Bij het onderzoek van het inwendige van de aarde lopen we tegen het “inversieprobleem,” aan. Dit is een probleem dat zich voordoet als men begint met een reeks waarnemingen, die vervolgens worden gebruikt om de factoren te bepalen waardoor deze waarnemingen zijn gegenereerd. Voorbeelden zijn het ruimtelijk weergeven van inwendige organen van een patiënt met behulp van röntgenstralen of het bepalen van de interne structuur van de aarde uit het zwaartekrachtveld. Het wordt een inversie (omgekeerd) probleem genoemd, omdat we beginnen met de resultaten en vervolgens de oorzaak berekenen. Dit is het tegenovergestelde van een normaal probleem, waarbij we beginnen met de oorzaken en daaruit de resultaten berekenen.
De moeilijkheid is dat veel inversieproblemen in de geofysica niet eenduidig zijn. Dat wil zeggen, er zijn een groot aantal verschillende mogelijke oorzaken die we uit de waarnemingen kunnen reconstrueren, waarbij we niet kunnen weten welke ervan overeenkomt met de realiteit. Veel van de eigenschappen van de aarde en haar inwendige structuren zijn ontoegankelijk voor directe observatie, simpelweg omdat een waarnemer of een instrument niet vrij in het inwendige van de aarde kan bewegen om monsters te nemen of observaties te doen.
Een uitzondering is het maken van boorgaten, maar daarmee onderzoekt men de aarde alleen op specifieke punten en slechts tot enkele kilometers diep. Wanneer we de 3D-structuur van de aarde willen bepalen, met inbegrip van de materiële eigenschappen ervan (zoals gesteentetype, chemische samenstelling, mechanische eigenschappen, elasticiteit, viscositeit, dichtheid, geleidbaarheid, temperatuur, enz.), dan moeten we indirecte methoden gebruiken. Deze eigenschappen, of parameters, en hun verdeling in de aardbol, manifesteren zich door fysieke velden, die waarneembaar (meetbaar) zijn op het aardoppervlak. Bijvoorbeeld de verdeling van de dichtheid van de rotsen in de aarde komt tot uiting in het zwaartekrachtveld buiten de aarde (en op het aardoppervlak). Dit kan met behulp van gravimeters worden gemeten.
Bij een normaal probleem zouden we beginnen met de driedimensionale (3D) dichtheidsverdeling binnen in de aarde. Daaruit zouden we het resulterende zwaartekrachtveld op het oppervlak van de aarde relatief gemakkelijk kunnen berekenen. Dit is een normaal gravimetrisch probleem, dat gewoon op een wiskundige wijze wordt opgelost middels een Newtonse volume integraal, wat betekent dat de zwaartekrachtbijdragen van alle kleine volumecompartimenten van het binnenste volumetrische domein van de aarde worden opgeteld. Een dergelijk probleem geeft een unieke oplossing. Dit betekent dat voor een bepaalde dichtheidsverdeling binnen de aarde er maar één (slechts één) uniek extern zwaartekrachtveld is. Maar als we de zaak omdraaien, dan krijgen we het inversieprobleem.
Bij het inversieprobleem vragen we ons af: uitgaande van het bekende (waargenomen) zwaartekrachtveld op het aardoppervlak, wat is dan de dichtheidsverdeling in het inwendige van de aarde? Het punt is dat het inversie gravimetrische probleem niet-uniek is. Met andere woorden, uitgaande van een gemeten zwaartekrachtveld op het aardoppervlak, zijn er veel mogelijke dichtheidsverdelingen die in het inwendige van de aarde zouden kunnen bestaan, waardoor dat specifieke zwaartekrachtveld zou kunnen worden generereerd. Er bestaan methoden om het inversie probleem op te lossen. Als we echter een oplossing vinden, dan kunnen we alleen zeggen dat de oplossing die we hebben gevonden slechts één van de vele mogelijke oplossingen is. Maar we kunnen er niet zeker van zijn wat de echte dichtheidsverdeling in de aarde is.
Er zijn manieren om de meerduidigheid van dergelijke inversieoplossingen te helpen verminderen, waaronder het gebruik van beperkingen. Beperkingen in de zin van veronderstellingen of gegevens uit andere disciplines zoals geologie, tectoniek, seismiek, magnetotellurica, enz. Deze helpen bij het selecteren van toelaatbare oplossingen, welke zijn realistisch en welke minder realistisch. Ook kunnen we oplossingen combineren uit verschillende meetmethoden, zoals gravimetrische, seismische, elektrische, magnetotellurische, enz. Dit worden gecombineerde of geïntegreerde inversies genoemd. Het helpt de meerduidigheid te verminderen, omdat alle fysieke parameters met hun bijbehorende domeinen hun eigen onduidelijkheden kennen die onderling van elkaar verschillen. Zo is ons huidige begrip van het inwendige van de aarde ontwikkeld, en we kunnen deze kennis in zekere mate vertrouwen.
Deze inversiemethoden worden bij geofysische metingen routinematig in de praktijk toegepast. Ze worden gebruikt om grondstoffen zoals mineralen en koolwaterstoffen op te sporen, risico’s te beperken in geotechnische en geo-engineering toepassingen, kansen te bepalen op archeologische vondsten, enz. In principe blijven deze inversieproblemen echter dubbelzinnig. Dit is logisch omdat we 2D-informatie (een fysiek veld gemeten op het aardoppervlak) waarnemen, maar 3D-informatie (verdeling van een fysieke parameter in de aarde) willen verkrijgen. Het is gewoon niet mogelijk om een unieke oplossing te bereiken, en de waarnemingen blijven voor meerdere uitleg vatbaar.
Eenvoudig samengevat: de 3D-informatie in het inwendige van de aarde (haar structuur en eigenschappen) is niet uniek toegankelijk vanuit de 2D-informatie die op het aardoppervlak wordt waargenomen. Dit is een ruimtelijk inversieprobleem. Het is nog relatief eenvoudig, omdat op slechts één specifiek tijdstip wordt gemeten – het heden. Toch blijft het onmogelijk om een eenduidig beeld van de 3D verdeling te verkrijgen vanuit de 2D informatie.
Een en ander wordt nog veel complexer wanneer we de geschiedenis van de aarde of van het universum proberen te bepalen. Dan is er een ruimte-tijd-inversieprobleem. We proberen kennis uit het verre verleden van de aarde te verkrijgen. Ook dit is een inversieprobleem.
De geschiedenis van de aarde (of het universum) reconstrueren met de kennis over de huidige situatie, is gewoon een brug te ver.
Door aan het inversie probleem de dimensie tijd toe te voegen, wordt de omvang van de meerduidigheid (het niet-unieke karakter) ineens een factor tien complexer. Het verkrijgen van 3D kennis van de aarde met behulp van 2D informatie, is in principe vergelijkbaar met het proberen te verkrijgen van 4D-informatie over de aarde (haar geschiedenis) uit 3D informatie (de aarde in haar huidige staat).
Zelfs als we een inversie oplossing zouden kunnen vinden voor dit 4D-probleem van het verre verleden, dan kunnen we nooit weten of die oplossing de realiteit weergeeft. Zelfs als we proberen om beperkingen toe te passen om te komen tot een oplossing voor dit tijd-ruimte inversieprobleem, dan blijken deze beperkingen meestal metafysisch van aard te zijn, gebaseerd op onverifieerbare veronderstellingen gebaseerd op het naturalistische atheïstische geloof.
Als we het over de vraag hebben van de oorsprong van dingen, dan is het probleem nog veel groter dan het probleem van het interpreteren van het verre verleden. Dit is de reden waarom we niet kunnen bouwen op paleowetenschappelijke verklaringen over het verre verleden van het universum en de aarde, of over hun oorsprong. God was niet alleen de waarachtige getuige van hun oorsprong en hun geschiedenis, maar Hij was ook degene die het allemaal tot stand bracht, de Schepper. Zijn Woord kunnen we vertrouwen, omdat het de waarheid is over onze oorsprong en onze geschiedenis.
Dit artikel is met toestemming overgenomen van de website van Creation Ministries International. Het originele artikel is hier te vinden.
