Je hoort vaak dat de oerknal het heelal tot oneindig grote proporties heeft opgeblazen. Maar eigenlijk was het heelal altijd al oneindig groot. Bovendien was de oerknal helemaal geen ontploffing.
Vanaf hoeveel zandkorrels kun je spreken van een berg? Tien is daarvoor veel te weinig; dan heb je gewoon tien losse korrels. Dat is bij elf korrels ook zo, bij twaalf idem. Zo kun je één voor één zandkorrels blijven toevoegen zonder dat de verzameling korrels in een berg verandert. Maar als je vele miljarden zandkorrels bij elkaar hebt, heb je wel degelijk een berg. Bij welk aantal vindt die magische overgang plaats? Deze paradox, toegeschreven aan de Griekse filosoof Eubulides, kun je ook toepassen op het heelal. Dat lijkt namelijk een nog veel magischere overgang te hebben doorgemaakt.
Het heelal is nu vermoedelijk oneindig groot. Je hoort vaak dat het ten tijde van de oerknal oneindig klein was. Als dat klopt, is het dus in de afgelopen 13,8 miljard jaar van oneindig klein naar oneindig groot gegaan. Hoe is dat gebeurd? Ging het heelal na de oerknal in één klap van oneindig klein naar oneindig groot? Of was er nog een overbruggingsperiode waarin het heelal een eindige grootte had?
In één punt
Beide opties klinken volstrekt onvoorstelbaar. En hoewel het heelal er een handje van heeft om onvoorstelbaar te zijn, is het dat in dit geval niet. Het heelal was ten tijde van de oerknal namelijk niet oneindig klein. Sterker nog, als het nu oneindig groot is, was het dat toen ook al, stelt kosmoloog Rien van de Weijgaert van de Rijksuniversiteit Groningen.
Het is zo anders dan wat je gewend bent; helemaal snappen doe je het nooit
Oerknal overal
Maar hoe zit het dan met de oerknal? Vaak wordt die voorgesteld als een enorme explosie die het piepkleine heelal opblies tot zijn huidige grootte. Als het heelal al van meet af aan oneindig groot was, wat heeft die knal dan nog voor effect gehad?
Om dat in te zien, moet je het traditionele beeld van een explosie laten varen. “De woorden oerknal en big bang geven je het idee dat het een grote knal was, een bom die is ontploft. Maar het was geen ontploffing”, aldus Van de Weijgaert. “Er kwam gewoon plotseling een gigantische hoeveelheid energie vrij. Door die energie begon de ruimte uit te dijen.”
Ook heeft de oerknal zich niet, zoals je bij een ontploffing verwacht, vanuit het centrum van het heelal steeds verder naar buiten toe verspreid. Sterker nog, het heelal heeft helemaal geen centrum (zie kader ‘Harteloos heelal’). De energie kwam overal in het heelal tegelijk vrij.
De oerknal was dus geen plaatselijke explosie, maar een universele energieboost. Daardoor begon het heelal te groeien en kwamen plekken die eerst boven op elkaar zaten uit elkaar te staan. Op die plekken zien we nu bijvoorbeeld verschillende sterrenstelsels. En de groeispurt beperkte zich niet tot het waarneembare heelal. Ondanks zijn toch al oneindige omvang begon het volledige heelal uit te dijen – iets wat tegenstrijdiger klinkt dan het is.
Elk deeltje een zwart gat
Waar kwam die enorme hoeveelheid energie vandaan? “Dat weten we eigenlijk niet”, zegt Van de Weijgaert. “Wel wordt er volop over gespeculeerd. Maar we hebben echt niet de natuurkunde om te begrijpen wat daar is gebeurd.” Onze huidige theorieën lopen namelijk volledig in de soep als je er de oerknal mee probeert te beschrijven. “Natuurkundig gezien kunnen we niks zeggen over de eerste pakweg 10-43 seconden na de oerknal, de zogenoemde plancktijd. In die beginperiode komt de quantumtheorie, die alle interacties op subatomaire schaal beschrijft, finaal in botsing met de algemene relativiteitstheorie, die de zwaartekracht beschrijft. Beide theorieën zijn pilaren van het kosmologische wereldbeeld, we hebben ze allebei nodig. Maar ze komen totaal in conflict.”
Als je toch probeert zo ver terug in de tijd te rekenen, levert dat absurde uitkomsten op. “In feite zou ieder deeltje z’n eigen zwart gat worden. Er zou dan helemaal niks zijn”, zegt Van de Weijgaert. “Dat is steeds één van de grote problemen: hoe kunnen we verder terug in de tijd?” Het is dus nog de vraag waarom het heelal ooit is begonnen met groeien. Maar we hoeven ons niet af te vragen wanneer en hoe het heelal oneindig groot is geworden. Die oneindigheid kent immers geen oorsprong.
Onbevattelijkheid
Wellicht duizelt het je bij het lezen over de oneindigheid van het heelal. Weet dan dat dit ook voor kosmologen geen gesneden koek is. “In een college kosmologie heb je altijd meer dan een paar weken nodig om dit soort dingen te behandelen en te laten bezinken. Het is zo anders dan wat je gewend bent,” zegt Van de Weijgaert. “Ook ik kan maar tot een bepaald niveau aangeven hoe het is gegaan. Helemaal snappen doe je het nooit.”
Onze aardse intuïtie schiet nu eenmaal tekort om de grootsheid van het universum te bevatten, stelt Van de Weijgaert. “Ik heb weleens in de woestijn in het zuidwesten van de VS gereden. Dan stapte ik uit de auto en zag ik daar die Melkweg… Op een of andere manier kreeg ik daar een emotionele ervaring van. Ja, ik ken dan wel de formules die je hierop kunt loslaten, maar dit is veel grootser.” Die onbevattelijkheid is voor Van de Weijgaert overigens geen moeilijkheid, maar juist een drijfveer. “Naast de dagelijkse bureauwerkzaamheden heb je als kosmoloog ook de momenten van awe. Die heb je nodig om de motivatie overeind te houden.”
