Alles en Niets

Over de schoonheid van het heelal

Stefan Klein

AUP

Originally published as: “Das All und das Nichts. Von der Schönheit des Universums” © S. Fischer Verlag GmbH, Frankfurt am Main, 2017

[ISBN 978-3-10-397261-0]

Vertaling: Meindert Burger

Ontwerp omslag: Suze Swarte

Ontwerp binnenwerk: Crius Group, Hulshout

ISBN 978 94 6372 350 3

e-ISBN 978 90 4854 322 9 (pdf)

e-ISBN 978 90 4854 323 6 (ePub)

NUR 910

Uitgeverij AUP is een imprint van Amsterdam University Press.

© S. Klein / Amsterdam University Press B.V., Amsterdam ٢٠١٨

Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

Voor zover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16B Auteurswet 1912 jº het Besluit van 20 juni 1974, Stb. 351, zoals gewijzigd bij het Besluit van 23 augustus 1985, Stb. 471 en artikel 17 Auteurswet 1912, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan de Stichting Reprorecht (Postbus 3051, 2130 KB Hoofddorp). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet 1912) dient men zich tot de uitgever te wenden.

De uitgeverij heeft ernaar gestreefd alle copyrights van in deze uitgave opgenomen illustraties te achterhalen. Aan hen die desondanks menen alsnog rechten te kunnen doen gelden, wordt verzocht contact op te nemen met Amsterdam University Press.

Inhoud

1
De poëzie van de werkelijkheid

Een roos laat ons zien dat niets en niemand volstrekt op zichzelf staat. Hoe meer we over de verhoudingen in het universum te weten komen, hoe raadselachtiger de wereld wordt.

2
Een knikker in het heelal

De aarde komt op boven de maan en wij zien het universum bij zijn geboorte. Achter het zichtbare heelal gaan veel grotere ruimten schuil. De werkelijkheid is totaal anders dan ze lijkt.

3
De lichtstraalpassagier

Een jongeman vraag zich af wat dat is, licht. Door na te denken over het licht wordt hem de wereld duidelijk. Ruimte en tijd openbaren zich. Maar wanneer Albert Einstein sterft, is het licht nog altijd een raadsel voor hem.

4
De wereldgeest faalt

Er raast een orkaan over Duitsland, niemand heeft het noodweer zien aankomen. Redenen waarom de wereld onberekenbaar is en hulde voor het creatieve universum.

5
Een misdaadverhaal

Een nietsontziende bende rooft appartementen in Londen en New York leeg. Hoewel de inbrekers van tevoren niets hebben afgesproken, lijkt hun handelwijze perfect gecoördineerd te zijn. Commissaris Glock onderzoekt of er in deze zaak een achterliggend, geheim plan is, maar komt er bekaaid af. Conclusie: alle plaatsen ter wereld zijn in werkelijkheid één en dezelfde.

6
Is de wereld echt?

Een hamer raakt een duim. De hamer bestaat, zoals alle materie, uit leegte. Hoe kan niets zo’n pijn doen? En: bestaat het niets eigenlijk wel?

7
Wie heeft dit besteld?

Wij leven in een schaduwwereld. Waar we ook kijken, er is twintig keer meer dan wat zich aan ons laat zien. Meer wat? We hebben geen flauw idee. Maar zonder donkere energie en zonder donkere materie zouden we niet kunnen bestaan.

8
Hoe de tijd verstrijkt

Door een grijs wordende baard sla je aan het piekeren over waarom het verleden niet kan terugkeren. Wij ervaren het verstrijken van de tijd omdat we niet alwetend zijn. Ook het universum wordt ouder.

9
Achter de horizon

De nacht is donker omdat de wereld een begin heeft gehad. Sindsdien dijt het universum uit. Het heelal is groter dan wij ons kunnen voorstellen. Gedachten over verbazing.

10
Waarom wij er zijn

In ieder van ons blijkt een van de verbazingwekkendste eigenschappen van het universum te schuilen: intelligent leven is niet alleen mogelijk, maar zelfs waarschijnlijk. Kan iemand dan nog beweren dat wij betekenisloos zijn?

Opmerkingen

Dankwoord

1

De poëzie van de werkelijkheid

Een roos laat ons zien dat niets en niemand volstrekt op zichzelf staat. Hoe meer we over de verhoudingen in het universum te weten komen, hoe raadselachtiger de wereld wordt.

Hoe meer we over de werkelijkheid weten, hoe raadselachtiger ze lijkt te zijn. Vreemd genoeg zijn het juist de gevoeligere zielen die dat betwisten. Op een forumdiscussie hield een bekende Duitse dichter mij eens voor dat hij de steeds gedetailleerdere kennis van de genetica maar niets vond omdat er, eenmaal geheel ontrafeld, niets anders van de mens over zou blijven dan een saaie piet. Edgar Allan Poe, de Amerikaanse meester van de mystery-literatuur, noemde de wetenschap de aartsvijand van de poëzie:

Wat aast gij op des dichters hart, gij gier

Wier vlerken louter dorre feiten zijn?

Hoe kon hij er zó ver naast zitten! De vrees onder dichters voor een geheel onttoverd bestaan is natuurlijk terecht, maar wie behept is met deze angst verwart het onderzoek van de wereld met paaseieren zoeken in een compleet leeggeraapte tuin. Echte kennis werpt immers meer vragen op dan ze kan beantwoorden.

Aan de grote Amerikaanse fysicus Richard Feynman werd door een bevriend kunstenaar eens de vraag voorgelegd of een wetenschapper niet de schoonheid verstoort van de roos die hij onderzoekt. Feynman antwoordde dat hij de schoonheid zoals de kunstenaar die ervaart, zeer wel ervoer. Maar hij zag ook een diepere schoonheid, een schoonheid die pas ontsloten werd door het begrijpen, bijvoorbeeld door het feit dat bloemen in de loop van de evolutie kleur waren gaan aannemen om insecten te lokken. Als je je dit realiseerde, leidde dat weer tot nieuwe vragen, zoals de vraag of insecten zoiets als esthetiek ervaren. De nadere kennismaking zou de bloem niets van zijn schoonheid ontnemen – sterker nog, ze droeg bij aan de schoonheid ervan en zou de roos alleen maar indrukwekkender en geheimzinniger maken.

Feynman zou hebben kunnen doorredeneren dat de scherpe blik van de onderzoeker zelfs een bepaalde schoonheid aan het licht brengt in datgene wat hem aanvankelijk lelijk of zelfs afstotelijk toeschijnt. Het uitbloeien van de roos is het teken van een vorm van verval; kijk je echter goed, dan zie je de rozenbottel groeien tussen de verwelkende bloembladeren. Ieder zaadje in de vrucht is een wonder op zichzelf, want in ieder pitje wacht reeds het volledige embryo van een rozenstruik op het moment dat het zich zal volzuigen met water, zal uitzetten, door de zaadhuls zal breken en zijn kiembladen naar de zon zal uitstrekken.

Om te groeien heeft de ontkiemende roos licht, water en zuurstof nodig. De lucht hebben organismen lange tijd geleden voor haar achtergelaten. Het is een erfenis van eencelligen, die ruim drie miljard jaar als dikke, blauwgroene matten de zeebodem bedekten en die daar tot op de dag van vandaag nog leven. In die tijd bevatte de aardatmosfeer nog bijna geen zuurstof; ieder hogere levensvorm zou er gestikt zijn. De eencelligen waren maar een paar duizendste millimeter groot. In vergelijking met de roos lijken deze zogenaamde cyanobacteriën maar primitieve schepseltjes, maar toch waren het meesterwerken der natuur. Sommige cyanobacteriën hebben zelfs gezichtsvermogen! In hun lichaampje zit een minuscuul lensje, net als dat van een simpel fototoestel, waarmee ze licht en donker kunnen onderscheiden. Ze schuwen de duisternis en bewegen naar het licht toe. Het zonlicht gebruiken ze om, net als de huidige planten, door fotosynthese energie te winnen. Toen de cyanobacteriën de oer-oceaan bevolkt hadden, zetten ze het in het oceaanwater opgeloste kooldioxide om in zuurstof. Een miljard jaar borrelde er zuurstof uit de diepzee omhoog. Zo schiepen de ziende cyanobacteriën de lucht die de roos nodig heeft om te ontkiemen. Ze maakten de aarde bewoonbaar voor hogere levensvormen.

De cyanobacteriën op hun beurt waren ontstaan uit eerder, nog eenvoudiger leven, dat ook zonder zuurstof kon bestaan. Deze onbekende organismen bevolkten de aarde meer dan 3,8 miljard jaar geleden. Zonder hen zouden we nooit de kans gekregen hebben een roos in ogenschouw te nemen. Waar kwam deze levensvorm dan vandaan? We weten het niet.

En waar komt het water van onze roos vandaan? Ook het water heeft zijn geschiedenis, en die gaat nog verder terug dan de geschiedenis van de lucht. Men stelde zich lange tijd tevreden met de constatering dat in de begintijd van onze planeet uit het binnenste van de aarde stoom uitgewasemd zou zijn. Maar hoe was die daar dan terechtgekomen? Hij zou daar alleen maar ingesloten kunnen zijn geraakt op het moment dat de aarde ontstond: 4,5 miljard jaar geleden balden steenklompen en stof die om de zon heen cirkelden zich samen tot de planeten. De aarde ontstond uit materiaal dat zich in een baan op relatief geringe afstand tot de zon bevond. Dat deze brokstukken genoeg water bevatten om de aarde tot blauwe planeet te maken, is vrijwel uitgesloten – door de warmtestraling van de nabije zon zou al het water erin zijn verdampt.

De aarde was dus oorspronkelijk dor, een woestijnplaneet. Hoe deze woestijn in een wereld van oceanen is veranderd weten we niet precies. Uitgerekend het scenario dat van alle mogelijke verklaringen het minst geloofwaardig klinkt, is het meest waarschijnlijke: het water is uit het heelal op aarde gekomen. Het liftte mee met kometen of asteroïden die, ontstaan in koudere delen van het zonnestelsel, als gigantische sneeuwballen op woestijnplaneet aarde insloegen. Zo werden de meren, de rivieren en de oceanen met het gesmolten kometenijs gevuld. Kosmische dauwdruppels zijn het, die de rozenbladeren bevochtigen.

Het licht heeft de roos te danken aan de ‘sterke kracht’. De naam van deze elementaire kracht dekt eigenlijk de lading niet, want deze sterke kracht is met overweldigende afstand de sterkste kracht in de natuur. Hij houdt de atoomkernen samen. In het binnenste van de zon wordt zij ontketend: daar smelten de atoomkernen van waterstof samen tot helium. Daarbij ontstaat een reusachtige hoeveelheid energie, die uitgestraald wordt in het heelal. De brandstof waterstof is de oudste van alle substanties. Al sinds de eerste minuut na de oerknal is de kosmos vergeven van de waterstof. Van waterstof is de gloed van de sterren afkomstig en van waterstof zijn alle andere elementen in elkaar gebakken, ook weer door de sterke kracht. Alles om ons heen op aarde was eens de as van sterren. Ook de koolstof waaruit ons kiemplantje bestaat. De roos is getransformeerd sterrenstof.

De sterren die de roos voortbrachten, zijn zelf geboren uit waterstofwolken. Deze wolken hebben zich door de uitwerking van hun eigen zwaartekracht in het heelal zodanig verdicht dat er een moment kwam dat ze ontbrandden: het eerste sterrenlicht begon te stralen. Hebben de sterren dan zichzelf gebaard? Men heeft lang gedacht dat dit inderdaad zo was. Tegenwoordig weten we meer: ook de sterren hadden hulp van buitenaf nodig. Er was namelijk niet genoeg waterstof voorhanden in het heelal om het proces van wolkvorming onder invloed van de eigen zwaartekracht mogelijk te maken. Als de waterstof van het prille heelal aan zijn lot zou zijn overgelaten zou hij zich simpelweg over het heelal hebben verdeeld als suiker in een kop thee. De gassen zouden zich nooit ofte nimmer hebben samengebald en er zou nooit een ster aan de hemel hebben geflonkerd. Het heelal zou vormloos zijn gebleven.

Iets van gewicht moet dus een beginnetje hebben gemaakt en de waterstof hebben aangetrokken, zodat die overging tot wolkvorming – iets wat wij niet kennen. Omdat dat iets geen licht gaf en ook verder onzichtbaar bleef, werd het ‘donkere materie’ genoemd. Waaruit donkere materie bestaat en welke eigenschappen zij heeft, is niet bekend.

Aan Richard Feynman was veel van het bovenstaande nog volstrekt onbekend toen hij mijmerde over de schoonheid van de roos. Hij stierf in het jaar 1988 als een van de belangrijkste onderzoekers van de eenentwintigste eeuw. Maar de afgelopen jaren is onze kennis over hoe de wereld is opgebouwd explosief vermeerderd. Inmiddels zijn wij in staat om de geschiedenis van het heelal, tenminste in grove lijnen, tot op de eerste miljardste seconde na de geboorte ervan te reconstrueren. We kennen bewoonbare planeten buiten het zonnestelsel, hebben op veertig lichtjaar afstand een systeem met zeven aardachtige planeten ontdekt en we moeten aannemen dat zich aan de nachtelijke hemel meer planeten verbergen dan er sterren flonkeren. Wij hebben weet van natuurkundige processen die onze voorstelling van ruimte en tijd te boven gaan.

Dat dit soort kennis überhaupt zou bestaan was tot voor kort het domein van buitenissige speculatie. Tegenwoordig hebben we het al gewoon over feiten die door metingen met een precisie tot ver achter de komma gestaafd worden.

Maar onze kennis is nog altijd een eilandje in een oceaan van onwetendheid. Mocht het ons lukken dit eiland te vergroten, dan wordt ook de kustlijn waaraan we onze onwetendheid tegenkomen langer. Zo zijn er ondanks allerlei spectaculaire inzichten niet minder vragen gekomen, laat staan minder complexe. Men zou dolgraag willen weten wat er zich binnen de eerste miljardste seconde na het ontstaan van het universum precies heeft afgespeeld. En heeft het zin om erover na te denken wat er nóg eerder, namelijk vóór de oerknal, gebeurd is? Bestaat er inderdaad leven elders in het heelal? Zijn ruimte en tijd louter illusies? Over dergelijke vragen gaat dit boek. Het beschrijft hoe de fysica van de eenentwintigste eeuw ons denken heeft veranderd, en daarmee ons wereldbeeld. De lezer hoeft niet over enigerlei voorkennis te beschikken, maar moet wel achter de sluier durven te kijken van wat nu nog vanzelfsprekend lijkt. Dan krijgen wij een wereld te zien die ‘niet alleen gekker is dan we ons voorstellen, maar gekker dan we ons kúnnen voorstellen’, zoals de Britse bioloog John Haldane het uitdrukte. De pagina’s die voor u liggen zijn een uitnodiging om u door de werkelijkheid waarin wij leven te laten betoveren. Want een roos is veel meer dan alleen maar een roos: ze is een getuige van het ontstaan van de wereld.

2

Een knikker in het heelal

De aarde komt op boven de maan en wij zien het universum bij zijn geboorte. Achter het zichtbare heelal gaan veel grotere ruimten schuil. De werkelijkheid is totaal anders dan ze lijkt.

… want alle kennis en verwondering zijn een uitdrukking van pure vreugde.

‒ Francis Bacon

In een van mijn vroegste jeugdherinneringen komt mijn vader het huis binnen met een grote kartonnen doos. Eerst komt hij achteruit de deur in gestommeld, dan de doos, en dan ten slotte een vriend van mijn vader die meehelpt de doos te dragen. ‘Wat is dát?’, vraagt mijn moeder. ‘Ik heb een televisie gekocht’, antwoordt mijn vader. Moeder is razend, ze wil zo’n bakbeest niet in huis hebben. Om haar te sussen zegt vader: ‘Maar, ze gaan naar de maan!’

Vader haalt een zaag. Hij doet de openslaande deuren van de donkere kast in de woonkamer open, de kast waar wij als kinderen niet aan mogen zitten omdat hij zo oud en duur is. Bovendien fungeert hij als drankenkabinet. Mijn vader haalt de flessen eruit en gaat met de zaag het interieur van de kast te lijf. Het antieke meubelstuk wordt ontdaan van zijn planken, totdat de televisie erin past. Als de deuren dicht zijn is er geen tv-toestel meer te zien.

Bij ons thuis kwamen de stemmen van de astronauten dus uit de kast. Ik herinner mij nog goed het blikkerige geluid waarmee ze hun – voor mij onbegrijpelijke – commando’s knauwden. Ook kan ik me twee beelden herinneren. In het ene tafereel waren er twee figuren over het beeldscherm rond. Ze zijn spookachtig wit verlicht en in plaats van een hoofd dragen ze een soort reflecterende vissenkom. Op het grijze vlak achter hen hangt een vlag. De spoken hebben gigantische harnassen aan, maar ze dansen en springen in het rond alsof ze gewichtloos zijn. Mijn ouders hebben het over iets als een zesmaal geringere zwaartekracht op de maan; dat wil ik ook eens proberen. Ik ben vier.

Het andere tafereel laat een knikker zien die midden in het beeld, voor de helft verlicht, in de volmaakte duisternis zweeft. Ook al hadden we toen een zwart-wit-tv, ik herinner mij die knikker als zó helder blauw dat het bijna pijn deed aan je ogen. Kennelijk hebben de foto’s die ik later in tijdschriften en boeken gezien heb, mijn herinneringen ingekleurd. In het blauw zijn vaag witte wervelingen te zien en aan de linkerkant van de bol tekent zich een grote, bruine vlek met scherpe omrandingen af. Maar de gehele voorgrond van het beeld wordt in beslag genomen door een woestijn van monotoon oker. Heuvels en kraters strekken zich uit tot de horizon, die gevormd wordt door een bergketen. Daarboven verrijst de knikker. Het is nauwelijks voor te stellen dat er in deze okerkleurige woestijn ooit iets geleefd heeft of ooit zal leven.

Zo zond de Apollo 11 de aardopkomst boven de maan naar onze tweehonderd jaar oude woonkamerkast. Ik weet niet meer hoe ik reageerde toen deze beelden in juli 1969 over onze beeldbuis flikkerden, maar steeds als ik ze sindsdien weer zag, werd mijn vermoeden sterker. Dit is dus ons thuis in de kosmos: een eenzame, kleine knikker in de onmetelijke nacht, breekbaar en wondermooi. Als je goed kijkt kun je zelfs de atmosfeer zien, een flinterdunne halo, glanzend in het zonlicht. Het is de enige woonplaats van het leven en de enige plaats waarin wij ons kunnen ophouden.

Verder is er op het blauwe bolletje niets menselijks te zien, niets doet ook maar denken aan de dingen waarmee wij vertrouwd zijn. Vanaf de maan ziet onze leefruimte eruit zoals we haar normaal gesproken niet waarnemen: van buitenaf. En toch hebben we meteen het gevoel: dat zijn wij. Juist die blik van buitenaf verleent foto’s van de aardopgang hun kracht. Wie ze eenmaal heeft gezien kan zijn eigen bestaan nooit meer als iets vanzelfsprekends zien. Zolang wij ons verstrikt voelen in de beslommeringen van het alledaagse lijkt het leven ons soms triviaal. Maar is er iets verbazingwekkenders dan dit leven, als je bedenkt dat wij in de verste verten geen buren hebben, dat we eenzame reizigers zijn op een stofkorreltje in de bittere kou van het heelal? Om tot een dieper inzicht in je eigen situatie te komen moet je het perspectief waaraan je gewend bent verlaten.

De mensheid heeft keer op keer in het verleden ervaren dat de werkelijkheid totaal anders is dan hoe ze lijkt. De aarde is niet plat en de zon draait niet om de aarde. De maan is geen hemellicht, maar een spiegel die de zonnestralen weerkaatst. De wolken die met een telescoop tussen de sterren te zien zijn, zijn geen nevels maar melkwegstelsels als het onze. De dieren en de mensen betraden niet in hun huidige gestalte de planeet, maar ze hebben zich ontwikkeld in de lange loop van de evolutie. Al deze vaststellingen waren ooit monstrueus. Tegenwoordig vinden wij deze monstruositeiten vanzelfsprekend. Ons huidige wereldbeeld berust erop.

Ik vond deze zoektocht naar een nieuwe, meer omvattende kijk op de werkelijkheid zelden zo treffend verbeeld als in een mysterieuze houtsnede die in het jaar 1888 in een werk van de Franse astronoom Camille Flammarion verscheen. De afbeelding, waarvan de maker onbekend is, wordt doorgaans ‘reiziger aan het einde van de wereld’ genoemd. Er is een reiziger op te zien die zijn vertrouwde omgeving achter zich laat en zijn nek als het ware uitstrekt om zich te vergapen aan een kosmos van ongekende schoonheid. Vanaf de rug van de man zien wij de wereld zoals wij haar kennen, zoals we gewend zijn: in een lieflijk heuvellandschap groeien bomen en struiken, op de achtergrond ligt een dorpje aan de oever van een meer, beschenen door de ondergaande zon. Op de voorgrond is het al avond, de sterren fonkelen aan de hemel. En dwars door deze sterrenhemel die tot aan de aarde reikt, priemt het bovenlijf van de man. Zijn hoofd bevindt zich al in een andere wereld, een wereld die verder reikt dan de bekende verschijnselen. Daar zien wij fantastische wervelingen, wolken, vuurwielen, stralen en lichten; de man reikt met zijn hand naar de wonderbaarlijke fenomenen die hij er aantreft. Maar heeft de reiziger werkelijk de wereld zoals hij die kent verlaten? Een rijkelijk gedecoreerd kader omvat beide delen van de afbeelding en de golvende lijnen achter het firmament doen – wellicht niet geheel toevallig – denken aan de lijnen van elektromagnetische velden. Twee decennia voordat de ‘reiziger aan het einde van de wereld’ gepubliceerd werd, waren deze onzichtbare krachtlijnen al door natuurkundigen ontdekt.

Met verwondering in zijn blik kijkt de reiziger naar binnen in een andere dimensie van ons bestaan. Hij observeert de fenomenen achter de verschijnselen die wij gewend zijn – geen vreemde, maar onze alledaagse wereld. Daarmee lijkt hij op ons, als wij de blauwe aardbol boven het maanoppervlak zien opgaan.

Als ik zou moeten kiezen voor een afbeelding van de grote ontdekkingen van de eenentwintigste eeuw, dan zou dat er wederom een zijn uit het heelal. Toegegeven, de hemelkaart die de Europese ruimtesonde Planck naar de aarde stuurde en die in het jaar 2013 gepubliceerd werd, is iets moeilijker te interpreteren dan het beeld van de reiziger en de foto’s van het blauwe bolletje. Op het eerste gezicht doet hij, net als de golvende lijnen van de wereldreiziger, denken aan een abstract schilderij. Er zijn gekleurde punten te zien die schijnbaar samenklonteren tot een samenhangend patroon: continenten misschien?

Wat we zien is de gehele van de aarde uit waarneembare hemel. Dat we ons eerst moeten oriënteren op deze weergave is niet verwonderlijk, ze is immers een afbeelding van een voor de meeste mensen nog onbekend wereldbeeld. De foto is een momentopname van een geboorte, namelijk de geboorte van het universum. De kleuren staan voor een straling die meer dan 13 miljard jaar geleden, vlak na de oerknal, werd uitgestoten: het eerste licht ter wereld. Het komt overal vandaan en vult de gehele kosmos. In de loop der tijd is het licht veranderd in warmtestraling. De kleuren op de hemelkaart komen dus overeen met een bepaalde temperatuur: het nagloeien van de oerknal. Dit nagloeien voorkomt dat het heelal ooit geheel zal afkoelen. Zelfs in de leegte tussen de melkwegstelsels is nog een laatste restje warmte voorhanden. Al kunnen onze ogen de kosmische achtergrondstraling niet waarnemen, met een doodnormale tv-satellietschotel is zij al te ontvangen.

De kosmische achtergrondstraling werd per toeval ontdekt toen de natuurkundigen Arno Penzias en Robert Wilson in 1964 in New Jersey een experiment uitvoerden met een van de eerste schotelantennes. Daarbij stuitten zij op een stoorsignaal dat vrijwel in gelijke mate uit alle richtingen op hun schotel viel. Het kon dus niet afkomstig zijn van het nabijgelegen New York, de oorsprong ervan moest buitenaards zijn. Maar het was ook niet met zekerheid te zeggen of het signaal uit de Melkweg of uit een ander melkwegstelsel kwam. Penzias, die geboren was in een joods gezin in München en die op zijn zesde met alleen zijn broertje bij zich met een van de kindertransporten ontsnapt was aan de nazi’s, verklaarde de storing met een ‘witte, diëlektrische substantie’ op de antenne, lees vogelpoep. Er zat een duivennest in zijn schotelantenne. Penzias en Wilson lieten een duivenval komen, stopten de betrapte vogels in een vrachtwagen en lieten ze vijftig kilometer verderop weer vrij. Niet lang daarna kwamen de duiven even vrolijk weer terug. Uiteindelijk kon Penzias niets anders verzinnen dan de beesten in naam van de wetenschap dood te schieten. De antenne werd schoongemaakt, maar het signaal uit Nergenshuizen bleef. De onderzoekers waren ten einde raad.

Plotseling schoot Penzias de Big Bang Theory te binnen. Het idee dat het universum in één grote knal ontstaan zou zijn en dat die knal zelfs een bepaalde straling zou hebben kunnen achtergelaten, gold indertijd als uitzinnige speculatie. Je met dergelijke sciencefiction inlaten betekende het einde van je carrière. De kosmos werd beschouwd als iets eeuwigs. Maar de straling die werd voorspeld door de oerknaltheorie kwam precies overeen met het opgevangen signaal. Zo bleek een storing, vermoedelijk door duivenpoep, uiteindelijk het ultieme bewijs te zijn van het idee dat het universum wel degelijk een begin heeft gekend. In 1978 kregen Penzias en Wilson er de Nobelprijs voor.

De ontvanger waarmee de wetenschappers als eersten de sporen van de oerknal opvingen, is tegenwoordig overigens te bewonderen in het Deutsches Museum in München. Penzias heeft hem geschonken aan zijn geboortestad, die hij als kind had moeten verlaten om zich het vege lijf te redden, uit erkentelijkheid voor het feit dat Duitsland zijn verleden diepgravend onderzocht heeft, in plaats van het te verloochenen. ‘Ik wil deel uitmaken van deze maatschappij, een maatschappij die de kennis van haar verleden deelt met toekomstige generaties’, verklaarde hij.

Een halve eeuw na de ontdekking door Penzias en Wilson tastte de Europese ruimtesonde Planck het eerste licht uit de kosmos opnieuw af. In alle richtingen strekte de ruimtetelescoop zijn met vloeibaar helium gekoelde antennes uit om de temperatuur van de ruimtestraling ter plaatse tot op een miljoenste graad nauwkeurig te kunnen meten. Van de duizenden opnamen puzzelden de astronomen van meerdere Europese universiteiten een panorama in elkaar: de hemelkaart van de kosmische achtergrondstraling.

De kaart op pagina 23 toont het begin van de geschiedenis. De aarde is nog lang niet ontstaan, maar de vlekken die doen denken aan continenten, laten al een beetje zien waar de materie zich geconcentreerd heeft om gaswolken, melkwegstelsels, sterren en later planeten te vormen. Net zoals wij op een echografie het groeien van een mensenkind in de baarmoeder kunnen bewonderen, de hartslag kunnen aflezen, bijhouden hoe de organen groeien en tenslotte zelfs de gelaatstrekken van het ongeboren kind herkennen, zo openbaart de ontwikkeling van het universum zich in de opnamen van de kosmische achtergrondstraling.

De meetgegevens leveren een schier ongelooflijke hoeveelheid informatie. Als we de straling analyseren, kunnen we tot de conclusie komen dat het heelal vanaf zijn ontstaan steeds verder uitdijt.

Ooit moet de gehele kosmos die wij tegenwoordig kunnen zien dus in een miniem puntje hebben gepast: kleiner dan de maan, kleiner dan een voetbal, kleiner dan een atoom. Ergens moet er een begin zijn geweest. Het begin noemen wij: de oerknal. Tijdens de oerknal ontstond er een piepklein universumpje waarin alles wat er nu is reeds aanwezig was. Er is daarna niets meer bijgekomen. Het universum is alleen maar uitgedijd en veranderd.

Wij kunnen ons dat niet voorstellen. Maar we kunnen ons ook maar moeilijk een voorstelling maken van het heelal zoals het nu is. De afmetingen ervan, die ook aan de hand van metingen aan de kosmische achtergrondstraling kunnen worden bepaald, liggen ver buiten de grenzen van het menselijke begripsvermogen. De verten waarin we kijken aan de nachtelijke hemel mogen dan ontzag inboezemen – maar achter de horizon van de verste melkwegstelsels gaat een minstens tweehonderdvijftigmaal grotere kosmos schuil. En dat is nog een voorzichtige schatting. Er zijn goede redenen om aan te nemen dat het deel van het universum dat zich aan onze waarneming onttrekt vele malen groter is dan het stukje dat we zien. In hoofdstuk 9 ga ik hier verder op in.