Wat is de Big bang theorie

Inleiding

Ontploffing

Op een bepaald moment werd het natuurkundigen een kleine honderd jaar geleden duidelijk dat het universum zich aan het uitdijen was. Dit stelden ze vast aan de hand van drie factoren. De eerste factor was het feit dat de lichtsnelheid een constante is in het vacuüm van het universum. De tweede factor was het feit dat er een verschuiving in de richting van het rode spectrum te zien was bij sterren die bij de aarde en het centrum van het universum wegbewogen. De derde factor was de wet van behoud van energie. Deze drie factoren samen leiden tot de conclusie dat het universum ooit begonnen moet zijn als een punt. Deze theorie heet ook wel de oerknal.

⬇ Index

The big bang

Als natuurkundigen eerlijk zouden toegeven dat geluid niet bestaat in het luchtledige, geluid is namelijk een gevolg van mechanische trillingen in een materie, dan zouden ze de naam the big bang theorie of oerknal niet gebruiken. Goed bezien is de big bang theorie ook eigenlijk geen theorie in de wetenschappelijke betekenis van het woord, omdat het een nog steeds onbewezen hypothese is. Hoewel er wel steeds meer bewijzen gevonden worden voor de waarschijnlijke correctheid van de hypothese. Daarnaast heeft men in de loop der jaren een aantal aanpassingen uitgevoerd op de hypothese.

⬇ Index

De oerknal

Het idee achter de oerknal is dat het universum dertien miljard jaar geleden is begonnen als een punt met hoge temperatuur en oneindig grote dichtheid, zonder ruimte en tijd. Op het moment van de oerknal werd alle materie in het heelal gevormd. De oerknal hypothese komt echter voort uit een omgekeerde redenering, omdat er natuurlijk geen mens aanwezig is geweest bij het begin van het universum.

⬇ Index

Roodverschuiving

Aan de basis van de hypothese staat de waarneming dat de meeste sterren en sterrenstelsels in het heelal een kleurverschuiving laten zien in het licht dat ze uitstralen. De kleurverschuiving van dat licht is naar het rode spectrum. Er blijken maar een paar sterren en sterrenstelsels te zijn die een blauwverschuiving vertonen, wat betekent dat ze zich in de richting van de waarnemers op aarde bewegen. De oorzaak van die kleurverschuiving is een gevolg van het feit dat de lichtsnelheid in het vacuüm constant is. Dat betekent dat alleen de golflengte van het licht kan veranderen als de bron zich naar of van de waarnemer beweegt. Dit is in het dagelijkse leven vooral bekend bij een bewegende geluidsbron die van een hoge toon verandert naar een lage toon, als de geluidsbron naar de waarnemer toekomt en vervolgens verwijdert. Dit staat bekend als het Dopplereffect. Bij licht verschuift de kleur naar het rode spectrum als een lichtbron zich bij de waarnemer weg beweegt. Rood licht heeft namelijk een lange golflengte vergeleken met blauw licht.

Sterrenstelsel

De waarneming dat de meeste sterren en sterrenstelsels een roodverschuiving laten zien, leidt tot de conclusie dat ze ooit op een centraal punt zijn begonnen. Het idee dat het punt een oneindige dichtheid moet hebben gehad en een hoge temperatuur (10^{28 o}C) wordt gesteund door de wet van behoud van energie en de speciale relativiteitstheorie van Einstein.

⬇ Index

Energiebehoud en relativiteit

De energiebehoudswet stelt dat in een geïsoleerd systeem de hoeveelheid energie constant blijft. Terwijl de speciale relativiteitstheorie stelt dat energie gelijk is aan massa maal de lichtsnelheid in het vacuüm in het kwadraat. De bekende formule E = mC².

Aangezien het heelal een geïsoleerd systeem is waar geen energie in en uit kan, is het logisch om te denken dat het heelal als een superhete punt is begonnen.

⬇ Index

Conclusie

De big bang theorie of oerknal is dus de hypothese dat het universum ruim 13 miljard jaar geleden begonnen is als een punt. Dat wordt aangenomen omdat de meeste sterren en sterrenstelsels bij de aarde wegbewegen, wat geconcludeerd wordt op basis van het Dopplereffect, de constante snelheid van licht in een vacuüm en de waargenomen roodverschuiving van het waargenomen licht. Dus alle materie moet ooit op een centraal punt vertrokken zijn.

Overigens zijn niet alle natuurkundigen blij met deze gedachte, omdat het onverklaard laat wat het universum in de toekomst gaat doen. Drijven alle sterren en sterrenstelsels steeds verder uit elkaar en wordt het straks koud en donker in het heelal. Of neemt de zwaartekracht op een bepaald moment de overhand en valt alles weer terug naar een centraal punt. Het verklaart ook niet hoe het kan dat de snelheid waarmee het universum uitzet niet toeneemt. Iets wat je wel zou verwachten in een universum waarin de afstand tussen sterren steeds groter wordt en dus de invloed van de zwaartekracht moet afnemen. Iets wat geleid heeft tot de gedachte dat er veel meer materie moet zijn dan we tot nog toe hebben aangenomen. Wat ook wel wordt aangeduid met donkere materie. Waarbij donker slaat op geen waarneembare energie afgevend.

Het laatste woord is dus nog niet gesproken over de big bang theorie.