Op jacht naar een verklaring voor onze ‘perfecte’ kosmos.

Onze kosmos wordt gedirigeerd door elegante natuurwetten die de afgelopen eeuwen door bijzonder intelligente mensen zoals Albert Einstein tot in detail beschreven en met behulp van geavanceerde ruimtetelescopen zoals Planck en Hubble uitgebreid getoetst zijn. Gaandeweg kregen we zo een beter beeld van de krachten en elementen die in onze kosmos werken en geleid hebben tot het ontstaan van sterren, planeten en uiteindelijk ook het leven op aarde. Maar terwijl we zo een steeds helderder beeld kregen van de evolutie van ons universum, diende zich tegelijkertijd steeds duidelijker een probleem aan. Ons universum – en dus ook wij mensen – blijken het resultaat van een perfecte, maar kwetsbare samenloop van omstandigheden: er had maar íets anders moeten lopen of wij waren er niet geweest. En hoe verklaar je dat als onderzoeker?

Kernkrachten
Het vraagstuk wordt ook wel aangeduid met de term ‘finetuning for life‘ en wordt zoals gezegd ingegeven door die prachtige natuurwetten en processen die precies zo op elkaar lijken te zijn afgestemd dat er leven mogelijk is. Klaas Landsman, hoogleraar mathematische fysica aan de Radboud Universiteit Nijmegen en auteur van het onlangs verschenen boek ‘Naar alle onwaarschijnlijkheid‘ kan genoeg voorbeelden uit zijn mouw schudden. “Kijk maar eens naar de omstandigheden waaronder het heelal ontstond. “Als de energiedichtheid per kubieke meter kort na de oerknal maar iets hoger had gelegen, was het universum gelijk weer ingeklapt. Als de dichtheid ietsje lager had gelegen, was het direct uiteengevlogen en zouden er geen sterren en planeten zijn geweest, alleen maar ijl gas.” En ook de fluctuaties in die dichtheid waren perfect. “Als ze maar ietsje kleiner waren geweest, was er geen stervorming mogelijk geweest en als ze iets groter waren geweest, zou het universum voornamelijk uit zwarte gaten hebben bestaan.” Eenzelfde beeld krijgen we als we kijken naar de eigenschappen van elementaire deeltjes. “Als de kernkrachten die atoomkernen bijeen houden maar iets anders waren geweest, was de zon geen energiebron geweest. Dat luistert heel nauw en de kernkrachten zijn precies zo dat de zon (van cruciaal belang voor het ontstaan van leven, red.) kan schijnen.” Het moge duidelijk zijn: “We hebben te maken met een lange geschiedenis die uitmondt in stervorming, planeetvorming en het ontstaan van leven en dat alles had niet gekund als het een klein beetje anders was gelopen.”

Een schepper of een multiversum
Maar hoe verklaar je die finetuning for life? Op dit moment zijn er eigenlijk maar twee oplossingen in omloop. De eerste stelt dat het mooi op ons afgestemde universum het werk is van een hogere macht die als doel had leven te creëren. De tweede verklaart de ‘perfecte kosmos’ door te stellen dat er sprake is van meerdere universa met elk hun eigen natuurwetten. In dit scenario is het universum waarin wij leven niet op ons afgestemd, maar zijn wij hier, omdat het kan.

Het multiversum

Het idee dat er meerdere universa zijn, wordt niet alleen ingegeven door het finetuning-vraagstuk. Ook inflatie en snaartheorie wijzen naar een multiversum. Daar gaan we in dit artikel niet verder op in en de uitspraken van Landsman over het multiversum beperken zich dan ook tot het multiversum als oplossing voor het finetuning-vraagstuk. Meer weten over de andere theorieën die hinten op het bestaan van meerdere universa? Lees dan eens het uitgebreide interview met professor Daniel Baumann dat vorige maand op Scientias.nl verscheen en uitlegt hoe het multiversum de laatste decennia is uitgegroeid tot een mogelijke oplossing voor het grootste natuurkundige probleem dat we kennen.

Geen bevredigende oplossingen
Beide redeneringen lijken het finetuning-vraagstuk zo op het eerste gezicht op te lossen. Maar Landsman is over geen van beide te spreken. Zo noemt hij het multiversum als oplossing voor het finetuning-vraagstuk (zie kader) niets meer dan een cirkelredenering. “Aanhangers van deze theorie stellen dat de omstandigheden in ons universum te toevallig zijn om onverklaard te blijven. En vervolgens stellen ze dat het multiversum deze omstandigheden kan verklaren. Maar dat is een cirkelredenering. Want door te zeggen dat iets toevallig is, ga je er reeds vanuit dat er heel veel mogelijkheden (universa, red.) zijn en wij één zo’n speciale mogelijkheid (ons perfecte universum, red.) getroffen hebben.” Het begrip toeval is wanneer we spreken over de bijzondere omstandigheden in ons universum dan ook niet op zijn plaats. En het multiversum kan die omstandigheden niet verklaren. Sterker nog: de theorie cijfert ze eigenlijk weg, door te stellen dat er talloze universa zijn en het niet meer dan logisch is dat er daar eentje tussenzit met de perfecte omstandigheden voor het ontstaan van leven. “Het is eigenlijk een heel oninspirerende oplossing,” vindt Landsman. “Want het neemt het bijzondere, dat je juist wilt begrijpen, weg.”

Het multiversum: een theorie die veronderstelt dat ons universum een bubbel in een zee vol met andere bubbels (universa met elk hun eigen set natuurwetten) is. Afbeelding: PublicDomainPictures / Pixabay

Maar hoe zit dat dan met die tweede oplossing: de schepper? Daar heeft Landsman vergelijkbare bedenkingen bij. “Gelovigen stellen dat het universum heel bijzonder is en suggereren daarmee reeds dat er een doel en schepper is.” Wat volgens Landsman bovendien tegen deze hypothese pleit, is dat het universum slechts nipt geschikt is voor het ontstaan van leven.

Onderzoek
Hoewel op beide oplossingen voor het finetuning-probleem nogal het één en ander op te merken valt, zijn er tot op heden eigenlijk geen gangbare alternatieven. Dat heeft meerdere oorzaken. Zo is het nogal lastig om onderzoek te doen naar deze kwestie. “Dit is een what if-kwestie: hoe zou de wereld er met andere natuurwetten hebben uitgezien? Wat zou er gebeuren als het elektron twee keer zo zwaar was of de kernkracht tien keer groter was? We kunnen dat wel uitrekenen, maar als je hier serieus onderzoek naar wilt doen, moet je weten welke variabelen je kunt variëren. En dat weten we niet. In feite gaat dit over natuurkunde die niet bestaat en die je dus ook niet kunt toepassen. Dat is voor bèta’s wat minder aantrekkelijk. Bovendien is het heel lastig om er een onderzoeksbeurs voor te krijgen, aangezien het onderzoek niet over de werkelijkheid gaat maar over mogelijke varianten daarop.”

Een overtuigende oplossing voor het verschijnsel van finetuning lijkt ver weg. Of valt dat toch wel mee? Landsman sluit niet uit dat de oplossing enige tijd voor het probleem zich aandiende al geformuleerd werd. En wel door Einstein. “Hij veronderstelde dat er maar één mogelijk heelal is, dat gebaseerd is op wiskunde die wij nog niet kennen. Kortom: het is dit of anders niks.” Einstein borduurde met zijn uitspraken voort op nog oudere veronderstellingen van de beroemde 17e eeuwse filosoof Spinoza. “Hij stelde dat ons bestaan geen doel heeft, door niemand gewild is en toch de enige mogelijkheid is.” Het is volgens Landsman een standpunt om over na te denken. “Het neemt het hele finetuning-probleem weg. Want finetuning veronderstelt dat er iets af te stemmen valt, dat er knoppen zijn waaraan gedraaid kan worden. Maar als dat niet kan – als ons heelal de enige mogelijkheid is – bestaat ook het probleem niet.” Hebben Einstein en Spinoza gelijk? Landsman denkt van wel. “Alleen hebben we op dit moment de middelen niet om dat te bewijzen. Maar ik denk wel dat dat over zo’n 100 jaar de conclusie zal zijn: er is één natuurkunde en één mogelijk universum, dat trouwens wel heel bijzonder is.”