Hoe kan het dat we het licht zien van sterren die onnoemelijk ver weg liggen? Dit is een vraagstuk waar creationisten die in een recente schepping geloven zich al jarenlang over buigen. Door de jaren heen hebben wetenschappers verschillende oplossingen voor het probleem geopperd. Modellen die eerder populair waren zijn gaandeweg ingeruild voor andere mogelijke verklaringen. In dit artikel introduceert Dr. Danny Faulkner een handjevol van die suggesties en noemt hun sterke en zwakke kanten. Ten slotte wijst hij erop dat ook seculiere wetenschappers met het Big Bang model tegen problemen aanlopen.
Het universum is enorm. Om een voorbeeld te nemen: het meest nabijgelegen sterrenstelsel is het Andromedastelsel. Dit stelsel is twee miljoen lichtjaren van ons verwijderd. De James Webb ruimtetelescoop heeft foto’s genomen van sterrenstelsels die waarschijnlijk meer dan 12 miljard lichtjaar ver weg liggen. Toch leren het 6-daagse scheppingsverslag van Genesis 1 en de genealogieën elders in de Bijbel ons dat de wereld slechts duizenden jaren oud is. Als het licht slechts zo snel gaat, hoe komt het dan dat we sterrenstelsels zien die miljoenen en zelfs miljarden lichtjaren ver weg zijn?
Ten eerste is het belangrijk om in gedachten te houden dat een lichtjaar geen mate van tijd is maar van afstand. Een lichtjaar is de afstand die licht kan afleggen in één jaar tijd, uitgaande van een constante snelheid van zo’n 300.000 kilometer per seconde. Dat komt neer op ongeveer 10 triljoen kilometer. Afstanden uitgedrukt in lichtjaren zeggen dus niet noodzakelijkerwijs iets over de verstreken tijd.
Toch moet het probleem van het verre sterrenlicht erkend en behandeld worden door creationisten die geloven in een recente schepping. Dat hebben creationisten dan ook inderdaad gedaan. Ze hebben verschillende voorstellen gedaan om dit probleem op te lossen.
We gaan kijken naar de volgende voorgestelde oplossingen waar creationisten mee zijn gekomen:
- Volwassen schepping
- C-verval
- Algemene relativiteit oplossingen
- ASC
- De Dasha oplossing
Ten slotte merken we op dat het Big Bang model ook een probleem met het licht heeft.
Volwassen schepping
Een zo’n voorstel staat bekend als de ‘volwassen schepping’. God heeft de eerste man en vrouw niet geschapen als embryo’s of baby’s die langzaamaan moesten ontwikkelen en tot wasdom komen. Integendeel, God schiep de eerste mensen als volgroeide volwassenen. Als we terug in de tijd konden gaan, een paar dagen na de schepping, dan zouden we hebben geconcludeerd dat Adam en Eva al meer dan 20 jaar hadden geleefd. Maar we zouden ons daarin vergissen. Op dezelfde manier kan God de wereld in volwassen toestand hebben geschapen zodat Adam en Eva de verafgelegen sterren konden zien. En dat terwijl al die sterren op een afstand van lichtjaren en niet lichtdagen waren.
Deze visie is populair geweest onder creationisten die in een recente schepping geloven, maar het heeft zo zijn problemen. Het licht van verafgelegen sterren en sterrenstelsels bevat veel details van gebeurtenissen die werkelijk lijken te zijn gebeurd. Een voorbeeld. Ik heb al meer dan 45 jaar lang binaire sterren bestudeerd die elkaar overschaduwen. Twee sterren draaien op zo’n korte afstand om elkaar heen dat we de individuele sterren niet kunnen zien. Wat we wel zien is dat een enkele ster af en toe minder fel wordt terwijl de ene voor de andere langs schuift. Door deze “verduisteringen” te observeren en te bestuderen kunnen we vele eigenschappen van de betrokken sterren vaststellen, zoals massa, vorm en zelfs hete en koele vlekken op de sterren. Het Andromedastelsel heeft verschillende van zulke binaire sterren die door astronomen zijn bestudeerd. Als God slechts het licht onderweg heeft geschapen met gedetailleerde lichtkrommen die deze verduisteringen aantonen, dan zouden we bewijs zien van processen die nooit echt gebeurd zijn. Dit lijkt dan misleidend en dat is niet in lijn met wat we weten over God.
C-verval
Om dit bezwaar te kunnen overwinnen hebben recente creationisten andere oplossingen voor het sterrenlicht probleem voorgesteld. In 1981 trok Barry Setterfield veel aandacht toen hij er op wees dat historische metingen van de snelheid van het licht een afnemende trend laten zien. Setterfield argumenteerde dat de beste verklaring voor deze gegevens een exponentiële afname in de lichtsnelheid is. De snelheid van het licht zou in de scheppingsweek bijna oneindig zijn. Op die manier zou het licht van de meest verafgelegen delen van het universum de aarde binnen de scheppingsweek hebben kunnen bereiken. Daardoor zou het licht van over het hele universum genomen vandaag de dag zichtbaar zijn.
Toen andere creationistische wetenschappers hier kritisch over na gingen denken zagen ze verschillende problemen met deze theorie, die de naam c-verval kreeg (in natuurkunde staat het symbool c voor de snelheid van het licht).
Een van de problemen was dat de historische data niet noodzakelijkerwijs de conclusie ondersteunen dat de snelheid van het licht is afgenomen. De vroegste metingen waren vatbaar voor de grootst mogelijke fouten. Als we de waarschijnlijk gemaakte fouten in de vroegste metingen begrijpen, dan blijken die consistent te zijn met de metingen die we tegenwoordig nemen.
Wat die afnemende trend betreft waren de vroegste metingen waarschijnlijk te hoog. Latere onderzoekers werkten niet in een vacuüm. Ze waren op de hoogte van de eerdere metingen en waren onbewust bevooroordeeld in hun conclusies ten gunste van de hogere waarden van de lichtsnelheid.
Een andere moeilijkheid is dat de snelheid van het licht geen arbitraire constante is. Deze is namelijk afhankelijk van twee andere fundamentele constanten: de permittiviteit en de permeabiliteit van vrije ruimte. Deze constanten beheersen de structuur van materie op atoomniveau, waardoor veranderingen in de snelheid van het licht een dramatische verandering in de structuur van materie zou vereisen. Er is geen bewijs dat dit ooit heeft plaatsgevonden.
Algemene relativiteit oplossingen
Sommige creationistische wetenschappers hebben oplossingen voor het lichtreistijd probleem voorgesteld met betrekking tot de algemene relativiteit – ons beste begrip van hoe de zwaartekracht werkt. De meest beroemde van deze is Russ Humphreys’ ‘witte gat cosmologie’, dat meer dan 30 jaar geleden werd gepubliceerd. Veel recente creationisten voelen zich tot dit model aangetrokken, niet wetende dat Hymphreys het model jaren geleden heeft verlaten voor een tweede en inmiddels al derde relativistische model om het probleem op te lossen. Op een vergelijkbare manier heeft John Hartnett een oplossingen geboden die in een variant is van Einstein’s theorie van algemene relativiteit. Ook hij heeft dat model inmiddels verlaten.
ASC
Uiteindelijk kwam Hartnett ertoe om het model van de anisotropic synchrony convention (ASC), voorgesteld door Jason Lisle, te omarmen. Wat is ASC? Lisle merkte op dat iemand, binnen de speciale relativiteit, een conventie moet aannemen met betrekking tot de snelheid van het licht. Directe meting van de lichtsnelheid vereist het meten van de tijd die het licht kost om van een lichtbron naar een spiegel te reizen en weer terug. Twee keer de afstand tussen de lichtbron en spiegel, gedeeld door de verstreken tijd geeft de gemiddelde snelheid van het licht gedurende het experiment. De meeste mensen, waaronder Einstein, gaan er vanuit dat de snelheid van het licht hetzelfde is in beide richtingen. Daarom wordt de gemiddelde snelheid op deze manier gemeten als de constante snelheid van het licht. Maar is de snelheid van het licht werkelijk constant? Heeft het dezelfde waarde in welke richting het ook gaat? Het lijkt misschien tegen de intuïtie in te gaan, maar er is geen reden voor de snelheid van het licht om hetzelfde te zijn in alle richtingen. Dit is een aanname die we maken. Wat nu als het vertrekkende licht de helft van de aangenomen lichtsnelheid heeft, maar dat de snelheid van het aankomende licht oneindig is (de aanname van ASC)? De resultaten van de experimenten zouden dan hetzelfde zijn.
Er zijn enkele minder directe één-richtingsmetingen van de snelheid van het licht die op het eerste gezicht ondersteuning lijken te geven aan de Einsteinse conventie. Een van deze is de timing van de wederzijdse verduisteringen van de Galileïsche satellieten van Jupiter. We kunnen berekenen wanneer die eclipsen zouden moeten optreden dan meten wanneer ze daadwerkelijk worden waargenomen. Wanneer we dat doen, dan bevinden we dat de waargenomen verduisteringen variëren van de voorspelde tot aan 8 minuten in elke richting. Dit is afhankelijk van de wisselende afstand tussen Jupiter en de aarde terwijl beiden om de zon draaien.
Ik loop altijd tegen een soortgelijk iets aan wanneer ik de tijd van eclipsen van binaire sterren meet. Terwijl de aarde elk jaar zijn baan om de zon aflegt verandert ook de afstand tussen de binaire sterren van tijd tot tijd. Bewijzen deze metingen niet dat de snelheid van het licht altijd hetzelfde is, ongeacht de richting waarin dat licht reist? Verrassend genoeg is dat niet het geval. Bij zulke metingen moet men eraan denken om twee klokken te synchroniseren tussen de twee locaties. Dat synchronisatie proces tussen twee locaties is ingewikkeld en subtiel, maar de resultaten zijn hetzelfde, of je nu uitgaat van Einsteins conventie, of die van ASC.
Het is niet zo dat Lisle beweert dat de snelheid van het licht werkelijk oneindig is wanneer het richting de aarde gaat, en de helft van de aangenomen constante in de andere richting. Tien jaar voordat hij zijn ASC model publiceerde schreef Lisle, onder de pseudoniem Robert Newton, een ogenschijnlijk heel ander artikel over twee verschillende tijd conventies die we gebruiken in de astronomie. De ene conventie is wanneer we iets observeren dat hier op aarde gebeurt, en de andere is wanneer de gebeurtenis plaatsvind op een verafgelegen plaats. Een goed voorbeeld is de supernova SN 1987A. Op aarde verscheen SN 1987A eind februari 1987. Sindsdien bestuderen wetenschappers de nasleep daarvan. Daarom kunnen we zeggen dat SN 1987 A in 1987 is gebeurd (vandaar de naam). Maar nu is het ook zo dat SN 1987A zich bevond in de Grote Magelhaense Wolk (GMW), een dwerg satelietstelsel binnen onze eigen Melkweg. Er zijn aanwijzingen dat de GMW ongeveer 170.000 lichtjaren ver weg ligt. Volgens de conventie van Einstein vond de supernova dus 170.000 jaar geleden plaats. Over het algemeen beschouwen astronomen beide antwoorden als correct. Daarentegen kan er onder de aanname van ASC slechts één antwoord zijn op de vraag wanneer SN 1987A plaatsvond. Het licht bereikte de aarde zodra het werd uitgezonden.
Nogmaals, Lisle zegt niet noodzakelijkerwijs dat het licht van SN 1987A de aarde onmiddellijk bereikte, vooral niet als je zijn beide onderzoeken samen neemt. In zijn eerdere artikel wees Lisle er op dat het perspectief van het scheppingsverslag in Genesis het perspectief vanaf de aarde is. Om precies te zijn: het oppervlak van de aarde. In zijn tweede artikel levert Lisle een grondiger rechtvaardiging voor dit perspectief. Vanaf de oppervlakte van de aarde gezien werden de sterren op de vierde dag van de scheppingsweek geschapen, toen het sterrenlicht zichtbaar werd op de aarde. Maar bezien vanuit het perspectief van waar de sterren zijn, kan het zijn dat God de sterren al had geschapen voordat hun licht de aarde bereikte. Gebruik makend van de twee conventies die astronomen tot hun beschikking hebben zijn beide visies acceptabel. In zijn tweede, meer technische artikel, redeneerde Lisle dat het vanuit het perspectief van speciale relativiteit en de noodzakelijk aanname die je moet maken met betrekking tot de snelheid van het licht, eigenlijk niet uitmaakt welke conventie iemand kiest. Ze zijn fysiek gelijk aan elkaar.
De Dasha oplossing
Ten slotte noem ik mijn eigen voorstel – de dasha oplossing voor het probleem van de tijd die licht nodig heeft om te reizen. Ik heb het al meer dan tien jaar geleden voorgesteld. Tijdens de scheppingsweek heeft God niet simpelweg alles direct in volwassen toestand geschapen. Nee, tijdens de scheppingsweek waren er vaak processen betrokken. Een voorbeeld vinden we in Genesis 1:11-12. Daar wordt duidelijk dat God planten snel liet opkomen uit de grond en tot wasdom deed komen. Ook formeerde God de man uit het stof van de aarde en blies hem de levensadem in (Genesis 2:7); de vrouw werd gemaakt uit de zij van de man (Genesis 2:21-22). Verder nam God van de aarde om de landdieren en de vliegende dieren te maken, misschien op een vergelijkbare manier als hoe hij de man schiep (Genesis 2:19). Geen van deze processen was instantaan; er is sprake van snelle verandering of volwassenwording. Zou God niet op dezelfde manier de sterren op dag vier gemaakt kunnen hebben en op wonderlijke wijze het licht naar de aarde hebben gebracht, zodat het sterrenlicht al op dezelfde dag te zien was vanaf de aarde? Ik kies het woord dasha voor deze oplossing voor het sterrenlicht probleem omdat het één van twee Hebreeuwse werkwoorden is die beschrijven hoe God op wonderlijke wijze de planten deed groeien en tot wasdom komen op dag drie.
De Big Bang heeft ook een sterrenlicht probleem
Is er enig bewijs voor deze oplossingen van het verre sterrenlicht probleem met betrekking tot een recente schepping? Waarschijnlijk niet. Maar we moeten ons beseffen dat het big bang model, de huidige heersende seculiere theorie met betrekking tot het ontstaan van het universum, ook een probleem heeft met het sterrenlicht. Het beste bewijs voor het big bang model is de kosmische achtergrondstraling (CMB). Dit is het vermeende overblijfsel van de hypothetische hete, dichte plasma van het universum, slechts 380.000 jaar nadat de big bang een roodverschuiving onderging en een zeer koude temperatuur van 2.73 K bereikte. Deze kosmische achtergrondstraling vertoont een erg uniforme temperatuur. In de lucht vinden we slechts kleine variaties in temperatuur van één deeltje op de 100.000. Dat vereist dat het universum in een vroeg stadium al een uniforme temperatuur moet hebben gehad tot ten minste één deel in de 100.000.
Over het algemeen hebben dingen niet dezelfde temperatuur. Om dezelfde temperatuur te verkrijgen moeten objecten met elkaar in contact komen zodat ze warmte kunnen uitwisselen totdat ze bereiken wat natuurkundigen thermisch evenwicht noemen. De meest efficiënte manier om dit te doen is via straling, dat wil zeggen, het uitwisselen van fotonen van licht. Maar dit vereist dat alle delen van het vroege universum in staat waren om op deze manier warmte uit te wisselen. Dit kan niet gebeurd zijn, aangezien het universum in het big bang model te groot was voor dit om plaats te vinden. Fotonen van de kosmische achtergrondstraling die de aarde bereiken vanuit de ene richting zijn dezelfde temperatuur als fotonen van de kosmische achtergrondstraling die uit de tegengestelde richting komen. Het zou het licht van beide richtingen 13.8 miljard jaar hebben gekost om halverwege de aarde te bereiken, dus de punten in tegengestelde richtingen hebben nooit thermisch contact met elkaar gehad. Waarom zijn ze dan dezelfde temperatuur? Dit noemen we het horizonprobleem.
Het horizon probleem werd voor het eerst erkend in de vroege jaren 70 van de twintigste eeuw. In de vroege jaren 80 van diezelfde eeuw kwam Alan Guth met het voorstel van kosmische inflatie om het horizonprobleem op te lossen. Guth stelde voor dat het universum binnen een kleine fractie van een seconde na de big bang (ongeveer 10-34 seconde) voor een korte tijd sneller dan het licht uitdijde. Hierdoor zou het universum in het begin klein genoeg zijn geweest om het thermische evenwicht te bereiken en dus op alle punten dezelfde temperatuur krijgen. Maar door deze kosmische inflatie is het universum snel uitgedijd waardoor het thermische contact met zichzelf verbroken werd. Gedurende de miljarden jaren nadat de kosmische inflatie eindigde is het thermische contact van het universum langzaamaan hersteld. Wat is het bewijs dat er kosmische inflatie was in een vroeg stadium van de ontwikkeling van het universum? Er is geen. Welk mechanisme heeft deze kosmische inflatie veroorzaakt en waardoor is het vervolgens weer opgehouden? Niemand weet het. Toch is het zo dat nagenoeg alle astronomen en kosmologen er niet aan twijfelen dat kosmische inflatie heeft opgetreden. Waarom? Omdat het big bang model anders verlaten zou moeten worden. Het big bang model vereist dus geloof (geen wetenschap) dat kosmische inflatie heeft plaatsgevonden.
Conclusie
Het probleem van het verre sterrenlicht is iets dat creationisten die in een recente schepping geloven moeten erkennen. We hebben een keur aan oplossingen voor het probleem (zie dit artikel voor een meer gedetailleerde discussie van elk voorstel). Welke is de juiste, als er al een juiste is? Dat weten we niet. Maar onthoud dat de heersende seculiere theorie van de oorsprong van het universum ook een lichtreistijd probleem heeft.
Ik heb tientallen jaren over dit probleem ingezeten tot ik uiteindelijk koos voor de dasha oplossing. Onderweg realiseerde ik me dat het verre sterrenlicht probleem geen grote consequenties heeft. Vergeleken met de schepping van dit ontzettend grote universum dat God maakte lijkt het sterrenlicht probleem nogal triviaal. Voor een God die groot genoeg is om het hele universum te creëren is het een kleinigheid om het licht op de aarde te krijgen tegen de vierde dag van de scheppingsweek.
Bronvermelding
Met toestemming overgenomen van Answers in Genesis en vertaald door Logos Instituut. Voor het oorspronkelijke artikel – mét verwijzingen naar relevante achtergrond informatie – klik hier.
