De oorsprong van alles
Hoe is ons heelal ontstaan? De oerknal, ongeveer 13,7 miljard jaar geleden, wordt algemeen aanvaard als het begin. Een Belgische jezuïetenpriester, Georges Lemaître, bedacht deze theorie eind jaren '20 van de vorige eeuw. Toen men vaststelde dat het heelal uitdijende is, ging hij ervan uit dat alles in één punt moet zijn ontstaan. Maar hoe alle energie uit het 'niets' het universum vormde blijft een mysterie: hoe kan “iets” uit “niets” zijn ontstaan?
Wat bestond er voor de oerknal? Met onze huidige wetenschappelijke kennis kunnen we dit niet verklaren. Wetenschappers zoeken op subatomair niveau via kwantumtheorieën naar antwoorden, maar een volledig bewijs kunnen we nog niet leveren.
Hoe groot is het heelal werkelijk? Het heelal is zo uitgestrekt dat we het niet kunnen vatten. Er zouden zoveel planeten en sterrenstelsels zijn als zandkorrels in alle woestijnen samen. Afstanden kunnen alleen uitgedrukt worden in lichtjaren - de tijd die licht nodig heeft om met 300.000 km/sec gedurende jaren te reizen. Het licht dat wij vandaag zien van verre sterren, kan miljoenen of zelfs miljarden jaren oud zijn. Het universum is zo uitgestrekt dat onze kennis erover steeds fragmentarisch blijft.
Wat is donkere materie en donkere energie? Stephen Hawking vergeleek het simpel: om een berg te maken, graaf je een put. De zichtbare materie heeft een 'put' - negatieve materie - achtergelaten. Dit noemen we donkere materie en donkere energie, maar eigenlijk kennen we het niet. Vandaar de term 'donker'.
Ons zonnestelsel
Hoe is ons zonnestelsel ontstaan? Ongeveer 4,5 miljard jaar geleden ontstonden de zon en planeten uit een samensmelting van gassen en puinstof in spiraalvorm. Vier terrestrische of rotsachtige planeten (Mercurius, Venus, Aarde, Mars) vormden zich dicht bij de zon, vier gasreuzen (Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus) verder weg met manen en asteroïden. Dit proces toont hoe orde kan voortkomen uit kosmische chaos.
Waarom draaien planeten in banen rond de zon? Alle planeten beschrijven ellipsvormige banen - dit verklaarden Kepler's wetten, later wiskundig bewezen door Newton. Einstein voegde toe dat planetenbanen eigenlijk paden zijn gevormd door de kromming van het ruimtetijdcontinuüm.
Wat maakt Saturnus zo bijzonder met zijn ringen? Saturnus' ring van ijsbrokken ontstond vermoedelijk door een botsing waarbij een ijsmaan uiteenspatte. De brokken blijven via zwaartekracht rond de planeet draaien. Er zijn 82 manen gekend, waarvan Titan de grootste is.
Het wonder van de aarde
Hoe perfect zijn de omstandigheden voor leven op aarde? We hebben het geluk gehad om letterlijk de lotto te winnen met ideale omstandigheden: oceanen met water, zuurstofvorming, perfecte temperatuur (-50°C tot +50°C), luchtstroming voor irrigatie, dag/nacht cyclus, seizoenen, ozonlaag, magnetische bescherming.
Hoe ontstonden onze oceanen? Er bestaan twee hoofdtheorieën: waterdamp kwam vrij uit de vloeibare aardkern tijdens afkoeling, of waterrijke planetoïden en kometen bombardeerden miljoenen jaren de aarde. Mogelijk vormde een botsing met planeet Theia zowel onze maan als het water in onze oceanen.
Waarom is onze temperatuur zo stabiel? Op 150 miljoen kilometer van de zon (met 6000°C oppervlaktetemperatuur) hebben we slechts 100° temperatuurverschil. Dit door onze dampkring, de draaiing om onze as voor gelijkmatige opwarming, en de kanteling die seizoenen creëert.
Hoe werkt ons klimaatsysteem? Water verdampt door temperatuur, wolken krijgen massa en verplaatsen zich door luchtdrukverschillen. Een wolk van 1x1 km bevat 10 miljoen kg water. Door aardrotatie krijgt elk deel energie van de zon, de aardas schommelt voor seizoenen.
De natuurkrachten
Welke krachten bepalen alles om ons heen? Vier natuurkrachten verklaren alles: zwaartekracht, elektromagnetische kracht, sterke en zwakke kernkracht. We begrijpen grotendeels hoe ze werken en hun eigenschappen, maar waarom ze zo werken weet niemand.
Wat is zwaartekracht werkelijk? Iedereen kent de effecten - alles valt, eb en vloed bewegen biljoenen kilogrammen water door de maan. Maar wat veroorzaakt deze kracht blijft onbekend. Men zoekt het hypothetische 'graviton' deeltje, maar na honderden jaren onderzoek zonder bewijs.
Hoe revolutionair is elektromagnetisme? Van de ontdekking van atomen tot moderne smartphones - elektromagnetisme ligt aan de basis van onze technologische revolutie. Van Volta's eerste batterij tot Tesla's wisselstroom, van transistors tot internet. Alles door manipulatie van elektronen en hun eigenschappen.
Tijd en ruimte
Wat is tijd eigenlijk? Tijd is een conventie om aardrotatie ten opzichte van de zon te meten, ingedeeld in uren, minuten, seconden. Maar wat als we dit begrip fout hebben? Misschien zouden we andere constanten beter kunnen gebruiken, zoals afstand tussen referentiepunten.
Hoe kijken we naar het verleden? Licht van de zon doet 8 minuten om ons te bereiken. Hemellichamen bevinden zich niet waar we denken ze te zien. Maar waarom hebben we dan niet steeds 8 minuten vertraging nodig om de zon te zien als we onze ogen sluiten en openen?
Leven we in een vijandige kosmos? Van het begin heeft leven gevochten tegen vulkaanuitbarstingen, meteoorinslagen, orkanen, aardbevingen, ijstijden, epidemieën. Vijf à zes keer was er bijna volledige uitroeiing. Toch zijn we er nog steeds - het leven is veerkrachtig.
De grote vragen
Is alles toeval of is er een plan? Het ontelbare keren 'winnen van de lotto' om deze wereld te creëren, de perfectie van alles, de schoonheid van natuur - is dit allemaal toeval? Niemand kan tot nog toe een bewijs geven. Zowel gelovigen als ongelovigen hebben gelijk, want absolute zekerheid bestaat niet.