De oude Grieken hadden een geweldig idee:
het heelal is eenvoudig.
Volgens hen
had je maar vier elementen nodig om alles te maken:
aarde,
lucht,
vuur
en water.
Het is een mooie theorie,
eenvoudig en elegant.
Ze stelt dat combinaties van de basiselementen
Ze stelt dat combinaties van de basiselementen
de wonderschone verscheidenheid van het heelal opleveren.
Aarde en vuur bijvoorbeeld
leveren droge dingen op.
Lucht en water, natte dingen.
Toch had deze theorie een probleem:
ze voorspelde niets dat gemeten kon worden,
en meten is de basis van experimentele wetenschap.
Erger nog, de theorie was fout.
De Grieken waren geweldige wetenschappelijke denkers
en in de 5e eeuw voor Christus
bedacht Leucippus van Milete
één van de meest bestendige wetenschappelijke ideeën ooit.
Alles wat we zien, bestaat uit
piepkleine, ondeelbare stukjes spul, zogenaamde atomen.
Deze theorie is eenvoudig en elegant,
en heeft een voordeel op de aarde, lucht, vuur en water theorie:
en heeft een voordeel op de aarde, lucht, vuur en water theorie:
ze klopt.
Eeuwenlang wetenschappelijk denken en experimenteren
heeft vastgesteld dat de echte elementen
zoals waterstof,
koolstof
en ijzer
in atomen kunnen worden opgebroken.
In Leucippus' theorie is de atoom het kleinste
ondeelbare stukje spul dat nog herkenbaar is
als waterstof,
koolstof
of ijzer.
Wat alleen niet klopt aan Leucippus' idee
is dat atomen wel deelbaar zijn.
Daarnaast blijkt zijn atoomidee
maar een klein stukje te verklaren
van de opbouw van het heelal.
Wat het gewone heelal-spul lijkt te zijn,
is eigenlijk nogal zeldzaam.
Leucippus' atomen en de dingen waar ze van zijn gemaakt
beslaan maar zo'n 5%
van wat we kennen.
Natuurkundigen kennen de andere 95% van het heelal
Natuurkundigen kennen de andere 95% van het heelal
als het donkere universum,
wat gemaakt is van donkere materie en donkere energie.
Hoe we dat weten?
Nou, dat weten we omdat we kijken naar dingen
en ze zien.
Dat lijkt misschien nogal simplistisch,
maar het is eigenlijk nogal diepzinnig.
Alles wat uit atomen bestaat, is zichtbaar.
Het weerkaatst licht en we kunnen het zien.
Als we de ruimte inkijken,
zien we sterren en sterrenstelsels.
Sommige daarvan, zoals degene waar wij in leven,
zijn prachtige spiraalvormen die sierlijk door de ruimte tollen.
Toen wetenschappers voor het eerst de beweging
van sterrenstelselgroepen maten in de jaren 30
en de hoeveelheid materie die ze bevatten wogen,
wachtte hen een verrassing.
Ze vonden dat er niet genoeg zichtbaar spul
in die groepen zat om ze bijeen te houden.
Latere metingen van individuele sterrenstelsels
bevestigden dit raadselachtige resultaat.
Er is gewoon niet genoeg zichtbaar spul in sterrenstelsels
om genoeg zwaartekracht te bieden om ze bijeen te houden.
Volgens wat we kunnen zien,
zouden ze uiteen moeten vliegen, maar dat doen ze niet.
Dus moet er spul zijn
dat we niet kunnen zien.
Dat spul noemen we donkere materie.
Momenteel het beste bewijs voor donkere materie
komt uit metingen van iets
dat we de kosmische achtergrondstraling noemen,
de nagloed van de oerknal,
maar dat is een ander verhaal.
Alle huidige bewijzen
wijzen op het bestaan van donkere materie
en dat het een groot deel uitmaakt van die prachtige spiraalstelsels
en dat het een groot deel uitmaakt van die prachtige spiraalstelsels
die de hemel vullen.
Wat betekent dat?
We weten al lang dat de hemel
niet om ons draait
en dat we op een best gewone planeet wonen,
in een baan om een best gewone ster,
in de spiraalarm van een best gewoon sterrenstelsel.
De ontdekking van donkere materie brengt ons
nog een stap verder uit het middelpunt van alles.
Die vertelt ons dat het spul waar wij uit bestaan
maar een fractie is van waar het heelal uit bestaat.
En dat was niet alles.
Wetenschappers die de buitenste regionen van het heelal bestuderen
Wetenschappers die de buitenste regionen van het heelal bestuderen
bevestigden eerder deze eeuw dat alles niet alleen uit elkaar beweegt,
bevestigden eerder deze eeuw dat alles niet alleen uit elkaar beweegt,
zoals je zou verwachten in een heelal
dat in een hete, dichte oerknal begon,
maar dat de expansie van het heelal
ook nog eens lijkt te versnellen.
Hoe zit dat?
Ofwel is er een soort energie die
die versnelling aandrijft,
net zoals je energie levert om een auto te versnellen,
ofwel gedraagt zwaartekracht zich niet precies zoals we denken.
De meeste wetenschappers denken dat het het eerste is:
dat een soort energie de versnelling aandrijft.
Dat noemen ze <i>donkere energie.</i>
Met de beste huidige metingen kunnen we uitrekenen
hoeveel van het heelal donker is.
Het lijkt alsof donkere energie
ongeveer 68% van het heelal uitmaakt
en donkere materie ongeveer 27%.
Dat laat maar 5% over voor ons
en al het andere dat we kunnen zien.
Dus waar is dat donkere spul van gemaakt?
Dat weten we niet.
Er is een theorie die <i>supersymmetrie</i> heet,
die het deels zou kunnen uitleggen.
Supersymmetrie, of kortweg SUSY,
voorspelt een heel scala nieuwe deeltjes.
Uit sommige daarvan zou donkere materie kunnen bestaan.
Als we bewijzen zouden vinden voor SUSY,
zou ons begrip kunnen groeien van 5% van het heelal begrijpen,
die dingen die we kunnen zien,
naar ongeveer een derde begrijpen.
Niet slecht.
Donkere energie zou waarschijnlijk moeilijker te begrijpen zijn,
maar er zijn wat speculatieve theorieën
die een aanknopingspunt zouden kunnen bieden.
Daaronder zijn theorieën die teruggrijpen
op dat eerste geweldige idee van de oude Grieken,
waar we enkele minuten geleden mee begonnen,
het idee dat het heelal eenvoudig moet zijn.
Deze theorieën voorspellen dat er maar één element is
waar de wonderschone verscheidenheid van het heelal uit voortkomt,
een trillende snaar.
Het idee is dat alle deeltjes die we vandaag de dag kennen
gewoon verschillende harmonieën op de snaar zijn.
Helaas zijn snaartheorieën vandaag de dag nog niet te testen.
Helaas zijn snaartheorieën vandaag de dag nog niet te testen.
Maar met zoveel van het heelal nog ononderzocht
is de inzet hoog.
Voel je je door dit alles klein?
Dat zou niet hoeven.
Integendeel, verwonder je
over het feit dat, voor zover we weten,
jij lid bent van de enige soort in het heelal
die ook maar enigszins in staat is de wonderen ervan te beginnen te begrijpen.
En je leeft op het juiste moment
om te zien dat ons begrip ervan explosief toeneemt.