Hoe verklaart men dat de eigenschappen van atomen constant blijven in de ruimte?

Antwoord

De ruimte is helemaal geen chaos.  Alles wat er gebeurt, wordt geregeld door de wetten van de fysica.  Maar doordat de omstandigheden er heel divers zijn, kunnen die wetten tot heel verscheiden fenomenen aanleiding geven.

Misschien het voornaamste dat we van de studie van de fenomenen in de ruimte geleerd hebben, is dat de wetten van de fysica universeel zijn.  Het inzicht is begonnen bij Newton, met de fameuze anakdote van de appel die valt, waarbij Newton tot het inzicht kwam dat de kracht die de appel op aarde doet vallen dezelfde is als deze die de maan rond de aarde doet bewegen.  Sindsdien spreken we van de 'universele gravitatiewet'.

Die aanname is niet evident, en voor vele mensen is dat nog niet zo.  Het lijkt ook gedurfd iets dergelijks te beweren, alsof wij als klein stukje van het heelal 'onze' wetten opleggen elders.  Maar het zijn niet 'onze' wetten, de wetten van de fysica worden niet gestemd in een of ander parlement.  Het zijn gewoon de wetten van de natuur, die overal gelden, en ook overal herkenbaar zijn.  Het is dus normaal (maar toch wonderbaar) dat we ze door experimenten op aarde hebben leren herkennen.  Het was hoe dan ook een gedurfde aanname, maar telkens opnieuw is gebleken dat we door die aanname van universaliteit op een rationele manier kosmische fenomenen kunnen verklaren; die vele successen zijn dus ook stuk voor stuk 'experimenten' die aantonen dat de aanname van universaliteit gewettigd is, dat ze dus zelf in zekere zin het statuut van een natuurwet krijgt.

De sterrenkunde is 'astrofysica' geworden eens men de aanname van universaliteit ook op andere fysische wetten heeft toegepast.  Neem nu het simpele feit dat we de sterren kunnen zien.  We weten wat 'zien' is: een elektromagnetisch signaal dat door ons oog opgevangen wordt, gefocusseerd, gedetecteerd, naar de hersenen wordt gestuurd en daar gedecodeerd.  Maar als ons oog iets ziet, moet er in eerste instantie een bron van elektromagnetische straling zijn!  Met andere woorden, het feit dat we de sterren zien, betekent dat de wetten van het elektromagnetisme ginder evenzeer geldig zijn als bij ons.  En zo geldt het voor alle wetten.  Kernfysica, bijvoorbeeld, want daarmee kunnen we in volle overeenstemming met experimenten hier en waarnemingen ginder verklaren waarom en hoe sterren energie opwekken.

Zo zijn ook atomen overal in het heelal dezelfde, met dezelfde wetten die hun structuur en interacties beheren.

Het bovenstaande betekent daarom nog niet dat we alles weten.  Meer nog, we begrijpen de wetten van de natuur niet zo goed als we graag zouden willen.  Op aarde kunnen we ook niet alles wat we graag zouden willen uitproberen.  We zouden wat graag deeltjesversnellers hebben die nog duizenden keren sterker zijn dan die in CERN, maar die kunnen we niet zomaar maken.  En dan komt het heelal ons in zekere zin ter hulp, omdat daar soms omstandigheden optreden die we hier niet kunnen genereren.  Rond de zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels gebeuren bij voorbeeld hoogenergetische processen die we vanop afstand kunnen bestuderen.

Hoe 'weten' die verschillende plaatsen in de ruimte dat ze aan dezelfde wetten moeten voldoen?  Het antwoord is dat het heelal geen 'som' is van allemaal verschillende eilandjes, maar uiteindelijk als een samenhangend geheel is ontstaan, waarin dan allerhande structuren zijn gevormd.  Nu is de aarde in zekere zin een geisoleerde uitkijkpost van waaruit wij de rest van het heelal bestuderen, maar die aarde is ooit ontstaan, met de zon, uit dat grote geheel, volgens de wetten die in dat grote geheel geldig zijn.