Hoofstuk Twee

Hoe het ons heelal hier gekom?—Die geskilpunt

DIT is vir ruimtevaarders opwindend om foto’s van die aarde te neem wanneer dit deur die venster van ’n ruimtetuig sigbaar word. “Dis die beste deel van ’n ruimtevlug”, het een gesê. Maar ons aarde lyk baie klein in vergelyking met die sonnestelsel. ’n Miljoen aardes sou maklik in die son kon pas! Maar het sulke feite omtrent die heelal enigsins betrekking op jou lewe en die sin daarvan?

Kom ons gaan op ’n kort, denkbeeldige ruimtevlug om ons aarde en son in perspektief te sien. Ons son is net een van ’n ontsaglike aantal sterre in ’n spiraalarm van die Melkwegstelsel,a wat self net ’n klein deeltjie van die heelal uitmaak. Met die blote oog is dit moontlik om ’n paar ligkolle te sien wat in werklikheid ander sterrestelsels is, soos die pragtige en groter Andromeda. Die Melkweg, Andromeda en ongeveer 20 ander sterrestelsels word deur swaartekrag in ’n swerm saamgebind, en hulle almal saam beslaan slegs ’n klein gebied in ’n ontsaglike superswerm. Die heelal bevat tallose superswerms, en nog is dit nie die hele prentjie nie.

Die swerms is nie eweredig in die ruimte versprei nie. Op groot skaal lyk hulle soos dun plate en veseltjies om enorme bobbelvormige ruimtes. Party dele is so lank en breed dat hulle soos groot mure lyk. Dít verbaas baie miskien wat dink dat ons heelal homself in ’n toevallige kosmiese ontploffing geskep het. “Hoe duideliker ons die heelal in al sy glorieryke besonderhede kan sien”, sê ’n senior skrywer vir Scientific American, “hoe moeiliker sal dit vir ons wees om met ’n eenvoudige teorie te verklaar hoe dit só gekom het.”

Bewyse wat op ’n begin dui

Al die afsonderlike sterre wat jy sien, is in die Melkwegstelsel. Tot die twintigerjare het dit gelyk of dit die enigste sterrestelsel is. Maar jy weet waarskynlik dat waarnemings met groter teleskope sedertdien die teendeel bewys het. Ons heelal bevat ten minste 50 000 000 000 sterrestelsels. Ons bedoel nie 50 miljard sterre nie—maar ten minste 50 miljard sterrestelsels, elk met miljarde sterre soos ons son. Tog was dit nie die ongelooflike aantal reusesterrestelsels wat wetenskaplike opvattings in die twintigerjare geskud het nie. Dit was die feit dat hulle almal aan die beweeg is.

Sterrekundiges het ’n merkwaardige feit ontdek: Toe hulle die lig van sterrestelsels op ’n prisma laat inval het, het hulle opgemerk dat die liggolwe langer was, wat daarop gedui het dat dit teen ’n groot snelheid van ons af wegbeweeg. Hoe verder ’n sterrestelsel is, hoe vinniger het dit blykbaar wegbeweeg. Dit dui op ’n uitdyende heelal!b

Al is ons nie beroeps- of amateursterrekundiges nie, kan ons sien dat ’n uitdyende heelal diepgaande implikasies ten opsigte van ons verlede—en moontlik ook ons persoonlike toekoms—sou hê. Iets moes die proses aan die gang gesit het—’n krag wat sterk genoeg is om die ontsaglike swaartekrag van die ganse heelal te bowe te kom. Jy kan met goeie rede vra: ‘Wat kan die bron van sulke dinamiese energie wees?’

Hoewel die meeste wetenskaplikes die oorsprong van die heelal tot ’n baie klein, digte begin (’n singulariteit) terugvoer, kan ons nie dié belangrike punt ontwyk nie: “As die Heelal die een of ander tyd in die verlede eens in ’n feitlik singulêre toestand van oneindige kleinheid en oneindige digtheid was, moet ons vra wat daar voorheen was en wat buite die Heelal was. . . . Ons moet die probleem van ’n Begin oplos.”—Sir Bernard Lovell.

Dit dui op meer as net ’n bron van ontsaglike energie. Versiendheid en intelligensie is ook nodig, want die uitdyingstempo is blykbaar baie fyn ingestel. “As die Heelal ’n biljoenste vinniger uitgedy het”, het Lovell gesê, “dan sou al die materie in die Heelal nou al uiteengedryf het. . . . En as dit ’n biljoenste stadiger was, dan sou swaartekrag die Heelal binne die eerste miljard jaar of wat van sy bestaan laat ineenstort het. En daar sou geen langlewende sterre en geen lewe gewees het nie.”

Pogings om die begin te verklaar

Kan deskundiges nou die oorsprong van die heelal verklaar? Baie wetenskaplikes, wat nie gelukkig is met die idee dat die heelal deur iemand met ’n hoër intelligensie geskep is nie, bespiegel dat die heelal homself deur die een of ander proses uit niks geskep het. Klink dit vir jou redelik? Sulke bespiegelinge sluit gewoonlik die een of ander variasie in van ’n teorie (‘inflasionêre heelal’-model)c wat in 1979 deur fisikus Alan Guth uitgedink is. Maar in onlangser tye het dr. Guth erken dat sy teorie “nie verklaar hoe die heelal uit niks ontstaan het nie”. Dr. Andrei Linde het dit sterker gestel in ’n artikel in die Scientific American: “Die verklaring van hierdie aanvanklike singulariteit—waar en wanneer dit alles begin het—bly steeds die hardnekkigste probleem van die moderne kosmologie.”

Moet ons dan nie elders ’n verklaring soek as deskundiges nie werklik die oorsprong of die vroeë ontwikkeling van ons heelal kan verklaar nie? Ja, jy het grondige redes om bewyse te ondersoek wat talle oor die hoof gesien het, maar wat jou ware insig in hierdie kwessie kan gee. Die bewyse sluit die presiese metings in van vier fundamentele kragte wat verantwoordelik is vir alle eienskappe en veranderinge wat materie raak. By die blote melding van fundamentele kragte huiwer party miskien en dink: ‘Dít is net vir fisici.’ Maar dit is nie die geval nie. Dit is die moeite werd om die basiese feite te ondersoek, want dit raak ons.

Fyn instelling

Die vier fundamentele kragte speel ’n rol in die uitgestrektheid van die kosmos sowel as in die oneindige kleinheid van atomiese strukture. Ja, dit raak alles wat ons om ons sien.

Elemente wat noodsaaklik is vir ons lewe (veral koolstof, suurstof en yster), sou nie kon bestaan het as dit nie was vir die fyn instelling van die vier kragte wat in die heelal aan die werk is nie. Ons het reeds een krag gemeld, naamlik swaartekrag. Nog een is die elektromagnetiese krag. As dit aansienlik swakker was, sou elektrone nie om die kern van ’n atoom gehou word nie. ‘Sou dit ernstig wees?’ wonder party dalk. Ja, want atome sou nie kon verbind om molekules te vorm nie. As hierdie krag daarenteen baie sterker was, sou elektrone op die kern van ’n atoom vasgevang word. Daar sou geen chemiese reaksies tussen atome kon wees nie—dit wil sê geen lewe nie. Selfs uit hierdie oogpunt beskou, is dit duidelik dat ons bestaan en lewe van die fyn instelling van die elektromagnetiese krag afhang.

En beskou die kosmiese skaal: ’n Geringe verandering in die elektromagnetiese krag sou ’n uitwerking op die son hê en dus die lig verander wat die aarde bereik, sodat fotosintese in plante moeilik of onmoontlik sou wees. Dit sou water moontlik ook sy unieke eienskappe ontneem, wat noodsaaklik is vir lewe. Die presiese instelling van die elektromagnetiese krag bepaal dus weer eens of ons lewe of nie.

Die intensiteit van die elektromagnetiese krag in verhouding tot die ander drie is net so belangrik. Party fisici raam byvoorbeeld dat hierdie krag 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (10⁴⁰) keer sterker as swaartekrag is. Dit lyk miskien na ’n klein verandering aan daardie getal as nog ’n nul (10⁴¹) bygevoeg word. Maar dit sou beteken dat swaartekrag na verhouding swakker is, en dr. Reinhard Breuer sê oor die gevolglike situasie: “Met minder swaartekrag sou die sterre kleiner wees, en die druk van swaartekrag aan hulle binnekant sou nie die temperatuur hoog genoeg laat styg sodat kernfusiereaksies kan plaasvind nie: die son sou nie kon skyn nie.” Jy kan dink wat dit vir ons sou beteken!

Sê nou swaartekrag was na verhouding sterker, sodat die getal net 39 nulle (10³⁹) gehad het? “Met net hierdie klein verstellinkie”, sê Breuer voorts, “sou die lewensduur van ’n ster soos die son drasties verkort word.” En volgens ander wetenskaplikes is die fyn instelling nog presieser.

Twee merkwaardige eienskappe van ons son en ander sterre is inderdaad langdurige doeltreffendheid en bestendigheid. Beskou ’n eenvoudige illustrasie. Ons weet dat ’n kritieke verhouding tussen brandstof en lug nodig is om ’n motorenjin doeltreffend te laat werk; ingenieurs ontwerp ingewikkelde meganiese en rekenaarstelsels vir die beste werkverrigting. As dit die geval met ’n blote enjin is, wat dan van die doeltreffende “brandende” sterre soos ons son? Die betrokke sleutelkragte is presies ingestel, ten beste vir lewe. Het daardie presisie maar net toevallig ontstaan? Die man Job van die ou tyd is gevra: “Het jy die reëls aangekondig wat die hemele beheer of die natuurwette op die aarde vasgestel?” (Job 38:33, The New English Bible). Geen mens het nie. Waar kom die presisie dan vandaan?

Die twee kernkragte

Die samestelling van die heelal behels baie meer as die fyn instelling van net swaartekrag en die elektromagnetiese krag. Twee ander fisiese kragte het ook op ons lewe betrekking.

Hierdie twee kragte is in die kern van ’n atoom aan die werk, en hulle lewer volop bewys van versiendheid. Beskou die sterk kernkrag, wat protone en neutrone in die kern van die atoom saambind. As gevolg van hierdie binding kan verskillende elemente gevorm word—ligtes (soos helium en suurstof) en swares (soos goud en lood). As hierdie bindingskrag net 2 persent swakker was, sou slegs waterstof blykbaar bestaan het. As hierdie krag daarenteen net ’n bietjie sterker was, sou slegs swaarder elemente gevind kon word, maar geen waterstof nie. Sou dit ons lewe raak? Wel, as daar nie waterstof in die heelal was nie, sou ons son nie die nodige brandstof gehad het om lewegewende energie uit te straal nie. En ons sou natuurlik geen water of voedsel gehad het nie, aangesien waterstof ’n element van albei is.

Die vierde krag in hierdie bespreking, wat die swak kernkrag genoem word, beheer radioaktiewe verval. Dit beïnvloed ook termokernaktiwiteit in ons son. ‘Is hierdie krag fyn ingestel?’ vra jy dalk. Die wiskundige en fisikus Freeman Dyson verduidelik: “Die swak [krag] is miljoene kere swakker as die kernkrag. Dit is net swak genoeg sodat die waterstof in die son teen ’n stadige en bestendige tempo brand. As die swak [krag] baie sterker of baie swakker was, sou alle lewensvorme wat van sonagtige sterre afhanklik is weer eens in gevaar verkeer het.” Ja, hierdie presiese verbrandingstempo hou ons aarde warm—sonder om dit tot as te verbrand—en hou ons aan die lewe.

Verder meen wetenskaplikes dat die swak krag ’n rol in supernova-ontploffings speel, wat volgens hulle die proses is waardeur die meeste elemente voortgebring en versprei word. “As daardie kernkragte in enige opsig ietwat anders was as wat hulle inderdaad is, sou die sterre nie die elemente kon gemaak het waaruit ek en jy bestaan nie”, verduidelik fisikus John Polkinghorne.

Meer kan gesê word, maar jy snap waarskynlik die punt. Die fyn instelling van hierdie vier fundamentele kragte is verbasend. “Dit lyk of ons oral om ons bewyse sien dat die natuur dinge net reg gedoen het”, het professor Paul Davies geskryf. Ja, die presiese instelling van die fundamentele kragte het die bestaan en werking van ons son moontlik gemaak, asook ons pragtige planeet met sy lewensonderhoudende water, ons atmosfeer wat so noodsaaklik vir lewe is en ’n ontsaglike verskeidenheid kosbare chemiese elemente op die aarde. Maar vra jou af: ‘Waarom is die instelling so presies, en waar kom dit vandaan?’

Die aarde se ideale kenmerke

Ons bestaan vereis ook presisie in ander opsigte. Beskou die aarde se afmetinge en sy posisie met betrekking tot die res van ons sonnestelsel. Die Bybelboek Job bevat hierdie verootmoedigende vrae: “Waar was jy toe Ek die aarde gegrond het? . . . Wie het sy afmetinge bepaal?—jy weet dit mos!” (Job 38:4, 5). Nou meer as ooit tevore vereis hierdie vrae antwoorde. Waarom? Weens die verbasende dinge wat omtrent ons aarde ontdek is—met inbegrip van sy grootte en sy posisie in ons sonnestelsel.

Daar is nêrens anders in die heelal ’n planeet soos die aarde gevind nie. Party wetenskaplikes wys weliswaar op indirekte getuienis dat daar sekere sterre is waarom voorwerpe wentel wat honderde kere groter as die aarde is. Maar ons aarde is net die regte grootte vir ons bestaan. In watter opsig? As die aarde ietwat groter was, sou sy swaartekrag sterker gewees het en sou waterstof, ’n ligte gas, opgehoop het omdat die aarde se swaartekrag sou keer dat dit ontsnap. Die atmosfeer sou dus nie geskik vir lewe gewees het nie. As ons aarde daarenteen ietwat kleiner was, sou lewensonderhoudende suurstof ontsnap het en sou oppervlakwater verdamp het. Ons sou in albei gevalle nie kon lewe nie.

Die aarde is ook ’n ideale afstand van die son af, ’n noodsaaklike faktor vir lewe om te kan floreer. Sterrekundige John Barrow en wiskundige Frank Tipler het “die verhouding van die Aarde se radius tot sy afstand van die Son” bestudeer. Hulle het tot die slotsom gekom dat menselewe nie sou bestaan het “as hierdie verhouding ietwat anders was as wat dit is” nie. Professor David L. Block sê: “As die aarde net 5 persent nader aan die son was, sou daar volgens berekeninge 4 000 miljoen jaar gelede ’n onkeerbare kweekhuiseffek [oorverhitting van die aarde] ontstaan het. As die aarde daarenteen net 1 persent verder van die son af was, sou daar ongeveer 2 000 miljoen jaar gelede ’n onkeerbare vergletsering [wanneer reusagtige ysplate ’n groot deel van die aardbol bedek] plaasgevind het.”—Our Universe: Accident or Design?

By die voorgaande presisie kan jy die feit voeg dat die aarde een keer per dag om sy as draai, die regte spoed om matige temperature voort te bring. Venus se omwenteling duur 243 dae. Dink net as die aarde so lank gevat het! Ons sou nie in die uiterste temperature kon lewe wat met sulke lang dae en nagte gepaardgaan nie.

Nog ’n noodsaaklike besonderheid is ons aarde se baan om die son. Komete het ’n wye elliptiese baan. Gelukkig is dit nie die geval met die aarde nie. Sy baan is feitlik sirkelvormig. Ook dit voorkom dat ons dodelike temperatuuruiterstes ondervind.

Ons moet ook nie die ligging van ons sonnestelsel ignoreer nie. As dit nader aan die middel van die Melkwegstelsel was, sou die swaartekrag van nabygeleë sterre die wentelbaan van die aarde versteur het. As dit andersyds heel aan die rand van ons sterrestelsel geleë was, sou daar feitlik geen sterre in die naghemel gewees het nie. Sterlig is nie noodsaaklik vir lewe nie, maar maak dit nie ons naghemel pragtig nie? En op grond van huidige begrippe van die heelal het wetenskaplikes bereken dat daar aan die rand van die Melkweg nie genoeg van die nodige chemiese elemente sou gewees het om ’n sonnestelsel soos ons s’n te vorm nie.d

Wet en orde

Uit persoonlike ondervinding weet jy waarskynlik dat alles tot wanorde neig. Soos enige huiseienaar al agtergekom het, is dinge geneig om onklaar te raak of te vergaan as dit nie in stand gehou word nie. Wetenskaplikes noem hierdie neiging “die tweede wet van termodinamika”. Ons kan daagliks die uitwerking van hierdie wet sien. As ’n nuwe motor of fiets nie in stand gehou word nie, sal dit blote afvalyster word. Laat ’n gebou leeg staan, en dit sal ’n bouval word. Wat van die heelal? Die wet is ook hier van toepassing. ’n Mens sou dus dink dat die orde regdeur die heelal in algehele wanorde sou verander.

Maar dit lyk nie of dit met die heelal gebeur nie, soos wiskundeprofessor Roger Penrose uitgevind het toe hy die stand van wanordelikheid (of entropie) van die waarneembare heelal bestudeer het. ’n Logiese vertolking van sulke bevindings is om tot die slotsom te kom dat die heelal in ’n ordelike toestand begin het en nog steeds hoogs georganiseerd is. Astrofisikus Alan Lightman het gesê dat dit vir wetenskaplikes “’n raaisel is dat die heelal in so ’n besonder ordelike toestand geskep is”. Hy het bygevoeg dat “enige suksesvolle kosmologieteorie uiteindelik ’n verklaring behoort te bied vir hierdie entropieprobleem”—naamlik waarom die heelal nie in chaos verval het nie.

Ons bestaan is in werklikheid strydig met hierdie erkende wet. Waarom lewe ons dan hier op die aarde? Soos vroeër gemeld is, is dit ’n basiese vraag waarop ons ’n antwoord behoort te soek.

[Voetnote]

[Venster op bladsy 15]

’n Poging om die sterre te tel

Daar word geraam dat die Melkwegstelsel meer as 100 000 000 000 (100 miljard) sterre het. Stel jou ’n ensiklopedie voor wat een bladsy aan elk van hierdie sterre wy—ons son en die res van ons sonnestelsel sou net een bladsy beslaan. Hoeveel dele sou die stel moet hê om die sterre in die Melkweg te dek?

As die dele van gemiddelde dikte was, sou die ensiklopedie glo nie in die openbare biblioteek van New York met sy rakruimte van 412 kilometer pas nie!

Hoe lank sou dit neem om na daardie bladsye te kyk? “Teen ’n tempo van ’n bladsy per sekonde sou dit meer as tienduisend jaar neem om dit deur te blaai”, verduidelik Coming of Age in the Milky Way. Tog is die sterre wat ons sterrestelsel uitmaak maar net ’n klein fraksie van die sterre in die geraamde 50 000 000 000 (50 miljard) sterrestelsels in die heelal. As die ensiklopedie ’n bladsy vir elk van hierdie sterre gehad het, sou dit nie op al die biblioteekrakke op die aarde pas nie. “Hoe meer ons van die heelal weet”, sê die boek, “hoe meer vind ons uit hoe min ons weet.”

[Venster op bladsy 16]

Jastrow—oor die begin

Robert Jastrow, professor van sterrekunde en geologie aan die Universiteit Columbia, het geskryf: “Min sterrekundiges kon voorsien het dat hierdie gebeurtenis—die skielike geboorte van die Heelal—’n bewese wetenskaplike feit sou word, maar waarnemings van die hemele deur teleskope het hulle gedwing om tot daardie slotsom te kom.”

Toe het hy kommentaar gelewer oor die implikasies: “Die sterrekundige bewys van ’n Begin plaas wetenskaplikes in ’n ongemaklike posisie, want hulle glo dat elke gevolg ’n natuurlike oorsaak het . . . Die Britse sterrekundige E. A. Milne het geskryf: ‘Ons kan geen stellings maak oor die toestand van sake [in die begin] nie; God is nie tydens die Goddelike skeppingsdaad waargeneem of aanskou nie.’”—The Enchanted Loom—Mind in the Universe.

[Venster op bladsy 17]

Vier fundamentele fisiese kragte

1. Swaartekrag—’n baie swak krag op atomiese skaal. Dit het ’n uitwerking op groot voorwerpe—planete, sterre, sterrestelsels.

2. Elektromagnetisme—die vernaamste aantrekkingskrag tussen protone en elektrone, wat die vorming van molekules moontlik maak. Weerlig is een bewys van die krag daarvan.

3. Sterk kernkrag—die krag wat protone en neutrone in die kern van ’n atoom saambind.

4. Swak kernkrag—die krag wat die verval van radioaktiewe elemente en die doeltreffende termokernaktiwiteit van die son beheer.

[Venster op bladsy 20]

“’n Kombinasie van toevallighede”

“Maak die swak krag ietwat sterker, en geen helium sou voortgebring word nie; maak dit ietwat swakker, en feitlik al die waterstof sou in helium omgesit word.”

“Die bestaansmoontlikheid vir ’n heelal waarin daar ’n sekere hoeveelheid helium sowel as ontploffende supernovas is, is uiters beperk. Ons bestaan hang van hierdie kombinasie van toevallighede af, en van die selfs dramatieser toevalligheid van kernenergievlakke wat deur [sterrekundige Fred] Hoyle voorbereken is. In teenstelling met alle vorige geslagte weet ons hoe ons hier gekom het. Maar soos alle vorige geslagte weet ons nog steeds nie waarom nie.”—New Scientist.

[Venster op bladsy 22]

“Die spesiale toestande op die aarde as gevolg van sy ideale grootte, elementsamestelling en feitlik sirkelvormige wentelbaan op ’n volmaakte afstand van ’n langlewende ster, die son, het die versameling van water op die aarde se oppervlak moontlik gemaak” (Integrated Principles of Zoology, 7de uitgawe). Lewe op die aarde kon nie sonder water ontstaan het nie.

[Venster op bladsy 24]

Glo net wat jy sien?

Talle redelike mense glo aan dinge wat hulle nie kan sien nie. In Januarie 1997 het die tydskrif Discover berig dat sterrekundiges iets waargeneem het wat hulle meen ’n stuk of twaalf planete is wat om vergeleë sterre wentel.

“Tot dusver is die nuwe planete net bekend weens die uitwerking wat hulle swaartekrag op die beweging van die moedersterre het.” Ja, op grond van die sigbare uitwerking van swaartekrag glo die sterrekundiges dat onsigbare hemelliggame bestaan.

Verwante bewyse—nie regstreekse waarneming nie—was genoeg grond vir wetenskaplikes om te aanvaar wat nog onsigbaar was. Baie wat in ’n Skepper glo, meen dat hulle soortgelyke grond het om te aanvaar wat hulle nie kan sien nie.

[Venster op bladsy 25]

Sir Fred Hoyle verduidelik in The Nature of the Universe: “Ten einde die skeppingskwessie te ontwyk, sou al die materie van die Heelal oneindig oud moet wees, en dit kan nie wees nie. . . . Waterstof word voortdurend in helium en die ander elemente omgesit . . . Hoe is dit dan dat die Heelal feitlik geheel en al uit waterstof bestaan? As materie oneindig oud was, sou dít heeltemal onmoontlik gewees het. Omdat die Heelal is wat dit is, sien ons dus dat die skeppingskwessie eenvoudig nie omseil kan word nie.”

[Prent op bladsy 12, 13]

Ons son (blokkie) is onbeduidend in die Melkwegstelsel, soos hier toegelig word met die spiraalsterrestelsel NGC 5236

Die Melkweg bevat meer as 100 miljard sterre, en dit is net een van meer as 50 miljard sterrestelsels in die bekende heelal

[Prente op bladsy 14]

Sterrekundige Edwin Hubble (1889-1953) het besef dat ’n rooiverskuiwing in die lig van vergeleë sterrestelsels toon dat ons heelal uitdy en dus ’n begin gehad het

[Prente op bladsy 19]

Die fyn instelling van kragte wat invloed op ons son het, lei tot toestande wat net reg is vir ons lewe op die aarde