijn. Maar het betekent meer, in feite is ruimte gecomprimeerd in materie en duidelijker in de verschillende stadia van sterren, zoals witte dwergen, neutronensterren en zwarte gaten. Dat in die verschillende stadia de tijd ook heel anders verloopt, wordt niet altijd even duidelijk naar voren gebracht, ook al kan men dan misschien aanvaarden dat tijd in een sterk zwaartekrachtveld sneller  verloopt, wil dat nog niet zeggen dat aanvaard wordt dat fysische processen in een neutronenster of in een zwart gat sneller verlopen dan bijvoorbeeld hier op aarde. Toch is dat de consequentie van het begrip ruimte-tijd interval. Want als het aandeel ruimte in het ‘ruimte-tijd’ interval ‘klein’ is, want gecomprimeerd, dan is logischerwijs het aandeel tijd ‘groot’, omdat alle ruimte-tijd intervallen voor alle waarnemers even groot zijn, alleen de onderdelen verschillen. Voor het aandeel tijd in een ruimtetijd interval in een neutronenster moeten we dan zeggen dat de tijd sneller gaat, in plaats dat we zeggen de tijd is groot. In tegenstelling tot wat veelal wordt geponeerd is tijd géén vierde ruimte-dimensie, maar de dimensie tijd vormt samen mét de drie ruimte-dimensies, dé ruimte-tijd.

De ontwikkeling van ruimtetijd zoals voorgesteld door ruimtetijd-intervallen.

Nadenkend over wat een ruimtetijd-interval is, kunnen we de conclusie trekken, dat als we een ruimte-tijd interval zouden berekenen het niet om een eenmalige actie gaat. In werkelijkheid is het zo dat als we de geschiedenis van een ‘stukje’ ruimte-tijd zouden volgen, we dan een ontwikkeling ervan ‘zien’. Het is een ontwikkeling in ruimte én tijd, ofwel de ontwikkeling van een ruimte-tijd interval. Wat wil dat zeggen? Het is een ontwikkeling van een geheel vlakke ruimte-tijd tot een geheel gekromde, in een zwart gat. Gezien in het licht van een ruimte-tijd interval zullen de onderdelen ruimte en tijd niet vaststaan maar, naar gelang de vlakheid of de kromming, groter of kleiner worden. In een vlakke ruimte-tijd zal het ruimte onderdeel groot, want niet gecomprimeerd zijn, Het tijd onderdeel daarentegen zal klein zijn, of liever gezegd langzaam verlopen. Tijd zal weinig invloed op ruimte hebben. Terwijl in gekromde ruimte-tijd het juist andersom is, het ruimte onderdeel zal gecomprimeerd zijn klein dus, en de tijd zal groot zijn dat wil zeggen snel verlopen (tijd zal grote invloed hebben). De vorm van een ruimtetijd-interval zal dus geen vast gegeven zijn, maar afhankelijk van zijn plaats op de asymmetrische tijdpijl zullen de onderdelen ruimte en tijd varieëren. We kunnen dit verbinden met de constante van Planck, dat niet zomaar een constante is, een vast getal. Neen het lijkt heel erg op het begrip ruimte-tijd interval, met dat verschil dat hier in plaats van ruimte over energie gesproken die wordt gecombineerd mét tijd. Men noemt de constante van Planck ook wel een constante actie, en wat blijkt, de overeenkomst is groot. De componenten tijd en energie verschillen voor verschillende waarnemers, althans als zij zich in verschillende referentiekaders bevinden.

Ruimtetijd-intervallen en de constante van Planck.

Dit alles kan een belangwekkende vaststelling zijn, omdat hier een samengaan van relativiteit en quantumtheorie kan plaatsvinden. Willen we dat tot de kern van de zaak terugbrengen, dan zal het om een ruimte-tijd interval gaan mét de afmeting van één Plancklengte, één Plancktijd en één eenheid Planckenergie. Als we nu zowel relativiteit als de quantumtheorie terugbrengen tot hun grondbeginsel, dan is het niét noodzakelijk dat het heelal met een oerknal is begonnen. We vermelden al dat Einsteins theorie oorspronkelijk niet over een uitdijend heelal ging en dus ook niets zei over een eventueel begin. Het idee van een ‘oerknal’ ontstond toen men uitdijing aanvaardde, doordat terugredenerend er een begin zou moeten zijn. Het is een bekend verhaal, omgekeerde uitdijing impliceert, zo denkt men, vanzelf een oerknal. Dat komt omdat men de héle inhoud van het heelal laat krimpen en waar komen we dan uit? Precies, ’n oerknal, een punt van ‘oneindige dichtheid’. Maar moet het per definitie wel zo zijn gegaan? Wat de uitdijing betreft, die kwam naar voren omdat de vergelijkingen van Einstein een oplossing toelieten met een uitdijend heelal. Nu is het een bekend gegeven dat vergelijkingen soms verschillende oplossingen hebben en deze oplossing leek de juiste te zijn sinds Hubble, en men de roodverschuiving is gaan interpreteren als uitdijing, terwijl op de drift van die uitdijing de sterrenstelsels meegesleurd werden. Niettemin beschreef Einstein destijds een gesloten eindig systeem en alhoewel dat sloeg op een statisch heelal dat in de visie van Einstein niet realistisch was, kunnen we nu zeggen dat er voldoende ideeën zijn, hier door mij bijeengebracht, die het oorspronkelijke idee van Einstein nieuw leven in kunnen blazen. Maar dan zodanig dat alle sindsdien verworven kennis er in verweven wordt. Opmerkelijk is nu dat ook de andere ‘tak’ van de beschrijving van hoe het heelal in elkaar zit, de quantumtheorie, óók niets zegt over één begin van het heelal. Talrijke pogingen zijn gedaan, theorieën bedacht, géén enkele heeft een sluitend beeld opgeleverd en zijn niet consistent met elkaar.

Kunnen de ‘nodige aanpassingen’ de oerknal redden? Of zijn er alternatieven?

Maar wat dan, de oerknal aan de kant schuiven? Daarvoor zijn de meesten bevreest, er wordt gedacht dat we dan helemaal niets meer in handen hebben. Als er nieuwe ‘ontdekkingen gedaan worden’ dan komt dit nogal eens naar voren, en over het algemeen denkt men met de ‘nodige aanpassingen’ de ‘oerknal’ te kunnen redden. In ieder geval als de oerknal gehandhaaft blijft dan zal er verklaard moeten worden hoe ze ruimte(tijd) vormend was. Andere ideeën lieten een aanzet zien, zoals het idee van ruimtetijd-quanta, en een anoloog beeld van R. Penrose, namelijk zijn ideële punten. In het kort komt het erop neer dat er ‘punten’ in ‘ruimtetijd’ geïntroduceerd moeten worden. Penrose vat dat dan vervolgens op alsof er een ontwikkeling, een geschiedenis, van zo’n ruimtetijd-punt beschreven kan worden met behulp van verzamelingen, en wat bovendien belangrijk is mét een begin- en eindpunt. Hij maakt dan vervolgens onderscheid in ‘punten op oneindig’ en ‘singuliere punten’. Een onderzoek daarnaar laat zien dat er geen werkelijk onderscheid hoeft te zijn, maar dat het twee kanten van dezelfde geschiedenis laat zien. Het idee door mij ontwikkeld komt neer op een ‘overgang’ van continu naar discontinu, of omgekeerd.

Het laat zien dat ruimtetijd tot stand komt door ‘toevoeging’ van ruimtetijd-quanta aan de totale ruimtetijd, als het begin van een asymmetrische tijdpijl. Deze loopt dan via de verschillende stadia van ‘ruimtetijd’ tot in zwarte gaten (of zwart gatachtige singuliere punten in neutronen). Behalve in zwarte gaten, kan er ook een rol zijn voor de ‘rand van oneindige dichtheid’ die als een singuliere omtrek om het heelal heen ligt (het door mij beschreven omgekeerde ‘zwartgat’ principe, voor het hele heelal). Hierdoor blijft het geheel van ruimtetijd hetzelfde, maar in tegenstelling tot Einstein, is het niet statisch maar uiterst dynamisch, echter zónder uitdijing. In het voorgaande is door mij uiteengezet hoe dat mogelijk is. Natuurlijk kan het erop lijken, dat ruimtetijd uitdijt, als het mogelijk wordt te doorgronden hoe ruimtetijd-quanta ruimte-vormend zijn. Dat te doorgronden is misschien mogelijk met de ‘verzamelingen’ (de geschiedenissen) van de ruimtetijd punten van Penrose. Als we uitgaan van het gehanteerde begrip ‘geheel vlakke ruimte, daar waar geen materie is’ (Penrose), zich ontwikkelend tot ‘geheel gekromde ruimtetijd’, dan is het logisch dat we het ‘begin’ van ruimtetijd kunnen plaatsen in de ‘grote lege holtes’. De consequentie hiervan is dan dat daarin ruimtetijd-quanta ‘toegevoegd’ worden en van daaruit ruimtetijd zich ‘voortplant’. Van hieruit zou er dan een ‘asymmetrische tijdpijl’ op gang komen. In tegenstelling tot wat veelal gedacht wordt, zijn de gebeurtenissen die mét die tijdpijl verbonden zijn, géén gebeurtenissen die louter ‘gisteren, vandaag of morgen’ plaatsvinden. Nee het is de toestand van de ‘tijd’ zelf  die de ruimte in al zijn stadia tot stand brengt, dat betekent dat ook materie (deeltjes, atomen én grotere gehelen) ontstaat áls een stadium van die asymmetrische tijdpijl.

Materie als een logisch gevolg van de ‘kromming’ vàn ruimtetijd!

Als een logisch gevolg hiervan, komt materie dan tot stand als gevolg van de kromming van ruimtetijd, dat wil zeggen, er komt door de voortgang van de tijd (die dus asymmetrisch is) comprimatie van ruimtetijd-quanta op gang. Als materie nu ‘gezien’ kan worden als gekromde ruimtetijd, dan is het mogelijk dat waterstof, als het ‘eenvoudigste’ atoom, de minst gekromde ruimtetijd-configuratie vertegenwoordigt van alle elementen. Dus vanaf waterstof, helium, lithium…..tot aan de ‘zware elementen’ als uranium, kunnen we materie als steeds verder gaande gekromde ruimtetijd beschouwen. Wat betekent dit? Wel dat waterstof als eerste, op de asymmetrische tijdpijl, gevormd wordt uit een comprimatie ván ruimtetijd-quanta én naarmate de asymmetrische tijdpijl zich ontwikkelt ontstaan er opeenvolgende elementen, door een verdergaande comprimatie van de ruimtetijd-quanta. Zijn er nu enige aanwijzingen voor dat het zo zou kunnen gaan? Te denken valt dat aan de zogenaamde ‘waterstofwolken’, die naar men meent door melkwegstelsels uitgestoten en/of weer opgenomen worden. Het is buiten kijf dat ze er zijn, de vraag is alleen, is het mogelijk dat die ‘waterstofwolken’ die door stelsels worden opgenomen, gevormd zouden kunnen zijn ‘in de zogenaamde lege holtes’? Er zijn waterstofwolken die door supernova’s ontstaan, er zijn ook waterstof wolken gevonden waarvan gedacht wordt dat ze tot het ‘oerwaterstof ’, gevormd tijdens de oerknal, behoren. Een waarneming van Andromeda zou dat laten zien. Door het ‘oerknalscenario’ is het logisch dat zoiets als ‘oerwaterstof ’ gezien wordt.

Een revolutionair idee als consequentie.

Ik realiseer me dat een en ander nogal revolutionair is, maar het idee is dan dat elementen niet in de oerknal gevormd zijn, dus ook helium niet. Als ‘waterstofwolken’ gevormd worden als een eerste stadium van ruimtetijd-kromming, dan volgt daar automatisch uit dat helium het volgende stadium is. Een en ander gebeurt dan in de samentrekking van waterstofwolken, die dan tot sterren worden. Op zich is dat óók een ruimtetijd-kromming, of volgens de visie van ruimtetijd-quanta: comprimatie! Zo’n opmerking kan natuurlijk ‘een losse flodder’ zijn, maar denken we aan de constante van Planck als ‘een constante aktie’, dan zal ieder ruimtetijd-quantum zijn bijdrage leveren aan het tot stand komen van ruimtetijd. En vervolgens omdat tijd één onderdeel is van deze aktie, kan ieder ruimtetijd-quantum een ontwikkeling doormaken die tót kromming van ruimtetijd leidt. Of tot comprimatie, dat wil zeggen dat er meerdere ruimtetijd-quanta in elkaar schuiven én er op die manier gecomprimeerde ruimtetijd ontstaat die overeenkomt met wat wij materie noemen. Dit idee gecombineerd met het idee van ruimtetijd intervallen, zou tot een beter begrip kunnen leiden van ruimtetijd in verschillende stadia, temeer omdat tijd óók een onderdeel is van ruimtetijd intervallen. Op deze manier is h, de constante van Planck’ betrokken bij ruimtetijdvorming, maar óók bij ieder stadium ervan.

Zwaartekracht geïntegreerd in het geheel van deze ideeën.

Vervolgens dienen we over zwaartekracht na te denken, omdat er opvattingen zijn over zwaartekracht die door massa’s zou ontstaan én dat er zwaartekracht van de ‘lege ruimte’ zou zijn. Belangrijk is te weten of deze verschillend zijn of twee kanten van dezelfde zaak? Als er ruimtetijd-quanta zijn, dan is het duidelijk dat ieder ervan een hoeveelheid energie vertegenwoordigt en de algemene opvatting is dan, dat energie equivalent is aan massa. Dus zo zou je kunnen zeggen is de energie van een ruimtetijd-quantum verantwoordelijk voor een bepaalde hoeveelheid zwaartekracht. Zou deze vorm van zwaartekracht gelijk zijn aan, wat men noemt, trekkende zwaartekracht zoals die zich manifesteerd in massa’s? Dat zou niet kunnen want dan zou de lege ruimte (de geheel vlakke ruimte), zich gedragen als een zwart gat. Dat temeer omdat er méér lege ruimte is dan massa, toch wordt de energie van de lege ruimte soms opgevat als massa. Hierbij denken wij aan de aanhaling van R. Penrose, waar ik al eerder op wees:

Het gaat om wat men noemt zwaartekrachtgoven, de opvatting dat ‘massieve lichamen in beweging volgens Einstein zwaartekrachtgolven uitzenden’, ze planten zich net als elektromagnetische golven met de snelheid van het licht voort en dragen energie. Er is echter iets merkwaardigs met die energie. Penrose   zegt erover het volgende: “Die energie wordt echter niet op de gewone manier-door de eerder genoemde tensor ENERGIE-beschreven. In een (zuivere) zwaartekrachtgolf is die tensor in feite overal nul! Je zou echter het standpunt kunnen innemen dat op de een of andere manier de kromming van de ruimte-tijd (nu volledig gegeven door de tensor WEYL) een maat is voor de ‘stoffelijkheid’ van zwaartekrachtgolven. Zwaartekrachtenergie blijkt echter niet -lokaal te zijn, dat wil zeggen dat je de maat van die energie niet kunt bepalen door alleen de kromming van de ruimte-tijd in een beperkt gebied te meten.” Dit is zéér opmerkelijk en is misschien de reden dat een ‘quantum-zwaartekracht theorie’ zoveel problemen oplevert. Wat opvalt is dat we de energie van een zwaartekrachtgolf met de ‘gewone tensor ENERGIE’ niet kúnnen berekenen’ maar uitkomen op een energie die ‘in feite overal nul is’. Een tweede opmerking stelt dat ‘Zwaartekrachtenergie niet lokaal blijkt te zijn’. Dat kan betekenen dat, zoals al eerder door mij werd opgemerkt, ‘zwaartekracht een uiting is van een volledig continu achtergrond, met non lokale verschijnselen’. Op zich zou dat ontmoedigend kunnen zijn en het idee geven dat we nooit achter het geheim van ‘zwaartekracht’ kunnen komen. De oplossing ligt in twee details, het ene is het genoemde idee van ruimtetijd-quanta met één eenheid energie, zwaartekracht zo u wilt. Als we met ruimtetijd-quanta leren omgaan, dan is het misschien mogelijk om van een hoeveelheid ruimtetijd-quanta de zwaartekracht energie kunnen berekenen. Dat zou ook opgaan voor genoemde gekromde (gecomprimeerde) ruimtes. Maar alvorens we daar aan  toe komen moeten we eerst het begrip energie, en dus massa volgens de algemene opvatting, van een zwaartekrachtveld, wat genuanceerder bekijken. Zoals gebruikelijk wil Penrose  het begrip ‘massa’ ook voor zwaartekracht enrgie gebruiken. Dat is een sta in de weg zoals we verder zullen zien. Eerst het volgende van Penrose: “Er is een goede (en positieve) maat voor massa (Bondi 1960, Sachs 1962) die van toepassing is op zwaartekrachtgolven, Maar de niet-lokaliteit daarvan is zodanig dat de waarde ervan soms niet-nul is in vlakke delen van de ruimte-tussen twee stralingsbronnen in (zoiets als de stilte in het oog van een orkaan)-waar de ruimte-tijd in feite volledig vrij is van kromming (zie Penrose en Rindler 1986, p. 427)!” De conclusie van Penrose is: ‘dat als er ergens massa-energie gevonden dient te worden het wel in de  leegste van alle lege ruimten moet zijn, óf helemaal nergens’.

Het probleem zit hem in het willen blijven gebruiken van het begrip ‘massa over de hele linie’.

Als we dit werkelijk zo willen blijven zien, dan werkt de ‘lege ruimte’ (vacuüm) als een zwart gat. De oplossing zit erin dat we de energie van het vacuüm (de lege ruimte) nièt als massa moeten bezien, omdat de zwaartekracht die verbonden is mét massa’s trekkend is. In feite moeten we terug naar de ‘kosmologische constante’ van Einstein en waarschijnlijk in combinatie met de nieuwe opvatting over ‘donkere energie’, maar dan niet als opgevat als de oorzaak van ‘versnelde uitdijing’, máár als de energie van de lege ruimte, (het vacuüm). Tevens zal dat dan de energie van de ruimtetijd-quanta zijn. Dat is de reden van ‘het niet-nul’ zijn. Hoewel volgens bepaalde theorieën de energie van het vacuüm zo’n 10120 groter is dan ‘waargenomen’, is deze energie zo fijn verdeeld dat we over ‘niet-nul’ kunnen spreken. Dat enorme hoge getal uit de theorie wordt nogal eens sceptisch bekeken, men zegt dan als het zo hoog is waarom merken we daar dan niets van? Die vraag komt op door het te rigoreus toepassen van massa-energie, zoals Penrose opmerkt om: ‘Het begrip massa over de hele linie te kunnen blijven gebruiken’.

Er zitten twee mogelijkheden aan dit onderwerp, ten eerste dienen we de energie van ieder ruimtetijd-quantum als afzonderlijk te beschouwen. Dat komt door het begin van de asymmetrische tijdpijl, waarvan het begin-gedeelte een geheel vlakke ruimtetijd oplevert. We merken in dat begin-gedeelte, dat overeen komt met de ‘grote lege holtes’, niet zo veel van die energie. Dus ook al zouden we het begrip massa-energie toepassen dan is de uitwerking ervan beperkt tot afzonderlijke ruimtetijd-quanta. Dat we dat zo kunnen stellen komt doordat ieder ruimtetijd-quantum zijn eigen quantum van aktie vertegenwoordigt. Deze beperkte massa-energie zou overeen kunnen komen met een eenheid zwaartekracht, maar zo eenvoudig ligt het niet. De tweede is het eerder genoemde verschil in zwaartekracht, namelijk ‘drukkend óf trekkend’, zoals men dat noemt. Zo’n eenheid ‘zwaartekracht’ verbonden aan één ruimtetijdquantum zou dan drukkende zwaartekracht opleveren. Dat zou zo zijn vanwege de constante van Planck: ‘tijd x energie’. Het begrip tijd hier is dan de asymmetrische tijdpijl. Asymmetrisch is dan, zoals het woord al zegt, in één richting. We gaan verder met de ontwikkeling van die ‘geheel vlakke ruimtetijd’. Pas als we de asymmetrische tijdpijl verder volgen en ruimtetijd raakt gekromd, is er sprake van het gangbare idee dat zwaartekracht wordt voorgebracht door massa (bij grote massa’s duidelijk waarneembaar). In werkelijkheid is datgene wat we als zwaartekracht aanmerken een uiting van een op gang gekomen kromming van ruimtetijd, in deze visie opgevat als comprimatie van de ruimtetijd-quanta. Voorafgaand aan deze comprimatie hebben we te maken met afzonderlijke ruimtetijd-quanta, ieder met zijn eigen quantum van aktie. Er treedt een wezenlijk verschil op als door het volgende stadium van de asymmetrische tijdpijl materie tot stand komt. Zoals beredeneert eerst waterstof, vervolgens helium en ieder element dat hierna komt en een grotere kromming van ruimtetijd vertegenwoordigt. tevens is er voor ieder verder element een grotere comprimatie van ruimtetijd-quanta en dus een volgend stadium op de asymmetrische tijdpijl. In de loop van deze visie zult u misschien gemerkt hebben dat deze comprimatie als een fundamenteel beginsel van de asymmetrische tijdpijl wordt opgevat.

Er treedt een wezenlijk verschil op als er materie in het zicht komt.

Het ligt voor de hand, dat als er door comprimatie materie, dat wil zeggen atomen ontstaan, het ‘quantum van aktie’ van ieder ruimtetijd-quantum gecombineerd wordt met alle andere ‘quanta van aktie’, van álle ruimtetijd-quanta die met elkaar een nieuwe ruimtetijd-configuratie vormen. Omdat bij het verdere verloop van de asymmetrische tijdpijl de ruimtetijd-quanta in elkaar schuiven en zo een voordien onbestaanbare ruimtetijd-configuratie vormen. Die bestaat dus in het geval van een waterstof atoom uit één proton en één elektron. Het wezenlijke verschil is nu dat als er uit ruimtetijd-quanta atomen gevormd worden er een verandering in zwaartekrachtwerking optreedt. vanaf hier zou je van een trekkende zwaartekracht kunnen spreken, in die zin dat ze massa’s (vooral bij grotere massa’s merkbaar) bij elkaar houden en een binnenwaartse kracht uitoefenen (die in sommige gevallen tot zwarte gaten leidt). Maar is deze zwaartekracht puur het gevolg van grotere massa’s? Zoals u in deel 5.3 hebt kunnen lezen, lijkt het erop dat er in in iedere kern, specifiek in ieder neutron, zich een singulier punt bevindt. In dit genoemde deel ga ik van de redenatie uit dat ook atomen aan de asymmetrische tijdpijl onderworpen zijn. Dat is een logisch gevolg als ruimtetijd daaraan onderworpen is, en ieder atoom is een ruimtetijd-configuratie. Zo komen we als vanzelfsprekend op het tweede aspect, dat wat drukkende en/of trekkende zwaartekracht genoemd kan worden.

Zwaartekracht als een uiting van de asymmetrische tijdpijl

In principe zou je de zwaartekracht van de lege ruimte drukkend kunnen noemen, en de zwaartekracht die zoals men denkt van massa’s uitgaat trekkend. Als zwaartekracht echter een uiting is van waar ruimtetijd zich op de asymmetrische tijdpijl bevindt, dan zal dat wat wij zwaartekracht noemen slechts één richting kennen. De richting van de tijdpijl die ásymmetrisch is, en loopt van een beginsingulariteit naar een eindsingulariteit. Ofwel van ‘oneindig’ via quantificatie terug naar die eindsingulariteit, ook ‘oneindig’, via déquantificatie. Quantificatie betekent dus dat ‘oneindige’ tijd/energie, die continu is, omgezet wordt in delen die we met behulp van Planckmaten kunnen onderscheiden. Déquantificatie betekent juist het omgekeerde, de Planckmaten vervagen en worden weer continu, dat wil zeggen voor ons ononderscheidbaar, althans met de huidige wiskundige hulpmiddelen. We komen nu tot ons oorspronkelijke uitgangspunt, namelijk dat deze quantificatie  begint in de ‘geheel vlakke ruimte’ en waar vinden we die? Zoals gezegd in de ‘grote lege holtes’. Nu schijnt het te zijn dat deze niet geheel leeg zijn, wellicht zijn er waterstofwolken, maar ook meent men enkele zwakke stelsels getraceerd te hebben. Dat hoeft geen probleem te zijn, want vanuit die ‘lege holtes’ zal er een ontwikkeling van massa/materie op gang komen en het is niet per definitie noodzakelijk dat die ‘grote lege holtes’ gehéél leeg zijn. Misschien werkt het principe van ruimtetijd vorming vanuit een (meerdere?) centraal punt? We denken hierbij nog even aan een deel van de aanhaling van Penrose, waar we het nog niet over gehad hebben, maar die van belang kan zijn: “Er is een goede (en positieve) maat voor massa…….die van toepassing is op zwaartekrachtgolven, maar de niet-lokaliteit ervan is zodanig dat de waarde ervan soms niet-nul is in vlakke delen van ruimtetijd-tussen twee stralingsbronnen in (zoiets als de stilte in het oog van een orkaan)-waar de ruimte-tijd in feite volledig vrij is van kromming.”

We hoeven ons niet de war te laten brengen door ogenschijnlijk discrepanties, zoals de ‘uitdrukking niet-nul’ en ‘de niet-lokaliteit’ ervan, dat wil zeggen van de zwaartekrachtgolven. Deze door Penrose beschreven toestand hangt samen met de ‘klassieke’ theorieën, terwijl het idee door mij doorgevoerd wordt met behulp van quantificatie in de vorm van ruimtetijd-quanta. Een en ander wil dus niet zeggen dat bevindingen die voortvloeien uit die ‘klassieke’ theorieën, (Penrose noemt ze excellente theorieën) aan de kant geschoven dienen te worden. Zeker niet, we kunnen blijven beseffen omdat ‘klassieke’ theorieën niet met quantificatie werken, ze andere facetten aan het licht brengen dan wat quantificatie doet. Dat betekent dat begrippen als ‘niet-nul’ en ‘niet-lokaal’ dingen aan het licht kunnen brengen die óók door de quantumtheorie niet afdoende verklaard worden.

Die doorlopende vorming van ruimtetijd-quanta geeft een beweging aan .

Een beweging in de vorm van een quantum van aktie, of wel een werkingsquantum. Omdat we al zagen dat de werking van de asymmetrische tijdpijl tot kromming leidt (tot comprimatie) ontstaat er mettertijd (en ruimtelijk gezien, daar waar die lege holtes overgaan in gebieden met materie) gekromde ruimte. Dat wil zeggen dat de ruimtetijd-quanta zich comprimeren (zich samenvoegen) en zo ontstaat er een ruimtetijd millieu waarin materie als een volgend stadium op de asymmetrische tijdpijl tot ontwikkeling kan komen. Het uitgangspunt is hier óók weer de asymmetrische tijdpijl, die laat zien dat in ‘die geheel vlakke ruimte’ géén materie kan ontstaan. Omdat het een volgend stadium is, is er een gekromde ruimte nódig voor materie. Uitgaande van het idee dat er vanuit die ‘geheel vlakke ruimte’ een ‘werking’ op gang komt, dan zou in het (theoretische) geval dat een massa zich in die ‘geheel vlakke ruimte’ zou bevinden, deze massa, die een behoorlijke kromming vertegenwoordigt, door die ‘werking’ uitgestoten worden. Dat volgt logischerwijs uit het begrip ‘asymmetrische tijdpijl’ omdat we al zagen dat de mate van kromming afhangt van de plaats, of stadium, van die ‘asymmetrische tijdpijl’.

Donkere materie en/of ‘gekromde ruimtetijd’.

Als we nu het volgende stadium bekijken, dan zou het kunnen zijn dat er dus een verdichting van ruimtetijd optreedt, die nog géén materie vertegenwoordigt maar al wel een zekere kromming veroorzaakt. Deze kromming zou zich rondom stelsels kunnen bevinden, misschien overeenkomend met de zogenaamde halo’s waarvan men denkt dat ze grote hoeveelheden ‘donkere materie’ bevatten. Dat wordt noodzakelijk geacht om bepaalde problemen op te lossen, zoals een te hoge snelheid in de buitenste regionen van sterrenstelsels. In dit scenario is de aanwezigheid van donkere materie wellicht niet noodzakelijk. In plaats daarvan denken we aan de genoemde ‘werking’, die in die gekromde ruimte als een ‘beweging’ van de ruimtetijd-quanta ‘uitwerkt’ op de massa’s (sterren) in die buitenste regionen. Als we deze lijn consequent doortrekken dan vinden we sterkere gekromde ruimtes rondom iedere afzonderlijke massa (iedere ster of lichaam in zo’n stelsel) en je zou dan denken, bewegen die massa’s dan niet steeds sneller naarmate je het centrum van zo’n stelsel nadert? De oplossing zit hem hierin dat we in deze sterkere gekromde ruimtes met materie te maken hebben. De consequentie doortrekkend van de ‘werking’ van een gekromde ruimtetijd, die tot ‘beweging’ leidt, zou je denken dat die beweging er inderdaad de oorzaak van is dat naarmate de kromming groter is, de massa’s binnen zo’n kromming inderdaad sneller gaan draaien. We moeten hierbij aan dat ‘quantum van aktie’ (vele) denken en beseffen dat er een eenheid bestaat tussen ruimtetijd en materie. Naarmate er dus meer materie ontstaat en er zich grotere hoeveelheden massa bevinden in de binnenste regionen van een stelsel, gaat er meer van die werking zitten in de samenhang van massa’s en deze zullen minder invloed van werking  ondergaan die tot snelheid (beweging) leidt, dan in de buitenste regionen waar veel minder massa’s aanwezig zijn.

‘Werking’ en de samenhang met ‘beweging’.

Er is dus nog een andere invloed van ‘werking’ en dat is zijn gerichtheid op de asymmetrische tijdpijl. Dat komt tot uiting in het verschil van elektronen en de kernen van de atomen. Uit eerdere onderzoekingen blijkt dat de elektronen in die atomen een veel grotere vrijheid hebben dan de kernen, specifiek de quarks daarin. Omdat elektronen zo buitengewoon licht zijn is er veel minder energie nodig om ze te laten bewegen, dan met de kernen en hun inhoud mogelijk is. Let wel ik zeg hier niet dat ze niet beide tot grote snelheden opgezweept kunnen worden, maar het gaat hier om de ‘werking’ die van de ruimtetijd-quanta uitgaat. Van de energie die hiervan aanwezig is in die gekromde ruimte rondom massa’s, is veel minder nodig om de elektronen te laten bewegen. Ook zijn elektronen minder geconcentreerde ruimtetijd en vertegenwoordigen dus minder ‘quanta van aktie’ dan protonen of neutronen met daarin quarks. Met de kernen die uit protonen en neutronen bestaan, met daarin quarks, is dus meer werking verbonden. Een stelsel dat dus uit massa’s bestaat zal een  aanzienlijk deel van zijn werking in die kernen hebben. Protonen en neutronen hebben meer massa, vertegenwoordigen dus een sterkere gekromde ruimtetijd en wat weten we van sterke gekromde ruimtetijd? Deze is meer gericht op zijn singulariteit. De ‘werking’ gaat dus niet alleen in een macroscopische beweging zitten, maar voor een groot deel in die gerichtheid op de asymmetrische tijdpijl. en dat meer en meer naarmate deeltjes meer massa vertegenwoordigen. Zoals ik in deel 5.3 liet zien is het heel wel mogelijk dat de ‘quarkopsluiting’ verklaard kan worden door aan te nemen dat protonen en vóóral neutronen, als een soort ‘zwarte gaten’  met een ‘waarnemingshorizon’ beschouwd kunnen worden. Een gevolg van deze opvatting is dan dat de protonen en vooral de neutronen een singulier punt bevatten, waar de gerichtheid van de quarks door bepaald wordt. In de eerste plaats betekent dat massa’s steeds sterker beïnvloed worden door die ‘werking’ van de ruimtetijd-quanta in die sterkere gekromde ruimte, dan de elektronen. Eigenlijk moet je zeggen dat de invloed van de ‘werking’ in een sterk gekromde ruimtetijd anders is dan voor elektronen. Het zijn namelijk de ruimtetijd-quanta zelf, die afhankelijk van waar ze zich op de ‘asymmetrische tijdpijl’ bevinden, die meerdere of mindere kromming veroorzaken. In een grotere kromming zal de ‘werking’ meer en meer gericht raken op het einde van de ‘asymmetrische tijdpijl’, het singuliere punt, en dus minder op de kromming van de ruimtetijd (zwaartekracht) van het centrum van een stelsel. Daardoor zou voorkomen kunnen worden dat, net als bij een wiel de regionen bij het centrum, de naaf, sneller draaien dan de buitenste regionen. Het is dus niet zo dat de buitenste regionen sneller draaien door de aanwezigheid van ‘donkere materie’, nee, ze kunnen gewoon niet anders. De buitenste regionen draaien niet sneller, de binnenste draaien langzamer. Dit is echter alleen maar een globale kijk op de beweging van een heel stelsel, individuele massa’s kunnen wel sneller draaien. We denken hier aan neutronensterren, die soms met gigantische snelheden ronddraaien . Dit toont aan dat we de beweging van een stelsel genuanceerder moeten beschouwen

De asymmetrische tijdpijl staat aan het begin van de vorming van materie.

Nu komen we tot een gewaagde stelling, die echter het logisch gevolg is van het voorgaande. We opperden al dat waterstof ontstaat door comprimatie van ruimtetijd-quanta als een volgend stadium van de asymmetrische tijdpijl en met als mechanisme het samenvallen van de quanta van aktie (of werking). Nu zou het mogelijk zijn dat de opeenvolgende elementen, als deuterium, helium en lithium eveneens ontstaan als volgende stadia van de asymmetrische tijdpijl. Maar er is nog een andere weg, er is helemaal geen oerknal en zijn de genoemde elementen (en alle andere) in sterren ontstaan (behalve waterstof dan). In tegenstelling tot de oerknal (met allerlei onopgeloste problemen) is de totstandkoming van sterren uit waterstofwolken redelijk goed beschreven. Hoe zou dit dan in zijn werking hebben kunnen gaan? Als nu de waargenomen abondantie van helium (en in mindere mate van deuterium, lithium) vrij is gekomen bij supernova’s, nadat ze gevormd zijn door kernfusie in ‘waterstofsterren’, dan zou de abondantie dan overeen moeten komen met het ‘totaal’ van alle supernova’s, die in het heelal in de loop van de tijd, ontstaan zijn. Er wordt vanzelfsprekend aangenomen dat de ‘waargenomen’ abondanties op de oerknal wijzen. Maar kan de hele berekening niet ook slaan op het ‘in de tijd’ ontstaan  van genoemde supernova’s? In de berekeningen van de oerknal wordt er vanuit gegaan dat er een bepaalde hoeveelheid materie ontstaat. In de vorm van waterstof, helium en kleine hoeveelheden deuterium en lithium. Kúnnen deze berekeningen die in de ‘oerknal theorie’ gebonden zijn aan een héél korte tijdsperiode, soms toegepast worden op een proces ìn de tijd, over hét ontstaan van materie in verband met het gehele heelal? Men meent bijvoorbeeld te weten hoeveel deeltjes het heelal bevat, maar net als de hoeveelheden waterstof, helium, enz. zeggen deze cijfers niets over het ontstaan. Ze geven hooguit aan hoe de zaken er nú voor staan! Andere scenario’s (en dat hoeven niet persé de hier beschreven te zijn) zullen als ze juist zijn logischerwijs op dezelfde getallen uitkomen.

Een mogelijk scenario.

Als bovenstaande klopt dan hoeft alleen maar waterstof gevormd te worden uit de ruimtetijd-quanta door de asymmetrische tijdpijl. Dat wil zeggen door kromming, ofwel compactificatie, het in elkaar schuiven van die ruimtetijd quanta. In eerste instantie zouden het elektronen zijn, waarvan de gecomprimeerde ruimtetijd-quanta als een eenheid gaan samenwerken, door middel van meerdere quanta van aktie (constante van Planckeenheden). Er zullen ruimtetijd configuraties (orbitalen) ontstaan, waarin door het ‘Pauliprincipe’ zich slechts twee elektronen kunnen bevinden en alleen nog maar als ze verschillende spin hebben. Verschillende spin kan te maken hebben met de ruimtetijdconfiguratie van deeltjes, waardoor er twee deeltjes met verschillende spin in dezelfde orbitaal gevonden kunnen worden.  Dat omdat ze in hun configuratie verschillend in ruimtetijd zijn, maar niet zo verschillend dat ze niet in een orbitaal gevonden kunnen worden. We beredeneerden eerder dat de elektronen grotendeels in een licht gekromde ruimte gevonden worden, het vacuüm. Elektronen binnen atomen bevinden zich grotendeels in het vacuüm, ofwel de lege ruimte in het atoom. Dat komt overeen met de voorwaarde dat materie in natuurlijke omstandigheden alléén maar kan ontstaan in een licht gekromde omgeving. In ieder geval wat de elektronen betreft, want als deze ‘gevonden’ worden in sterker gekromde ruimtes dan verliezen ze hun ‘vrijheid’ en zijn er minder of geen chemische bindingen meer mogelijk. Dat we het hier over deeltjes hebben wil niet zeggen dat eerdere opmerkingen niet meer geldig zouden zijn. Dat betekent onder meer dat wat er binnen de ‘orbitalen’ gebeurt niet star of statisch is, ja zelfs of de orbitalen doorlopend dezelfde vorm hebben, alsof het een soort ballonnetjes zouden zijn. De deeltjes zijn eigenlijk ‘elektron configuraties’ die slechts op hele kleine tijdschalen gezien kunnen worden als deeltjes. Er is een wisselende elektrongolf, die meer of minder gecomprimeerd is afhankelijk van zijn plaats op de asymmetrische tijdpijl. Er zullen momenten zijn dat ze sterk positie bepaald zijn én momenten dat het een uitgebreide élektrongolf is. Dat betekent dat de ruimtetijd-quanta waaruit de elektronen bestaan wisselend meer of minder gecomprimeerd zullen zijn. Dan zijn er nog de verschillende energieniveaus van het elektron, deze kunnen gezien worden als stadia op de asymmetrische tijdpijl. We komen dan door een grotere kromming, door het verdere verloop van de asymmetrische tijdpijl, op het niveau van de kern. In deze visie kan de kern alleen maar ontstaan uit elektronen dié door verdere comprimatie van ruimtetijd-quanta, een kleinere ruimtetijd zullen innemen en daardoor als quarks op ons overkomen. Het verdere verloop van de asymmetrische tijdpijl voor quarks zal dan het procedé volgen dat in deel 5.3 beschreven staat, met als afloop van de asymmetrische tijdpijl in het singuliere punt.

De voorwaarde is natuurlijk het punt dat ruimtetijd-quanta fundamenteel zijn.

Fundamenteler dan materie, ook al spreekt men over ‘fundamentele deeltjes’. Een tweede voorwaarde is dan, dat er een asymmetrische tijdpijl werkzaam is in de genoemde ruimtetijd-quanta en dat deze loopt van oneindig via eindige processen, opnieuw naar oneindig. Ofwel van een beginsingulariteit via quantificatie, naar een eindsingulariteit door déquantificatie. Voor zover ik deze consequenties kan overzien zijn alle door mij beschreven ideeën consistent daarmee. Het totstandkomen van materie zoals in bovenstaande beschreven gaat in de eerste plaats over ‘waterstof ‘. Het is dus de asymmetrische tijdpijl van waterstof. De vorming van andere elementen, plaatsten we in de sterren die tot supernova’s worden. Het is logisch dat de asymmetrische tijdpijl van alle andere elementen dan samenhangt met kernfusie. Hoe dat precies in zijn werk zou kunnen gaan, daarover zijn mij op dit moment (2009) geen gegevens bekend. Wel wil ik verwijzen naar de aanhaling door mij gedaan in deel 5.6.1 over de experimenten in verband met superzware elementen , waarin naar voren komt dat relativistische effecten een andere verdeling van de elektronen rondom de zware kernen zouden kunnen veroorzaken. Als dit verder uitgewerkt zou kunnen worden dan geeft dat misschien inzicht in de processen die bij kernfusie werkzaam zijn. Dit soort onderzoek zou dan wel in overeenstemming moeten zijn (of op zijn minst raakvlakken hebben) met de gedachten in het voorgaande beschreven. Zoals de stadia van de asymmetrische tijdpijl, een toenemende ‘werking’ door een steeds complexere quantum van aktie, die ontstaat door de comprimatie van de ruimtetijd-quanta, een verder gaande ‘kromming van ruimtetijd’. Er zal een formule gevonden moeten worden waarmee deze kromming, of comprimatie berekend kan worden. Een deel ervan vinden we misschien al in de quantum-mechanica, waar voor ieder deeltje of combinatie van deeltjes (of atomen van de opeenvolgende elementen) de constante van Planck al een rol speelt. Als het goed is speelt hier de tijd al een rol, omdat de constante van Planck niet zomaar een getal is maar zoals opgemerkt bestaat uit twee delen, namelijk tijd en energie. In de berekeningen in verband met de quantummechanica lijkt de tijd echter geen of maar een kleine rol te spelen. En dan doel ik niet op de ontwikkeling in de tijd van de Schrödingervergelijking, maar op het gebruik van h, de constante van Planck. Als in deze constante een fundamenteel begrip van wat tijd eigenlijk is, zit opgesloten, dan zou het zinvol zijn dat begrip meer duidelijkheid te geven. Per slot van rekening is de constante van Planck een quantum van actie, ‘tijd maal energie’. Het is overigens niet zeker dat zelfs als de tijd uit deze quanta van aktie meegenomen wordt, dat dat dezelfde tijd is als in de relativiteits theorie, waar tijd onderworpen is aan tijddilatatie. Puur op Planck niveau zal de tijd niet onderworpen zijn aan de algemene relativiteitstheorie omdat deze daar een absolute waarde heeft namelijk de Plancktijd. Op een ‘hoger’ niveau echter komt de algemene theorie wel in het beeld door de overeenkomst van de kromming van ruimtetijd met de comprimatie van de ruimtetijdquanta. En zoals beredeneert in deel 5.3 kan de tijd dus sneller of juist langzamer gaan afhankelijk van de mate van kromming. Hier zal misschien bezwaar worden gemaakt, want deze aanpak betekent dat wij de relativiteit (in ieder geval de ‘algemene’, maar misschien ook de speciale?) moeten gaan toepassen op deeltjes én atomen. Dat is echter de consequentie als we alles als ruimtetijd beschouwen.

Is er een verbinding tussen het vacuüm in het groot en het vacuüm in het klein?

Een belangrijke link moet nog worden gelegd, voor we overgaan naar een volgend onderdeel. Dat gaat over het vacuüm in het groot, de lege ruimte en in ieder geval de ‘grote lege holtes’ tussen de stelsels, maar het gaat ook over het vacuüm in het hele kleine, de lege ruimte binnen het atoom. We spraken over toevoeging van ruimtetijd-quanta in die ‘grote lege holtes’ vanuit een of meer centrale punten waardoor ruimtevorming op gang komt. Is het mogelijk dat óók in de lege ruimte van het atoom ruimtetijd-quanta toegevoegd worden en zo de ruimtevorming binnen het atoom tot stand brengt? Op zich niet onlogisch omdat er volgens deze visie een (eind)singulier punt in de neutronen aanwezig is, en dat werkt net als alle singuliere punten, ruimtetijd wordt oneindig gekromd en verdwijnt dus. Het is mogelijk dat er een begin singulariteit is in het vacuüm van het atoom , waardoor ruimte gevormd wordt of in stand gehouden wordt ‘binnen het atoom’. Er is nog een andere optie. Als ruimtetijd-quanta gevormd worden in een begin singulariteit in de ‘grote lege holtes’, hoe verloopt dit dan? Niet alle ruimtetijd verdwijnt mettertijd in een zwart gat, als zijnde de eind singulariteit. Dus als er een doorlopende vorming van ruimtetijd-quanta in de lege ruimte is, met evenzovele quanta van aktie, dan gaat niet alle werking ervan zitten in de genoemde waterstofwolken (met hun verdere ontwikkeling van sterren), want er blijft altijd lege ruimte over. Zelfs in het atoom is lege ruimte. Gaan misschien de ruimtetijd-quanta over in het vacuüm van de atomen? Eerst in de atomen van waterstof, later in de andere atomen. Kan het zo zijn dat er eigenlijk maar één vacuüm is, zowel in het groot als in het klein? Het is dan hetzelfde vacuüm en de ruimtetijd-quanta van dat vacuüm dragen dan door hun ‘quanta van aktie’ bij aan de vorming van materie. Alwaar deze ‘quanta van actie’, via de werking van elektronen, protonen en neutronen, in het ‘singuliere punt’ binnen het neutron ‘verdwijnen’ in de continu achtergrond.

Ruimtetijdquanta zijn géén atomen.

Tot slot willen we de status van de ruimtetijdquanta belichten. Het gaat er niet om dat deze een soort ruimtetijd atomen zouden zijn, een soort deeltjes op Planckniveau. Een soort ‘superzware’ deeltjes zoals nogal eens gedacht wordt, als we maar genoeg energie in onze experimenten ‘kunnen’ stoppen. De denkfout die nogal eens gemaakt wordt is dat ‘quantumonbepaaldheid’ óf  ‘onzekerheid’ toegepast kán worden op deze zéér kleine ruimtetijd-entiteiten. We vergeten dan de principes die zowel voor ruimtetijd intervallen, als voor quanta van aktie gelden. Voor álle waarnemers, in wat voor referentiekader maar ook, gelden dezelfde waarden voor het geheel van een ruimtetijd-interval, als ook voor een quantum van aktie. Alleen hun onderdelen verschillen in grootte. Hierin zit een zekere absoluutheid, wat de ruimtetijd intervallen als geheel betreft is hun waarde voor iedereen gelijk, maar de onderdelen verschillen afhankelijk van waar zij gevonden worden. Zoals eerder beredeneert hangt dat samen met waar zij zich op de asymmetrische tijdpijl bevinden. Logischerwijs geldt dat dus ook voor ons als ‘waarnemers’. De waarden die wij menen te detecteren (berekenen) zijn niét per definitie de werkelijke waarden van een ruimtetijd-interval, de waarden die wij traceren zijn de waarden zoals die voor dat ruimtetijd-interval zouden gelden op de plaats waar wij ons bevinden. De werkelijke waarden van een ruimtetijd-interval hangen af van de mate van kromming van ruimtetijd (de asymmetrische tijdpijl) en wij als wáárnemer kunnen die waarden alleen maar vaststellen als wij ons ter plekke van die ruimtetijdkromming bevinden. Dit ónderscheid moet gemaakt worden als wij de algemene relativiteitstheorie willen toepassen. Wát willen wij weten (meten!), ónze kijk op de zaak óf de werkelijke fysische toestand van een ruimtetijd-interval? Logischerwijs is het laatste fundamenteler dan het eerste, want als we uitgaan van het laatste dan zullen we mettertijd de werkelijke fysische toestand van ruimtetijd én materie begrijpen.

De fundamentele eenheid van tijd is de Plancktijd.

De tijd in de ‘algemene relativiteitstheorie’ zal dus pas in beeld komen bij de gecombineerde ‘quanta van aktie’. Bij het ‘ontstaan’ van één ruimtetijd-quantum, begint de ‘werking’ van één quantum van aktie. De tijd is hier de Plancktijd en de ‘algemene relativiteitstheorie’ is hier nog niet aan de orde, tenzij we aanvaarden dat deze ‘werking’ als ‘drukkende ‘zwaartekracht’ optreedt. Als er vervolgens materie ontstaat door comprimatie van ruimtetijd-quanta dan zullen, afhankelijk van hoeveel ruimtetijd-quanta gaan samenvallen, er meerdere eenheden van de Plancktijd werkzaam zijn, doordat ook zij samenvallen. Er ontstaat dan tijddilatatie, het ‘sneller’ gaan van de tijd. Dat is wat wij noemden de ‘werkelijke’ fysische toestand van die ‘samenvallende’ ruimtetijd-quanta. Het ‘zogenaamde’ langzamer lopen van de tijd bij grotere massa’s, dat wil zeggen méér samenvallende ruimtetijd-quanta, is niet meer dan onze wáárnemerskijk op de zaak, vanuit een referentiekader op afstand van de waargenomen massa. Je zou kunnen denken dat als er meer ‘Plancktijden’ gaan samenvallen de tijd inderdaad langzamer verloopt, omdat het lijkt of er meer Plancktijden nodig zijn om iets (de werking) tot stand te brengen? Je zou kunnen zeggen dat waar in de vlakke ruimte de ene Plancktijd opgevolgd wordt door de volgende en daardoor ‘de tijd’ begint te lopen, zo moeten er in een gekromde ruimtetijd talloze Plancktijden tegelijk doorlopen worden om ook maar een ‘Plancklengte’ verder te komen, je zou dus kunnen denken dat de Planckklok langzamer loopt, je komt niet vooruit! Het ligt echter anders, het gaat er niet om dat de ‘Planckklok’ sneller of langzamer loopt, nee het berust op een ander principe. Als er een ruimtetijdquantum in werking treed, dan wordt er één Plancktijd verbruikt, dus logischerwijs als er vele ruimtetijdquanta gecomprimeerd worden, worden er véle Plancktijden verbruikt. Een andere vergelijking is misschien het volgende: twee mensen doen hetzelfde werk dat 5 minuten mag duren, de een doet het inderdaad in 5 minuten en de ander in een uur. Stellen we nu de geleverde arbeid gelijk dan draait de klok voor degene van de 5 minuten echt maar 5 minuten, voor de ander die van het uur draait de klok twaalf keer zo snel, gezien vanuit de totstandgekome prestatie. Hij verbruikt dan twaalf keer zoveel tijd.

Dit zijn maar illustraties, het gaat er om dat we begrijpen wat die Plancktijd eigenlijk is. In verschillende delen hebben we gezien dat de ‘verfoeide’ oneindigheden wel degelijk zinvol zijn en werkelijk fysisch. Zij het dan van een andere fysica dan de gebruikelijke. De Plancktijd is niets anders dan gequantificeerde oneindige tijd. Samen met één eenheid gequantificeerde  Planckenergie, komt mét het ontstaan van ‘n ruimtetijd-quantum de ‘werking’ van één ‘quantum van aktie’ op gang. Die werking kent maar één richting en volgt de asymmetrische tijdpijl, omdat er naarmate ruimtetijd (materie) meer en meer gekromd raakt worden er meer eenheden van de Plancktijd verbruikt.  Waar de asymmetrische tijdpijl ‘gevolgd’ kan worden ‘zien’ wij dat ze nadert tot een ‘eindsingulariteit’. Wat wij bij het begin van de  ‘werking’ drukkende zwaartekracht noemden, noemen wij nu trekkende zwaartekracht. Beide geven echter niet meer weer dan een uiterlijk verschijnsel. In werkelijkheid is de zwaartekracht niets anders dan de werking van de tijd van de ‘constante van Planck’, namelijk ‘tijd maal energie’. Omdat het hele heelal, een gequantificeerde ruimtetijd is die tussen een ‘beginsingulariteit en een eindsingulariteit’ ligt, is er sprake van een gaan van oneindigheid via een beginsingulariteit, naar opnieuw oneindigheid via een eindsingulariteit. Dat wij massa’s als veroorzakers van zwaartekracht (of van een krommen van ruimtetijd) zien is dus eveneens een uiterlijk verschijnsel. Wat we de ‘echte zwaartekracht’ zouden kunnen noemen, is niets anders dan een manifestatie van in welk stadium de ‘asymmetrische tijdpijl’ zich bevindt. Op ieder niveau tussen een ‘beginsingulariteit’ en een ‘eindsingulariteit’.

Eén ruimtetijdquantum als fundamentele eenheid van ruimtetijd.

De quanta van aktie, zoals zij gebonden zijn aan één ruimtetijd-quantum, zijn absoluter. Waarom kunnen we dat stellen? Dat komt omdat de Planckmaten elementair zijn, dat wil zeggen dat het de kleinst mogelijke maten zijn die nog dóór ons gedifferentieerd kunnen worden, daar voorbij wordt alles continu. Hoewel ook hier geldt voor een samenstelsel van quanta van aktie, dat deze voor verschillende waarnemers in hun onderdelen tijd en energie verschillen, gaat dat niet op voor ‘n quantum van aktie zoals voortgebracht door één ruimtetijd-quantum. Omdat als de onderdelen ook daar zouden verschillen, dan zouden de waarden ruimte en tijd op dat aller elementairste niveau fluctueren. Dat is wel wat misschien gedacht wordt, het is in ieder geval de consequentie van het toepassen van quantumonzekerheid op dat allerkleinste niveau. In het licht van de Planckwaarden is het echter juist inconsequent, omdat ze dan niet kúnnen dienen als elementaire waarden, dat hoeft niet strijdig te zijn met Heisenbergs ‘onzekerheidsrelatie’, omdat deze niet gericht is op het Planckniveau, maar vele ‘orden van grootte’  daarboven. Het gaat om het bepalen positie en impuls (of tijd en energie) tegelijkertijd van bijvoorbeeld een elektron. De onzekerheid in zo’n geval  is altijd groter dan ħ, de constante van Planck gedeeld door 2 pi.  Als we vervolgens één quantum van aktie, tijd maal energie, beschouwen dan zitten we weer met het waarnemersprobleem. Omdat wij ons nooit bevinden op het ruimtetijd niveau van zó′n quantum van aktie, kunnen we de ontwikkeling van bijvoorbeeld een elektron niet zodanig volgen alsof wij die ontwikkeling zélf ervaren. Onze benadering is zeer beperkt, vanuit onze huidige kennis benaderen we de problemen té detaillistisch, willen we de impuls meten (berekenen) dan doen we dát, willen we de positie meten (berekenen) dan doen we dát. We ‘zien’ niet dat het geheel van de ontwikkeling een proces is van een (bijvoorbeeld) elektronconfiguratie, en dat positie en/of impuls slechts momenten zijn in die ontwikkeling. De consequentie van een dergelijke aanpak is dan dat we beide begrippen uit hét geheel lichten en hoé zulke begrippen samenhangen mét de hele ontwikkeling van de configuratie begrijpen we niet.

Het volgen van de ‘quanta van aktie’.

Het zal dus noodzakelijk zijn om alles in een groter verband te gaan zien, en hier komen we terug op de lijn die we in dit laatste stuk volgden, namelijk het uitgangspunt is de vorming van ruimtetijd, door middel van ruimtetijd-quanta. De volgende stap is dan het ‘volgen’ van de ‘quanta van aktie’ waardoor verschillende aspecten van ‘ruimtetijd’ op een logisch manier tot de vorming van gekromde ruimtetijd en dus tot materie zullen bijdragen. Pas dan zullen de waarnemingen van de onderdelen, tijd en energie, voor iedere waarnemer gaan verschillen, hoewel hun totaliteit voor iedere waarnemer hetzelfde zal zijn. Hier reikt het ‘hele kleine’ aan de algemene relativiteitstheorie. Maar zelfs in dit verband zouden de onderdelen van zo’n quantum van aktie, op ons overkomen als de werkelijke waarden, indien wij zo’n aktie op zijn eigen niveau zouden kunnen volgen. Dat betekent niet dat op zo’n verder niveau de waarden van ieder onderdeel, absoluut zijn, en niet kúnnen veranderen. Dat kunnen ze wel degelijk, ze veranderen als de ruimtetijd-quanta waarvan we zo’n aktie ‘volgen’ zich verder op de asymmetrische tijdpijl bevinden, en dus verder gecompactificeerd zullen worden.

Samenvattend kunnen we dus zeggen, er is een geheel ándere visie mogelijk.

De ‘oerknal’ net zo min als de ‘inflatie’ zijn nodig. We zagen dat er meer vragen rijzen dan er opgelost worden. Een van de belangrijkste vragen, hoe wordt ruimtetijd gevormd, in de zin van wat is ruimtetijd eigenlijk,  wordt niet of nauwelijks beantwoordt. Andere punten als, wat is zwaartekracht, wat is donkere materie, wat is donkere energie, komen niet tot een oplossing. Het begrip tijd komt in de gangbare theorieën, maar zeer summier aan bod, als het niet al, als niet bestaand beschouwd wordt. Het zou niet meer als een ‘vierde ruimtelijke dimensie’ zijn. Een onderwerp is in de voorgaande delen af en toe behandeld. Dat is het begrip non-lokaliteit. Waar het van toepassing was hebben we er over gesproken. In het volgende deel willen we er wat meer integraal op ingaan, dat betekent dat we de vraag kunnen stellen: Is het heelal lokaal of non-lokaal?