Wiskundig bewezen: heelal had begin

Share Button

Kosmologen gebruiken de wiskundige eigenschappen van eeuwigheid om aan te tonen dat als het heelal eeuwig zal blijven bestaan, het een absoluut begin moet hebben gehad.

Big Bang
De Big Bang is een begrip, sinds de getalenteerde natuur- en sterrenkundige Fred Hoyle de term bedacht om de oerknalhypothese te bespotten. Sindsdien is het begrip  Big Bang niet meer weg te slaan uit de westerse cultuur. Geen wonder. De Big Bang is in de meest letterlijke betekenis van het woord, het moment waarop alles begon, zelfs de tijd. Hoyle bleef tot het einde van zijn leven geloven in de concurrerende steady state theorie, waarbij het heelal geen einde kent, maar er voortdurend materie uit het niets opduikt.
Veel kosmologen geloven dat ons heelal maar een eilandje is in een bijna oneindig multiversum. Maar waar komt het multiversum vandaan? Bron: Florida State University

Veel kosmologen geloven dat ons heelal maar een eilandje is in een bijna oneindig multiversum. Maar waar komt het multiversum vandaan? Bron: Florida State University

Steady state theorie
De Big Bang kosmologie is tegenwoordig zo gevestigd – en wordt ook ondersteund door veel astronomisch bewijs – dat concurrerende kosmologische theorieën vaak uit het oog verloren werden.Eén van die theorieën is de genoemde steady state theorie van Hoyle en Chandra Wickramasinghe. In deze theorie is het heelal oneindig ver in het verleden ontstaan en zal het tot oneindig ver in de toekomst blijven bestaan. Beide heren bleven eenlingen die probeerden met allerlei gekunstelde technieken zaken als achtergrondstraling en de te hoge ouderdom van sterrenstelsels te verklaren. Tot voor kort.

Pulserend heelal
Na de millenniumwisseling zijn kosmologen een aantal nieuwe ideeën gaan onderzoeken met steady state-achtige eigenschappen. Eén van die ideeën lijkt veel op de hindoeïstische kosmologie, waarin in één Brahma-leven zeer vele kleinere cycli van ontstaan en verwoesting van een heelal optreden. Een Big Bang wordt in dit model uiteindelijk gevolgd door een Big Crunch (Grote Krak), waarna weer een nieuwe Big Bang ontstaat. Een andere theorie is eeuwige inflatie, waarin verschillende delen van het universum beurtelings uitzetten en inkrimpen met verschillende snelheden. Een vorm van kosmische hartslag dus.

Multiversum
Deze delen kan je ook zien als verschillende universa in een allesomvattend multiversum. Hoewel vanuit ons gezichtspunt we in een uitzettend heelal lijken te leven, kunnen andere universa zeer verschillend zijn. Ons heelal lijkt een duidelijk begin te hebben, maar het multiversum, waar ons universum deel van uitmaakt, hoeft niet perse een absoluut begin te hebben. Ons heelal lag dan voor een oneindige tijd te ‘slapen’, waarna het door een kwantumproces dat wel wat wegheeft van de Wet van Murphy, tot leven is gewekt. Moderne kosmologische theorieën houden rekening met deze mogelijkheid. Daar kan nu verandering in komen.

‘Oneindig verleden wiskundig onmogelijk’
Audrey Mithani en Alexander Vilenkin van Tufts University in het Amerikaanse oostkuststaatje Massachusetts, stellen nu in een nieuw artikel dat deze modellen wiskundig incompatibel zijn met een eeuwigdurend verleden. Inderdaad wijst hun analyse uit dat ook de drie vormen van cyclische universa een begin moeten hebben gehad. Hun argument richt zich op de wiskundige eigenschappen van oneindigheid. Een dergelijk universum (of multiversum) moet namelijk wereldlijnen hebben die zich oneindig ver uitstrekken in het verleden.

Mithani en Vilenkin wijzen op een wiskundig bewijs uit 2003 dat dit soort wereldlijnen in het verleden niet oneindig lang kunnen zijn, als ze onderdeel uitmaken van een universum dat op een bepaalde manier (voor de liefhebbers: zoals beschreven met de Friedmann en Wheeler-DeWitt vergelijkingen) uitzet. Vervolgens tonen ze aan dat cyclische “Brahma” universa en universa die a la Hoyle eeuwig uitzetten, beide op deze manier uitzetten. In de woorden van de auteurs: hoewel inflatie eeuwig kan zijn in de toekomst, kan het niet oneindig in het verleden worden uitgebreid.

Het emergente model, het derde alternatief, blijkt weliswaar volgens de klassieke theorie stabiel, maar in kwantummechanisch opzicht instabiel. Een eenvoudig emergent universum-model kan niet ontsnappen aan kwantumcollaps, aldus de auteurs. Mithani en Vilenkin trekken een onontkoombare conclusie: geen van deze scenario’s kan een oneindig verleden hebben.

Omdat uit waarnemingen blijkt dat ons heelal uitzet, moet het dus in het verleden zijn ontstaan. Een vergaande conclusie. Wel moet de opmerking worden gemaakt dat in deze scenario’s gebruik wordt gemaakt van bijvoorbeeld de zwaartekrachtsconstante G en de kosmologische constante Λ. De vraag is of in een multiversum deze constanten wel in deze vorm voorkomen en of er niet een heel ander mechanisme ten grondslag ligt aan het multiversum. Klopt deze aanname, dan is dit inderdaad een waterdicht bewijs. En wat als de hindoegeleerden uit het grijze verleden toch gelijk hadden? Kali Yuga, het tijdperk waarin we nu leven, duurt nog meer dan vierhonderdduizend jaar. Verder hebben we nog duizenden miljarden jaren voordat dit heelal wordt vernietigd…

Bron
Audrey Mithani en Alexander Vilenkin, Did The Universe Have A Beginning?, ArXiv (2012)

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

16 reacties

  1. Roeland schreef:

    Er is inderdaad een probleem, want de Big Bang wordt door iets veroorzaakt en kan dus geen absoluut begin zijn.
    Zolang men blijft denken in termen van tijd zit men met het probleem dat:
    a. Alles wordt veroorzaakt door iets anders.
    b. En er dus nooit een absoluut begin kan zijn.
    c. Maar oneindig terug gaan in de tijd is niet mogelijk. Ergens moet het ophouden maar vanwege a en b kan dat niet. 
    De enige oplossing is denk ik uitgaan van een vier dimensionaal beeld waarin tijd slechts een variabele (dimensie) is. Je krijgt dan: uit het tijdloze ontstaat tijd en ruimte en (schijnbare) causaliteit. 
     

  2. Roeland schreef:

    Dat klopt, dus is er ook geen probleem.
    Causaliteit is een begrip uit hoe wij de wereld ervaren, maar er is een fundamentele werkelijkheid waarin alles nu aanwezig is.
    Vergelijk het met een film die er al is, maar die je slechts beeldje voor beeldje kunt bekijken waardoor je denkt dat een biljartbal beweegt omdat iemand die in beweging heeft gebracht.
     

  3. Jhon schreef:

    @Roelant, je heb gelijk Tijd bestaat niet, weer zo’n incompatibel en incompetente uitvinding van de mensch.

    Jhon

    Ps. Het is ook geen snaar maar een elastiek 

  4. OomT schreef:

    Ach, je kunt over alles wat wetenschappelijk bewezen is wel bediscussiëren.  Wat is wetenschap nu eigenlijk: het is niets anders de voortdurende methodische competitie naar steeds beter functionerende paradigma’s. Wel een zeer belangrijk en waardevolle competitie overigens.

    Interessante links hiervoor zijn dan ook de volgende links over paradigma’s en een theorie over de revolutie van de wetenschap:
    http://nl.wikipedia.org/wiki/Paradigma_(wetenschapsfilosofie)
    http://nl.wikipedia.org/wiki/The_Structure_of_Scientific_Revolutions

  5. Jhon schreef:

    @OomT Wetenschap bestaat niet, wel kennisschap alleen GOD weet alles

    • OomT schreef:

      Goede opmerking. Zo had ik het nog niet bekeken. Het is inderdaad wel wat arrogant om te denken dat het ‘weten’. Ik denk juist dat hoe meer kennis we vergaren des te meer we tot de ontdekking komen dat we juist minder weten. 
      Overigens vind ik het paradigma concept een fascinerend concept.
      Een paradigma is namelijk niets anders dan een kijk op de wereld. De bril waardoor je als persoon of individu de wereld waarneemt. Als je in discussie bent met iemand, dan bediscussieer je feitelijk elkaars paradigma op hetzelfde onderwerp.
      Een heel goed voorbeeld van een paradigmaverschuiving is die van het geocentrisch model (de aarde is het middelpunt van het heelal) naar het heliocentrische model (de aarde draait om de zon) van Copernicus.
      Als bezoekers op deze site doen we feitelijk niets anders dan paradigma’s te verkennen en te bediscussiëren om te kijken of er nieuwe manieren zijn om problemen op te lossen die er zijn. Nieuwe problemen betekenen ook nieuwe paradigma’s die nodig zijn om ze op te lossen. Hetzelfde geldt voor zeer moeilijke problemen die onoplosbaar zijn in het huidige of oude paradigma. Er noodzaak voor een nieuw paradigma. Daarom bestaat er ook de wetenschap/kennisschap.

      Als visionair ben je aan het paradigma’s verkennen en eventueel ook het verschuiven als je het toepast in de praktijk. Dit kan veel weerstand oproepen. Waarom? Er zijn ook mensen die macht ontlenen aan het oude heersende paradigma en die zijn niet blij als er een nieuw paradigma komt die wel blijkt te kloppen en dus beter is. Kijk wat er met gebeurde met Galileo Galilei die bewijs leverde voor het heliocentrisch model en daarmee de grondslag weghaalde onder het geocentrisch model die de Rooms-katholieke kerk aanhing.

       

  6. quark schreef:

    Ben benieuwd wat God hiervan vindt. Lijkt me geen pretje als in één klap je Almacht wordt gehalveerd… misschien maar even een gebedje om Hem wat op te beuren ;) 

  7. Gerben schreef:

    Wiskunde levert geen bewijzen van de realiteit. Wiskundige modellen zijn afgesloten systemen van axioma’s en daarop gebouwde uitspraken die binnen dat systeem bewezen of weerlegt kunnen worden. Dat iets binnen dat model waar is zegt daardoor niet veel over de realiteit.

    Een wiskundig model wordt vergeleken met de realiteit door middel van empirisch bewijs. Aan de hand van dat bewijs kun je vaststellen of het model dicht bij de werkelijkheid komt.

    Logica zegt niets over de waarheid van iets, slechts over de gevolgtrekking. De volgende uitspraak is in de wiskunde helemaal waar:

    Gras is rood => bloemen zijn geen planten 

  8. Hein schreef:

    Het Heelal is niets en leegte dus niets ook had een begin.
    Dat het heelal een begin of einde zou  hebben kan niet bewezen worden daar niets niet bestaat en dus geen factor Kan worden.
     
    Ook een Leuke ” het moment waarop alles begon, zelfs de tijd.”
    Dat Kan niet daar voor alle begin beweging nodig is en als er geen tijd bestaat er dus niets kan beginnen of bewegen veranderen en indien al er voordien al iets bestaat dat bevroren is maar dus niet kán bestaan daar er nooit tijd was om iets te maken creeren hetzij alle tijd was er altijd al hehehe snappie?

  9. Hein schreef:

    Zwakjes is ook dat de Hoyle theorie verworpen werd aan de hand van twee los van elkaar staande factoren het Heelal en de daar in zich bevindende materie. De eindigheid of oneindigheid eeuwigheid of een begin van het Heelal aan de hand van materie en de aanverwante eigenschappen verklaard en dat aan het Heelal gehangen dat geen materie is maar Niets Leegte Ruimte waar IN zich die materie en theorien Bevinden. De koffer aan de kleding er in bepaald. Óf zulke correlatie wel Valide is? De diverse theorien bepalen ook aan de hand van  waarnemingen Sensorisch beperkte waarnemingen en een nog maar weinig begrip of Weet van de materie in dat Heelal?

    • Hein schreef:

      Ook zwakjes is dat de afmetingen van het heelal aan de nabijheid van materie is gehangen en de grenzen of formaat aan de verst zichbare materie. De Diepte van het Heelal zelf het Niets is Nooit gemeten daar er daarvoor ook geen houvast is en er dus met  dan maar naar materie kijken ook gelijk maar iets over het Heelal zelf gezegd zou kunnen worden?

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger