Bewijs voor de Oerknal
Waarom gelooft de wetenschap dat de Oerknal verantwoordelijk was voor het ontstaan van het Heelal? In dit artikel wordt duidelijk welke observaties de Oerknaltheorie ondersteunen, en op welke manier ze dit doen. Verder komt ook de tijdlijn van de Oerkal aan bod.Inhoud
Belangrijke begrippen
In dit artikel komen enkele begrippen voor waarmee je wellicht niet bekend bent. Daarom is hier een overzicht te zien van de begrippen die je moet kennen om dit artikel te kunnen volgen.| Moleculen | De deeltjes waaruit stoffen (water, ijzer, suiker) bestaan. |
| Atomen | De deeltjes waaruit moleculen zijn opgebouwd. |
| Protonen en Neutronen | De deeltjes waaruit atoomkernen bestaan. |
| Nucleonen | Een verzamelnaam voor protonen en neutronen. |
| Quarks | Hieruit zijn nucleonen (protonen en neutronen) opgebouwd. |
| Gluonen | In een nucleon wisselen de quarks constant gluonen uit, hierdoor blijven ze bij elkaar. |
Beknopte tijdlijn van de Oerknal
De Oerknaltheorie veronderstelt dat het totale Universum ongeveer 13,7 miljard jaar geleden was geconcentreerd in een oneindig klein punt, met een oneindig grote dichtheid en temperatuur. Dit punt wordt een zogenaamde singulariteit genoemd, en begon enorm snel te expanderen (uit te zetten), en daarbij ook af te koelen.Aan het begin van de Oerknal was het Heelal te heet voor het bestaan van nucleonen (de deeltjes waaruit atoomkernen zijn opgebouwd). Alle materie bestond toen in de vorm van een zogenaamd quark-gluon plasma. 10-6 seconden na de Oerknal was het Heelal voldoende afgekoeld om het vormen van protonen en neutronen mogelijk te maken. Hierdoor ging het quark-gluon plasma waaruit het Heelal toen bestond, over in een mix van nucleonen.
Enkele minuten daarna was het Universum nog verder afgekoeld, en had ongeveer dezelfde dichtheid als lucht. Rond deze tijd begonnen de nucleonen zich te binden tot atoomkernen. Dit was hiervoor niet mogelijk omdat de extreme temperatuur er voor zorgde dat gevormde atoomkernen vrijwel meteen weer uiteen vielen in protonen en neutronen.
Pas na zo'n 379.000 jaar na de Oerknal was het Universum voldoende afgekoeld voor het bestaan van atomen. Hiervoor waren er al wel atoomkernen en elektronen aanwezig, maar het was simpelweg te heet, waardoor atomen niet stabiel konden blijven en meteen uiteen vielen.
Over een periode van honderden miljoenen jaren begonnen de atomen in het Heelal zich onder invloed van de zwaartekracht naar elkaar toe te bewegen. Na verloop van tijd ontstonden er hierdoor sterren, sterrenstelsels, en later planeten. Hierna is het Universum niet erg veel veranderd; het Heelal is alleen wat groter geworden en er zijn nu meer planeten.
Observaties die wijzen op het bestaan een Oerknal
De verhoudingen tussen de elementen in het HeelalZoals eerder is vermeld, ontstonden atoomkernen enkele minuten na de Oerknal uit een hete 'soep' van losse nucleonen. Het ontstaan van atoomkernen uit protonen en neutronen wordt ook wel nucleosynthese genoemd. Het is mogelijk om uit te rekenen welke atoomkernen er bij bepaalde omstandigheden worden gevormd, en ook in welke verhouding de verschillende atoomkernen ontstaan.
En de voorspellingen die (op basis van het Oerknalmodel) zijn gemaakt over de verhouding tussen lichte elementen als waterstof en helium, blijken nauwkeurig overeen te komen met de waargenomen verhoudingen.
Het Universum expandeert
In de twintigste eeuw is ontdekt dat de sterrenstelsels die ver van ons verwijderd zijn, allemaal van ons afbewegen. Ook werd er een verband gevonden tussen de snelheid waarmee een sterrenstelsel zich van ons afgeweegt, en de afstand ervan; hoe verder weg een ster staat, hoe sneller hij van ons afbeweegt.
Dit betekend niet dat de Aarde het middelpunt van het Heelal is, en alles zich van ons afbeweegt. Vanuit elke plek in het Universum lijkt het namelijk alsof alles zich van dat punt afbeweegt. Dit komt omdat het Heelal als geheel uitdijt. Een bekende analogie hiervoor is een rozijnenbrood dat in de oven uitzet. Vanuit het oogpunt van een rozijn lijkt het alsof alle rozijnen zich van hem afbewegen, en dat de rozijnen die verder weg zijn zich sneller van hem afbewegen dan de rozijnen die dichter bij staan.
Het feit dat het Universum expandeert betekent dat het Heelal morgen groter is, en gister kleiner was dan vandaag. Dit wijst erop dat het Heelal kleiner wordt wanneer je verder teruggaat in de tijd en op een bepaald punt in het verleden zelfs oneindig klein was. Dit wijst opnieuw op het bestaan van de Oerknal.
Er komt van alle kanten straling uit de ruimte. De intensiteit van deze straling is in elke richting vrijwel gelijk en vult het hele Universum. Tot nu toe komt de enige correcte verklaring hiervoor voort uit de Oerknaltheorie. De straling (ook wel kosmische achtergrondstraling genoemd) is volgens de Oerknaltheorie ontstaan bij het vormen van atomen, 379.000 jaar na de Oerknal. De straling had toen een veel grotere frequentie, en dus een kleinere golflengte. Maar omdat het Heelal sinds het ontstaan van deze straling enorm is uitgedijd, is de straling als het ware 'uitgerekt', waardoor het een langere golflengte heeft gekregen. De waargenomen golflengte van deze straling komt vrijwel exact overeen met de door de Oerknaltheorie voorspelde golflengte. Het wordt dan ook als een van de sterkste bewijzen voor de Oerknal gezien.
Gerelateerde artikelen
Doomsday Theorieën: The Big Crunch The Big Crunch is het tegenovergestelde van The Big Rip en The Big Freeze: Waar d…Het ontstaan van de aarde; de oerknal De oerknal (big bang) startte een serie aan gebeurtenissen die leidde tot het ontst…
Theorieën over het ontstaan en voortbestaan van het heelal De Big Bang is de bekendste wetenschappelijke theorie ove…
Doomsday Theorieën: Botsing der Universums Het Heelal begon ooit met de oerknal. tenminste, dat is waar we nu van ui…
Oerknal: ontstaan van de aarde en tijd en ruimte Het ontstaan van de aarde: het begon met het heelal. En de oerknal. Een…
Reageer op het artikel "Bewijs voor de Oerknal"
Léon Vrins, 06-09-2011 13:32
Wat ging er eigenlijk vooraf aan die singulariteit?
Léon Vrins, 04-09-2011 13:55
Oneindig klein. Is dat niet eigenlijk een onmogelijk concept? Enerzijds is het groter dan nul, anderzijds voldoet geen enkele afmeting eraan, want hoe klein je iets ook neemt, het kan altijd nog kleiner.
Reactie infoteur, 07-10-2011
Dat is een goede vraag. En ik vrees dat er geen simpel antwoord is.
Bij het concept "oneindig klein" (in combinatie met een oneindig grote dichtheid) kan volgens mij niemand zich echt een beeld vormen. Ik in ieder geval niet.
Dit houdt echter niet in dat het concept onmogelijk is; wiskundig gezien kan het.
De verwarring ontstaat wellicht bij het woord (oneindig) 'klein', wat doet vermoeden dat een object een zekere grootte heeft. Dit is echter niet het geval; een oneindig klein voorwerp heeft geen afmetingen.
Kijk bijvoorbeeld naar een wiskundige concept "punt". Als ik het heb over een punt in de ruimte, dan geef ik de locatie van dat punt aan met drie getallen, x, y, z. Bijvoorbeeld een punt 1 meter voor mij, 2 meter boven mij, en 3 meter links van mij.
Het rare aan een punt is dat het lijkt alsof het niet kan bestaan.
Een punt heeft namelijk geen breedte, hoogte of diepte; je kunt het niet hebben over de lengte of iets dergelijks van een punt.
Maar wiskundig is er geen tegenspraak als men spreek over een punt met een zekere massa. Je kan dan zeggen dat de dichtheid van dit punt oneindig groot is, en het volume oneindig klein.
Maar zelf vind ik het eigenlijk beter om te zeggen dat een punt geen grootte heeft, en ook geen dichtheid. De concepten grootte en dichtheid zijn gewoon niet van toepassing op een punt, net zoals je niet kan spreken over de dichtheid van woensdag, of de grootte van een minuut ofzo.
Ik hoop dat dit de dingen iets duidelijker voor je maakt.
PS: Het idee dat het heelal begon als een oneindig klein punt met een oneindig grote dichtheid is niet zeker, maar er wordt wel aangenomen dat het heelal begon als iets dat daar heel erg op lijkt. De kwantummechanica zegt bijvoorbeeld dat een deeltje niet kleiner mag zijn dan zijn golflengte. Het probleem is dat men niet weet welke theorieën er van toepassing zijn op een singulariteit. Het idee van het oneindig kleine punt komt vooral van de algemene relativiteitstheorie.
Léon Vrins, 13-08-2011 16:35
Om het af te ronden. De hierboven beschreven singulariteit lijkt me praktisch onmogelijk. Een onvoorstelbare vooronderstelling dus. Het hele universum geconcentreerd in een oneindig klein punt, dat overigens wel enige omvang moet bezitten, groter dan nul dus, want anders kan er echt helemaal niets in. De vraag rijst dan in welke vorm het universum verkeerde toen het zich in dat punt bevond. Geen protonen en neutronen, want die konden bij de gegeven temperatuur niet bestaan. Ook geen plasma, want dat veronderstelt wel protonen en neutronen. Wel quarks dan? Hoe groot zijn die eigenlijk en tot hoever kan je die samenpersen om ze met z'n allen in dat oneindig kleine punt te krijgen? En waar kwam die oneindig hoge temperatuur vandaan? Kortom, wat mij betreft mag de wetenschap iets beters verzinnen.
Léon Vrins, 12-08-2011 10:26
Nog even iets over die singulariteit. Die aanname doet wel een erg groot beroep op mijn voorstellingsvermogen en leidt onvermijdelijk tot enkele vragen, zoals: hoe heeft die singulariteit kunnen ontstaan? Is dat een langdurig proces geweest waarbij de druk, massa en temperatuur steeds verder opliepen terwijl de ruimte waarin e.e.a. zich bevond steeds kleiner werd? Of is ie in één klap ontstaan, in een ondeelbaar deel van een seconde? Hoe lang heeft die singulariteit (kunnen) bestaan? Eerlijk gezegd vrees ik dat 'de wetenschap' ons eenvoudige leken voor iets te onnozel houdt.....
Léon Vrins, 11-08-2011 11:10
De oerknaltheorie roept vele vragen op.
De bron van de achtergrondstraling zou zijn de vorming van atomen, meer dan 13 miljard jaar geleden. Gaat de vorming van atomen nog steeds door? Of, wanneer is die gestopt? M.a.w. bestaat de bron van die straling nog steeds, of is die inmiddels al lang verdwenen en nemen wij alleen die hele oude straling waar? Met welke snelheid dijt het heelal uit en hoe snel verplaatst die straling zich? Als het heelal echt uitdijt, naar analogie van het rozijnenbrood, op welk schaalniveau vindt die uitdijing dan (nog) plaats? Als de ruimte tussen sterrenstelsels steeds groter wordt, geldt dat dan ook voor bijv. de omvang van ons zonnestelsel? En de ruimte in een atoom tussen de kern en de electronen, wordt die ook groter? Kortom, ik kan me er nog niet zoveel bij voorstellen, maar het moet wel kloppen!
Henk van Es, 01-09-2010 21:48
Wat is het uiteindelijk waard om te weten hoe alles is ontstaan wanneer we maar een zeer kleine tijd bestaan? Is het wel zo fantastisch dat we weten wat ons te wachten staat, wanneer we dit kunnen leren uit het verleden? Want zouden we het beter gaan doen als we weten dat ons nageslacht nog zeer lang meer nageslacht zou produceren. Waarom pompen we dan zoveel geld in zulk soort projecten, en vinden we het klote wanneer er weer wordt gecollecteerd. Het NU is van ons en daar moeten we het meedoen. We willen het beste voor ons nageslacht maar we hebben er geen binding mee!
Onze voorouders hebben ook voor hun eigen gemak gewerkt en wij doen precies het zelfde, met de enige uitzondering dat de de te gebruiken techniek ons steeds verder en steeds sneller laat leven. Daardoor bestaat er goede en minder goede techniek, maar het gebruik er van is net zo intensief als het gebruik van de knuppel bij onze voor-voorouders.
We zijn onze eigen voortgang maar aan de andere kant ook onze eigen ondergang.
Wanneer je de tijd hebt om ermee te dealen is dit je gegund.
J. C. M. van Gool, 24-07-2010 11:10
Voor het ontstaan van de oerknal (materiaal en hitte) bestond er dus reeds iets (kip of ei?) Zoals wij nu denken over de eeuwigheid voor het einde, (het feit van ons bestaan b.v. is eeuwig); zou voor "het begin" ook eeuwig geweest kunnen zijn; even tijdloos als het einde. Dit geldt ook voor de ruimte waarin het bekende sterrenstelsel uitdijt, zou voor ons het onbegrijpelijk begrip een "grenzeloze ruimte" kunnen zijn.
Foxie, 30-03-2010 20:18
Wie zegt dat de wetenschap alles weet wat zij denken te weten... de aarde kan best ontstaan zijn door een oerknal, maar net zo goed geschapen door God die de bingbang heeft laten ontstaan...wat maakt het in feite uit allemaal...waarom kunnen mensen niet gewoon leven, van elkaar houden en accepteren dat wat de aarde is de aarde is ... gunnen ze onze kinderen en kleinkinderen geen leven meer ofzo? alleen maar om te bewijzen dat ze machtig zijn...kijk als ze dit alles doen uit een goed hart en om inderdaad hiermee mensen een betere toekomst te geven dan is het anders maar om alleen maar een bewijs te kunnen tonen dat ze gelijk hebben vind ik geen goeie ondergrond voor dit soort proefen...
Reactie infoteur, 22-04-2010
"... de aarde kan best ontstaan zijn door een oerknal, maar net zo goed geschapen door God die de bingbang heeft laten ontstaan...wat maakt het in feite uit allemaal..."
De Oerknaltheorie zegt niet dat onze Aarde is ontstaan bij de Oerknal, de theorie beschrijft alleen hoe het Heelal is begonnen (het Universum bestaat namelijk al veel langer dan de Aarde).
Maar wat het uit maakt of er wel of geen Oerknal heeft plaatsgevonden? Dat is niet echt objectief te beantwoorden... Het is in ieder geval een feit dat de mens zich al duizenden jaren af vraagt waar alles vandaan komt. Wetenschappers zijn dus gewoon nieuwschierig zou je kunnen zeggen.
"...kijk als ze dit alles doen uit een goed hart en om inderdaad hiermee mensen een betere toekomst te geven dan is het anders maar om alleen maar een bewijs te kunnen tonen dat ze gelijk hebben vind ik geen goeie ondergrond voor dit soort proefen..."
Dat de wetenschappelijke gemeenschap zich bezighoud met het testen van de Oerknaltheorie is niet te wijten aan wetenschappers die graag willen laten zien dat ze gelijk hebben. Ook is het niet bedoeld om mensen een betere toekomst te geven.
Het enige waar men op uit is, is het vinden van de waarheid. Toen de Oerknaltheorie voor het eerst werd voorgesteld, wist niemand zeker of de theorie wel of niet correct was. De enige manier om daar achter te komen is door onderzoek te doen en te kijken of de theorie overeenkomt met de waarnemingen die worden gedaan.
Sportler, 19-01-2010 18:53
"Dit wijst erop dat het Heelal kleiner wordt wanneer je verder teruggaat in de tijd en op een bepaald punt in het verleden zelfs oneindig klein was."
Dan is mijn vraag: Wat zit er buiten het Heelal? Als het Heelal ooit oneindig klein was, moet het ook ergens in hebben gezeten/onderdeel van uit hebben gemaakt etc. Wat zit daar dan..?
Gr Sportler
PS: Ik vind het een erg duidelijk en goed geschreven artikel, heb het met groeiende interesse en plezier gelezen!
Reactie infoteur, 19-01-2010
"Wat zit er buiten het Heelal?"
Dat is een goede vraag, en nogal lastig om te beantwoorden.
In ieder geval weet niemand dat zeker, maar er zijn wel theorieën over. De (niet bewezen) snaartheorie voorspeld bijvoorbeeld dat er extra ruimtelijke dimensies bestaan (wij kennen er drie: omhoog/omlaag, naar links/rechts, voor/achter). Dit heeft geleid tot meerdere theorieën over een zogenaamd Multiversum. Het houdt in dat ons driedimensionale (4 als je tijd meeteld) Heelal onderdeel is van een hogerdimensionaal Multiversum.
Er is ook de mogelijkheid dat 'buiten' het Universum, gewoon niet bestaat (net als langzamer dan stilstaan). Het kan namelijk zo zijn dat het Heelal eindig is in grootte, maar toch onbegrenst is. Dit is te vergelijken met het oppervlak van de Aarde: je kunt eeuwig rechtdoor gaan zonder bij een rand te komen, je komt steeds op hetzelfde punt uit. Dit kan ook het geval zijn met het Heelal. Je zou misschien denken dat het Universum daarvoor gekromd moet zijn in een extra dimensie (net als het 2-dimenionale aardoppervlak in de derde dimensie is gekromd), maar dat is wiskundig gezien niet noodzakelijk. In dat geval zou er dus letterlijk 'niets' zijn buiten het Heelal. Geen ruimte, geen tijd, niets.
Tot slot is het ook niet uitgesloten dat het Heelal oneindig groot is. Het klinkt dan tegenstrijdig om te zeggen dat het Heelal uitdijdt of krimpt, maar dat is het niet. Een manier om je dit voor te stellen is door te kijken de verzameling natuurlijke getallen (1,2,3,4,5,6....). Er zijn oneindig veel natuurlijke getallen, en elk getal verschild 1 van zijn buren. De verzameling even getallen (2,4,6,8,10,12.....) is ook oneindig, maar hier is de 'afstand' tussen een getal en zijn buren 2. Zo kan een verzameling min of meer 'uitrekken', maar toch oneindig groot blijven.
In ieder geval zijn de mogelijke antwoorden (voor zover ik weet) allemaal lastig om voor te stellen, en gaan ze eigenlijk het gezond verstand te boven. Maar we hebben het dan ook over 'het bestaan', iets wat volgensmij niet echt simpel kán zijn.
Bronnen en referenties
- http://en.wikipedia.org/wiki/Big_Bang_nucleosynthesis
- http://en.wikipedia.org/wiki/Metric_expansion_of_space
- http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_microwave_background_radiation