18 december 2017

Het heelal is 13,772 miljard jaar oud

WMAP-negen jaar

[Update] Zie ook deze Astroblog met de babyfoto van het heelal, ook verkregen met de WMAP-gegevens na negen jaar onderzoek.

Onlangs zijn de resultaten verschenen van het onderzoek dat men met de WMAP sonde, de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, tussen 2001 en 2010 gedurende negen jaar heeft gedaan aan de kosmische microgolfachtergrondstraling, de straling die resteert van de hete oerknal waarmee om precies te zijn 13,772 miljard jaar geleden het heelal begon. In eerdere Astroblogs rapporteerde ik over de resultaten die eerder waren verkregen:

  • WMAP 3-jaarsresultaten
  • WMAP 5-jaarsresultaten

Reacties

  1. Dus 13,772 jaar geleden nu kwam vanuit absoluut niets alle materie samen op één zeer warme plek met een oneindig grote dichtheid die waarschijnlijk zo groot is als de punt achter deze zin. De materie kwam nergens vandaan. Deze punt draaide steeds sneller rond en op een goede dag explodeerde de punt. Hieruit ontstond het heelal, sterren, planeten, tijd en materie.
    Dit is de officiel lezing, maar hoe kan je onderzoeken wat nooit bestaan heeft?
    De oerknaltheorie roept alleen maar vragen op:

    1.Hoe wordt alle materie zo klein dat het op één minuscule stip past? Er moet een chemische reactie van de materie in het niets zijn geweest voordat de oerknal er was. Hoe kan in niets en vanuit het niets een chemische reactie plaats vinden zonder enige aanleiding?
    2.Hoe kan materie samen komen uit niets? Waar komt überhaupt de materie vandaan als er niets is? Waar niets is, is geen materie. Er valt dan al helemaal niets samen te komen.
    3.Hoe kan niets exploderen?
    4.Waar komt de energie vandaan voor het ontstaan van de knal? Een knal ontstaat alleen door toevoegen van energie… Er knalt nooit iets uit niets en dat is nooit waargenomen. Waar kwam deze knal dan vandaan? Waar kwam de energie hiervoor vandaan. En waar komt de energie vandaan om de hele aardbol met toebehoren aan de gang te houden?
    5.Hoe kunnen de resten van de explosie groter worden in plaats van kleiner? Na een explosie verbrandt een deel van het voorwerp of het hele voorwerp. Het valt in kleine stukjes uiteen en is een chaos. Hoe kan materie na een explosie onmetelijk veel groter worden en ook nog eens beter geordend? Daar is een wonder voor nodig en hier is niets wetenschappelijks aan.
    6.Hoe kunnen de resten van een explosie iets complex vormen als een planeet, zonnestelsel etcetera? De resten van een explosie hebben onbetekenende vormen en stellen niets voor. Hoe kan er uit een explosie ooit een nuttig voorwerp ontstaan? Dat is onmogelijk. Dat zien we hier op aarde heel duidelijk
    7.Waar komen de wetten van zwaartekracht, centrifugaalkracht enzovoorts vandaan?
    8.Waar komen de dimensies tijd, ruimte en materie vandaan? Zonder deze heb je geen fysieke levensomstandigheden. Bijvoorbeeld: als je geen tijd en ruimte hebt, waar en wanneer kun je de materie dan plaatsen?

    En de Hubble-constante is geen constante, maar een aanname, en zwarte gaten en anti-materie zijn uitgevonden om te verklaren hoe licht kan buigen en om de BB goed te praten

    Evolutie-kolder

    • “1.Hoe wordt alle materie zo klein dat het op één minuscule stip past? Er moet een chemische reactie van de materie in het niets zijn geweest voordat de oerknal er was. Hoe kan in niets en vanuit het niets een chemische reactie plaats vinden zonder enige aanleiding?”

      Dat weten we helaas niet, we kunnen simpelweg niet verder kijken dan “13,772 miljard jaar.” Wel kunnen wij een logische hypothese opstellen uit de data dat we hieruit halen, en wat we al weten over de natuur. Een goede hypothese is dat er geen materie in dat kleine minuscule stipje was, maar pure energie. De snaartheorie gaat hier verder op in. Dat er “iets” zonder aanleiding duidt alleen maar aan dat niks perfect is, maar goed ook, anders stonden wij hier nu niet. In principe kun je oneindige veel in water stoppen zonder er al te veel ruimte ervoor in te nemen [120 graden Celsius water is net zo veel uitgezet als 900 graden Celsius].

      “2.Hoe kan materie samen komen uit niets? Waar komt überhaupt de materie vandaan als er niets is? Waar niets is, is geen materie. Er valt dan al helemaal niets samen te komen.”

      Je moet materie zien als een vaste vorm zien van pure energie, net als je water kookt zal dit in waterdamp veranderen. Koel het weer af en het vormt terug in water. Dat materie samen komt kan nu [dieper] worden verklaart door de Higgs-Boson, maar op grotere schaal kan dit worden uitgelegd met de wetten van Newton.

      “3.Hoe kan niets exploderen?”

      De benaming “Big Bang” is een beetje misleidend, er was namelijke geen explosie; maar snel uitdijende universum, vanuit dat kleine stipje.

      “4.Waar komt de energie vandaan voor het ontstaan van de knal?”

      Vraag 4 deel ik even op.

      Die energie was er al, is altijd al geweest, en zal er ook altijd zijn, in welke vorm dan ook. Dit is een van de wetten van thermodynamica: er gaat geen energie verloren, het gaat over in ander vorm. Denk hierbij aan een dynamo die beweging omzet in elektriciteit door een magneet door een spoel heen te draaien – veroorzaakt de beweging van de elektronen in het metaal van de spel.

      “Een knal ontstaat alleen door toevoegen van energie…”

      Wederom: het is geen knal, maar een uitdijing. Vergeet niet dat dit voor de tijdruimte bestond; er was geen gisteren en er is geen positie, alle entropie gebeurd op hetzelfde moment. Dat ‘het’ gebeurde komt door een imperfectie.

      “Er knalt nooit iets uit niets en dat is nooit waargenomen.”

      Niet knallen, maar wel verschijnen van. Dit noemen wij virtuele deeltjes, dit zijn deeltjes die voor een zeer korte tijd bestaan en weer verdwijnen. Bijna alle fundamentele deeltjes zijn virtuele deeltjes in het standaard model.

      “Waar kwam deze knal dan vandaan?”

      Nou, uit het ‘niets’ dus, het zo onvoorspelbaar hoe een universum op die schaal, zonder de wetten die we nu kennen, te voorspellen dat het praktisch gezien uit niets kwam, want er was geen tijd of ruimte waaruit het kon ontstaan. LET OP! Dit is slechts een hypothese, maar een zeer aannemelijke hypothese die kwantum fysica als back-up heeft.

      “Waar kwam de energie hiervoor vandaan.”

      Deze heb ik al eerder beantwoord: dit was er al, tenzij je de snaartheorie erin gooit; die stelt dat er een universum ontstaat doordat er snaren tegen elkaar aan ‘knallen’, zoveel energie wordt er vrij gelaten dat er een ‘bubbel’ ontstaat waarin deze energie in wordt opgevangen. Dit condenseert terug naar wat wij nu kennen als materie. Ik moet erbij zeggen dat ik geen expert ben van de snaartheorie, ik kan er dus naast zitten.

      “En waar komt de energie vandaan om de hele aardbol met toebehoren aan de gang te houden?”

      Welke energie bedoel je? Bedoel je de gravitatie, of de energie waar ‘alles’ van gebeurd? Dit komt groot deels van de zon, maar ook ons gesmolten kern. Kun je deze vraag wat dieper uitleggen?

      “5.Hoe kunnen de resten van de explosie groter worden in plaats van kleiner?”

      Ook vraag 5 deel ik even op.

      Wat bedoel je met kleiner worden? Vergeet niet dat een explosie een snelle expansie van materie is door zeer versnelde energie vergaring.

      “Na een explosie verbrandt een deel van het voorwerp of het hele voorwerp. Het valt in kleine stukjes uiteen en is een chaos. Hoe kan materie na een explosie onmetelijk veel groter worden en ook nog eens beter geordend?”

      Wat ik begrijp hieruit is dat er niks over blijft en dat er geen chaos meer is? Zo ja: het integendeel is echter waar. Als jij iets gaat oxideren – het verbranden van papier bijvoorbeeld – laat je de energie vrij die in de moleculenverbindingen zitten. Die energie komt vrij als warmte en wordt opgenomen door de omgeving, de energie wordt slecht naar een ander medium gebracht, er is geen energie verlies. Die energie kan invloed hebben op andere dingen [vlam onder water verhit de lucht tussen het water en de vlam, waarna de lucht het naar het water toe transporteert]. Dit is een geval van entropie – toenemende chaos -, en de basis van de “Butterfly Effect”.

      “Daar is een wonder voor nodig en hier is niets wetenschappelijks aan.”

      Dat is geen wonder, maar een wetenschappelijk ondersteunde chemie reactie – en op kleiner niveau kwantum fysica, maar dat is zeer ingewikkeld.

      “6.Hoe kunnen de resten van een explosie iets complex vormen als een planeet, zonnestelsel etcetera? De resten van een explosie hebben onbetekenende vormen en stellen niets voor. Hoe kan er uit een explosie ooit een nuttig voorwerp ontstaan?”

      Naarmate materie verzamelt – uitgelegd door de wetten van Newton – neemt het een vorm aan. Maar een vorm neemt altijd het uiterlijk van het meest efficiënte vorm aan. Zo is een bol de meest efficiënte vorm voor een enkele voorwerp. Maar als je er meerdere bij elkaar doet vormen er zich zeer complexe [lijkende] vormen aan. Zo is de hexagoon vorm in een bijenkolonie het meest efficiënt in ruimte en stevigheid met een minimale oppervlakte, daarom gebruiken bijen het.

      Je kunt het overigens zien als natuurlijke selectie, alleen de meest efficiënte vormen ‘overleven’ het, alle andere vormen worden geaccumuleerd door ander vormen totdat de beste oppervlakte is gevonden die stabiel is.

      Zo werken de vormen van stoffen ook, zo heeft elke molecule en stof een eigen vorm die stabiel is. En zo hebben enkele moleculen dit niet, dit noemen we radioactieve stoffen; die vervallen naar een tijd in een meer stabiele vorm. Zo zal uranium-234 vervallen in thorium-230, omdat de aantal protonen niet stabiel zijn. En zo zal ijzer oxideren naar ijzer oxides met zuurstof en water als katalysator.

      “Dat is onmogelijk. Dat zien we hier op aarde heel duidelijk”

      De aarde is een voorbeeld voor uitstekende toenemende entropie dat samen goed gaat.

      “7.Waar komen de wetten van zwaartekracht, centrifugaalkracht enzovoorts vandaan?”

      Wetten van zwaartekracht komt door de ‘indentie’ van ruimte-tijd door een massa. En massa (kan) nu worden uitgelegd door de Higgs-Boson. Centrifugale kracht komt door massavertraging, ook wel inertie genoemd.

      “8.Waar komen de dimensies tijd, ruimte en materie vandaan?”

      Hmm, dimensies weten wij nog niet, maar we zoeken hard! Vergeet niet dat wetenschap de accumulatie van onze zoektocht naar de ruwe kern van onze realiteit is, en niet een statement dat het alles al kent. Ruimte idem dito. En materie heb ik eerder uitgelegd.

      “Zonder deze heb je geen fysieke levensomstandigheden. Bijvoorbeeld: als je geen tijd en ruimte hebt, waar en wanneer kun je de materie dan plaatsen?”

      Tja, ook zo’n moeilijke vraag. Simpel gezegd: we zijn hard op zoek om dit te vinden. En diegene(n) die het vinden verdienen een Nobelprijs!

      “En de Hubble-constante is geen constante, maar een aanname…”

      Klopt, de Hubbleconstante is inderdaad niet echt stationair, maar het is geen aanname. De Hubbleconstante is slechts een ‘snapshot’ van onze versnellende expansie van het universum.

      “…en zwarte gaten en anti-materie zijn uitgevonden…”

      Zwarte gaten zijn duidelijk geobserveerd, meerdere malen zelfs. En anti-materie wordt zelfs nu elke microseconde gemaakt in deeltjesversnellers, zoals het CERN, LHC en anderen.

      “…om te verklaren hoe licht kan buigen en om de BB goed te praten..”

      De zon doet dit ook, en we gebruik zelfs het gebogen licht als een lens; kijk maar eens hoe een gravitatielens werkt, absoluut fascinerend!

      • Paddo, bedankt voor dit zeer uitgebreide antwoord op Shem z’n vragen. Ik zag het even niet zitten daar op in te gaan, toen ik las dat hij/zij (?) alles af doet als evolutie-kolder. Ik heb dan het idee dat het verspilde moeite is. Jij hebt die moeite wel genomen, dank daarvoor. En ik kan mij ook wel aardig vinden in de beantwoording. Over dat iets uit niets denk ik trouwens in de nabije toekomst een apart blogje te gaan besteden.

        • Dat is precies wat ze willen: dat je ingaat op hun beledigingen. Je moet ze het tegendeel bewijzen met de vragen die ze stellen, niet met de irrelevante informatie die ze erbij leveren. En had het eigenlijk meer gedaan voor andere bezoekers; die kunnen de vraag stellen “is dat zo?”, tegenover Shem’s vragen. Laat je ze onbeantwoord gaan andere mensen ook een beetje dwalen als ze niet weten waar ze moeten zoeken voor het antwoord.

          Ik ga met smacht op jouw [nieuwe] blog te wachten. 🙂

  2. Shem, bedankt voor je uitgebreide reactie. Je stelt een heleboel vragen, die voornamelijk gaan over de vraag over hoe er een oerknal van een compleet heelal uit het niets kan zijn geweest, hoe iets uit niets kan ontstaan. Ik was in eerste instantie van plan om daar uitgebreid op in te gaan. Totdat ik je laatste zin las, waarin je alles evolutie-kolder noemt. Toen dacht ik ‘wacht even, ik kan je een antwoord geven, maar dan ben ik bang dat alles weer onder dezelfde categorie van evolutie-kolder zal worden geschaard’. Dus ik wil het even omdraaien en jou vragen welk beeld jij dan van het heelal hebt. Is alles statisch, zonder enige dynamica in de vorm en grootte van het heelal, is het 6000 jaar in plaats van ca. 13 miljard jaar oud? Waar komt het heelal vandaan als er géén oerknal is geweest, waarin iets uit niets moet zijn ontstaan?

  3. Ik denk niet dat je nog wat hoort van Shem, Adrianus.

    Je stelt de verkeerde vragen….

  4. misschien is de big bang niet meer dan een verstoring van een even wicht. maar waar van.?
    en wat heeft dat ev en wicht verstoort. en komen dan tot de ontdekking dat we nog niets weten

    • Je zit aardig warm, Willem. Natuur- en sterrenkundigen denken dat in de extreme omstandigheden na de oerknal inderdaad een verstoring van evenwicht plaatsvond, ‘spontane symmetriebreking‘ zoals dat wordt genoemd. Daardoor konden bijvoorbeeld de Higgs deeltjes massa geven aan andere elementaire deeltjes zoals de quarks en electronen.

  5. Olaf van Kooten Olaf van Kooten zegt:

    Ik wil ook even ingaan op de reactie van Shem:

    1. Op het moment van de Big Bang bevond alle materie zich op 1 punt. De dichtheid hiervan was oneindig, een omstandigheid die doet denken aan dat van een zwart gat. Vandaar dat het oerpunt van materie de oer-singulariteit wordt genoemd. De theorie stelt dat binnen de gebeurtenishorizon van een singulariteit de tijd stilstaat. Dat betekent dat binnen de oer-singulariteit geen tijd bestond. Vandaar dat er geen chemische reacties hebben kunnen plaatsvinden.

    2. Feitelijk bestond de oer-singulariteit niet uit materie, maar uit zuivere energie. De herkomst hiervan blijft een raadsel, maar een verklaring kan gevonden worden in het gedrag van het vacuum. In het vacuum ontstaan namelijk voortdurend deeltjes die zichzelf weer vernietigen. Deze zogenaamde virtuele deeltjes “lenen” energie van het vacuum en geven deze energie weer terug. “Ruimte” is namelijk gemaakt van “spul”, en is een enorme opslag van energie. Kwantummechanica vereist het bestaan van negatieve energie. Voor iedere positieve energie dat “ontstaat” (in de vorm van virtuele deeltjes) wordt een evengrote hoeveelheid negatieve energie opgeslagen in het vacuum. Iets soortgelijks is bij de oerknal gebeurd: er ontstond een oneindig dicht punt van positieve energie. Dat betekent dat er evenveel negatieve energie ontstond, en die energie nam de vorm aan van “ruimte”. Waarom er zoveel energie gesplitst werd in positief en negatief blijft een raadsel. Maar net als kwantumfluctuaties van het vacuum leiden tot het ontstaan van deeltjes (geconcentreerde positieve energie), kan een kwantumfluctuatie geleidt hebben tot het splitsen van neutrale energie en positief en negatief, waarbij de oersingulariteit ontstond. Maar als ook ruimte toen ontstond, waarin heeft de oer-kwantumfluctuatie dan plaatsgevonden?

    3. Doordat de oersingulariteit niet alleen een oneindige dichtheid van positieve energie bevat, maar een evenredig grote dichtheid van negatieve energie, is de gebeurtenishorizon van de oersingulareit “doorbroken” en is de negatieve energie gaan uitdijen (een steeds grotere hoeveelheid positieve energie leidt tot een steeds kleinere omvang, terwijl het bundelen van negatieve energie juist lijdt tot “uitdijen” of het uitspreiden van de energie. Het is alsof positieve energie zich gedraagt als bosonen en negatieve energie als fermionen.

    4. Zie eerdere punten

    5. Eigenlijk is de term “explosie” niet op zijn plaats. Een explosie is een chemische reactie dat voorkomt in een ruimte. Het uitdijen van de oersingulariteit is een compleet ander soort gebeurtenis, bovendien was er geen ruimte om in te exploderen. De ruimte zelf expandeerde immers bij de oerknal, de oerknal vond niet plaats in een ruimte maar creeerde zelf ruimte.

    6. Dankzij het Higgs-veld worden samengebalde concentraties van energie “afgeremd” waardoor deeltjes ontstaan. Zo zijn in de eerste minuten na de oerknal de eerste protonen, neutronen en elektronen gevormd. Door de fundamentele natuurkrachten (zwakke en sterke kernkracht, elektromagnetisme) zij deze deeltjes gekoppeld tot atomen. Toen het universum een bepaalde grootte had bereikt, kwam de zwaartekracht in beeld (zwaartekracht is verwaarloosbaar op subatomaire schaal). Deze heeft de atomen samengetrokken tot gebieden met hoge dichtheid en gebieden met lage dichteid (kwantumfluctuaties hebben hier een rol bij gespeeld). Toen het heelal bleef uitdijen, zijn zo de grote structuren ontstaan die we nu zien: sterren, sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels. Destijds waren er maar drie soorten atomen: waterstof, helium en lithium. Fusiereacties in de eerste sterren hebben de overige elementen gemaakt.

    7. Vlak na de oerknal was er 1 natuurkracht. Doordat er iets gebeurd is wat we symmetry-breaking noemen is deze kracht uiteengevallen in vier krachten, waaronder zwaartekracht (de kracht van massa). Centrifugale kracht is hier een afgeleide van.

    8. Zoals gezegd zijn de ruimte en tijd dimensies tijdens de oerknal ontstaan. “Waarin” de oerknal dan plaatsvond blijft een intrigerend raadsel, hoewel verschillende hypothesen zijn voorgesteld (hogere dimensies en branen).

  6. Olaf van Kooten Olaf van Kooten zegt:

    Trouwens, ik bedenk me iets. Het kenmerk van het universum is dat de entropie steeds toeneemt. Klopt het dat meer entropie neerkomt om meer chaos? Dat weet ik ff niet precies, maar als dat zo is, dan blijkt daaruit de bijzonderheid van leven. Levende cellen fungeren juist in omgekeerde richting: meer structuur, meer organisatie. Dus “leven” draait de entropie om. Maar dit is slechts een idee in mijn gedachten, zijn er bezoekers die hier duidelijkheid in kunnen verschaffen.

    • Ja, dat is inderdaad een punt van belang dat je daar aanstipt, de entropie. Die neemt toe met het verstrijken van de tijd, aldus de Tweede Hoofdwet van de Thermodynamica. Alleen kan je toenemende entropie niet gelijkstellen aan meer chaos. Ik ben geen kenner van thermodynamica, maar entropie is volgens mij een maat voor het aantal mogelijke staten. Een ei is een voorbeeld van een systeem met lage entropie. Laat je het ei vallen dat valt het in vele staten uiteen en is z’n entropie verhoogd. Al die stukjes ei weer samenvoegen tot één heel ei lukt niet, dus de entropie kan niet afnemen. Tenzij het systeem niet gesloten is, maar energie van buiten af krijgen. Daarom slaagt leven er in om zich te organiseren en lokaal een lagere entropie te bereiken: dat kan dankzij die energie die van buiten komt. Vandaar dat ze het bij entropie altijd hebben over geïsoleerde systemen. Leven is geen geïsoleerd systeem, want het haalt energie van buiten.

Laat wat van je horen

*