Sneller dan het licht

In wetenschappelijke notatie wordt de lichtsnelheid aangeduid met de letter 'c', van het latijnse woord celeritas. De snelheid van het licht is in vacuüm: 2,99792458 x 10⁸ m s^-1. Dat is dus bijna 300.000 km per seconde. Alle soorten elektromagnetische straling; ook radiostraling; UV-straling en gammastraling; hebben onder dezelfde omstandigheden deze enorme hoge snelheid. Het merkwaardige aan deze hoge lichtsnelheid is het feit dat deze voor alle waarnemers altijd constant is. Zelfs voor waarnemers die zichzelf reeds met een zekere snelheid verplaatsen. Die betreffende waarnemers zullen, ondanks een eigen voorwaartse snelheid, toch geen hogere snelheid kunnen bereiken dan die lichtsnelheid. Dit vreemde gegeven is tot ons gekomen door middel van de 'speciale relativiteitstheorie', die is opgesteld door wijlen de heer prof. dr. Albert Einstein. Deze uit Duitsland afkomstige geleerde bleek zeer getalenteerd te zijn op het gebied van de theoretische natuurkunde. En hoewel de collega's van deze man in eerste instantie zeer sceptisch tegenover zijn bevindingen stonden, kwamen zij na verloop van tijd tot de conclusie dat de door hem naar voren gebrachte 'speciale relativiteitstheorie', waarin hij bovenstaande gegevens heeft verwerkt, zonder enige twijfel juist moest zijn. Dit ondanks het feit dat zijn bevindingen over de daarin verwoorde constante maximale snelheid van het licht voor heel veel mensen bijna niet te bevatten waren.

Vreemd is dan ook het gegeven dat er tegenwoordig onder de theoretisch natuurkundigen grote consensus bestaat over het postulaat dat er in het verre verleden toch een snelheid moet hebben bestaan die sneller was dan het licht. En ja, zelfs heel veel sneller. Hoe gek dat ook mag klinken! Er is in het geheel geen sprake van overdrijving als men stelt dat theoretisch natuurkundigen mensen zijn die hyper-intelligent zijn. Want mensen die op een dergelijk hoog wetenschappelijk niveau van toeten en blazen weten, moeten wel per definitie uitzonderlijk intelligent zijn. Daar zullen ongetwijfeld weinig mensen het mee oneens zijn. Als er onder deze mensen dan ook sprake is van overeenstemming over het postulaat dat er in het verre verleden een snelheid heeft bestaan die de snelheid van het licht in zeer ruime mate heeft overtroffen, moeten de aanwijzingen daarvoor wel uitzonderlijk goed zijn onderbouwd. En dat prikkelt onze nieuwsgierigheid dan ook in grote mate. Het verschijnsel waarbij die extraordinaire snelheid zich volgens de inzichten van zovele theoretische natuurkundigen heeft voorgedaan, wordt 'kosmische inflatie' genoemd. 'Maar wat heeft zich dan ooit dermate snel kunnen verplaatsten, dat het de snelheid van het licht ver achter zich liet?', zult u zich dan nu zeker wel gaan afvragen.

Met de bewoording 'kosmische inflatie' wordt de theorie aangeduid dat het heelal vrijwel direct na de oerknal gedurende een tijdsverloop van 10^-35 seconde een fase van exponentiële uitbreiding heeft doorgemaakt. Gedurende dit minuscule tijdsinterval zou het heelal tussen de 10³⁰ en 10¹⁰⁰ keer zo groot zijn geworden. Natuurkundigen hebben dus als benaming voor dit zeer bijzondere gebeuren gekozen voor de term: 'kosmische inflatie'. En het is zondermeer duidelijk dat de snelheid hiervan de lichtsnelheid in verre mate moet hebben overtroffen. Kosmische inflatie is enigszins vergelijkbaar met een fenomeen wat bekend staat als 'faseovergang'. Een faseovergang, fasetransitie of fasetransformatie, is in de thermodynamica de overgang van de ene fase van een stof naar de andere fase. Voorbeelden van faseovergangen zijn het bevriezen van water tot ijs (stollen) en het verdampen van water tot waterdamp. Een zeer dramatische vertoning van een faseovergang, die te maken heeft met het stollen van een vloeistof, zal enkelen onder ons weleens hebben meegemaakt. Namelijk wanneer men een flesje bier, wat men ál te lang in de diepvriezer had laten liggen, er na verloop van tijd weer uit vandaan haalt. Bij het openen van het flesje zal het bier, dat op dat moment nog gewoon vloeibaar was, dan onmiddelijk gaan bevriezen. Zolang het bier onder hoge druk in het flesje aanwezig is, zal er niets gebeuren, maar op het moment dat die druk door het openen van het flesje wegvalt, zal er onmiddelijk een faseovergang in het bier plaatsvinden. Het bier gaat dan over van de vloeibare naar de vaste fase. Doordat het bier daarbij een lagere energietoestand inneemt, komt er zoveel energie vrij dat het uitzettende bier het flesje op dramatische wijze doet barsten. Dit verschijnsel heeft zich op zeker moment, na de oerknal, allicht ook in de kosmos voorgedaan. En het valt goed te begrijpen dat het vrijkomen van al die energie, een gebeuren van apocalyptische proporties moet zijn geweest. Het barsten van het 'oerei' van samengebalde energie, zal dan met een snelheid gepaard moeten zijn gegaan waarbij de snelheid van het licht zich als een kuiering moet hebben voorgedaan. Deze energie zal na verloop van tijd zijn omgezet in materiedeeltjes, waardoor de temperatuur van het heelal weer zal moeten zijn opgelopen. Tijdens de periode van snelle uitdijing zouden zich overigens wel rimpelingen in de ruimte kunnen hebben voorgedaan. Deze rimpelingen zullen ooit in de vorm van zwaartekrachtgolven in het heelal kunnen worden ontdekt. Net zoals de ontdekking van de zwaartekrachtgolven van een botsing tussen verre hemellichamen ons al op een eerder moment heeft doen verbazen. De theorie betreffende de kosmische inflatie kan overigens heel goed verklaren waarom het heelal op kosmische schaal zo opvallend uniform is en waarom de ruimte op grote schaal in geometrisch opzicht zo voyant vlak lijkt te zijn. Door de buitengewoon snelle uitdijing van het heelal zullen eventuele oneffenheden, die er in eerste instantie in aanwezig waren, moeten zijn gladgestreken.