De dood van het heelal

PAUL DAVIES: The Last Three Minutes

162 blz., Basis Books 1994, ƒ 40,40

In 1973 publiceerde de Amerikaanse fysicus en kosmoloog Steven Weinberg zijn boek The First Three Minutes. In dit boek beschreef hij wat zich - fysisch gezien - in de eerste drie minuten na het ontstaan van het heelal heeft afgespeeld. Het boek werd een bestseller en een begrip in de kosmologie: in de eerste plaats doordat Weinberg een goed auteur is en in de tweede plaats omdat het nogal provocerend was om zó ver terug in de tijd te durven gaan. Want het moment van de Oerknal ligt toch een respectabele 15 tot 20 miljard jaar achter ons.

Toch waren theoretici in die tijd al in staat om, stap voor stap terugrekenend vanuit de huidige toestand en kenmerken van het heelal, de Oerknal zo dicht te benaderen. De bekende wetten van de fysica lieten dat nu eenmaal toe. Tegenwoordig kan het moment van de Oerknal zelfs tot op een fractie van een fractie van een seconde worden benaderd, ofschoon we dan wel de meer exotische gebieden van de fysica betreden, zoals de quantumtheorieën en de theorieën van de verenigde velden.

Niet bekend

De Australische fysicus Paul Davies gaat in zijn boek The Last Three Minutes in op de merkwaardige verschijnselen die we bij elk van de twee scenario's kunnen verwachten. Het minst speculatief en spectaculair is - relatief gesproken - het contractie-scenario, omdat dit min of meer het omgekeerde is van het nu redelijk bekende geboorteproces van het heelal.

In de loop van de contractie komen de sterrenstelsels zo dicht bij elkaar, dat ze versmelten tot één gigantische wolk van sterren. Die vallen vervolgens uiteen in een snel kleiner wordende hel van subatomaire deeltjes. Ruimte, tijd en energie verdwijnen in één punt dat men een singulariteit noemt. Dit is het einde van Alles en het punt waar onze kennis ophoudt. Het heelal heeft dan een slordige honderd miljard (10) jaar bestaan.

Als het heelal blijft uitdijen, komt er geen einde aan ruimte en tijd, maar zal alle materie wel verdwijnen. Over ongeveer honderd biljoen (10) jaar zullen alle sterren zijn uitgedoofd of/en geëxplodeerd en kunnen er geen nieuwe sterren meer ontstaan. Planetenstelsels en sterrenstelsels vallen uiteen en alle dode objecten verspreiden zich door de ruimte. De temperatuur in het uitdijende heelal komt steeds dichter bij het absolute nulpunt.

De verdere ontwikkeling van dit koude, donkere kerkhof hangt af van de stabiliteit van het proton: een van de twee deeltjes waaruit atoomkernen bestaan. Is het proton niet stabiel, dan is alle 'gewone' materie na misschien 10 jaar uiteengevallen in elektronen, positronen, neutrino's en fotonen. De dan nog rondzwervende zwarte gaten zijn pas na 10 jaar 'verdampt'. Maar ook als het proton wèl stabiel is, heeft de materie niet het eeuwige leven. Door het in de quantummechanica bekende tunneleffect wordt alles uiteindelijk toch omgezet in protonen, elektronen, neutrino's en fotonen. We zitten dan in het jaar 10 (een 1 met 1075 nullen!), maar ook dan nog tikt de tijd door en blijft de ruimte uitdijen.

Al weten we niet of het heelal nu in hitte of koude eindigt, voor onszelf maakt dat niets uit. Het is vrijwel zeker dat de mens er niet bij zal zijn, want over 5 miljard jaar - als het heelal tweemaal zo groot is geworden als nu en hooguit een pietsje langzamer uitdijt - wacht de aarde de hittedood. De zon gaat dan opzwellen tot een rode reus, die zich uitstrekt tot voorbij de baan van Venus. De temperatuur op aarde loopt op tot ruim 1200 graden, waardoor de atmosfeer en oceanen verdampen en de aardkorst smelt.

De aarde is op dat moment weer terug bij af: ongeveer in de situatie van 4,5 miljard jaar geleden. De mens - of beter gezegd het wezen dat uit ons evolueert - zal alleen aan deze hittedood kunnen ontsnappen als hij zich elders in het heelal heeft gevestigd. Zal dat tegen die tijd zijn gelukt? 'Wanneer voor de technologie hetzelfde geldt als voor de natuurkunde, zal - als we maar voldoende tijd hebben - alles wat kan gebeuren ook werkelijk gebeuren', aldus het optimistische standpunt van Davies. Maar ook de meest geavanceerde beschavingen zullen onderworpen blijven aan de fundamentele wetten van de natuurkunde en dàt maakt genoemde ontsnapping toch erg moeilijk.

    • George Beekman