John Heise - Het Multiversum, een eindeloos heelal


Diapresentatie over: Het Multiversum III, een eindeloos heelal.
HOVO-lezing 2016, Utrecht, 26 feb 2016
Door em. prof. dr. John Heise, SRON-Ruimteonderzoek Nederland, Utrecht
'Eeuwige inflatie en het multiversum.'

[Dit is de tweede helft van deze diapresentatie, de eerste helft behandelt kosmologie]
[het korte 'dia-taalgebruik' is door mij aangepast]

Dia 34 De relatie tussen de mens en de kosmos

35 De relatie tussen de sterren en de mens (1)
Waardoor is het heelal zo groot?
- doordat het heelal al zo oud is en uitzet, en het zo lang duurt voordat wij er zijn: het ontstaan van het leven duurde ± 4,5 miljard jaar.
Het heelal heeft precies de juiste grootte om leven te laten ontstaan:
- het is niet te klein (want dan zou er onvoldoende tijd zijn voor sterrenvorming)
- het is niet te groot (want dan zou het heelal koud en leeg zijn, met uitgebluste sterren)

36 De relatie tussen de sterren en de mens (2)
De noodzaak van het bestaan van sterren:
- de aanmaak van chemische elementen, de produktietijd daarvan in de sterren is ± 5 miljard jaar - de zon ontstond 5 miljard jaar geleden; de zon ontstond precies op het juiste moment:
- niet te vroeg (anders te weinig silicium voor rotsen, te weinig koolstof, stikstof, zuurstof voor leven)
- niet te laat (dan zijn de meeste sterren al uitgebrand)

37 De relatie tussen de sterren en de mens (3)
De noodzaak van het bestaan van sterrenstelsels zoals onze Melkweg:
- het hergebruik van de gevormde elementen binnen een sterrenstelsel
- indien het sterrenstelsel te klein is, verdwijnt alles in de ruimte
- indien een sterrenstelsel te zware en te compact is: dan verstoren sterbotsingen de planeetbanen (er is dan onvoldoende tijd voor biologische evolutie)
- ons sterrenstelsel de Melkweg dus 'precies goed'

38 De relatie tussen de sterren en de mens (4)
De Oerknal: die was niet te heet en niet te koud:
- indien te heet: alle waterstof zou dan al zijn opgebrand tot zware elementen, er zou geen energie meer over zijn in de sterren (en daardoor onvoldoende tijd en energie voor de biologische evolutie)
- indien te koud: het heelal zou te vroeg doorzichtig zijn geworden en zou zich hebben opgesplitst in te kleine cellen met te kleine sterrenstelsels waaruit later alle zware elementen zouden ontsnappen en geen planeten konden worden gevormd
- de temperatuur van de Oerknal was dus 'precies goed'

39 De aarde bevindt zich in de bewoonbare zone rondom de zon
- we leven in de bewoonbare zone rond de zon
- niet te heet en niet te koud (daardoor bestaat er water in vloeibare toestand), is precies goed
- ook de massa van de aarde is precies goed
- niet te zwaar, zodat de lichtste elementen waterstof en Helium kunnen ontsnappen en er een hard oppervlak achterblijft
- niet te licht, zodat een atmosfeer (met zuurstof en koolzuurgas) kan worden behouden

40 De toestand van de aarde komt overeen met het sprookje van Goudlokje en de drie beren:
- de pap is precies goed, niet te heet en niet te koud
- één stoel precies passend, niet te groot en niet te klein
In het huis van de drie beren (grote -, middel - en kleine beer) is
- één bed precies lekker, niet te hard en niet te zacht

41 De aarde zit in de Goudlokje-positie; hierover zijn vier opvattingen mogelijk:
- een latere, definitieve theorie zal de toevalligheden bij de vorming van de aarde wel verklaren
- de huidige toestand is niet toevallig, maar zo is het nu eenmaal, want als het anders was, waren we er niet geweest
- de natuurkundige Martin Rees en andere natuurwetenschappers: wij zitten in een speciaal universum, onderdeel van een Multiversum
- het heelal is zo door een welwillende, goddelijke voorzienigheid ontworpen, er is een evolutie met een bedoeling: de mens (of minder antropocentrisch gesteld: complexe vormen)

42 De zwaartekracht is precies goed voor het ontstaan van leven op aarde
De constante van Newton G is niet dimensieloos: G is (m/kg)²
Meestal gebruikt men N, de verhouding tussen de elektrische kracht en de zwaartekracht van het proton.
N is groot, daardoor is er een kleine zwaartekracht en daardoor heeft het heelal nu de juiste grootte.

43 De sterke kernkracht bindt elementaire deeltjes (quarks) in atoomkernen
- daardoor zijn er de noodzakelijke neutronen en protonen

44 De sterke kernkracht moet opboksen tegen afstotende elektrische ladingen
- kernfusie gebeurt daardoor alleen bij hoge temperatuur.

45 Door de sterke kernkracht is kernfusie de energiebron van sterren
- waterstof-atomen vormen uiteindelijk 4Helium; efficiëntie ε = 0,007; ε is een natuurconstante die de sterke kernkracht kenmerkt.

46 Indien de kernkracht kleiner is: ε = 0,006, dan is er geen vorming van proton + neutron tot Deuterium, en daardoor ook niet de volgende stappen: geen Helium, geen koolstof, geen stikstof, geen zuurstof, geen elementen en daardoor geen (bio)chemie in het heelal mogelijk.
Een kernkracht met ε = 0,006 is te klein! Wij zouden er dan niet zijn, maar wel is de vorming van (steriele) sterren mogelijk, maar geen explosies als supernova's en daardoor geen zware elementen en geen rotsplaneten.

47 Indien de kernkracht groter is: ε = 0,008, dan is er extra binding van proton + proton tot di-proton. Alle waterstof zou 3 minuten na de Oerknal al gebonden zijn tot Helium, daarna tot koolstof, stikstof en zuurstof, en daarna meteen door naar de meest stabiele atoomkern: ijzer.
Een kernkracht met ε = 0,008 is te groot! Dan wel vorming van ijzeren sterren, maar al snel opgebrand en geen energie meer over voor 'zonnewarmte'.

48 De sterke kernkracht met ε = 0,007, is precies goed. Zelfs bij een afwijking van ε groter dan 4%, zou er geen vorming van koolstof uit 3x Helium (via Beryllium) zijn en daardoor geen leven en geen mens.

49 De natuurkundige Martin Rees: 'Just Six Numbers'
De volgende essentiële getallen zijn in het huidige heelal precies goed.
N = 1036 verhouding elektrostatische kracht en zwaartekracht
ε = 0,007 efficiëntie van productie kern-energie (afstemming uitdijingssnelheid en de zwaartekracht)
A = 0,75 fractie donkere energie: versnelde uitdijing
Q = verhouding bindingsenergie tot rustmassa-energie in de eerste structuren van het jonge heelal (Kosmische Achtergrond Straling) te klein: dan geen binding,
te grote Q: alleen maar Zwarte Gaten
D = 3, een drie-dimensionale ruimte (een vierdimensionale ruimte (D = 4) zou geen leven toelaten)

50 Kosmologische Principes
- het Copernicaans principe: wij hebben geen bijzondere positie in het universum: alle plaatsen zijn gemiddeld hetzelfde
- het perfecte Copernicaans principe (in Steady State Theorie) en tijden: alle plaatsen en tijden zijn gemiddeld hetzelfde. We leven in een geprivilegieerde tijd, een gouden eeuw, waarin de leeftijd van het heelal overeenkomt met de leeftijd van de hoofdreeks-sterren (het zgn. sterhoudende tijdperk).

51 Het Antropisch Principe: er is een nauw verband tussen ons mens-zijn en de eigenschappen van het heelal!
Zwak antropisch principe: iedere waarneming houdt in dat er intelligent leven moet zijn.
Het is niet vreemd dat wij in zo'n heelal leven, in een ander heelal zouden we niet bestaan (dit is een open deur, een niets zeggende tautologie, andere heelallen zijn theoretisch onbewijsbaar).

52 Antropisch Principe:
- Sterk antropisch principe: Het universum moet noodzakelijkerwijs zo zijn dat het leven mogelijk maakt, andere universa bestaan niet. Deze opvatting is metafysisch, het neemt aan dat het universum een doel heeft: het ontstaan van levensvormen (maar het doet geen voorspellingen, is niet falsificeerbaar, ontmoedigt wetenschappelijk onderzoek).

53 De Multiversum-theorie
Iedere wereld heeft zijn eigen natuurconstanten, maar de meeste werelden leven kort en laten geen complexe biologie toe; wij hebben in dit heelal daardoor automatisch de Goudlokjepositie, want leven bestaat.

54 Einde
Toch aardig als u de volgende keer naar de sterrenhemel kijkt: die wijdsheid, die sterren, die sterrenstelsels, het bestaat allemaal omdat u bestaat, omdat een multiversum alle mogelijkheden toelaat.


terug naar het antropisch principe

terug naar de woordenlijst

terug naar het weblog







^