Het mag duidelijk zijn dat standaard model van elementaire deeltjes één samenhangend geheel is. Geen onderdeeltje kan daaruit worden gemist. Energie is daarom niet los verkrijgbaar. Fotonen en gluonen (?) ontstaan in de huidige wereld alleen vanuit materie.

In de singulariteit ontstonden pas na 10.(-37) sec. de eerste elementaire deeltjes (het quarkgluonplasma). Aldus de leer van de oerknal. In de singulariteit konden gluonen, fotonen, gravitonen (voor de zwaartekracht) etc., etc. niet bestaan.  Voor zover ik begrijp is er kernfusie in de "zonnen" van het heelal noodzakelijk om "zonlicht" te produceren. En elektronen die zich in bepaalde "banen" bewegen rond atoomkernen kunnen fotonen uitzenden als ze overgaan naar een "lagere baan" of energietoestand. Wat betekent dan het begrip "energie" in het startpunt van het heelal? En wat ontplofte er dan tijdens de "oerknal" ? Daarbij komt nog de vraag: hoe kan er een schitterend georganiseerd heelal ontstaan met wonderbaarlijk goed georganiseerde elementen en moleculen als er niets (?) uit elkaar knalt? Probeer dat maar eens na te bootsen in onze huidige wereld!  

De grote vraag is dus: Waarom en waardoor zou de singulariteit tot ontploffing komen? 

De "oerknal" vond plaats 13.8 miljard jaar geleden. Waardoor toen? 

De singulariteit had een oneindig hoge dichtheid (een dichtheid waarvan?) en een oneindig hoge temperatuur van 10.(28)  graden Kelvin. Wat is warmte als er geen materie aanwezig is?

Helaas, de theoretische natuurkunde kan het punt van de singulariteit  niet dichter benaderen dan 

10(-43) sec.  Dat is wel heel kort en we missen dan wel de meest fundamentele gebeurtenissen.

Na de inflatie die na 10(-37) sec. plaats greep ontstond er het quark-gluon-plasma. Samen met andere elementaire deeltjes en antideeltjes.   

Daarop volgt de baryogenese. Gelukkig blijkt 1 deeltje op de 30 miljoen paren deeltjes (deeltjes en hun bijbehorende antideeltjes) overmatig, boventallig. Daardoor kon materie ontstaan.

Dankzij verbreking van de symmetrie binnen deze "materie" ontstaan de huidige vormen (na 10(-11) sec) van deeltjes en elementaire natuurkrachten. Deze ontstane situatie kan worden nagebootst in de moderne deeltjesversnellers.

Na 10(-6) sec. gaan quarks en gluonen samen en vormen baryonen die bestaan uit 3 quarks. Van daaruit zouden protonen en neutronen zijn ontstaan.

Na een daarop volgende massale annihilatie blijven er 1 op de 10(10) baryonen over.

Hetzelfde proces voltrekt zich daarna met elektronen (e-) en positronen (e+). 

Na deze processen wordt de energiedichtheid gedomineerd door fotonen. Oftewel: het licht overwint!

Protonen en neutronen kunnen nu deuterium- en helium-atoomkernen vormen. Waterstofkernen blijven over.

Na ongeveer 400.000 jaren verbinden de elektronen zich met de kernen. Zo ontstaan de eerste atomen:

H  en He.  Tegelijkertijd worden de ontstane materie en de stralingsenergieën ontkoppeld. De kosmische achtergrondstraling blijft over. 

Doordat er gelukkig dichtheidsvariaties ontstaan binnen deze nieuwe wereld kunnen zich gaswolken vormen. Maar voor de periode tot 10(-15) sec. bestaat er geen goed onderbouwd model! 

Wel wordt gedacht aan het bestaan van drie vormen van 'donkere energie': koude, warme en hete vormen.

Altezamen een hoogst merkwaardig verhaal. De menselijke en dus ook de natuurwetenschappelijke fantasie staat voor niets. De fantasie is een wonderbaarlijke scheppingsgave gegeven door de Schepper aan de mens. Ze is de bron van alle grootse en kleinere kunstwerken en een aanjager van veel wetenschappelijk onderzoek. Maar zonder onderzoek leidt ze niet tot natuurwetenschap!

Niemand weet wat de singulariteit echt is. Niemand weet waardoor er daarbinnen enige eerste structuur ontstaat tijdens de inflatie na 10(-37) sec. Wie heeft het aantal boventallige deeltjes geteld na de baryogenese? Niemand weet hoe en waardoor de symmetrie werd verbroken na 10(-11) sec.  

Niemand weet hoe via baryonen de neutronen en protonen werden gevormd. En wat was er voor nodig om 400.000 jaren later e- daarmee te laten samengaan?  Waardoor de fotonen de overheersende macht kregen?

Nabootsing van van duizenden processen en botsingen in de gigantisch ingewikkeld gebouwde CERN en andere installaties geeft geen antwoorden op boven gestelde vragen. Dergelijke installaties bestonden niet toen het heelal ontstond. Bovendien: het eindeloos fragmenteren van materie tot de allerkleinste "bestanddelen" geeft geen enkel antwoord op de vraag naar het ontstaan. Een simpel v.b. kan dat duidelijk maken. Reduceer een huis tot een massa poeder (etc., etc.) en je krijgt geen antwoord op de vraag wanneer en hoe (en door wie) het gebouwd is. Alleen de soort stoffen waarmee het gebouwd werd wordt daarmee aangetoond. 

Binnen het wereldberoemde CERN kwamen natuurkundigen veel te weten over elementaire deeltjes. In die gigantische ondergrondse cirkelvormige tunnel liet men elektronen en positronen op elkaar botsen.

Bij die botsingen onder hoge snelheden fragmenteren de protonen, neutronen etc.

De CERN is intussen ontmanteld.

In het LHC (Large Hadron Collider) wordt dit onderzoek voortgezet. Het is eveneens een ringvormige tunnel, nu van 27 km. lang in de buurt van Genève. Hierin worden botsingen georganiseerd tussen protonen. Dankzij deze experimenten is het bestaan van het higgsdeeltje bevestigd. Dit deeltje moet het bestaan van massa begrijpelijk maken.

Intussen gaat men ook op zoek naar het graviton. Dit is een ontbrekend deeltje binnen het deeltjesmodel dat het bestaan van de zwaartekracht moet verklaren.

Misschien gaat dit pas lukken als het ILC (International Linear Collider) is gebouwd. De bouw zou van start gaan in de jaren 2018/19 maar verkeert nog steeds in een ontwerpfase.

Intussen zijn de natuurkundigen een stuk bescheidener gaan denken over het oerbegin van de kosmos. Ik heb me laten vertellen dat het goed is om het beeld van een rijzende krentenbrood in gedachten te nemen als beeld voor het uitdijende heelal. De krenten (sterren en stellenstelsels) gaan tijdens het rijzen uiteen. Het is niet te zeggen of ze daarbij uit één punt komen. Ook de richting ligt niet vast. Ze zouden boogvormige banen kunnen beschrijven. De natuurkundigen kunnen volgens dit "model" niet verder terug gaan dan een oermassa van allerkleinste deeltjes. Wel of niet geladen, met of zonder enige massa en met of zonder "zwaartekracht". Van daaruit zouden langs de weg van ............. (??) ..... de eerste H- en He-atomen zijn ontstaan. Door de enorm hoge temperatuur  was dan kernfusie mogelijk en ontstond er licht. 

Een dergelijke benadering ('model' is een te mooi woord) roept veel nieuwe vragen op.

Waardoor ontstaat het uiteengaan, het "rijzen van het brood"?

Waardoor ontstaan er structuren van sterrenstelsels uit de oerzee van deeltjes?

Waardoor ontstaan de bijna perfecte banen en omloopsnelheden in een zonnestelsel?

Hoe is het schitterende geheel van elementen ontstaan  waardoor die moleculen konden ontstaan die leven op aarde mogelijk maken? Elementen die passen binnen een prachtig geordend Periodiek Systeem.

De verschillende atomen binnen dit Systeem kunnen gemakkelijk e-  opnemen of afgeven. En daardoor bindingsmogelijkheden onderling met elkaar aangaan die het bestaan van duizenden verschillende moleculen mogelijk maken. Daardoor ontstaan oxiden, zouten, zuren, basen, enz.

Doordat C-atomen vier stabiele bindingsplaatsen bezitten kunnen ze duizenden soorten organische stoffen vormen m.b.v. H, O, N, S, P etc.

 

Het boekje van Markus Widemeyer gaat dieper in op ons natuurwetenschappelijk wereldbeeld.

Het heet: Das geplante universum; wie die wissenschaft auf Schopfung hindeutet.

Uitg. SCM (Stiftung Christliche Medien). Heruitgave Wort und Wissen, 2019. 

(www.wort-und-wissen.de) 

 

Het eerste punt dat de schrijver aan de orde stelt is hoe het toch mogelijk werd dat er zo'n nauwkeurige fijnafstelling bestaat binnen de structuur van de hele schepping. 

B.v. als de zwaartekracht een afwijking zou kennen van het 10(-27) - ste deel (een miljard x miljard x miljard) zouden alle levende wezens op houden te bestaan.

En als de sterke kernkracht een fractie van een honderdste deel zou gaan veranderen zouden alle atomen uit elkaar vallen. Hetzelfde geldt voor verandering van de krachten tussen moleculen. Alle levende cellen zouden sterven doordat de macromoleculen niet opgebouwd kunnen worden.

Leven vooronderstelt de mogelijkheden van:

- energie-uitwisseling

- stofwisseling (metabolisme)

- genetische programmatuur met eiwitsynthese

- voortplanting

- overerving

- interactie met het milieu.

Alle bovengenoemde processen vereisen een stabiele wereld vol chemische stoffen en natuurkrachten tezamen met de nodige energiebronnen. 

Menselijk leven en samenleven kan niet bestaan zonder bewustzijnsverschijnselen en intentionaliteit (voorstellingsvermogen, doelmatigheid, fantasie en verlangens).

Kortom: het is niet toevallig dat wij

-  natuurwetten (die wiskundig nauwkeurig te omschrijven zijn) kunnen formuleren

-  betrouwbare kennis rond chemische processen kunnen formuleren

-  zinvolle filosofische gedachten kunnen ontwikkelen vanuit ontdekkingen van het natuurlijke leven.

Met een eenvoudig model toont de schrijver aan dat een systeem met 128 onderdelen (dat heel weinig is vergeleken met de ongelofelijk ingewikkelde structuur van de materie samen met de levende wezens) van b.v. evenveel rode en groene ballen die je door het toeval wilt verdelen over 2 x 64 keurig van elkaar gescheiden rode en groene ballen, de kans 1 op 10(37) is. Dus eigenlijk gelijk aan nul. 

Tegenwoordig onderscheidt men ong. 20 verschillende natuurconstanten die onherleidbaar zijn. Een v.b. is constante C in de wet van Coulomb. 

               q1  x  q2 

F = C x  ________ .     

                   r2

    

De natuurconstanten moeten  een bepaalde volgorde van sterkte hebben. De zwaartekracht moet zwakker zijn dan de elektromagnetische kracht en die weer zwakker dan dan de sterke kernkracht. Anders kan deze wereld niet bestaan. De zwaartekracht is 1038 maal kleiner dan de elektromagnetische kracht en 1040 maal kleiner dan de sterke kernkracht. Als deze krachtsverhoudingen anders zouden zijn zouden er slechts gasvormige planeten bestaan of mensen die ettelijke tonnen zwaar zouden zijn. En bij te sterke verandering van de zwaartekracht zou het sterren- en zonlicht of hoofdzakelijk bestaan uit UV-, Röntgen-,  Gammastraling of uit Infrarood licht. Bovendien zoude het kernfusieproces in de zon stoppen bij een te zwakke zwaartekracht. 

Als de energie door de zwaartekracht in één of meer porties verdeeld zou zijn zou het heelal uit zwarte gaten bestaan; structuurloos en op een zeer laag energieniveau. 

Nu blijkt alle energie zeer ongelijkmatig verdeeld te zijn; nl. in 10(80)  porties in een zeer klein deel van de ruimte: 10(-44) -ste deel. Dat betekent één deeltje in een ruimte van één m3 (een kubieke meter). Via enkele redelijk eenvoudige berekeningen is het mogelijk om vast te stellen dat de waarschijnlijkheid voor het bestaan van het huidige heelal een onvoorstelbaar getal is van 10(123).  Dit laatste is een getal dat 1042 nullen heeft, veel groter dan het aantal atomen in het universum (10(80).

 

Het aantal mogelijke bindingsplaatsen van een atoom of molecuul is voorwaarde voor leven.

Erg belangrijk daarvoor zijn in ieder geval C (4 bindingsplaatsen), O (2 bindingsplaatsen), N (3 bindingsplaatsen) en P (meerdere bindingsplaatsen).

Koolstof:

Bij gematigde temperaturen zijn de vier mogelijke bindplaatsen stabiel en kunnen gemakkelijk door enzymen worden losgemaakt.

Vetten e.a. koolstofverbindingen kunnen dienen als energierijke reserveopslag. Met O2 ontstaat CO2 dat met water bicarbonaat (HCO3-) oplevert zodat het gemakkelijk getransporteerd kan worden. Het kan daarnaast worden afgegeven als gas en in het bloed zorgen voor een neutrale pH-waarde. Het is in voldoende mate voor de fotosynthese door planten beschikbaar omdat het slecht in water oplosbaar is.

Het Si-atoom is veel minder geschikt. CH4  is erg stabiel en SiH4 reageert heftig met lucht en water.

Bovendien zijn C-H-N-verbindingen ongelofelijk belangrijk voor de bouw van het DNA (samen met de RNA's) en de meeste eiwitten. Het vergelijkbare SiO2 is een moeilijk oplosbare, vaste stof.

Ook belangrijk: vijfring-verbindingen met C zijn zijn stabiel, terwijl vijfring-verbindingen met N erg onstabiel en zelfs explosief zijn.

Dankzij het C-atoom zijn vele organische verbindingen mogelijk: alcoholen, ethers, esters, zuren, vetten, eiwitten, cyclische verbindingen, DNA's, RNA's enz.

Water:

Water heeft een sterke polariteit en oppervlaktespanning. Water en oliën blijven daardoor van elkaar gescheiden. En daarop berusten weer de functies van eiwitten en celmembranen. Daardoor is transport van water in planten (hoge bomen) via de vaten mogelijk (dankzij de capillaire zuigkracht).

Water heeft een geringe viscositeit. Daardoor kan water vrij snel door nauwe haarvaten worden getransporteerd. De diffusie van water door de cellen verloopt daardoor sneller.

Door de enorme chemische stabiliteit kan water grote oceanen, zeeën en rivieren vormen. 

Water kan verbindingen aangaan met positief geladen deeltjes zoals protonen en kan protonen afgeven. Het kan verbindingen aangaan met vele organische en anorganische moleculen.

Water is een geweldig oplosmiddel voor vele stoffen, vooral zouten. In 1 liter water lost ong. 360 gr. NaCl op.

Water is vloeibaar tussen nul en honderd graden Celsius. Binnen dit temperatuurbereik is leven goed mogelijk.

De anomalie van water is uniek. Het betekent dat water beneden 4 graden Celsius een kleinere dichtheid heeft dan water bij lagere temperatuur. IJs drijft daardoor op water. Onder het ijs blijft water daardoor een milieu waarin vele organismen goed in leven blijven. Deze eigenschap van water veroorzaakt verweringsprocessen van gesteenten.

Water heeft een grote warmtecapaciteit. Daardoor zorgt water voor geringere temperatuurwisselingen. B.v. in Siberië is de wintertemperatuur 60 graden lager dan in de zomer. In Ierland is dat verschil slechts 10 graden  Celsius.

Verschillende van bovengenoemde eigenschappen samen maken het mogelijk dat water zorgt voor het ontstaan van waterstofbruggen. Waterstofbruggen zijn een onmisbaar bindmiddel tussen de strengen van het DNA. Zonder deze verbindingen, die gemakkelijk verbroken kunnen worden, zou het leven niet bestaan!

Zuurstof:

Zonder zuurstof is de energielevering door biochemische processen in bijna alle organismen onmogelijk. Verwante stoffen als F en S zijn daartoe volledig ongeschikt. O2 in de atmosfeer beschermt ons, via O3, tegen de schadelijke Uv-straling.

Stikstof:

N is een essentieel bestanddeel van eiwitten, DNA en RNA. De eiwitten hebben als basisbestanddeel de keten -CHR-CO-NH-. De peptidefunctie van -CO-NH-  maakt waterstofbrugverbindingen mogelijk die ervoor zorgen dat de inwendige krachten en de krachten tussen eiwit en andere moleculen de absoluut vereiste structuur voor het functioneren van het eiwit tot stand komt. De H die in de keten aanwezig is wordt door N sterk positief gepolariseerd. Deze atomen kunnen dan m.b.v. zuurstofatomen eiwit-polypeptidebindingen realiseren of m.b.v. watermoleculen waterstofbruggen vormen.

Dankzij de 3 bindingsplaatsen is N voor alle levende wezens onvervangbaar.

N-atomen kunnen H+ -ionen sterk aan zich binden. N-verbindingen reageren daardoor in water alkalisch (basisch). Deze eigenschap is belangrijk voor vele levensprocessen.

Fosfor:

Fosfaten zijn onderdeel van alle nucleïnezuren die nodig zijn voor de vorming van DNA en RNA. 

Voor de energiehuishouding in de cel zijn ze onmisbaar door de omzettingen van ATP in ADP en vice versa. Daarenboven bestaat de celmembraan uit fosfolipiden. Deze membranen voorkomen het gemakkelijk passeren van vele ongeladen moleculen vanuit de cel doordat het fosfaat-ion dubbel-negatief geladen is. Deze negatieve lading maakt het ook mogelijk dat de negatief geladen DNA-strengen gewonden worden om positief geladen eiwitmoleculen (de zgn. histonen). Op die manier kan het DNA sterk opgerold worden in de celkern. Ze verlenen ook de nodige stabiliteit aan de met fosfor verbonden biomoleculen doordat deze verbindingen alleen door complexe enzymen verbroken kunnen worden. Hydrolyse door watermoleculen vindt niet snel plaats dankzij de afstotende werking tussen negatief geladen fosfaatgroep en de negatief geladen O van het H2O.

Sulfaten, silicaten en arsenaten kunnen niet dezelfde rol vervullen. 

Opvallend bij dit hele verhaal hierboven is dat de elementen H, O, C en N (naast He) het meest voorkomen in het universum. He speelt geen rol in de levensprocessen omdat het geen verbindingen kan aangaan omdat het een edelgas is.

DNA:

Noodzakelijk voor groei (celdeling) en voortplanting. Het is in staat tot zelf-reparatie. 

De schrijver stelt: het intelligente programma van DNA en RNA zet alle technische verworvenheden door mensen in de schaduw. DNA is goed oplosbaar in water dankzij de negatief geladen ruggegraatstructuur. Deze structuur maakt ook de willekeurige volgorde van de nucleïnezuren mogelijk zonder de fysische eigenschappen te beïnvloeden. Daardoor kunnen de genetische eigenschappen over het hele genoom worden verdeeld. Deze negatief geladen structuur maakt de genetische aflezing mogelijk doordat ze voorkomt dat het DNA spontaan samenrolt.

Het DNA is erg flexibele zodat het herhaaldelijk kan worden geopend en gesloten en weer worden opgerold. De informatie van het DNA in een celkern overtreft het biljoenvoudige van een CD (compact disc).

Proteïne:

Eiwitten zijn o.a. noodzakelijk voor het waarnemen, het transport van stoffen, prikkelgeleiding en opslag van reservevoedsel. Dankzij de bouw van enzymen doen ze alle mogelijke stofwisselingsprocessen verlopen. Eiwitten  moeten dankzij wisselende polariteiten op een specifieke manier gevouwen zijn. Eiwitten maken de koppeling tussen chemische en mechanische energie mogelijk. Dit vereist b.v. in de spieren een zeer nauwkeurige afstemming van processen en structuren.

Binnen elk eiwit moet de aminozuurvolgorde perfect zijn vastgelegd.

 

In het volgende hoofdstuk worden meer algemene natuurfilosofische vragen besproken. Allemaal erg interessant voor de geïnteresseerde liefhebber. Het gaat over orde en toeval, geïsoleerde of samenhangende fijnafstemming, totaal andere levensvormen, begrensde oneindigheid, onwaarschijnlijkheid, noodzakelijkheid, natuurwetenschappelijke verklaringen, een multiversum (en de weerlegging daarvan).

In het slothoofdstuk bespreekt Widemeyer de vraag naar een theïstische verklaring van de natuur en of Gods bestaan en de schepping van de wereld (on)waarschijnlijk is. Met als conclusie:

Es ist kein Mechanismus bekannt wie Gott schafft.