De oerknal was een stil en tijdloos moment

Het heelal heeft nog lang niet al zijn geheimen prijs gegeven. Sterker nog, we weten nog te weinig van wat er allemaal in de ruimte gebeurt om er een sluitend model van te maken. Goed, er zijn melkwegstelsels, sterren, planeten, manen en kometen in allerlei variaties die wij deels kunnen waarnemen. Al het andere is gebaseerd op theorieën met soms een doorbraak of een waarneming met behulp van de modernste technieken. Dat geldt zeker voor de oerknal. We weten nu dat er zwarte gaten zijn, we denken dat de ruimte uitdijt en er moet ooit een begin geweest zijn. Of toch niet. Hoe zit het met de oerknal?

Theorieën

Astronomen en kosmologen zijn het over veel theorieën eens maar over sommige wordt nog een stevig robbertje gevochten. Buitenstaanders en geleerden uit andere vakgebieden mogen niet meepraten ook al heeft er af en toe iemand echt wat te melden. Voor hen blijft de deur gesloten. De vakbroeders hebben het onderling al druk genoeg.

Ruimte-tijd

Vandaag de dag wordt ervan uitgegaan dat het heelal zo’n 13,7 miljard jaar oud is. Deze leeftijd drukken we uit in onze coördinatentijd. De coördinaat is hoe laat het is op een bepaald moment van de dag bijvoorbeeld. De tijd zoals wij die kennen is een opeenvolging van momenten, oftewel breukmomenten. Voor de mens is dat bijvoorbeeld het moment van geboren worden tot het moment van sterven. Het zijn momenten die aan plaats en tijd gebonden zijn. De seconde is de eenheid van tijd en die is overal even groot. In de kosmologie bestaat er ook zoiets als ruimte-tijd, een begrip dat vier dimensies van ons universum beschrijft: de drie dimensies in ruimte, te weten lengte, breedte en hoogte en één dimensie in tijd, de duur. De duur is een doorlopend geheel, een continuüm. De seconde speelt daarin een andere rol omdat tijd in de ruimte niet overal even lang duurt. Dat geldt ook voor de andere drie dimensies. Als mens kunnen wij slechts drie dimensies waarnemen. Dr. D. Burger heeft in zijn boek ‘De vierde dimensie’, uitgegeven in 1969, een en ander uitgebreid beschreven.

Algemene Relativiteitstheorie

Albert Einstein kwam in 1916 met een serie lezingen voor de Pruisische Academie van Wetenschappen die werden gepubliceerd als de Algemene Relativiteitstheorie (AR). De theorie gaat over de zwaartekracht en kromming van de ruimte. Hij voorspelde correct dat licht van verre sterren dat langs de zon scheert in het zwaartekrachtsveld van de zon wordt afgebogen. Zijn uitgangspunt is het equivalentieprincipe. Waarnemers die bewegen zijn "equivalent ", gelijk aan, met andere waarnemers die stilstaan in een homogeen zwaartekrachtsveld. De natuurkundige wetten zijn voor beiden gelijk. In de AR wordt de zwaartekracht niet gezien als een kracht die voldoet aan de Wetten van Newton maar als een ‘schijnkracht’ die het gevolg is van de kromming van de ruimte-tijd. De snelheid van het licht is overal hetzelfde, een constante.

Kosmologische theorieën

Iedereen heeft wel eens van zijn beroemde formule gehoord: E=mc2. E staat voor energie, m voor massa en c voor lichtsnelheid. Het gaat te ver om de gehele Algemene Relativiteitstheorie uit de doeken te doen. Het gaat om de basisbegrippen waar wij niet allemaal in het dagelijks leven mee te maken krijgen, of die niet op deze manier ervaren. Een paar begrippen slechts zijn hierboven beschreven waaruit de kosmologische theorieën zijn opgebouwd. De meeste begrippen op een rijtje: oerknal, inflatietijdperk, ruimte, eenheid van tijd, coördinatentijd, ruimte-tijd, lichtsnelheid, roodverschuiving, zwaartekracht (gravitatie), kromming, massa en energie.

Kosmologische constante

Om de theorieën kloppend te maken is er een kosmologische constante door Einstein aan de AR toegevoegd. In die dagen dacht men dat de ruimte statisch was en daarom was er een correctiefactor nodig omdat het systeem anders geen statische oplossing had. Zet een aantal massa’s bij elkaar en ze zullen aan elkaar gaan trekken. Voeg daar de kosmologische constante toe en de ruimte kreeg de mogelijkheid om zelf uit te dijen of te krimpen in plaats van in elkaar te klappen.

Dopplereffect

Edwin Hubble ontdekte dat het heelal niet statisch is maar uitdijt. Het zogenaamde Dopplereffect komt ook in de ruimte voor. Iedereen kent wel het geluid van een aanstormende trein en op het moment dat die voorbij raast van toon verandert. In de ruimte gebeurt iets dergelijks. Als een sterrenstelsel zich naar ons toe beweegt spreekt men van een blauwverschuiving. Beweegt een stelsel zich van ons af en dat doen bijna alle, spreekt men van een roodverschuiving. is De kosmologische constante is toen verworpen en Einstein erkende het als zijn grootste blunder. Toch is de kosmologische constante heringetreden omdat het huidige kosmologische model gaten vertoont en dus voor andere doeleinden wordt gebruikt. En daar wringt de schoen.

Lambda-CDM- model

Rob Roodenburg die in het dagelijkse leven wiskundige problemen oplost voor grote bedrijven kwam al lezend over astronomie tot een bizarre ontdekking. De tijd zit verkeerd in de huidige theorieën. De eenheid van tijd (seconde) wordt verward met de coördinaat van tijd (hoe laat het is). Deze fout resulteert in een nogal verwrongen kosmologisch model. Om het gangbare model in een aantal facetten werkend te maken wordt er de ‘kosmologische constante’ van Einstein gebruikt die hij later zelf de grootste blunder uit zijn carrière noemde. Dat de tijdverwarring over het hoofd gezien wordt heeft te maken met een tweede fout die waarnemingen op Aarde omdraait. Als we frequenties uit een snellere wereld ontvangen worden deze als lagere op Aarde ontvangen, tegen de intuïtie in, maar geheel volgens de wet van behoud van energie.

Deze fouten resulteren in een verwrongen kosmologisch model. Energie blijft niet bewaard tegen alle natuurkundige wetten in en de lichtsnelheid is niet constant tegen Einsteins AR is. Zijn kosmologische constante is nodig om het model werkend te maken. Bovendien is zeventig procent van de energie ‘zoek’, zogenaamde donkere materie. Het huidige model heet het ‘Lambda-CDM-model, waarin Lambda voor de kosmische constante staat en CDM voor ‘Cold Dark Matter’.

Inflatietijdperk, oerknal

Door de tijd te herstellen komt er een mooi en eenvoudig model uit met behoud van energie en een lichtsnelheid die voor alle waarnemers hetzelfde is. Uit berekeningen van dit Kringmodel volgt dat de Big Bang, de oerknal, een onbereikbare horizon is omdat de duur van de ruimtetijd tot nul is vertraagd. Het heelal blijft eeuwig uitdijen zonder werkelijk groter te worden voor de wezens die dan leven. Het inflatietijdperk waar in zeer korte tijd door een aantal processen het heelal werd vormgegeven kan op eenvoudige wijze worden verklaard. Het verklaart ook waarom sterrenstelsels zich in het verleden zo snel hebben ontwikkeld. De roodverschuiving ten gevolge van de zwaartekracht kan nu op zeer eenvoudige wijze uitgerekend worden. Voor de zon komt dat precies op 2,12 miljoenste, geheel in overeenstemming met de ingewikkelde berekening van de Algemene Relativiteitstheorie.

Zwarte gaten

Voor zwarte gaten hoeven wij ook niet echt bang te zijn omdat de ruimte-tijd de duur enorm vertraagt zodat wij nooit over de rand zullen vallen. Dit alles blijkt uit de nauwkeurige berekeningen van Rob Roodenburg die hij publiceert in zijn boek "Een kwestie van Tijd" Het zou astronomen en kosmologen sieren om hier eens kennis van te nemen want als zo vaak in de wetenschap komt de oplossing voor een probleem uit een totaal onverwachte hoek. Dat zou in dit geval ook wel eens zo kunnen zijn.

• Een kwestie van Tijd
• Einsteins Onvoltooide Relativiteit
• Uitgeverij Loop-Doctor b.v.
• ISBN 978 90-79346-01-1