Teksten over onze ruimte-tijd 
MENU
- VOORWOORD
- INLEIDING
- DE OORSPRONG VAN DE TIJD
- DE KOSMISCHE KLOK EN DE ATOMAIRE KLOK
- DE TIJD EN DE NATUURWETTEN
- VERLEDEN, HEDEN EN TOEKOMST
- DE RICHTING VAN DE TIJD
- DEFINITIES VOOR DE TIJDEN
- INHOUDSOPGAVE
Voorwoord.
In den beginne schiep God de hemel en de aarde. De aarde nu was woest en ledig, en
duisternis lag op de vloed, en de Geest Gods zweefde over de wateren. En God zeide: er zij
licht; en er was licht. (Genesis 1:1-3.)
Lees deze tekst hardop via TTS-Hans of TTS-Karin.
Hubble's
Deepest-Ever View of the Universe Unveils Myriad Galaxies Back to the Beginning of
Time
Link to the picture of the Universe Down Under Unveils Myriad
Galaxies also
Op deze webpagina's wordt in het kort een samenvatting gegeven over de huidige ideeën omtrent het ontstaan van het heelal en de oorsprong van ruimte en tijd. Mijn persoonlijke visie over dit thema is, dat de schepping en de natuurwetten van goddelijke oorsprong zijn en de mens nimmer in staat zal zijn de scheppingsdaad volledig te doorgronden. Met moderne telescopen en andere instrumenten wordt steeds verder gekeken in de onpeilbare diepten van het heelal, waarbij het besef langzaam tot ons doordringt, dat daarbij de grenzen steeds verder wijken voor de menselijke horizon.
Terug naar MENU
- Lees deze tekst hardop via TTS-Hans of TTS-Karin.
De oorsprong van de tijd.
Algemeen wordt aangenomen dat de tijd begint met de schepping van het heelal. De tijd, de
materie en de ruimte ontstaan uit het niets op het tijdstip nul op de klok van de
kosmische tijd. Daarvoor was er geen tijd en ruimte. Uit een onvoorstelbare hoeveelheid
energie in een enkel punt (eigenlijk bijzondere toestand of singulariteit) samengebald
ontstaat het huidige heelal. De energie spat alle kanten uit en hierbij ontstaat de ruimte
en tijd. Tijdens het uitdijen van deze energie-bol vindt de transformatie plaats van
energie in materie. Het uitdijen van deze in alle richtingen weggeslingerde energie en
materie vindt nog steeds plaats. Vanaf het tijdstip nul tot het heden evolueert het heelal
en ontstaan sterren, sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels. Als het
heelal blijft uitdijen, zal ze steeds ijler worden, wat betreft de dichtheid van
sterrenstelsels. Ook is het mogelijk dat het uitdijen op een gegeven ogenblik stopt en
overgaat in een samentrekking. De sterrenstelsels kunnen dan weer ineenstorten in de
oorspronkelijke energie-bol en het proces van schepping kan opnieuw aanvangen. Kort
geschetst is dit de theorie van de oerknal (big
bang universe).
Net als de biologie is de astronomie een studie van een geschiedenis (evolutie). Evenals
er biologen zijn die de evolutie theorie van Darwin ontkennen, zijn er kosmologen die de
big bang ontkennen. De oerknal, waarbij alle materie eensklaps ontstaat, wordt vervangen
door de eeuwig durende schepping van materie uit het niets. Af en toe ontstaat hier en
daar in de lege ruimte een atoom met een zekere regelmaat. Deze atomen zijn nodig om de
wegvluchtende materie van het uitdijende heelal aan te vullen en het heelal een eeuwig
karakter te geven. Het heelal en dus ook de tijd hebben volgens deze visie altijd al
bestaan. Er is geen evolutie en het heelal vertoont ten allen tijde dezelfde aanblik (steady state universe).
Tenslotte zijn er ook nog de compromis zoekende kosmologen, die van beide boven geschetste
theorieën iets overnemen en door elkaar mengen. Volgens hen komt het huidige heelal te
voorschijn uit een aantal kleinere oerknallen (little bangs), die ook nu nog kunnen
optreden, bij voorbeeld in de vorm van zwarte gaten. Ons heelal zou van buiten af gezien
een van deze zwarte gaten kunnen zijn. Omdat wij ons in dit heelal bevinden, doet dit voor
ons aan als een 'wit gat'. Het zwarte gat moeten we dan zien als een put, waarin materie
en energie (ook licht) verdwijnt, doordat het naar binnen wordt gezogen, en een 'wit gat'
als een bron, waarin materie en energie ontstaat en naar buiten wordt geslingerd. De
ruimte en tijd hebben in elk zwart gat (singulariteit)
een eigen oorsprong en er zijn meerdere heelallen en tijden (inflationary universe).
Terug naar MENU
Lees deze tekst hardop via TTS-Hans of TTS-Karin.
De kosmische klok en de atomaire klok.
In de vorige paragraaf is ingegaan op de oorsprong van de tijd. We kunnen de evolutie van
het heelal beschouwen als een serie voorvallen, die achtereenvolgens plaatsvinden tijdens
de expansie van het heelal. Op de kosmische klok lezen we de expansie-tijd af. In feite
wordt deze kosmische tijd gemeten
met behulp van lichtstralen, die worden uitgewisseld tussen twee voorvallen. Een voorval
is een gebeurtenis, die plaatsvindt
op een bepaald tijdstip en in een bepaald punt van de ruimte. Tijd en ruimte horen bij
elkaar, als het gaat om tijdmetingen. Een voorval vindt plaats bij een voorwerp, bv. een
atoom of een ster, dat licht kan uitzenden of ontvangen. In deze zin hoort ook de massa,
waaruit de kosmos bestaat onafscheidelijk bij de ruimte en tijd.
Ons heelal is gevuld met materie en energie. De materie kan worden omgezet in energie en omgekeerd, volgens de welbekende formule van Einstein E=mc². Hierin is E de hoeveelheid energie, die nodig is om de hoeveelheid massa m te laten ontstaan, terwijl c² het kwadraat van de lichtsnelheid c is. Omgekeerd kan uit deze massa m de energie E ontstaan tijdens een bepaald voorval. Massa en energie zijn in wezen aspecten van een en hetzelfde iets.
Radioactiviteit is een proces waarbij atomen uiteenvallen en waarbij massa wordt
omgezet in energie. De mate van uiteenvallen van een bepaald element, bv. uranium, kan
gemeten worden en is afhankelijk van de verstreken tijd. Dit biedt een alternatieve
mogelijkheid om tijd te meten. We spreken dan van atomaire tijd. In de zon wordt energie opgewekt tijdens de versmelting
van atoomkernen, waarbij massa wordt omgezet in energie. Door de energie produktie van de
zon te meten, kan het massa verlies van de zon worden berekend. Op grond van dit soort
metingen kan een schatting worden gemaakt van de levensduur van onze zon of een
willekeurige andere ster. Ook deze schattingen zijn gebaseerd op de atomaire tijd.
De levensduur van het heelal kan enerzijds worden gemeten aan de hand van de expansie van
sterrenstelsels op de kosmische tijdschaal en anderzijds aan de hand van radioactief
verval van elementen of massaverliezen in sterren op de atomaire klok.
Terug naar MENU
Lees deze tekst hardop via TTS-Hans of TTS-Karin.
De tijd en de natuurwetten.
In de vorige paragraaf was sprake van twee klokken, de kosmische en de atomaire klok. Om
beide klokken te laten gelijk lopen, zijn de natuurkundigen genoodzaakt een fundamentele
veronderstelling te maken. Dit is de aanname dat de natuurconstanten, zoals bijvoorbeeld
de constante c van het licht in de formules van Einstein en de constante van de
zwaartekracht in de formules van Newton, niet veranderen in de loop van de tijd. De
natuurwetten gelden overal en altijd, waar en wanneer ook tijdens het gehele bestaan van
het heelal.
Over het geldig zijn van de natuurwetten tijdens het begin van het heelal (tijdens en vlak
na de oerknal) wordt tegenwoordig druk gespeculeerd. De modernste theorieën spreken over
het ontstaan van de natuurwetten op dit ogenblik en proberen een ontwikkeling te schetsen
van het tevoorschijn komen van de vier bekende soorten natuurkrachten. Deze krachten komen
dan voort uit een enkel soort oerkracht in de unificatie theorieën. Het laatste woord is
hierover nog lang niet gezegd.
Daarnaast is er nog de aanname dat de lichtsnelheid de grootste snelheid is waarmee in de
natuur signalen (energieën) kunnen worden uitgewisseld. Ware dit niet zo, dan zou in de
natuur de wet van oorzaak en gevolg niet meer opgaan. Dat wil zeggen dat als het ene
voorval het gevolg is van het andere voorval, dit ene voorval eerder plaatsvindt dan het
andere. Op deze wijze kunnen we onderscheid maken tussen verleden, heden en toekomst. Dit
is dan een indeling op de kosmische tijdschaal.
Op de atomaire tijdschaal verschijnt het verschil tussen verleden en toekomst door in de
natuurkunde formules de tijd t te vervangen door -t. Natuurkundig gezien is hier de tijd
omkeerbaar, omdat de atomaire processen omkeerbaar zijn in de tijd. Het tijdstip nu, het
heden, is willekeurig te kiezen, door de tijd gelijk aan nul stellen in de formules. Naast
de invariantie van de natuurwetten voor omkering in de tijd, kent men ook de invariantie
voor omkering in de ruimte en omkering van lading. De tijd-invariantie kan alleen
optreden, terwijl de andere invarianties in het algemeen in bepaalde combinaties optreden
(bv. ruimte en lading) of alle drie tegelijk.
Terug naar MENU
Lees deze tekst hardop via TTS-Hans of TTS-Karin.
Verleden, heden en toekomst.
We gaan in deze paragraaf verder met de indeling van de tijd in verleden, heden en
toekomst. In de relativiteitstheorie kan door de eindigheid van de lichtsnelheid een voorval A gevolgd worden door een
voorval B, gezien door een waarnemer, terwijl een andere waarnemer eerst B en daarna A
ziet. Deze voorvallen kunnen dan echter niet in het verband van oorzaak en gevolg worden
geplaatst. Zo kan het ook gebeuren, dat A en B voor de ene waarnemer gelijktijdig optreden
en voor de andere niet, mits A en B niet op dezelfde plaats voorvallen. Het begrip
gelijktijdigheid is absoluut voor gebeurtenissen op dezelfde plaats. Iedere waarnemer
ervaart dit als gelijktijdig. Gelijktijdigheid van voorvallen op verschillende plaatsen in
het heelal kan alleen gedefinieerd worden als er een gemeenschappelijke oorsprong in
ruimte en tijd bestaat. Alleen dan kunnen aan de begrippen 'voor' en 'na' op natuurlijke
wijze een zinvolle betekenis worden gegeven.
De oerknal heeft voor elke waarnemer in
het heelal een gelijke oorsprong in ruimte en tijd, per definitie. Straling afkomstig uit
een gebied op vijftien miljard lichtjaren afstand lijkt zijn oorsprong te hebben gehad in
de oerknal en is onlangs ontdekt gelijkmatig en uit alle richtingen van de verre ruimte te
komen. Het licht van deze achtergrondstraling van het heelal is vijftien miljard jaar oud, omdat
het licht er die tijd over gedaan heeft om de afstand tot ons te overbruggen. Men schat in
verband daarmee de leeftijd van het expanderende heelal op ruwweg vijftien miljard jaar
met allerlei onzekerheden in de metingen.
Vanuit het standpunt van een waarnemer gezien, kunnen signalen (lichtstralen) uit het
verleden worden ontvangen en kunnen signalen naar de toekomst worden uitgezonden. De
volgorde van ontvangst en uitzending kan (via een natuurkundig proces) door oorzaak en
gevolg worden verbonden. Op grond hiervan kan de ruimte-tijd worden ingedeeld naar een
verleden, huidig en toekomstig gebied. Daarnaast zijn er in de ruimte-tijd van Einstein
gebieden aan te wijzen waar voorvallen niet op deze wijze door oorzaak en gevolg verbonden
kunnen worden. Dit is een voor deze waarnemer verboden gebied, waarvan hij evenwel weet
dat ze bestaat. Omdat de wet van oorzaak en gevolg voor elke waarnemer geldt, is dit
gebied voor geen enkele waarnemer toegankelijk. Zou dit wel het geval zijn, dan is daar
geen onderscheid te maken tussen de begrippen voor en na, evenals het onderscheid tussen
verleden, heden en toekomst. Het reizen in de tijd naar het verleden en reizen met een
snelheid groter dan het licht, wat men in science-fiction films ziet gebeuren, vindt
plaats in dit voor elke waarnemer ontoegankelijke gebied. Boven vermelde indeling in
verleden, heden en toekomst geldt voor de relativistische tijd van Einstein.
Terug naar MENU
Lees deze tekst hardop via TTS-Hans of TTS-Karin.
De richting van de tijd.
De atomaire processen zijn omkeerbaar in de tijd. Daarom zijn hier de begrippen oorzaak en
gevolg onderling verwisselbaar. Een anti-deeltje heeft de eigenschappen van het deeltje,
waarvan het de tegenpool vormt, door de tijd in de natuurkunde formules om te keren. Het
gedrag van een antideeltje (bv. positron) is exact te voorspellen door het op te vatten
als het gewone deeltje (bv. elektron), dat terugloopt in de tijd. Met andere woorden als
een deeltje, dat uit de toekomst in het heden verschijnt en naar het verleden verdwijnt.
Dit anti-deeltje verdwijnt als het zijn tegenpool, het gewone deeltje, ontmoet. Hun
gezamenlijke massa verdwijnt in een hoeveelheid energie, volgens E=mc².
In het rijk van de elementaire deeltjes, zoals protonen, neutronen en elektronen, bestaan
toekomst, heden en verleden naast elkaar. Hier is de richting van de tijd omkeerbaar en is
het niet zonder meer aan te geven welke de werkelijke richting is waarheen de tijd gaat.
Omdat anti-materie in het heelal zeldzaam is en steeds vernietigd wordt door contact met
gewone materie zou dit een aanwijzing kunnen zijn, wat de richting is voor de werkelijke
tijd en de werkelijke volgorde voor verleden, heden en toekomst.
Terug naar MENU
Lees deze tekst hardop via TTS-Hans of TTS-Karin.
Definities voor de tijden.
In plaats van atomaire tijd, waar
de tijd gemeten wordt aan de hand van atomaire processen, zou men eigenlijk van nucleaire tijd moeten spreken, als
het gaat om processen, die zich afspelen tussen de nucleonen, zoals protonen, neutronen en
elektronen, de bouwstenen van de atomen. De eenheid van tijd, de seconde, is gedefinieerd
met behulp van de duur van de trilling van het licht in een speciale spectraallijn van het
element Cesium. Hier is sprake van echte atomaire tijd, omdat deze speciale spectraallijn
een atomair verschijnsel is. De atoomklokken worden dan ook geijkt op genoemde
spectraallijn en de mechanische klokken worden daar weer op bijgesteld.
Zo wordt er in de natuurkunde ook wel het onderscheid gemaakt tussen absolute tijd, gemeten door
mechanische klokken, waarvoor de wetten van Newton gelden, en relativistische tijd, gemeten
door lichtstralen, die tussen voorvallen worden uitgewisseld, waarvoor de wetten van
Einstein van toepassing zijn.
Het onderscheid tussen kosmische tijd
en atomaire of nucleaire tijd, zoals die gemaakt is in deze beschouwing over de tijd,
berust in de diverse natuurwetten van de macrokosmos en microkosmos. De mogelijkheid of
onmogelijkheid van unificatie van deze wetten in een consistente theorie hangt samen met
de problemen van de tijd.
Lees deze tekst hardop via TTS-Hans of TTS-Karin.
Terug naar MENU
== 1 TEKSTEN OVER ONZE RUIMTE-TIJD
>> 2 HET RUIMTE-TIJD CONTINUÜM
>> 3 DE RUIMTE-TIJD IN DE MACROKOSMOS
>> 4 DE RUIMTE-TIJD IN DE MICROKOSMOS
>> 5 RUIMTE-TIJD DIAGRAMMEN
>> 6 TABEL VOOR KWARKS EN HADRONS
>> 7 TABEL VOOR KWARKS EN LEPTONS
>> 8 DE TIJDRAMEN VAN DE RUIMTE
>> 9 BEGRIPPENLIJST KOSMOLOGIE
>> 10 WISKUNDIG AANHANGSEL
>> 11 SAMENVATTING
>> 12 REFERENTIES
NextUp.com - The Power of Spoken Audio
Download
free trial TextAloud | News
Aloud | WeatherAloud
Terug naar WELKOM OP DE WEBSITE
Copyright 1996 John N's Web. Webmaster en auteur Drs Jan Nentjes. TTS geluids-files via Text Aloud.