Wednesday 18 April 2012
Advertisement
Wanneer wij het universum of heelal bekijken, dan ontdekken we talrijke hemellichamen van verschillende grootte. De aarde is, wat omvang betreft, maar een kleine planeet. Er zijn echter enkele dingen, die haar tot iets zeer bijzonders maken. Het meest in het oog springend is het feit, dat er leven op aarde is. Verder zijn de atmosfeer en het water, evenals de zich vernieuwende oppervlakte ( aardkorst ) opmerkelijk. In de loop van de menselijke geschiedenis is het wereldbeeld aanzienlijk veranderd. Eerst was er het geocentrisch wereldbeeld. Dat werd overgeleverd door de uit Alexandrië afkomstige astronoom Ptolemaeus (ca. 150 n.Chr.).
Volgens dit beeld is de aarde het centrum van het heelal en draaien zon, maan en sterren er omheen. Deze veronderstelling bleef gangbaar tot het einde van de Middeleeuwen. Toen kwam Nicolaus Copernicus (1473 -1543) op de gedachte van een heliocentrisch stelsel. Hij ontdekte, dat de aarde om de zon draait en ook, dat de aarde zich om een vaste as draait. De duur van de baan om de zon is een jaar en van de draaiing om de eigen as een dag. Door de ontwikkeling van telescopen werd het mogelijk de sterren beter te observeren. Vervolgens ontdekte men, dat ook de zon niet de centrale ster van het heelal is. Ons zonnestelsel is maar een klein deel van het sterrenstelsel, waarin wij ons bevinden – het Melkwegstelsel. En ook hiermee is het einde niet in zicht. In de laatste decennia zijn er zoveel stelsels en spiraalnevels ontdekt buiten ons sterrenstelsel, dat men ze op meerdere miljoenen kan schatten.
Theorieën over het ontstaan en de bouw van het heelal: Observaties van de spiraalnevel tonen, dat de spectraallijnen in tegenstelling tot die van de zon naar het rood verschoven zijn. Dit noemt men het Dopplereffect. Een dergelijk effect is ons bekend uit de akoestiek. Wanneer een racewagen dichterbij komt, hoort men een hogere toon, dan wanneer deze zich verwijdert. Op het moment dat de auto voorbijrijdt, daalt de toonhoogte plotseling. Bij het naderen worden de geluidsgolven samengeperst, bij het zich verwijderen uitgerekt. Iets soortgelijks geldt voor lichtbronnen. Als de lichtbron zich verwijdert, worden de golven langer, dat wil zeggen in de richting van rood verschoven. De roodverschuiving van de spectra zou dus betekenen, dat de lichtbronnen, hier de sterrenstelsels, zich van ons verwijderen. Deze ontdekking is afkomstig van de Amerikaanse astronoom E. Hubble (1924). Hij ontdekte ook, dat de vluchtsnelheid toeneemt, naarmate de sterrenstelsels verder verwijderd zijn.
Dit wordt het Hubble-effect genoemd, naar de ontdekker ervan. Wanneer men de vluchtsnelheid van een sterrenstelsel deelt door de afstand, krijgt men de zogenoemde Hubble-constante.
Het Hubble-effect wijst er op, dat het heelal uitdijt. Wanneer men de tijd zou terugdraaien, dan kwamen alle sterrenstelsels weer op elkaar af. Op een bepaald moment zouden alle sterrenstelsels in één punt samenkomen. Als men aanneemt, dat dit moment inderdaad bestaan heeft, dan zou dat volgens de Hubble-constante ongeveer 9 miljard jaar geleden geweest moeten zijn. Er bestaan theoretische onderzoeken naar dit “moment van geboorte” van het heelal. Volgens deze onderzoeken was alle materie en straling van het universum verdicht tot een volume van enkele liters. In deze geconcentreerde massa en oneindige hitte losten de elementaire deeltjes zich op door de straling, en er ontstond een explosie, de “oerknal” of “Big Bang” genoemd.
Ten gevolge van de uitdijing namen dichtheid en warmte steeds meer af. De eerste elementaire deeltjes doken op. Zij vormden een mengsel van elektronen (negatief geladen deeltjes), neutrino’s (neutrale deeltjes) en quarks (hypothetische elementaire deeltjes, waaruit protonen en neutronen samengesteld zijn), die samen met fotonen (deeltjes, die de straling vormen) in de ruimte zweefden. Tegelijkertijd vormde zich bij deze materie een antimaterie, waarvan de elektrische lading tegengesteld was.
Via de verbinding van quarks tot protonen en neutronen vormde zich geleidelijk een mengsel uit helium- en waterstofkernen, elektronen, fotonen en neutrino’s. Daarbij dijde het universum steeds verder uit. Door de verbinding van elektronen met waterstof- en heliumkernen was tenslotte de basis voor de vorming van sterrenstelsels en sterren gelegd. Het universum hoeft niet per se oneindig groot te zijn. Het is wel onbegrensd, en toch zou het een eindig volume kunnen hebben.
Laten we het heelal vergelijken met de oppervlakte van een bal. Deze is ook onbegrensd, want men zou in elke richting kunnen gaan en toch op een bepaald moment op het uitgangspunt terugkomen. Zo zou ook de driedimensionale ruimte eruit kunnen zien. Men komt nooit bij een grens, maar keert toch, wanneer men richting houdt en wat tijd heeft, bij het uitgangspunt terug. Men zegt dan, dat de ruimte een positieve kromming heeft. Theoretisch zou men om zo’n ruimte heen moeten kunnen kijken. Dit gaat echter niet, omdat de ruimte sneller uitdijt, dan het licht eromheen kan lopen. Einsteins relativiteitstheorie breidt de gekromde ruimte nog met een vierde dimensie uit, namelijk: de tijd.
Dit vierdimensionale tijd-ruimte-continuüm is alleen nog wiskundig te bevatten. Ook wanneer men niet van een gekromde ruimte uitgaat, zou men aan een theoretische grens komen. Zelfs tot nu toe niet waarneembare objecten zouden zich niet sneller van ons kunnen verwijderen, dan met de snelheid van het licht: 1 lichtjaar is de afstand, die het licht met een snelheid van 300.000 kilometer per seconde in een jaar aflegt, dus ongeveer 30 miljoen keer 300.000 kilometer = ongeveer 10 biljoen kilometer. Spiraalnevels met deze snelheid zouden onder deze voorwaarden hoogstens 13 miljard lichtjaren verwijderd kunnen zijn. Veel plezier bij het tellen van de nullen: 13 miljard keer 10 biljoen !!
Lees hier al onze onderwerpen over: Het universum