Zero Point Energy Cosmology

In de jaren ’80 van de vorige eeuw werd de aandacht van een Australische natuurkundige/geoloog, Barry John Setterfield, getrokken door een boek dat aangaf dat de lichtsnelheid niet constant was, zoals de universiteiten leerden, maar de laatste paar honderd jaar was afgenomen. Hij was daar niet gerust op, maar ging toch verder zoeken. Hij vond bevestiging van het gelezene en het zette zijn wereldbeeld op de kop. De in de loop der tijd gemeten waarden gaven een duidelijke afname aan, in het eerst daalden de waarden snel en zo rond 1980 leken ze op een constante waarde te blijven. Dat was echter schijn, want daarna begon de lichtsnelheid weer toe te nemen. De waarde bleek dus niet zo constant als men je in de naturalistische wetenschap deed geloven.

Constanten blijken variabel

Uit verder onderzoek door Setterfield bleek dat er meer ‘constanten’ variabel zijn. Allerlei metingen aan die constanten bleken in de loop der tijd ook te variëren. Bijvoorbeeld de dynamische massa van atomische deeltjes bleek ook te variëren en wel zo dat er altijd behoud van energie was. Na verloop van een aantal jaren kreeg hij lucht van onderzoeken naar de roodverschuiving van sterrenlicht.

Altijd was aangenomen dat die roodverschuiving geleidelijk ging en dat in principe elke waarde mogelijk was. Een Amerikaanse onderzoeker, William Tifft, ontdekte in 1976 met nieuw, veel preciezer instrumentarium dat de waarden van de roodverschuiving zich groepeerden in bepaalde clusters, die op gelijkmatige afstand van elkaar lagen. Een nieuwe ‘anomalie’. Verschillende astronomen gingen daarom aan het werk om het ongelijk van Tifft aan te tonen. Ook zij vonden echter die zo genoemde ‘kwantisering’. En zo werden de critici supporters. Het verschijnsel bleek reëel. Die zogenaamde ‘gekwantiseerde roodverschuiving’ zou in Barry’s werk een grote rol gaan spelen.

Plasmakosmologie

De ‘standaard’ kosmologie, die we op school en universiteit leren, is de zgn. Big Bang-kosmologie, waarin de zwaartekracht de enige kracht is die het heelal tot stand bracht, in stand houdt en uitbreidt en ook zijn omvang expandeert (doet uitdijen). Maar de problemen in deze kosmologie zijn groot. Ik noem er drie:

1. De zwaartekracht is eigenlijk te zwak om zijn werk te kunnen doen. Er is veel te weinig materie in het heelal (missing mass), dus moet er onzichtbare materie zijn, die ervoor zorgt dat de sterrenstelsels de vorm hebben die ze hebben en die vorm ook behouden. Men noemt dat ‘dark matter’, donkere materie, omdat die met geen enkele methode tot nu toe waarneembaar is te maken.
2. Er worden in het begin alleen waterstof en helium gevormd, die geacht worden samen te ballen tot sterren en sterrenstelsels. Men moet dan wachten tot er kernfusie in een ster ontstaat, waardoor alle andere elementen worden gevormd. Als de ster dan uitbarst in een (super)nova worden deze elementen het heelal in geslingerd en worden daarvan de andere sterren en de planeten gevormd. Dat duurt uiteraard miljarden jaren. Maar zelfs de oudste gemeten sterrenstelsels,  meer dan 12 miljard lichtjaar ver, bevatten al vrijwel alle elementen.
3. De gelieerde nevelhypothese faalt in de verklaring van het ontstaan van planeten, asteroïden en kometen. De waarnemingen met ruimtesondes logenstraffen de theorie herhaaldelijk.

Is er een alternatieve theorie beschikbaar? Die is er inderdaad, nl. in de plasmatheorie. Plasma is in feite de vierde aggregatietoestand van de materie. We hebben vaste stoffen (ijs, ijzer, goud), vloeistoffen (water, olie), gasvormige (stoom, waterstofgas, helium). Wanneer gassen nog verder verhit worden scheiden de elektronen en de atoomkernen zich, en hebben we plasma. Elektronen zijn negatief, atoomkernen elektrisch positief. Zodra die zich in de ruimte in beweging zetten (wat gemakkelijk is begonnen) vormen ze in hoofdzaak lange strengen van bewegende elektronen en atoomkernen. Dat zijn dus elektrische stromen, waar omheen automatisch magnetische velden ontstaan, die die strengen als het ware in bedwang houden. Plasma in het heelal is 10³⁹ x zo sterk als de zwaartekracht. Er zijn drie verschijningsvormen van plasma, afhankelijk van de stroomsterkte: donker, oplichtend en vonkvormig. Donker plasma kun je simpelweg niet zien; voorbeelden van oplichtend plasma zijn: neonverlichting, noorderlicht: vonkvormig plasma is bijvoorbeeld de bliksem, of de vlamboog van elektrisch lassen.

Heel gemakkelijk ontstaat er in het heelal een instabiliteit in een plasmastreng of groep strengen. Op zo’n plaats wordt de materie samengeknepen en vormt zich een sterrenstelsel. Dit proces is op kleine schaal in laboratoria te demonstreren. Anthony Peratt heeft dit in het hoge energie-instituut van het Amerikaans National Laboratory in Los Alamos duidelijk gedemonstreerd. Afhankelijk van het aantal strengen ontstaan in het laboratorium successievelijk alle vormen van sterrenstelsels die we in het heelal vinden. De pioniers van de huidige plasmatheorie waren Scandinaviërs: de Noor Kristian Birkeland (1867-1917), die het noorderlicht verklaarde als elektrische stromen door plasma in het heelal, en de Zweed Hannes Alfvén (1908-1995), die heel wat onderzoek heeft gedaan aan plasma in het heelal, elektrische stromen daardoor en bewegende magnetische velden er omheen. Alfvén ontving voor zijn werk de Nobelprijs voor de Natuurkunde in 1970 en diverse andere onderscheiden. Desondanks was het hem niet vergund te publiceren in gerenommeerde wetenschappelijke tijdschriften, Beide pioniers werden gehinderd door het werk van de Brit Sydney Chapman, die beweerde dat in het heelal geen elektriciteit kon zijn. Dit stopte na Chapmans overlijden.

“Er zijn drie verschijningsvormen van plasma, afhankelijk van de stroomsterkte: donker, oplichtend en vonkvormig. Donker plasma kun je simpelweg niet zien; voorbeelden van oplichtend plasma zijn: neonverlichting, noorderlicht: vonkvormig plasma is bijvoorbeeld de bliksem, of de vlamboog van elektrisch lassen.”

Maar behalve in het ontstaan van sterrenstelsels heeft plasma ook een duidelijke functie in het ontstaan van sterren en planeten. Ook de spiraalarmen van sterrenstelsels bestaan uit bundels plasma-strengen, waaromheen magnetische velden. Die strengen draaien om elkaar heen en door instabiliteit, die gemakkelijk ontstaat, wordt alle materie op een bepaalde plaats ingesnoerd (pinched). Er kan in dit proces kernfusie optreden. Nu begint een proces van planeetvorming, en wel van buiten naar binnen. Nadat de strengen tot planeten zijn omgevormd, vanaf de buitenste naar de binnenste planeten, ontstaat als laatste in het centrum een centrale ster. De planeten ontstaan dus vóórdat de ster (zon) ontstaat. Maar er gebeurt nog iets. In zo’n ‘pinch’ worden ook de elementen uitgesorteerd; de gemakkelijkst ioniseerbare elementen – dat zijn vaak ook de zware, radioactieve elementen en metalen – worden naar het centrum van de ‘pinch’ verplaatst, terwijl de lichtere en lichtste elementen aan de buitenkant van de ‘pinch’ blijven. Daarom zien we in ons zonnestelsel ook dat de grootste ijzerkernen zich in de binnenste planeten bevinden. Zo heeft Mercurius 75%, Venus 60%, Aarde 55%, Mars 50%, en de grote buitenplaneten waarschijnlijk een kleine ijzerkern of alleen maar gesteente, dat weten we nog niet zo precies. Dat uitsorteren van elementen bij een insnoering in ook weer gevonden door een Scandinaviër, nl. de Zweed Göran Marklund. Vandaar dat deze uitsortering Marklund-convectie wordt genoemd.

Het is gebleken dat het heelal niet homogeen – gelijkmatig gevuld met materie – is zoals het Big Bang model vereist, maar dat het een structuur heeft die gevormd wordt door lange plasmastrengen, waarop de sterrenstelsels liggen, met hun as in de richting van de strengen. Buiten deze plasmastrengen zijn er grote lege ruimten, zgn. ‘voids’, waarin geen of slechts sporadisch sterrenstelsels te vinden zijn. En kernfusie, nodig om alle elementen te vormen, vindt al snel plaats in plasma filamenten, onder relatief eenvoudig reproduceerbare condities (D.E. Scott, The Electric Sky, p. 105-107). Prof. Ed Boudreaux van de universiteit van Lousiana in New Orleans, heeft een groot theoretisch onderzoek gedaan naar de mogelijke initiële condities van plasma in het heelal. Hij vond dat in een plasma van 10 tot 20 miljard graden alle elementen kunnen worden gevormd in hun gebruikelijke verhoudingen in slechts 30 minuten. Voorwaarde was, dat het aantal protonen, neutronen en elektronen voorkomt in dezelfde verhouding als in water. Zowel praktijk als theorie geven aan dat vorming van alle elementen snel kan gebeuren, zodanig dat in de ‘oudste’ hemellichamen, zoals quasars en sterren in de ‘vroegste’ sterrenstelsels al alle elementen aanwezig zijn.¹. Ook andere onderzoekers komen tot dezelfde conclusies.²

Onderzoek aan de CMBR (kosmische achtergrond straling) geeft aan dat die patronen bevat die gevormd zijn door geluidsgolven in plasma, die de protonen, elektronen en ionen in beweging brengen. Dan hebben we dus elektrische stromen (filamenten), die ingesloten worden door omcirkelende magnetische velden (standaard elektrotechniek). Daardoor ontstaan spaghetti-achtige strengen van zulke filamenten. Deze vormen de structuur van het heelal.³ Er vindt nog voortdurend onderzoek plaats aan deze processen. Hierbij een kaart van het heelal, waarin de sterrenstelsels en clusters zijn te zien, liggend op de plasmastrengen, en de ‘voids’. Er wordt op diverse websites al geschreven over de functie van plasma bij de schepping. ⁴Al kan plasma vrijwel alle processen in het heelal verklaren, voor creationisten is er toch nog een grote barrière te nemen. Je kunt in het laboratorium wel heel mooi aantonen dat plasma alles kan doen in het heelal, maar bij het opschalen naar kosmische afmetingen wordt ook de tijd opgeschaald naar miljarden jaren die nodig schijnen voor het ontstaan van het heelal.

Kwantum

Eén van de onderdelen van de natuurkunde is de thermodynamica, waaronder ook valt het onderzoek naar het gedrag van stralende lichamen. Daarvoor gebruikt men een speciaal stralingslichaam, ‘black-body’ genaamd. Er wordt gemeten welke straling er bij verhitting vrijkomt, dat wil zeggen welk patroon van frequenties en intensiteiten wordt uitgestraald, afhankelijk van de temperatuur. Per temperatuur wordt altijd een stralingspatroon zichtbaar, dat bij lage temperaturen in hoofdzaak bestaat uit infrarode straling en slechts zeer geringe violette straling. Bij verdere verhitting verschuift het spectrum steeds meer in de blauwe tot ultraviolette richting. Uiteraard was men op zoek naar een formule die het verband tussen temperatuur, spectrum en intensiteit weergaf. Dat bleek een vrijwel onmogelijke opgave. Er waren formules voor het hoge gedeelte en formules voor het lage gedeelte, maar geen formule dekte het hele gebied af. De beste formule deed het heel goed bij lage en gemiddelde temperaturen, maar bij hogere temperaturen gaf ook deze als uitkomst een veel te hoge intensiteit. Men noemde dat de ‘violet catastrofe’. Max Planck (1858-1947) werkte aan dit probleem en vond in 1901 een oplossing. Maar zeer tot zijn ontgoocheling moest hij daarvoor het idee van continue toename en afname van de stralingsintensiteit – dat welhaast als axioma werd gezien – opgeven. De energie werd niet geleidelijk, continue, afgegeven maar in pakketjes, kwanta (mv. van kwantum) genoemd. Om de formule kloppend te krijgen, moest hij een constante gebruiken, h, die uiteraard ‘constante van Planck’ ging heten. Planck was er niet gelukkig mee en hoopte dat verder onderzoek de kwanta zou doen verdwijnen. Maar dat gebeurde niet. In zijn verdere onderzoek vond hij na lange tijd de fysieke achtergrond van die pakketjes. Hij publiceerde dat in 1911. Dit gaf aanleiding tot de ontdekking van het nulpuntsveld, het zgn. zero point field (ZPF).

Intussen had de Belgische industrieel Ernest Solvay een groep vooraanstaande wetenschappers uitgenodigd om onder zijn leiding in Brussel eens per jaar bijeen te komen om de op dat moment talrijke problemen in de natuurkunde te bespreken. Vooral de thermodynamica en de structuur van de materie waren de thema’s van de discussie. De bijeenkomsten werden gehouden van 1911-1930 en nog enkele malen daarna. Deelnemers daaraan waren o.a. Antoon Lorentz, Madame Curie, Albert Einstein, Edwin Schrödinger, Max Born, Niels Bohr, Pascual Jordan, Paul Dirac, Paul Ehren-fest, Henri Poincaré, Louis de Broglie, en Werner Heisenberg, die kwam met het beroemde ‘onzekerheidsprincipe van Heisenberg’. Men baseerde zich bij de discussies op het werk van Planck uit 1901, waarin de kwanta waren ontdekt. Hun werk leidde tot wat nu als de standaard natuurkunde wordt beschouwd, de kwantum elektrodynamica (QED). Plancks ontdekking uit 1911 die baanbrekend zou blijken te zijn, bleef buiten beschouwing.

Maar juist het werk van Max Planck uit 1911, plus een gewoon driedimensionaal heelal, leidde tot snelle successen met een veel eenvoudigere wiskunde die door intelligente middelbare scholieren was te volgen. In deze nieuwe natuurkunde, die men stochastische elektrodynamica (SED) noemt, bleek er dus een echt bestaand heelalwijd energieveld te zijn, bestaande uit deeltje/antideeltje-paren, die zich doorgaans manifesteren als golven. De oorzaak van het kwantum is namelijk een wereldwijd energieveld van enorme sterkte, dat zelfs bij een volledig vacuüm, in volledig duister, en bij het absolute nulpunt (-273,15˚C) ongewijzigd bleef bestaan. Men noemde dat nulpuntsenergie, oftewel zero point energy (ZPE), en het veld zero point field (ZPF). De constante h bleek een maat voor de sterkte van dat veld. Dit energieveld heeft een gigantische energie-inhoud. Het heeft ook een typische samenstelling, nl. een zgn. ‘cubed distribution’, wat wil zeggen dat de aantallen van de golf/deeltjesparen evenredig zijn met de derde macht van hun frequentie. Dat betekent dat de invloed van het veld vooral merkbaar is in het gebied van de hoge frequenties, en daardoor kan het verantwoordelijk zijn voor het onderhouden van de (hoogfrequente) bewegingen van alle atoomdeeltjes. Zonder de energie van dit veld zou het heelal binnen een ogenblik in elkaar klappen. Het onzekerheidsprincipe van Heisenberg heeft hier een fysieke oorzaak: de beweging van deeltjes met vrijwel de snelheid van het licht. Daardoor is het onmogelijk om alles in één keer te meten. In de jaren na 1911 is ontdekt dat dit energieveld echt wereldwijd is, en dat het zijn oorsprong vindt bij het ontstaan van het heelal.

Combinatie van ZPF en andere ‘variabele’ constanten

Wat zou er gebeuren met de plasmaprocessen in het begin van het heelal als het ZPF nog uiterst zwak was, en exponentieel sterker werd?

In dit schema is een overzicht te zien van de natuurkundige consequenties van Setterfields werk.

Het bleek dat de snelheid waarmee plasmaprocessen uitgevoerd worden, omgekeerd evenredig is met de sterkte van het ZPF. Dat betekent dat de vorming van alle hemellichamen bij het ontstaan van het heelal zo snel is gegaan, dat de hele kosmos – althans het door de mens met het blote oog zichtbare gedeelte – binnen enkele dagen tot stand gekomen kan zijn. Setterfield is een van de eerste pioniers op dit gebied. Allerlei onderzoeken die hij eerder had gedaan, bleken nu op zijn plaats te vallen.

De consequenties van een ZPF dat praktisch bij nul begint en exponentieel in sterkte toeneemt op een rijtje:
• De lichtsnelheid is enorm hoog en neemt af, en is in onze tijd praktisch op een minimum;
• De roodverschuiving is enorm hoog en neemt af, tot ze in onze omgeving praktisch nul is;
• De radioactieve vervalsnelheid is enorm hoog en neemt af, tot de waarden die we nu meten;
• De constante van Planck neemt toe vanaf nul tot de huidige waarde;
• De energie van radioactief verval neemt toe vanaf zeer klein tot de huidige waarden;
• De dynamische massa van deeltjes neemt toe vanaf zeer gering tot de huidige waarden.

1. http://www.icr.org/article/basic-chemistry-test-creation/
2. Overigens ook al in de jaren 60 door George Camow in The Creation of the Universe (New American Library).
3. McWhirter, R.P.W. & R. Wilson, Journal of Physics B, Atomic and Molecular Physics, 7:12 (1974), p. 1588 e.v.
4. Zie: http://www.i-sis.org.uk/Electric_Plasma_Universe_Arrives.php.
5. W. Nernst, Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft 4 (1916), pp.83-116) en (C.H. Gibson, “Turbulence and mixing in the early universe,” Keynote Paper, International Conference on Mechanical Engineering, Dhaka, Bangladesh, Dec.26-28, 2001. Available at: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0110012