Een kosmos afgestemd op het leven

EEN KOSMOS AFGESTEMD OP HET LEVEN

Gerard Bodifee

Kosmologie is kennis van het heelal gebaseerd op waarneming. Maar nog vóór de eerste waarneming verricht wordt, leert het heelal al iets over zichzelf. Het loutere feit dat wezens bestaan die in staat zijn waarnemingen te verrichten, betekent dat de wereld voldoet aan de voorwaarden die nodig zijn om waarnemers te bevatten. Nochtans zijn die voorwaarden allerminst evident. De buitengewone complexiteit en fragiliteit van een met zintuigen uitgerust lichaam maakt het a priori onwaarschijnlijk dat het bestaat en zelfs dat het kán bestaan. Hoe nauwkeuriger men de levende wezens op aarde observeert, hoe meer men zich verbaast over het feit dat dit alles kan bestaan. Niet alleen hun gedragingen zijn vreemd en hun gedaanten wonderlijk, maar het feit dat de moleculen bestaan waaruit zij zijn opgebouwd, dat de atomen bestaan, dat de krachten bestaan die de atomen aan elkaar binden en andere krachten die de elementaire deeltjes binnen de atomen samenhouden, dat uit deze materie de aarde en de zon ontstonden, en dat die al zolang bestaan dat het leven de tijd heeft gehad om zich te ontwikkelen, dat alles is buitengewoon merkwaardig.

Toch bestaan wij. Dat gegeven onthult op zichzelf al veel over deze wereld. Want de mogelijkheid van ons bestaan hangt af van de fundamentele eigenschappen van de materie en van de algemene structuur van het heelal. Leven is alleen mogelijk waar het leven kán bestaan. Dat mag een triviale bewering lijken, maar omdat ze gedaan wordt door een levend wezen zelf, is ze vol betekenis. Want ze verraadt dat deze wereld de kenmerken bezit die het mogelijk maakten tot leven en bewustzijn te komen.

Natuurlijk is het ook waar dat de bewering dat de wereld aan de voorwaarden voor het leven voldoet onontkoombaar is, omdat de ontkenning ervan in tegenspraak zou zijn met het feit dat er iemand is die de vaststelling doet. Maar die onontkoombaarheid neemt de onwaarschijnlijkheid van het gegeven niet weg. Het is volstrekt niet vanzelfsprekend dat de wereld zodanig is dat wij er kunnen zijn. Laat ons de kwestie nader onderzoeken.

1. Constateringen

Wat is leven? Voor het verschijnsel leven zijn al te veel definities geformuleerd (1) die alle samen alleen maar duidelijk maken dat er vaagheid en verwarring heerst over wat we onder het leven in zijn algemeenheid moeten verstaan. De vraag of er leven bestaat op Mars of op andere plaatsen in het heelal, zal ons met de kwestie blijven confronteren wat we precies onder leven verstaan. Het is denkbaar dat we ooit op verschijnselen zullen stoten die sommigen als leven zullen opvatten en anderen slechts als levenloze structuren.

Hier zullen we ons om dit probleem niet bekommeren. We stellen de vraag niet aan welke voorwaarden het heelal moet voldoen om “leven” voort te brengen, omdat dan niet duidelijk is welke toestand bedoeld wordt met de term leven. We bepalen ons tot de situatie op aarde, zoeken ook hier niet naar een definitie van “leven op aarde”, maar beschouwen de vertrouwde gedaanten van planten, dieren, schimmels, bacteriën, en vragen ons af hoe het mogelijk is dat deze bestaan.

Niet de vraag hóe het leven op aarde precies is ontstaan, is hier aan de orde, maar de vraag hoe het mógelijk was dat het leven kon ontstaan.

We vertrekken van enkele constateringen.

Alle levende wezens op aarde zijn zonder uitzondering opgebouwd uit koolstofverbindingen. Het chemisch element koolstof is bijzonder geschikt voor de vorming van complexe moleculen omdat een koolstofatoom zich soepel bindt aan andere koolstofatomen, waardoor lange ketens ontstaan, eventueel met vertakkingen en ringen. Elk koolstofatoom bezit vier bindingsmogelijkheden, zodat zich aan deze ketens nog andere atomen kunnen hechten, zoals waterstof, zuurstof, stikstof, zwavel, en andere. De moleculen waaruit de levende wezens zijn samengesteld, bestaan meestal uit vele, soms miljoenen atomen.

De vraag of andere elementen dan koolstof in aanmerking kunnen komen voor de vorming van moleculen die geschikt zijn als bestanddelen van levende wezens, is interessant maar valt ook buiten ons onderwerp. We volstaan met op te merken dat op aarde alleen koolstof deze rol speelt. Ons houdt daarom alleen de vraag bezig, hoe het mogelijk is dat deze koolstofverbindingen bestaan waaruit de levende wezens op aarde opgebouwd zijn.

Koolstofatomen hebben niet altijd bestaan. Volgens het standaardmodel van de moderne kosmologie was de temperatuur van het heelal onmiddellijk na de oerknal zo hoog dat geen atomen, zelfs geen elementaire deeltjes konden bestaan. Door de afkoeling van het expanderende heelal ontstonden eerst quarks en leptonen, elementaire deeltjes die later de materie zouden samenstellen zoals we die kennen. De quarks combineerden zich tot o.m. protonen (waterstofkernen) en neutronen. Door fusiereacties ontstonden hieruit dan heliumkernen. Toen de temperatuur zo ver gedaald was dat de fusiereacties ophielden, bestond ongeveer een kwart van de materie uit helium, de rest was waterstof.

Koolstof en de andere elementen zwaarder dan helium, werden pas veel later gevormd in het inwendige van sterren. Deze sterren ontstonden door plaatselijke samentrekking van het gas in de uitdijende ruimte. Het materiaal van een ster wordt door de eigen gravitatie tot hoge druk samengeperst. Daardoor traden opnieuw fusiereacties op: waterstofkernen versmolten verder tot heliumkernen. Bij deze reactie komt veel energie vrij die uit de ster ontsnapt onder de vorm van licht en andere stralingen. De vrijgekomen warmte-energie zorgt voor de tegendruk die nodig is om de gravitatiekracht te weerstaan, zodat de ster niet onder invloed van haar eigen zwaartekracht instort. Als de waterstofvoorraad in het inwendige uitgeput raakt, valt de energie-bron weg en krimpt de ster toch verder ineen. Daardoor stijgt de temperatuur echter opnieuw en kan ook de waterstof in een gebied rondom de kern versmelten. Hierdoor zwelt de ster op tot een “rode reus”. In de samentrekkende kern kunnen nieuwe fusiereacties ontsteken. Heliumkernen versmelten dan tot koolstofkernen. Nog meer kernfusie levert zuurstof op. En zo verder. Het zwaarste element dat op deze wijze in de sterren gevormd kan worden is ijzer.

Zo ontstaan dan in het inwendige van de sterren alle atoomsoorten die later de biologische processen op aarde mogelijk maakten. Er schuilt meer eenheid in de natuur dan deze gefragmenteerde wereld doet vermoeden. Betast uw handen, uw nagels, uw haar, en realiseer u dat dit alles sterrestof is.

Uiteindelijk blaast de rode reus een deel van haar buitenste lagen de ruimte in. De uitgestoten materie, die nu rijk is aan elementen zwaarder dan helium, verspreidt zich in de interstellaire ruimte. Bij voldoende zware sterren doet zich aan het einde een supernova-explosie voor, een uitbarsting die zo hevig is dat zich daarbij nog nieuwe elementen vormen, zwaarder dan ijzer. Uit de interstellaire nevels van het oude stermateriaal ontstaan later nieuwe sterren. Onze zon is een dergelijke latere-generatie ster. Niet al het materiaal van de nevel waaruit de zon ontstond, kwam in de zon zelf terecht, een deel bleef eromheen wentelen en vormde de planeten. Een daarvan is de aarde, die hoofdzakelijk uit zware elementen bestaat. Wat hier nog aan waterstof aanwezig is, is chemisch gebonden aan zuurstof. Dat is het water van de zeeën, de rivieren en de wolken, het vocht dat de levende wezens niet kunnen missen omdat het dient als oplosmiddel voor de koolstofhoudende moleculen.

Zware atomen hebben in hun kernen vele protonen en neutronen, des te meer naarmate de atoomsoort zwaarder is. Hoe komt het dat dergelijke atomen kunnen bestaan? De protonen hebben een elektrisch positieve lading, zodat ze elkaar afstoten. Indien de deeltjes in de atoomkern alleen met de elektrische kracht op elkaar zouden inwerken, zou de kern uit elkaar moeten spatten. Dat stabiele atoomkernen toch bestaan, is te danken aan een andere kracht, de zogenaamde sterke interactie, die de protonen en neutronen bij elkaar houdt.

Deze sterke interactie is, samen met de elektromagnetische kracht, de zogenaamde zwakke interactie en de gravitatie, een van de fundamentele krachten in de natuur. Zij werkt slechts op zeer korte afstand (ongeveer de diameter van een atoomkern), en is veel sterker dan de elektrische kracht. De sterke interactie geeft de kern voldoende stabiliteit zolang het aantal protonen niet te hoog is (minder dan honderd) en het aantal neutronen hoog genoeg. Deze laatste dragen immers geen elektrische lading waardoor ze niet bijdragen tot de elektrostatische afstoting maar wel tot de bindingskracht van de sterke interactie.

Hoe sterk deze sterke interactie is, blijkt als men haar met de gravitatiekracht vergelijkt. De kracht waarmee twee protonen elkaar via de sterke interactie aantrekken is ongeveer 1040 maal groter dan de gravitatiekracht waarmee ze elkaar aantrekken. Om zich een idee te vormen van dit enorme getal volstaat het te weten dat het ook ongeveer gelijk is aan de verhouding van de afstand tot het verst waarneembare object in het heelal tot de diameter van een atoomkern.

Hoe verbazingwekkend het bestaan van koolstofatomen is, blijkt nu wel uit het feit dat voor de vorming van deze atomen de sterke interactie precies deze sterkte moet hebben die ze heeft. Een iets andere waarde zou het bestaan van het element koolstof onmogelijk maken.

Indien de sterke interactie slechts één procent meer kracht zou uitoefenen dan in werkelijkheid het geval is, zouden de nucleaire eigenschappen van koolstof zodanig veranderen dat de synthese ervan in de sterren zeer traag zou verlopen. Daardoor zouden deze atomen sneller dan ze gevormd worden, omgezet worden in zuurstof door verdere fusie met helium (2). Het heelal zou dan vrijwel geen koolstofatomen bevatten. Trouwens, er zouden wellicht helemaal geen atomen bestaan, van welke soort ook. Een toename van de sterke interactie met hooguit twee procent had de vorming van protonen uit de quarks onmiddellijk na de oerknal geblokkeerd (3). Er zouden dan geen waterstofatomen bestaan, en dus ook geen zwaardere atomen.

Een verzwakking van de sterke interactie, zelfs een lichte verzwakking, zou al even desastreus zijn. Een essentiële tussenstap bij de synthese van atoomkernen in de sterren, is de vorming van deuterium, een combinatie van één proton en één neutron. Indien de sterke interactie slechts vijf procent zwakker zou zijn dan ze is, kon deuterium niet bestaan. De bindingsenergie zou dan onvoldoende zijn om het proton en neutron bij elkaar te houden (4). De chemische evolutie van het heelal zou dan gestopt zijn bij waterstof. Het is mogelijk dat zelfs een nog kleinere verzwakking van de sterke interactie al fataal zou zijn voor de mogelijkheid om koolstofkernen te vormen. In elk geval zou een iets drastischer vermindering tot – laat ons zeggen – de helft van de werkelijke waarde de stabiliteit wegnemen van alle elementen die essentieel zijn voor de levende wezens op aarde (5).

Ook de elektromagnetische kracht moet aan strikte voorwaarden voldoen om de elementen te laten bestaan die deze wereld tot leven brachten. Voor de gegeven waarde van de sterke interactie mag de elektrostatische afstoting tussen de protonen niet groter zijn dan zij is, want anders kunnen deze deeltjes niet in de atoomkernen opgesloten blijven.

Kleine veranderingen in de sterkte van de elektromagnetische kracht hebben ook aanzienlijke gevolgen voor de evolutie van een ster. Hetzelfde geldt voor de gravitatiekracht. Berekeningen tonen aan dat wanneer de elektromagnetische kracht iets sterker zou zijn, of de gravitatiekracht iets zwakker, alle sterren rode dwergen zouden zijn (6). Rode dwergen zijn koele, zwak stralende sterren met een betrekkelijk geringe massa. Zij exploderen nooit tot een supernova. Bij een overeenkomstige omgekeerde verandering van beide krachten zouden alle sterren blauwe reuzen zijn, hete, fel-stralende, zware sterren die slechts een kort bestaan hebben, hooguit enkele miljoenen jaren, omdat zij kwistig met hun waterstofvoorraad omspringen.

Onze zon heeft een massa die precies ligt binnen het smalle massa-bereik tussen rode dwergen en blauwe reuzen. Haar straling is intens genoeg om de aarde voldoende te verwarmen en hier de chemische reacties op gang te zetten die nodig waren voor het ontstaan van het leven. Toch straalt de zon niet zo intens dat ze haar waterstofvoorraad te snel verbruikt. De levensduur van de zon bedraagt zo’n 10 miljard jaar (waarvan er inmiddels 4,5 miljard verstreken zijn), genoeg om het leven op aarde de tijd te geven die het nodig heeft om zich te ontwikkelen.

Minstens zo lang moet dus ook het heelal bestaan. Alleen een heelal met voldoende leeftijd kan de lange chemische en biologische ontwikkeling kennen die heeft geleid tot het ontstaan van de mens. Veel sneller kon de biologische evolutie niet gaan, omdat zij tot stand kwam door het trage spel van mutaties en selecties.

De evolutie van het leven op aarde voltrekt zich als een gevolg van de verandering van de genetische samenstelling van de populaties in de loop van de tijd. De genen veranderen doordat ze willekeurig muteren en doordat een gerichte natuurlijke selectie op de individuen inwerkt. Mutaties die toevallig gunstig zijn voor de overleving, handhaven zich, de andere verdwijnen. Zo verwerft de soort geleidelijk eigenschappen die in toenemende mate zijn bestaan bevorderen en uitbreiden. Ook de voortdurende recombinatie van genen door de geslachtelijke voortplanting speelt een belangrijke rol.

De totstandkoming op deze manier van de levende wezens met hun complexe eigenschappen vergt veel tijd. De evolutie zou sneller kunnen verlopen indien het tempo van de mutaties hoger lag. Maar mutaties zijn meestal een gevolg van stralingen die de moleculaire dragers van de genetische informatie beschadigen. Hogere doses daarvan kunnen het mutatietempo verhogen, maar beschadigen de organismen zelf, waardoor de levenskansen weer afnemen.

De eerste levensvormen op aarde zouden zo’n 3,8 miljard jaar geleden verschenen zijn (7). Toen begon de lange geschiedenis die zou uitmonden in de uitbundige biosfeer van vandaag. Vooraf moesten de elementen gesynthetiseerd worden, en daarvòòr moesten de eerste sterren ontstaan en weer vergaan. De daartoe noodzakelijke tijd heeft het heelal moeten bieden, of dit leven was er niet geweest.

Het heelal bestaat sinds de expansie van de ruimte-tijd begon, zo’n 14 miljard jaar geleden. De uitdijing is het gevolg van een energiedichtheid in de ruimte, die niet geassocieerd is aan materie of straling. Deze “vacuüm-energie” resulteert in een afstotende kracht die de aantrekkende gravitatiekracht van de materie tegenwerkt. Om een heelal mogelijk te maken dat al zolang bestaat, moet er een bepaalde balans bestaan tussen de vacuüm-energie en de gravitatie-energie. Dit houdt onder meer in dat de massadichtheid van het heelal aan strikte voorwaarden moet voldoen. Is de verhouding van de vacuüm-energiedichtheid tot de gravitatie-energiedichtheid te klein, dan wordt de expansie door de gravitatiekracht afgeremd en eventueel stilgelegd, waarna het heelal instort. Is de verhouding te groot, dan expandeert de ruimte zo snel dat zich geen sterren kunnen vormen, zodat ook geen elementen zwaarder dan helium gevormd worden.

De gedetailleerde processen die in het inwendige van de sterren verlopen, zijn ingewikkeld, en er spelen meer factoren een rol dan de hier genoemde. Ook de expansie van de ruimtetijd is een proces dat door meer randvoorwaarden en natuurwetten beheerst wordt, dan hier vermeld. Maar wel blijkt dat het verloop van de gebeurtenissen en het uitzicht van de wereld uiteindelijk altijd bepaald worden door de waarde van een aantal natuurconstanten. Zo spelen vooral de gravitatieconstante (die de sterkte van de gravitatie bepaalt), de constante van Planck (die de gedragingen van de elementaire deeltjes karakteriseert), de elektrische lading van het proton (en het elektron), de lichtsnelheid, en enkele kosmologische dichtheidsverhoudingen een cruciale rol. Indien één van deze fundamentele grootheden zelfs maar een lichtjes afwijkende waarde zou hebben van degene die we in werkelijkheid aantreffen, zou het heelal een totaal andere structuur en samenstelling hebben.

Om het leven, zoals we het kennen, mogelijk te maken, laat de natuur niet veel speling toe. Een minieme afwijking op een van deze constanten kan volstaan om een heelal te verkrijgen dat nooit het ontstaan aan levende wezens zal geven, dat nooit planeten en sterren zal vormen, en waarin nooit een atoom te voorschijn zal komen.

2. Wat niet hoeft te verwonderen

Dat we leven in een kosmos waarvan de fysische parameters precies beantwoorden aan de vereisten van het leven, hoeft niet te verwonderen. Het kan niet anders. Uit het feit dat wij bestaan, volgt immers dat wij moeten kunnen bestaan. De omgekeerde bewering, dat we leven in een heelal waarin geen leven mogelijk is, zou een contradictie zijn. Het is niet uitgesloten dat een dergelijk heelal bestaat, maar het bestaan kan niet geconstateerd worden. Hier werkt een radicale observatie-selectie. Van een heelal dat geen waarnemer bevat, kan niet gezegd worden dat het bestaat, ook al bestaat het, omdat niemand het bestaan kan vaststellen.

Dit alles is evident, maar niet oninteressant, want het wijst op een verband tussen de waarden van de fundamentele natuurconstanten en het bestaan van leven in het heelal. Een heelal moet “bijzonder” zijn om levende wezens te kunnen voortbrengen, de natuurconstanten dienen precies afgestemd te zijn op de bestaansvoorwaarden van het leven. Het heelal dat wij bewonen, beantwoordt klaarblijkelijk aan deze bijzondere aard. Dat feit dient echter niet als een buitengewoon gelukkig toeval opgevat te worden, maar als een onontkoombaar “gevolg” van ons eigen bestaan. Gegeven het feit dat wij bestaan, kan het niet anders dan dat de natuurconstanten de waarden hebben die nodig zijn voor ons bestaan. Zo “volgt” uit mijn bestaan, dat het heelal mij moet kunnen bevatten.

Dit is het zogenaamde anthropische principe in de kosmologie. Het werd in 1974 door Brandon Carter als volgt geformuleerd: “Wat we kunnen verwachten waar te nemen wordt beperkt door de voorwaarden die noodzakelijk zijn voor onze aanwezigheid als waarnemers." (8) Meer bepaald moet het heelal voldoen aan de voorwaarden om koolstofatomen te genereren en om een biologische evolutie mogelijk te maken.

Carter noemde dit het zwakke anthropische principe. Het is een niet-controversiële uitspraak, omdat de tegengestelde bewering logisch inconsistent is.

Maar men kan een stap verder gaan en het volgende beweren: “Het heelal moet de eigenschappen bezitten die het mogelijk maken dat leven zich in een bepaalde fase van zijn geschiedenis ontwikkelt.”

Dat is dan het sterke anthropische principe. In tegenstelling tot het zwakke anthropische principe, is dit geen zelf-evidente uitspraak maar een speculatieve bewering die, vanuit logisch gezichtspunt, waar of onwaar kan zijn. Het sterke anthropische principe geeft een antwoord op de vraag waarom de wereld is zoals zij is. Waarom hebben de natuurconstanten de waarden die wij meten? Waarom gelden de natuurwetten die we kennen? Het antwoord luidt: opdat wij bestaan. De natuurconstanten en natuurwetten zijn wat ze zijn opdat wij tot bestaan konden komen.

Maar is dat een terecht antwoord? Heeft het heelal bij zijn ontstaan de bedoeling gehad het leven op aarde voort te brengen? Het is duidelijk dat het sterke anthropische principe in zijn poging een antwoord te geven op de vraag waarom de natuurconstanten zo fijn afgestemd zijn op de vereisten van het leven, ons in diep filosofisch water voert.

3. De verwondering en de vragen die blijven

Dat we ons niet hoeven te verwonderen over het feit dat de natuurconstanten voldoen aan de mogelijkheidsvoorwaarden van het leven – omdat een waarnemer niet anders kàn dan dit vaststellen – neemt niet weg dat de vraag blijft hoe het komt dat zij deze waarden bezitten. Wegens de zeer strikte eisen waaraan voldaan moet zijn, is dit een a priori uiterst onwaarschijnlijke toestand. Daarover dient men zich wel te verwonderen: dat de natuur erin geslaagd is deze onwaarschijnlijke toestand te realiseren. Hoe deed zij dat?

Geeft het sterke anthropische principe het juiste antwoord? Kwamen de waarden van de natuurconstanten tot stand met het doel leven mogelijk te maken? Lag er dan van meet af aan een doel in het heelal?

Het is ook mogelijk een ander antwoord te geven. We kunnen aannemen dat de natuurconstanten bij het ontstaan van het heelal willekeurige waarden aannamen en dat in vele parallelle “heelallen” alle mogelijke waarden gerealiseerd zijn. Alleen in het zeldzame geval dat in een heelal de voor het leven gunstige combinatie optrad, kon dan leven ontstaan en noteert eventueel een levend wezen de “bijzondere” eigenschappen van zijn heelal. Vele andere gevallen worden ook gerealiseerd, maar – bij gebrek aan waarnemers – nooit opgemerkt.

Twee denksporen kunnen nu gevolgd worden. De eerste is gebaseerd op een teleologisch principe: er bestaat doelgerichtheid in de natuur; de andere op een veelwerelden-scenario: alle mogelijke werelden zijn gerealiseerd.

a) Doelgerichtheid.

De onderstelling dat in de natuur een zekere doelgerichtheid werkzaam is, valt alleszins buiten het wetenschappelijk denkkader. Als methode voor het verklaren van waargenomen verschijnselen steunt de wetenschap op enkele uitgangspunten, zoals het causaliteitsprincipe dat stelt dat alles wat gebeurt het gevolg van een oorzaak is. In de oorzaak ligt dan de verklaring voor de gebeurtenis (we laten hier buiten beschouwing dat dit principe in de quantumfysica niet op de klassieke manier gehandhaafd blijft). Het causaliteitsprincipe werd voor het eerst door Plato geformuleerd (9) en heeft uiteindelijk de teleologische denkwijze binnen de wetenschap volledig verdrongen.

Voor wat de gedragingen van de levenloze objecten betreft, heeft dit principe zijn verklarende kracht overtuigend aangetoond. Het is adequater het vallen van een steen te verklaren als het gevolg van de zwaartekracht dan als de bedoeling van de steen om op de grond te liggen. In de biologische wetenschappen wordt het causaliteitsprincipe niet minder streng gehanteerd dan in de fysica, maar het succes is minder evident. De wetenschappelijke verklaring voor het gedrag van levende wezens wordt gezocht in de reacties van het organisme op uitwendige prikkels of in de genetische aanleg, maar niet in een eigen wilsbesluit. Toch leert de ervaring dat levende wezens, althans de hoger ontwikkelden, en in elk geval de mensen, vaak handelen vanuit een wil en met het oog op een doel. De wetenschap is blind voor dit aspect van de werkelijkheid. Strekt een vogel zijn vleugels dan niet omdat hij wil vliegen? Kiest de automobilist de weg naar huis niet omdat hij thuis wil aankomen? Een van de eigenaardigheden van de hedendaagse “levenswetenschappen” is dat elk begrip van intentionaliteit eruit geweerd wordt, hoewel het intentionele handelen juist kenmerkend is voor het leven.

Hoe dienen de gebeurtenissen op kosmische schaal verklaard te worden? Gedraagt het heelal zich als een levenloos voorwerp of als een levend wezen? Of kan het niet tot een van beide zijnswijzen herleid worden? Overeenkomstig de traditie van het wetenschappelijke denken, werken moderne kosmologen uitsluitend vanuit het oorzakelijkheidsprincipe. Alle gebeurtenissen worden aan oorzaken toegeschreven. Uit de oorzaken vloeien de gevolgen voort overeenkomstig de natuurwetten. Er zijn geen doelen. De wetten en natuurconstanten die zelf niet uit nog fundamenteler beginselen afgeleid kunnen worden, fungeren in de theorieën als de ultieme oorzaken, de “randvoorwaarden” die als primaire gegevens aangenomen worden.

Binnen dit kader passen geen intentionele processen. Maar dat hoeft het laatste woord over deze kwestie niet te zijn. Wie weet tenslotte waarom de oerknal plaatsvond? Van het denkbeeld dat zij een spontane quantumfluctuatie van het vacuüm was (10), worden we niet wijzer dan van de bewering dat zij de uitdrukking zou zijn van een wil tot bestaan. Getuigt de ontwikkeling van het heelal, en meer bepaald van het leven op aarde, niet van een aanhoudende drang tot bestaan? Als al het leven ernaar streeft te leven, steeds méér te leven, steeds bewuster te leven, waarom zou die streving dan niet in de kiem reeds aanwezig geweest kunnen zijn toen het heelal ontstond.

Nemen we deze gedachten ernstig dan breken we, zoals gezegd, met het wetenschappelijke denken. Het spreken gebeurt dan eerder metaforisch, want woorden als “streven” en “bedoeling” kunnen met betrekking tot het ontstaan van het heelal niet in exact dezelfde betekenis gebruikt worden als in de context van het menselijke leven. De taal is anders nu, de voorstellingen zijn beeldrijker, er liggen verwijzingen in besloten naar een werkelijkheid voorbij de fysische feiten. Want waar gestreefd wordt, is er een drang vanuit wat bestaat naar wat nog niet bestaat, er werkt een verlangen, en van daaruit ontstaat een onderscheid tussen goed en kwaad, en kan er sprake zijn van hoop, verwachting, vertrouwen. We begeven ons daarmee ver van de wetenschappelijke objectieve waarnemig en bewegen ons meer in de sfeer van het religieuze denken.

Alle religies op aarde kennen scheppingsmythen, verhalen waarin de religieuze intuïties van de mens over de oorsprong en bestemming van het bestaan tot uitdrukking worden gebracht. In de joods-christelijke traditie is de schepping het product van een welwillende God, die met zijn scheppingswerk “goedheid” tot stand bracht. De mens wordt als een kroon op de schepping geplaatst, met de opdracht over deze wereld te heersen. (11) In de mens, gemaakt naar Gods beeld, moet de schepping dan tot volkomenheid komen, zoals de stichter van het christendom zelf voorhoudt. (12)

Volgens deze religieuze traditie, die tweeduizend jaar lang het bestaansgevoel binnen de westerse cultuur bepaald heeft, is de wereld tot stand gekomen met het oog op het leven. De bedoeling die in de schepping gelegd werd, was aanwezig in de Schepper, die zelf als een transcendente werkelijkheid buiten de schepping bestaat. God heeft de wereld zo geschapen dat zijn doel erdoor verwezenlijkt wordt. Vanzelfsprekend bezit deze wereld dan ook de eigenschappen die nodig zijn om tot leven te komen.

Middeleeuwse theologen zagen hierin trouwens een Godsbewijs. Deze wereld is zo wonderlijk geconstrueerd en aangepast aan de behoeften van het leven, dat een goddelijke ontwerper aan de oorsprong ervan moet liggen. Voor Thomas van Aquino vormde dit het laatste van zijn vijf godsbewijzen: zoals de pijl die op het doelwit afvliegt, aantoont dat een boogschutter bestaat, levert de doelgerichtheid van de natuur het bewijs dat een intelligente Schepper bestaat. (13)

Het is in principe ook mogelijk dat de oorsprong van de doelgerichtheid niet in een transcendente God maar in de natuur zelf gelegen is. Volgens Aristoteles hebben alle natuurlijke objecten een eigen gerichtheid, een streven naar hun zelfverwezenlijking. Deze “causa finalis” verklaart omwille waarvan een gebeurtenis plaatsgrijpt. Het beeld dat de beeldhouwer uit de steen wil kappen, is de causa finalis van het kapwerk. Binnen deze opvatting zou uit de waarden van de natuurconstanten besloten kunnen worden dat het leven de causa finalis van het universum is.

b) Vele werelden

Meer in overeenstemming met hedendaagse wetenschappelijke denkbeelden, maar minder bevattelijk voor het begrensde menselijke voorstellingsvermogen, is de veelwereldenhypothese. Is het denkbaar dat er vele heelallen bestaan? Of om het eleganter te formuleren: zou ons universum deel kunnen uitmaken van een multiversum?

De gedachte, hoe vreemd ook, lijkt bijna modieus in de hedendaagse kosmologie. (14) De idee is in elk geval uitgegroeid tot meer dan een wilde speculatie en vormt nu een wezenlijk aspect van sommige theorieën.

In de quantumfysica kwam de idee al een halve eeuw geleden op in een poging de interpretatiemoeilijkheden op te lossen die aan de theorie verbonden zijn. De quantummechanica beschrijft niet de waarneembare kenmerken van een systeem, maar een algemenere toestand die de superpositie is van alle mogelijke toestanden volgens een zekere waarschijnlijkheidsverdeling. Het probleem is dat bij de waarneming één van die toestanden effectief wordt vastgesteld. Wat gebeurt er met de andere? De waarnemer ervaart de selectie van de ene toestand die hij aantreft als een zekere willekeur, waarvan alleen de waarschijnlijkheid voorspelbaar is. In 1957 stelde Hugh Everett voor dat op elk ogenblik alletoestanden daadwerkelijk tot stand komen, doordat de wereld zich splitst in zoveel werelden als er mogelijkheden zijn. (15) De waarnemer bevindt zich slechts in één van deze werelden en stelt de toestand vast die daarin gerealiseerd is. Alle andere toestanden zijn niet minder reëel, maar afgesneden van de waarnemer in dit universum.

De gedachte dat de wereld zich op elk ogenblik splitst in een schier oneindig aantal andere werelden, die dan elk hun eigen evolutie voortzetten, elk ook weer volgens dezelfde kwistige methode, lijkt zo grotesk dat ze lang nauwelijks ernstig genomen werd. Maar stilaan wint het inzicht veld dat de idee wezenlijk juist eenvoudig is. De werkelijkheid erachter mag dan doen duizelen, de quantummechanische beschrijving van de wereld wint erdoor aan duidelijkheid in betekenis: zij beschrijft de hele werkelijkheid, waarvan de waarnemer slechts een gedeelte (zijn universum) overziet.

Op een andere wijze is de veelwereldengedachte ook opgekomen in het hoofd van de theoretici van het Oerknal-heelal. Om te verklaren waarom het heelal een aantal specifieke kenmerken bezit, zoals een “vlakke” (Euclidische) geometrie en een grootschalige homogeniteit, wordt aangenomen dat de ruimte kort na het ontstaan kortstondig een buitengewoon snelle expansie kende. Deze “inflatie” was een gevolg van de energie opgeslagen in de quantumvelden waaruit het heelal ontstaan is. (16) Op die manier zouden een onbeperkt aantal “zwellende gasbellen” gevormd zijn, ieder met zijn eigen aantal ruimtedimensies en waarden van natuurconstanten. Het ons vertrouwde heelal is slechts één exemplaar van deze oneindige verzameling. In dit multiversum kunnen alle mogelijke combinaties van wetten en constanten gerealiseerd zijn, en dan hoeft het niet te verbazen dat er wel één universum bij is, waarin de combinatie geschikt is voor het ontstaan van leven. De andere universa kunnen van hieruit niet waargenomen worden omdat ze buiten onze ruimte en tijd vallen.

4. Samenvatting en slotbeschouwing

Ter verklaring van de a priori onwaarschijnlijke geschiktheid van het heelal voor het bestaan van levende wezens, zien we ons geplaatst voor de keuze tussen twee mogelijkheden: ofwel aannemen dat het heelal van bij het begin voorbestemd was om leven voort te brengen, ofwel onderstellen dat het heelal deel uitmaakt van een multiversum van willekeurig gevormde universa waarbij wij ons bevinden in het universum dat de voor ons geschikte eigenschappen bezit. De eerste onderstelling valt buiten de traditie van het wetenschappelijke denken dat slechts verklaringen zoekt vanuit oorzaken, niet vanuit bedoelingen. Zij sluit eerder aan bij de religieuze wereldbeschouwing. Door de oorsprong van de doelgerichtheid in een transcendente goddelijke werkelijkheid te plaatsen, valt het denkbeeld nog verder buiten het gevestigde wetenschappelijke denken.

De tweede onderstelling past beter binnen het wetenschappelijke denkkader, maar lijdt aan wat men “metafysische buitensporigheid” zou kunnen noemen. Is het werkelijk nodig ter verklaring van een bijzonder gegeven een zo kolossale onderstelling te maken? En wat stelt het wetenschappelijk karakter van een hypothese voor die uitsluitend uit theoretische overwegingen voortvloeit en nooit rechtstreeks door waarnemingen bevestigd of weerlegd kan worden?

Men ontkomt niet aan de indruk dat de onderstelling van het bestaan van oneindig veel werelden ter verklaring van de ongewone eigenschappen van onze wereld, een denkbeeld van dezelfde aard is als de onderstelling dat de woorden en zinnen van dit boek het gevolg zijn van het bestaan van een schier oneindig aantal apen die alle willekeurig op een schrijfmachine hebben zitten tikken, waardoor er vroeg of laat wel eentje de tekst voortbracht die u nu leest.

Ligt een andere onderstelling niet meer voor de hand? Zou deze tekst niet tot stand gekomen zijn doordat een meester-aap hem zo wilde maken? En als die bewering klopt, waarom dan niet ook zo voor de hele wereld? Tenslotte maakt het schrijvend koolstofhoudend wezen dat deze tekst voortbracht, deel uit van de wereld en deelt hij daardoor in de karakteristieken ervan. Als in het heelal een levend wezen in staat is zijn woorden doelbewust te kiezen, zou het heelal zelf dan niet in staat geweest zijn dit levende wezen doelgericht te kiezen?

Literatuur

1 Barbieri citeert 63 definities uit de literatuur in: Barbieri, Marcello (2003). The Organic Codes, an Introduction to Semantic Biology. Cambridge University Press: Cambridge.

2 Hoyle, F., The Synthesis of the Elements from Carbon to Nickel, in : Astrophysical Journal, Supplement Series, I, 1954, p. 121. Hoyle beschrijft zijn ontdekking van het resonantieniveau van C12 waardoor een snelle synthese van het element mogelijk is, in zijn autobiografie Home is Where the Wind Blows (University Science Books, Mill Valley, Californian, 1994).

3 Barrow, J.D., Silk, J., The Structure of the Early Universe, in: Scientific American, april 1980, p. 107-108

4 Davies, P.C.W (1982). The Accidental Universe. Cambridge University Press: Cambridge, p. 69.

5 Barrow, J.D., Tipler, F.J. (1988). The Anthropic Cosmological Principle. Oxford University Press: Oxford. p.327

6 Davies, P.C.W (1982). o.c. p.71-73

7 De Duve, Christian (2002). À l’Écoute du Vivant. Éditions Odile Jacob: Paris. p.61-62

8 Carter, B. (1974), Large Number Coincidences and the Anthropic Principle in Cosmology, in: Confrontation of Cosmological Theories with Observational Data. Editor M.S. Longair, Reidel: Dordrecht.

9 Plato, Timaeus 28a

10 Tryon, E.P., (1973). Is the Universe a Vacuum Fluctuation? Nature, 246, p. 396-397. In dit artikel treft men een van de meest ontwapenende uitspraken aan uit de wetenschappelijke literatuur van de twintigste eeuw. Na zijn theorie over het ontstaan van het heelal als een a-causale fluctuatie van de pre-kosmische leegte uiteengezet te hebben, besluit Tryon: “Op de vraag waarom het gebeurde, wil ik het bescheiden antwoord geven dat het heelal gewoon een van die dingen is die van tijd tot tijd gebeuren.”

11 Genesis 1:27-31

12 Mattheus 5:48

13 Thomas van Aquino, Summa Theologica (1266-1273), I, Qu.2, art.3 (online op http://www.newadvent.org/summa).

14 Tegmark, Max (2003). Parallel Universes, in: Scientific American, 288, p.30-41

15 Everett, Hugh (1957). ‘Relative State’ Formulation of Quantum Mechanics, in: Reviews of Modern Physics, 29, p. 454-462

16 Guth, Alan (1998). The Inflationary Universe. Vintage: London

Deze tekst verscheen eerder als hoofdstuk 10 in het boek 'Schitterend Ongeluk of Sporen van Ontwerp?' (onder redactie van Cees Dekker, Ronald Meester en René van Woudenberg) bij uitgeverij Ten Have, Kampen, Nederland, 2005