Misterie bestaan tog / nog! - Willie Oosterhuis
Misterie bestaan tog / nog! (Deel 1)
Deur Willie Oosterhuis (skuilnaam) op 1 April 2011
Die besoek aan Prof. Eensteen, astrofisikus, eindig byna rampspoedig vir klein Christopher. Eers breek hy 'n eier. Na 'n skrobbering van sy ma soek hy vertroosting by sy pa. Op Christopher se vraag of gebreekte eiers weer sal regkom antwoord sy pa net kortaf "onmoontlik." Maar breekpunt word bereik toe die ondersoekende kleuter sy hande in die bakkie ysblokkies druk. Sy pa klap sy hand en die arme Christopher soek toe weer vertroosting by sy ma. Op Christopher se vraag of die water ysblokkies word en of die ysblokkies water word antwoord sy ma ook geïrriteerd "Ys word net water – ons is in Afrika."
Prof. Eensteen is hoogs beïndruk deur Christopher se vrae maar die ouers se antwoorde stel hom teleur. Christopher moes net ook gevra het hoekom alles is soos dit is dan is die tergendste kwessies ten orde gestel. Miskien dink Prof. Eensteen nie daaraan nie maar Christopher kon gevra het of "wonderwerke" kan gebeur soos die herstel van 'n gebreekte eier. Wonder hoe geagte geleerde sou antwoord.
"Reality is the totality of all things, structures (actual or conceptual) events (past or present) and phenomena (observable or not)." – Wikipedia
Daar bestaan maar net een realiteit naamlik realiteit totaliteit, realiteit van die onverdeelde geheel. Maar die geheel omvat 'n vreemdheid. Die wêreld van die mikro onderdele (atome en kleiner) se natuurwette en die van die makrowêreld (planete ens.) blyk onversoenbaar te wees. Tog is daar 'n soomlose konflikvrye naasbestaan in die kosmos.
Alles het begin 13.7 biljoen jaar gelede – of dalk nie
Lank, lank gelede, so word geteoretiseer, het 'n bedeling bestaan totaal vreemd gemeet aan wat ons beskou as die normale natuur. Geen natuurwet soos wat ons ken het toe gegeld nie en geen wiskundige beskrywing van die bedeling, toe, is moontlik nie.
As die patroon van die huidige bedeling terugwaarts op die pad van huidige na die verlede gevolg word, word gevind dat die kosmos al kleiner word en hierdie inkrimping (ommekeer van huidige uitdyende inflasionêre bestel) kom neer op 'n klein begin-bedeling, verskriklik klein en dig, 'n singulariteit. Dit is dan by hierdie bedeling waar geen wiskundige beskrywing moontlik is nie. Maar hou in gedagte dat wiskundige beskrywings nie realiteit as sodanig beskryf nie. Solank wiskundige beskrywing gesteun word deur observasie word wiskundige beskrywing as aanvaarbaar beskou, aldus S. Hawking.
Die verklaring van die onstaan van die kosmos is, volgens dié onstaansteorie, die van vrylating van presies die regte hoeveelheid energie van 'n veld, die Inflatonveld (iets vergelykbaar, maar ook anders dan die kragveld van 'n magneet). In 'n massale skok-gebeurtenis sou dit aanleiding gee tot 'n opvolgende proses genoem die oerknal. 99.99 % presisie is nie goed genoeg nie. 0.01% afwyking in oorsprong massa-energie sou katastrofaal wees vir die welsyn van die kosmos. Ook is gevind dat die kritieke massa/energie digtheid in 'n hele uitdyende heelal moes gehandhaaf word na die onstaan en steeds gehandhaaf word vir die 14.7 biljoen jaar na die ontstaan van die kosmos.
Die onstaan en die verloop van die kosmos, sy geskiedenis, kan vergelyk word met 'n pad op 'n hoogspandraad. Dit beteken dat die grense tussen goed en katastrofies verskriklik klein was en is. Later meer oor hierdie misterie.
Wetenskaplikes het verskeie uiteenlopende menings oor die detail van die "begin" maar daar bestaan redelike konsensus dat "tyd" onstaan het, meer korrek, ontvou het, met die oerknal. Maar daar is verdeeldheid oor ruimte se bestaan met die oerknal. Ruimte is volgens alle aanduidings oneindig, kan nie geskep of vernietig word nie.
Volgens sommige kundiges moes daar minstens 'n klein bietjie ruimte bestaan het, voor die oerknal, waarbinne die oerknal kon plaasvind. Die misterie smeek vir klaring. Hoe kan tyd en ruimte ontvou? Waar was dit "ingevou"? Hoekom is insig hiervan belangrik?
Die konsep van 'n "begin" van die kosmos en die aard van die kosmos is deel van die grondslag van kosmologie en religie en daarom is dit van kardinale belang in die verkryging van aanvaarbare perspektiewe en die integrasie van die verstaan van realiteit.
Prof. Stephan Hawking, die astrofisikus en rolstoel-gekluisterde, is van mening dat die singulariteit kon voortspruit uit 'n ouer, groter bestel. Dit staan in teenstelling met ander sienings dat daar niks was voor en buite die singulariteit nie – 'n cul de sac situasie. "Singularity, as an event, is part of a much larger older structure" skryf hy in een van sy boeke.
As dit sou wees dat die singulariteit en na-singulariteit deel is van so 'n groter ouer bestel, 'n "multiverse", sal dit verreikende implikasies inhou vir nie net die wetenskap nie, maar ook religie, en is dit die moeite werd om van nader te bekyk. Dit sal dan beteken dat alles nie begin het 13.7 biljoen jaar gelede nie. As alle wette afbreek voor die oerknal, – met terugskouing, kan met reg die vraag gevra word na die aard van die moontlike "moederbestel"? Later meer hieroor, die doel van die skrywe.
"The supreme task of the physicist is to arrive at those universal elementary laws from which the cosmos can be built up by pure deduction." – Albert Einstein
Maar die "begin" status van die babakosmos was dié van 'n hoë vlak van orde, 'n yslike stuk misterie. Ordening kan vergelyk word met 'n boek waarvan die storie georden is in woorde met die bladsye in korrekte volgorde. Die hoë orde kan verlaag word deur bv. die bladsye om te ruil. 'n Lae orde word verkry deur die bladsye los te maak en alles in die lug te gooi. So kan een van vele vlakke van laer orde verkry word. Die storie mag nog daar wees maar die status is wanorde, selfs chaoties (hoë of selfs hoogste entropie).
Stadig wen die kosmos af na laer vlakke van ordening (hoër entropie soos in die boek voorbeeld). Dit alles word vervat in die beginsels van die 2e Wet van Termodinamika. Die ironie is dat die 2e Wet van Termodinamika nie 'n wet is nie maar beskrywend van moontlikheid/kans in die natuurlike gebeurtenis- en prosesvloei. Daar bestaan geen natuurlike beperking dat die geordende boek (lae entropie) ongeordend raak (deurmekaar bladsye – hoë entropie) om weer geordend te word (blaaie in volgorde – lae entropie) op 'n natuurlike manier nie. Dit geld ook vir 'n heel eier (staat van lae entopie) wat breek (staat van hoër entropie) en weer natuurlik heel word (staat van lae entropie). Dit is 'n kwessie van moontlikhede. Die natuurwette plaas geen verbod op sodanige gebeure nie.
Tog word so 'n proses nie waargeneem in die natuur nie.
Wat is die antwoord aan Christopher wat Prof. Eensteen sou tevrede stel? "Christopher, die moontlikheid is nie uitgesluit dat die eier sal herstel nie, maar die moontlikheid is skraal. So skraal dat dit nog nooit waargeneem is nie. Geen natuurwet verhoed egter so 'n proses nie."
Hoekom nie? Die antwoord is kompleks. Maar in kort – die natuurlike neiging is (1) die volg van die weg van minste weerstand en minste energie verbruik en (2) volgens die reëls van die mikro wêreld – die spookagtige misterieuse wêreld van atome en hul boustene. Daarom vir die eier om te verrot is die makliker weg die blykbaar onomkeerbare proses.
Lewende sisteme soos lewende materie (bv. plant en dier) word gekenmerk deurdat op klein en beperkte skaal die status van hoë entropie omgekeer kan word na laer entropie. In die proses word energie van êrens onttrek om op geïsoleerde vlak die natuur se gang te verander. Maar op die balansstaat van die kosmos in geheel, is die dinamiese proses onverbiddelik na hoër entropie aan die verander.
Die toekoms van die kosmos is vasgemaak. Die storielyn is reeds geskrywe met die oerknal. Die detail vul in soos die storielyn sy onverbiddelike pad volg. Een van vele moontlike vorms van hoë entropie is die voldonge feit van die verloop van die kosmos. Daar is voorspelbaarheid in 'n onvoorspelbare bestel.
Tog na 13.7 biljoen jaar lyk dit vir die mens of die kosmos ver van hoogste status van entropie is en dat die natuur baljaar tussen wye moontlikhede van "wees."
Hoekom is die verstaan van entropie en die dinamika so belangrik? Want die wetenskap sit met die dilemma dat alles is wat dit is omdat 13.7 biljoen jaar gelede was, by wyse van spreke, die blaaie in volgorde met die oerknal – en is dit nie 'n merkwaardige situasie nie!
Kan daar twyfel ontstaan in die konsekwentheid van natuurneigings en natuurwette. Hawking se kommentaar is veelseggend. "Cosmology cannot predict anything about the universe unless it makes some assumption about the initial conditions. Without such an assumption, all one can say is that things are as they are now because they were as they were at an earlier stage. Yet many people believe that science should be concerned only with the local laws which govern how the universe evolves in time. They would feel that the boundary conditions for the universe that determine how the universe began were a question for metaphysics or religion rather than science. The situation was made worse by the theorems that Roger (Penrose) and I proved. These showed that according to general relativity there should be a singularity in our past. At this singularity the field equations could not be defined. Thus classical general relativity brings about its own downfall: it predicts that it can't predict the universe [my beklemtoning]. Although many people welcomed this conclusion, it has always profoundly disturbed me. If the laws of physics could break down at the beginning of the universe, why couldn't they break down anywhere. In quantum theory it is a principle that anything can happen if it is not absolutely forbidden. Once one allows that singular histories could take part in the path integral they could occur anywhere and predictability would disappear completely. If the laws of physics break down at singularities, they could break down anywhere. The only way to have a scientific theory is if the laws of physics hold everywhere including at the begining of the universe. [My beklemtoning] One can regard this as a triumph for the principles of democracy: Why should the begining of the universe be exempt from the laws that apply to other points. If all points are equal one can't allow some to be more equal than others."
Miskien is die geboorte van die kosmos nog nie goed verstaanbaar nie, daarom bestaan daar 'n dilemma. Hartle en Hawking het voorstelle gemaak rondom die "begin" dilemma. Logika stel dat dit onmoontlik is om te aanvaar dat daar net niks was voor die singulariteit nie en dat die singulariteit uit niks kon ontstaan het hoewel daar wel wetenskaplikes is wat verklarings voorhou van "alles uit niks."
Die "no boundary" teorie is voorgestel. Die teorie kom tot die interessante punt dat daar nie nie net 'n "moederbestel" kon wees nie maar dat daar ook 'n "ander soort tyd" was (en dalk nog steeds is). Hierdie tyd het die ongelukkige benaming ontvang van "imaginary time." Hierdie moederbestel-tyd in die woorde van Hawking is hoewel "imaginary" tog "real."
Voordat ons "imaganary time" kan verstaan moet ons eers na gewone tyd kyk.
Tyd en ruimte – die struktuur waar gebeure kan plaasvind
"We will first understand how simple the universe is when we recognize how strange time is." – J. A. Wheeler
Tyd – ruimte het ontvou met die singulariteit met die oerknal. Dit beteken dat die singulariteit die potensiaal van tyd-ruimte in sy wese gehuisves het OF dat tyd-ruimte 'n noodwendige gevolg is van die nuutgebore dinamiese bestel. Die implikasie hiervan is nog nie verreken nie.
Tyd en ruimte vorm die vier dimensies (hoogte, breedte en lengte en tyd) van die kosmos en vorm 'n eenheid naamlik tyd-ruimte. 'n Tyd-ruimte-bestel gee die vermoë aan normale materie om te bestaan en dinamies te wees dus evolusionêr in aard te wees. In 'n dinamiese bestel kan gebeure plaasvind (teenoor 'n onveranderlike statiese bestel) en hierdie plaasvind van gebeure word gekenmerk deurdat dit 'n eenrigting verloop toon vanaf toekoms (die moontlikhede) na verlede (werklikhede) volgens menslike persepsie. Maar die misterie is dat daar ook geen natuurwet bestaan wat so 'n eenrigting verloop afdwing nie. Natuurwette toon geen onderskeid in rigting van verloop van prosesse nie (omni-direktioneel). Potensieel behoort eier wat breek ook te kan herstel, dood om te keer na lewe, gas wat ontsnap uit 'n bottel Coke weer terug te keer na die bottel. Maar dit word nooit waargeneem nie.
Wat is tyd, die een aspek van tyd-ruimte? Tyd is die waarneembare fenomeen van 'n dinamiese bestel en meet die skeiding van gebeurtenisse in tyd-ruimte. Anders gestel is tyd die manier om die duur tussen veranderende momente / oomblikke te meet en die maatstok is beweging / verandering (dinamika), synde die beweging van die aarde om die son of die maan om die aarde of meer modern, die beweging van sekere atoomonderdele. Tyd vloei nie, tyd is 'n afhanklike attribuut van verandering. Dit beteken dat sou 'n dinamiese bestel (soos die kosmos) staties word en verandering nie meer plaasvind nie, sal tyd nie meer waargeneem kan word nie. Sou 'n statiese bestel dinamies word ontvou tyd as fenomeen integraal tot die dinamiese bestel.
Hoekom word die verloop van tyd gekenmerk deur eenrigting verloop of anders gestel, hoekom vind gebeure plaas asof die verlede nie weer kan plaasvind nie?
Eenrigting verloop van gebeure, dus ook eenrigting verloop van tyd word deur geen natuurwet afgedwing nie. Net soos gebreekte eier óf kan herstel, óf kan verrot, so bestaan die moontlikheid ook dat gebeure weer na die verlede se rigting kan verloop. Maar die moontlikheid van ommekeer van gebeure na die verlede vind nie plaas nie en word ook nie waargeneem nie. Want die pad terug in die verlede sal lyk soos die pad wat uit die toekoms ontvou. Dit is die baie belangrike konsekwensie van die Tweede wet van Termodinamika. Al stap jy terug van die moment van "nou" na die verlede, volg jy die pad asof die toekoms die nuwe "nou" word. Verlede bly 'n geslote afgehandelde verlede.
Die uitdyende kosmos – ruimte wat swel
Tot sowat 90 jaar gelede was die siening dat die kosmos stabiel was in terme van uitdying of inkrimping. Hubble kon deur waarneming vasstel dat galaksies van mekaar wegbeweeg. Die verklaring huidig is dat ruimte swel. Maar die knuppel in die hoenderhok was bewyse wat bevind het dat die swelling versnel asof 'n krag werksaam is wat die versnelling dryf.
Verskeie eksperimente bevestig hierdie verskynsel. Maar die kersie op die koek is WMAP ondersoek van NASA wat die kosmos se geskiedenis tot 380 000 jaar na die oerknal kon evalueer. WMAP bevestig dat die kosmos nou uit net sowat 5% gewone materie bestaan. Sowat 95% van die kosmos bestaan uit materiaal wat effens tot glad nie verstaanbaar is nie. Dit maak mens redelik nederig en dwing enigeen om versigtig te wees met uitsprake.
Die sowat 95% word verdeel in (1) Koue donker materie 25% (2) Donker energie 70%. Donker energie word nou voorgehou as die moontlik grootste oorsaak van versnelde tempo van uitdying. Maar verstommend is NASA se WMAP bevinding dat donker energie, 380 000 jaar na die oerknal, gering was as 'n onderdeel van die kosmos. Dit is nie misplaas nie om te vra waar kom donker energie vandaan en waarheen is dit op pad met die kosmos. Dit is na 13.7 biljoen jaar die dominante onderdeel van die kosmos. Maar uiters min kan van donker energie verklaar word behalwe dat dit eksoties is en die kosmos deurtrek van hoek tot kant – selfs die niks van ruimte asook ruimte tussen die elektrone, protone en die neutrone, die boustene van elke atoom, die boustene van normale materie. Dit is duidelik dat die uitdyende effek van donker energie al meer die oorhand kry op gravitasie se aantrekkende en inkrimpende effek in die kosmos as geheel.
Wat sou die aard van en effek van donker energie se beheer wees?
Die niks – die vakuum van ruimte
Daar bestaan nie 'n plek in die kosmos waar daar niks is nie. Donker energie, byvoorbeeld, vul alles teen konstante digtheid en veroorsaak dat die kosmos, globaal gesien, 'n temperatuur nie minder as 2.7 grade Kelvin handhaaf. Dus genoeg energie vir "lewe" van atoom-onderdele. Donker energie het geen "barrier" nie. Soos venster se ruit geen "barrier" is vir lig, so is daar niks bekend wat donker energie kan versper nie. Die konstante aard van donker energie in 'n al groter wordende kosmos is een van die tergende geheime.
"The vacuum is the most complex substance in the universe. Within it are all particles and forces, even those unknown to science. Physicists now believe that the vacuum – the emptiness in deep space, or even in a vacuum chamber – holds the secret to the newest question in cosmology: what is this mysterious [repulsive force], this anti-gravity force that flattens out the universe and pushes galaxies apart." – Charles Seife
Dit is dalk net moontlik dat subatomiese entiteite, soos bv 'n elektron, donker energie as platvorm nodig het om in te bestaan en te funksioneer. Donker energie mag moontlik die medium wees waarbinne energie-golfies kan vibreer. Dit is ook net moontlik dat donker energie optree soos 'n verdikkings en verstadigings medium sodat energieke materiaal / "stuff" in verhouding met mekaar kan kom om sodoende atome ens. te vorm.
Simmetrie – die goue draad
Simmetrie is die naam wat die onderliggende harmonie, proporsionaliteit, balans en patroonmatigheid uitdruk.
Wetenskaplikes het bevind dat die verskynsel simmetrie, wat by wyse van spreke dien soos die geverfde strepe in die donker mis vir die reisiger, ook diensbaar is vir die ondersoeker van die kosmos se aard. Die natuur het patoonmatigheid inherent in sy wese. Afwyking daarvan is spesiaal en verdien aandag en verklaring. Simmetrie het meer as 'n hulpmiddel geword in die soeke na 'n verklaring van die geheimenisse van die natuur – dit het nie net 'n handige maar ook noodsaaklike hulpmiddel geword.
'n Sfeer is 'n voorbeeld van perfekte simmetrie. Maak nie saak hoe die waarnemer dit waarneem nie, geen verandering vind plaas nie, die sfeer bly simmetries. 'n Kubus behou ook simmetrie maar as die waarnemer dit roteer lyk dit soms asof dit non-simmetries raak. Maar gou ontdek die waarnemer die simmetriese "goue" draad ook in 'n kubus. Selfs in die geskiedenispad vanaf die oerknal tot huidig kan die draad van simmetrie gevind word.
En dit is hierdie goue draad wat die skrywer ook wil volg om te filosofeer en teoretiseer rondom die moontlike bestel voor die oerknal, toe die skynbare perfekte simmetrie verbreek is deur die oerknal, die moontlike bestel van "imaginary time."
Die gebrek aan kennis van die onstaans-bestel voor die oerknal belemmer die mensdom se vermoë om klinklaar alles te verklaar.
Miskien word die mensdom kundig genoeg om (na aanleiding van die Hadron versneller onder die Alpe) 'n mini "begin omstandigheid / bestel" kunsmatig te skep om so 'n mini kosmos te skep en so die geheime van die onstaan van die kosmos te ontrafel.