Dat wij in dit heelal kunnen leven is gerust een mysterie te noemen. Waren enkele wetmatigheden uit de fysica een beetje anders geweest, dan was hier leven al onmogelijk. Die onwaarschijnlijkheid roept vragen op die niet alleen voor astrofysici fascinerend zijn. 

Ons heelal blijkt het leven van moreel en intelligent leven mogelijk te maken. Dat lijkt voor ons een banale observatie, maar niet voor de astrofysici. Die hebben ontdekt dat de wetten en de constanten van de fysica bijzonder fijn afgestemd moeten zijn om die mogelijkheid open te laten. Zij staan voor het mysterie van “the fine tuning of the universe”. Met dit begrip zijn ook de leken in het vak al enigszins vertrouwd. Denk aan de violist die voor de aanvang van het concert zijn snaren fijn afstemt, niet te strak en niet te slap, anders klinkt zijn viool vals. Zo is het ook met de wetten van de fysica, maar dan op veel grotere schaal.

Fine tuning van het onwaarschijnlijke heelal

Geraint Lewis en Luke Barnes zijn als astrofysici verbonden aan de Universiteit van Sidney. Zij hebben een boek gewijd aan dit verschijnsel van fine tuning: A Fortunate Universe. Life in a Finely Tuned Cosmos. Belangwekkend voor fysici en fascinerend ook voor filosofen en theologen.

Dan was ons heelal totaal onherbergzaam geweest voor menselijk leven

Hun betoog begint bij de vraag wat er in de geschiedenis van ons heelal gebeurd zou zijn als de waargenomen wetten en constanten een heel klein beetje anders waren geweest. Want dat had gekund. In feite hadden zij talloze mogelijkheden om anders te zijn. De zwaartekracht bijvoorbeeld, of de nucleaire interactie tussen protonen en neutronen in de kern van de atomen. Zo ook de massa van het elektron. Enzovoort.

Maar die mogelijkheden werden niet benut en dat is maar goed ook. Want dan was ons heelal totaal onherbergzaam geweest voor menselijk leven.

Als ons universum een soep was geworden

Een eerste voorbeeld (uit vele) gaat over de veel besproken donkere energie (‘dark energy’). Die is de drijvende kracht achter de steeds versnellende expansie van het universum, ook vandaag nog, veertien miljard jaren na het ontstaan van dat universum. 

Eén mogelijkheid om die donkere energie te verklaren is door uit te gaan van het bestaan van de zogenaamde vacuümenergie. De vacuümenergie is altijd aanwezig geweest in ons universum, onafhankelijk van materie of van straling. De hoeveelheid vacuümenergie is evenwel 10¹²⁰ maal groter dan de hoeveelheid donkere energie.

Ons universum zou bestaan hebben uit een soep van waterstof- en heliumatomen.

Stel nu dat deze laatste een ietsje groter was geweest (10¹²) – wat vergeleken met die 10¹²⁰ van de vacuüm energie onbeduidend weinig is – dan zou de expansie van ons universum zo snel zijn gegaan dat er zich geen sterrennevels, geen sterren, geen planeten en uiteindelijk geen complexe levende wezens konden vormen. Ons universum zou bestaan hebben uit een soep van waterstof- en heliumatomen, los van elkaar rondzwervend in een zo goed als lege ruimte.

Of één grote compacte massa

Maar zo nemen we aan, zeer correct overigens, dat die donkere energie overwegend positief is. Dat betekent dat ze, in tegenstelling tot de zwaartekracht die een samentrekkend effect heeft, ons heelal uit elkaar drijft. Veronderstellen we echter dat die donkere energie in zekere mate (in te hoge mate) ‘negatief’ zou zijn, dan zou deze donkere energie de expansie van het heelal afgeremd en zelfs omgekeerd hebben. Met als gevolg dat planeten, sterren en sterrennevels in elkaar gestuikt waren, met als resultaat één grote compacte massa. 

Een kleine hoeveelheid van dergelijke negatieve donkere energie zou niet veel kwaad gekund hebben, maar een grotere zou het einde van de tijden nabij hebben gebracht; te vroeg allicht om de lange tijd vereisende ontwikkeling van complex leven toe te laten.

Het elektron, fundamenteel deeltje van het universum

Een tweede voorbeeld van fine tuning ontdekken we in de massa van het elektron. Het elektron is één van de fundamentele deeltjes van het universum. Zijn massa is overal dezelfde en kan heel precies gemeten worden: ze bedraagt 9,10938215 maal 10^-31kg. Was die massa een heel klein beetje lichter geweest, dan hadden de gekende chemische reacties (met hun combinatie van atomen) geen doorgang gevonden. En bijgevolg geen soliede planeten, geen stabiele DNA-moleculen, geen beenderen, geen celwanden… geen leven.

Opnieuw ongeschikt voor menselijk leven.

Een elektron met een iets zwaardere massa (ongeveer 2 maal 10^-30 kg) zou daarentegen de vorming van atomen onmogelijk hebben gemaakt. Dan hadden de atoomkernen de elektronen zo sterk aangetrokken dat ze niet meer op veilige afstand van de atoomkern konden blijven cirkelen. De atoomkernen zouden samen één grote massieve klomp hebben gevormd. Opnieuw zou het heelal in elkaar gestuikt zijn, ongeschikt voor menselijk leven. 

Toeval of een intelligente schepper in het spel?

Hoe kunnen we deze en vele andere verschijnselen van fine tuning interpreteren zonder ze te miskennen of te vervormen? Die interpretaties kunnen in hoofdzaak twee richtingen inslaan. Is dit alles te danken aan louter gelukkig toeval of is er het opzet van een intelligente scheppende kracht in te onderkennen? 

Dergelijke interpretaties vallen buiten de bevoegdheid van de wetenschap, maar ook een wetenschapper is een mens en als mens kan hij/zij ze niet blijven uitstellen. Ze moeten een plaats krijgen in hun levensbeschouwing. 

Lewis en Barnes nemen in hun boek geen uitgesproken stelling in, wat hen siert. Hoewel, Lewis onderzoekt de argumenten eerder in het voordeel van het “gelukkige toeval” en Barnes meer in het voordeel van de intelligente scheppende kracht, dus van het dikwijls zo versmade “intelligent design”. Beiden zijn het met elkaar eens dat wij leven in een uiterst onwaarschijnlijk heelal en dat die onwaarschijnlijkheid de behoefte aan een verklaring oproept.

Niet één maar vele universa

De voorstanders van het gelukkige toeval pogen dit vraagstuk uit theïstisch vaarwater te houden door het een plaats te geven in het concept van het multiversum. Als er niet één universum zou bestaan, het onze, maar een eindeloze veelheid van universa met elk hun eigen wetmatigheden en constanten, dan is het te verwachten dat één daarvan wel geschikt zou zijn voor menselijk leven. 

Barnes meent te mogen besluiten dat het geloof in God niet strijdig is met dit wetenschappelijk onderzoek

Volgens de huidig stand van de wetenschap zouden die vele universa dan wel gelijktijdig moeten zijn ontstaan. Lewis en Barnes vinden het scenario van de geschiedenis van dergelijk multiversum nogal problematisch. Wat niet belet dat dit tijdens congressen voor kosmologen en astrofysici voer is voor vele gedachtewisselingen.

Vooral Barnes meent te mogen besluiten, na een scherpzinnige gedachtewisseling met Lewis, dat het geloof in God, in een theïstische transcendente God als schepper van het heelal, niet strijdig is met het wetenschappelijk onderzoek van astrofysici en kosmologen. Integendeel, dit geloof schenkt aan de wetenschap van de fysica (en van de scheikunde) een fundament dat uitnodigt tot steeds dieper onderzoek van ons mysterieuze universum.

Vertaling Guido Dierickx SJ

[Wil je verhalen als deze niet missen? Schrijf je in voor onze nieuwsbrief]