Wie ontstak de oerknal?

Intermediair, 28 april 1999

Kosmologen naderen het begin van ons universum, maar vinden weinig sporen van een God. Maakt de wetenschap een einde aan de godsdienst?

PETER J. VERMIJ

Het was geen alledaags gezicht: een monnik die, gehuld in sober bruin habijt, op een wetenschappelijk congres de overheadprojector bedient. Maar het was dan ook geen alledaags congres, twee weken geleden in het Smithsonian Museum of Natural History in Washington. In de zaal waar in 1920 twee beroemde sterrenkundigen, Harlow Shapley en Heber Curtis, een legendarisch debat voerden over de omvang van het heelal, stond nu een nog verstrekkender vraag op de agenda: is het heelal ontworpen?

Het waren geen wetenschappelijke vragen die hadden geleid tot deze bijzondere conferentie. De bijeenkomst maakte deel uit van een programma om wetenschap en godsdienst nader tot elkaar te brengen, in het leven geroepen door de Amerikaanse Vereniging ter bevordering van de wetenschap (AAAS). De organisatoren krijgen subsidie van de John Templeton Foundation. Dit fonds is in 1987 opgericht door de schatrijke investeerder John Templeton en steunt projecten die bijdragen aan een 'nederige benadering' van religieuze vraagstukken lees, die God van een wetenschappelijke onderbouwing kunnen voorzien. Er werd dan ook gegniffeld dat de geldschieter waarschijnlijk pas echt tevreden zou zijn als de uitkomst van de conferentie 'Ja!' zou zijn.

De kans daarop was echter niet zo groot. Een rij vooraanstaande natuurkundigen en kosmologen had zich voor de strijd aangemeld. Onder hen grote namen als Alan Guth, Neil Turok en Nobelprijswinnaar Steven Weinberg een verklaard athest die zich niet n-twee-drie gewonnen zou geven, en die zijn bijdrage dan ook een even korte als duidelijke titel had meegegeven: 'Nee!'.

Dat sommige dingen zo indrukwekkend en mooi zijn dat je haast wel moet denken aan een groot scheppend kunstenaar, is natuurlijk niet nieuw. Grote denkers in de Griekse oudheid meenden al dat de orde en harmonie van hemel en aarde wel moesten wijzen op een intelligente schepper. De kerk hoefde slechts aan te schuiven bij deze gedachtegang: wie in de wildernis het fijne raderwerk van een klok zou vinden, kon toch niet anders dan concluderen tot een klokkenmaker?

Ook creationisten, een stroming die in de Verenigde Staten nog steeds successen boekt bij het bestrijden van onderwijs in Darwins evolutieleer, gebruiken het argument met graagte. De kans dat iets ingewikkelds en moois als het leven door toeval zou zijn ontstaan, hoorden televisiekijkers ooit van EO-huisbioloog Willem Ouweneel, is even groot als de kans dat een aap achter een typemachine bij toeval een foutloze bijbel aan het papier toevertrouwt.

Maar ook uit minder verdachte hoek komt het ontwerpers-argument regelmatig naar voren. De onlangs overleden Karel van het Reve placht biologen als Maarten 't Hart tot wanhoop te drijven met zijn betoog dat ingewikkelde organen, zoals het menselijk oog, niet stapje voor stapje knnen zijn ontstaan aan een half oog heb je immers niets, meende Van het Reve, en met een klein vleugeltje valt niet te vliegen.

Hij raakte waarschijnlijk nooit overtuigd, maar in wetenschappelijke kring verdween uiteindelijk elke twijfel: fossiele vondsten n moderne erfelijkheidstechnieken getuigen van een eindeloze variatie, die samen met de strijd om de meeste nakomelingen grootse dingen kan bereiken. Zo bleek de moleculaire genetica van het kleuren-zien een schoolvoorbeeld van de manier waarop kleine, toevallige stapjes uiteindelijk hebben geleid tot het vermogen om mooie schilderijen te waarderen.

Alleen over het allereerste begin kende zelfs Darwin enige twijfel. 'Het mysterie van het begin van alle dingen', schreef hij, 'is door ons niet op te lossen. Ik zie in ieder geval geen andere mogelijkheid dan agnost te blijven.'

De kosmologie, de wetenschap die zich bezighoudt met de bouw en oorsprong van het universum, lijkt op het eerste gezicht niet bepaald af te stevenen op een groot en ingewikkeld ontwerp. Integendeel 'ons universum is juist verbazingwekkend simpel', merkt kosmoloog Neil Turok op, terwijl we ons op het congres in Washington samen laten overdonderen door de speciale effecten van een Imax-film over de bouw van het heelal.

In het dagelijks leven speurt Turok, samen met zijn collega Stephen Hawking, aan de universiteit van Cambridge naar de natuurwet die alle andere natuurwetten tezamen brengt. Net als de meeste van zijn collega's vermoedt hij dat die speurtocht binnen een jaar of tien, twintig, geslaagd zal zijn. Met die wet in de hand zal elk fenomeen in het heelal te verklaren zijn. Dat wijst volgens Turok nou niet bepaald in de richting van een ingewikkeld ontwerp. En overigens ziet hij niet in waarom alleen het ontwerp van het universum een God noodzakelijk zou maken, en niet het onderhoud. 'Wie zorgt er anders voor dat elektronen zich netjes houden aan de wetten van de fysica?', vraagt hij licht spottend.

Dat de oorsprong van het heelal ligt in een grote explosie, een Big Bang, daarvan hebben de meeste mensen wel een vage notie. Direct na die knal, zo luidt de theorie die in de jaren veertig werd uitgewerkt en nu wijd is geaccepteerd, bestond het universum uit een bal ontstellend hete, homogene en dichte materie. Naarmate de bal uitdijde, koelde het baby-universum af, zodat deeltjes en andere structuren zich konden vormen. Al na n seconde ontstonden zo protonen en neutronen, waarvan sommige in de minuten erna bijeenkwamen tot kernen voor zware waterstof en helium. Daarna werd het een tijdje rustig het duurde nog een miljoen jaar voor de kernen erin slaagden om voorbijflitsende elektronen in hun zwakke aantrekkingskracht te vangen.

In de periode erna groeide het universum verder en koelde het steeds meer af. Wolken van gas klonterden samen tot sterren, die elkaar vonden in sterrenstelsels, die op hun beurt weer leidden tot clusters en clusters van clusters. Binnenin de gloeiend hete sterren fuseerden kleine heliumatomen tot grotere elementen als koolstof en zuurstof. Uitgebrande sterren explodeerden, en strooiden hun zware elementen als kosmische as de ruimte in. Opgevangen door naburige sterren, klonterden sommige van die aswolken samen tot planeten waar, mits de juiste temperatuur werd bereikt, de elementen zich verder groepeerden tot organische moleculen en levende organismen.

Dat deze theorie er niet ver naast zit, werd in 1965 aangetoond met de ontdekking van de kosmische achtergrondstraling, die van alle kanten lijkt te komen. Die straling, menen kosmologen, ontstond tijdens de grote explosie zelf.

Hoe mooi de theorie van de Big Bang ook is, hij gaf geen antwoord op belangrijke vragen: waardr explodeerde het universum eigenlijk, en wat was er vr die knal?

Maar ook deze laatste gaten worden de laatste twintig jaar door natuurkundigen gedicht. Hoewel nog niet geheel bewezen, leverde de theorie van de 'inflatie' de ontbrekende bouwstenen.

Deze inflatietheorie werd rond 1980 gelanceerd door Alan Guth, natuurkundige aan het Massachusetts Institute of Technology in Boston, en loste een van de raadsels uit de oerknalhypothese op. Want anders dan bij een gewone explosie, vliegen de resten van de oerknal niet op een kluitje naar buiten. Integendeel: wanneer je met een supertelescoop, zoals de Hubble, diep het heelal in tuurt, kom je overal evenveel sterren, sterrenstelsels en clusters van stelsels tegen. De 'explosie' van de oerknal was kennelijk geen gewone explosie.

De theorie van de inflatie, inmiddels verbeterd tot die van de 'eeuwige inflatie', zegt dat ons heelal begon als een toevallige kwantummechanische rimpeling in de vijver van een slechts met negatieve energie gevulde superkosmos. Geheel in lijn met de wetten van de kwantummechanica en de relativiteitstheorie, ontstond uit die energie af en toe een microscopisch kleine hoeveelheid materie. Meestal verdween die materie even snel als ze was ontstaan, maar in dit geval bereikte het proces toevallig een kritische grens. Toevallig, maar niets bijzonders als je maar vaak genoeg met drie dobbelstenen gooit, vallen er vanzelf drie zessen.

Zoals de kwantummechanica in omstandigheden als deze voorspelt, stootte de massa van de nieuwe materie zichzelf af. Het klompje oermaterie begon eerst langzaam, maar dan steeds sneller, op te zwellen. Pas toen het jonge universum de afmetingen van een kleine voetbal had bereikt, gevuld met een intens hete, massieve en homogene oersoep, kwam aan de fase van 'inflatie' een eind. Zwakkere krachten zetten de uitzetting tot op de dag van vandaag, zo'n vijftien miljard jaar later, in een lager tempo voort.

Of dat zo zal blijven, is onzeker. Kosmologen sluiten niet uit dat de uitdijing ooit tot staan zal komen, waarna het heelal aan de lange weg terug naar nul kan gaan beginnen als een steen die omhoog is gegooid, maar uiteindelijk even hard weer naar beneden zal vallen. Ons grote universum zou, in een 'Big Crunch', weer in de leegte van de superkosmos verdwijnen.

De inflatietheorie maakt duidelijk dat de geboorte van ons heelal weliswaar een toevallige, maar op grond van natuurkundige wetten volstrekt logische gebeurtenis was. Zo logisch zelfs, dat uit de lege superkosmos nog steeds universa als de onze moeten ontstaan, als zeepbellen uit een automatische bellenblazer. Sommige van die bellen blijven klein en verdwijnen even snel als ze zijn ontstaan. Andere bereiken een kritische grens, en groeien uit tot universa met elk hun eigen 'universele wetten'. En als een bel maar oud en koud genoeg wordt, dan zal er, in kleine hoekjes en gaatjes, ook leven in ontstaan.

De bellenblazende leegte lijkt niet direct te wijzen op een goddelijke scheppingsdaad. 'Het universum wordt geregeerd door kille en onpersoonlijke wetten, en heeft geen enkel doel', is tijdens het debat dan ook de kernachtige boodschap van Steven Weinberg. De fysicus, die in 1979 een Nobelprijs kreeg voor het mede verenigen van twee van de vier elementaire oerkrachten, groeit met zijn donkere stem, zijn dikke zwarte bril en zijn ongezouten athesme uit tot de ster van het debat.

Weinbergs tegenvoeters tonen zich niet direct uit het veld geslagen. De inflatietheorie is nog te jong en te onbetrouwbaar om blind op te varen, betoogt bijvoorbeeld de eerbiedwaardige John Polkinghorne, ooit zelf fysicus, maar later in de Anglicaanse kerk tot priester gewijd. Bovendien, meent hij, hebben astronomen de neiging zich blind te staren op kille materie, en te vergeten dat zich op andere niveaus heel andere dingen kunnen afspelen. 'Als een fysicus de muziek van Bach bestudeert, ziet hij luchtdeeltjes die in wisselende dichtheid het trommelvlies bombarderen. Maar hij mist de schoonheid van de muziek', aldus Polkinghorne.

De Anglicaan ziet bovendien nog volop ruimte voor een God die het heelal niet van minuut tot minuut bestuurt, maar het ooit wel zorgvuldig op de rails heeft gezet. 'Misschien', voegt feministisch-theologe Anna Case-Winters er even later aan toe, 'kan God wel erg goed dobbelen'.
 

De natuurwetten hebben in hun ogen het universum 'fijn afgestemd'. Als de dichtheid van het heelal immers ook maar ets groter was geweest, dan zou de zwaartekracht de aarde op de zon hebben doen vallen. Als de aarde geen maan had gehad, dan stond de aarde nu niet zo netjes schuin, en was ons klimaat niet zo mild geweest dat het leven had toegestaan.

Wie het heelal op deze manier bekijkt, ziet tientallen kenmerken die, hadden ze anders uitgepakt, hadden voorkomen dat er leven op aarde ontstond. 'Het lijkt wel alsof astrofysici hijgend en puffend een hoge berg bereiken, om op de top tot hun verbazing een groepje theologen aan te treffen. 'Het was God die op de aan-knop heeft gedrukt, en zij hebben het altijd geweten', vat Harvard-astronoom Owen Gingerich de gedachtegang, bij afwezigheid van echte voorvechters, ironisch samen.

Maar dit schijnbaar weergaloze toeval berust op een groot misverstand, betoogt Steven Weinberg resoluut: 'Je kunt ook zeggen: wat een geluk dat God ons niet op de planeet Mercurius heeft geschapen. Maar als hij dat wel had gedaan, dan waren we er niet meer geweest. De mens heeft een strenge selectie doorstaan om zich dit af te kunnen vragen. Maar dat betekent nog niet dat het de bedoeling is geweest.'

In de loop van het debat wordt duidelijk dat er voor aanhangers van een ontwerpende God weinig wetenschappelijke aanknopingspunten overblijven. Eigenlijk voorkomt nog maar n ding dat het debat tussen wetenschap en religie definitief kan worden afgesloten: zelfs met een alles omvattende natuurkundige theorie zal niemand zijn scenario van het begin ooit met metingen kunnen staven. Dezelfde wetten die kosmologen stap voor stap hebben ontrafeld, maken het onmogelijk waarnemingen te doen aan de oorsprong van ons eigen universum, laat staan die van andere.

Ook het legendarische dispuut tussen Shapley en Curtis in deze zelfde zaal eindigde door gebrek aan harde gegevens uiteindelijk onbeslist pas met de komst van sterkere telescopen kon Curtis achteraf tot winnaar worden uitgeroepen. Zelfs van zo'n uitgestelde afloop zal na dit debat geen sprake kunnen zijn.

Peter J. Vermij