11 mei 2007, jaargang 51, nummer 10
Artikel 000688
Wonder boven wonder (10) De zon K. Valkenburg In de zeventiende eeuw schreef Johannes Keppler: ‘Het belangrijkste doel van alle onderzoek van de zichtbare wereld moet zijn het ontdekken van de rationele orde en harmonie, die God erin gelegd heeft en die Hij aan ons openbaart in de taal van de wiskunde.’ Galileo Galilei (1564–1642) vond: ‘De wetten van de natuur zijn geschreven door de hand van God in de taal van de wiskunde.’

De gelovige wiskundigen uit de zestiende en zeventiende eeuw zoals Isaäc Newton en Nicolaus Copernicus, waren ervan overtuigd dat het universum een ordelijk geheel is en door wiskundige formules kan worden beschreven, omdat God een God van orde is. Maar deze gelovige wetenschappers zouden hoogst verbaasd zijn geweest als ze onze kennis over de natuurwetten hadden gehad, zo simpel en eenvoudig, dat het op één kantje past. Veel wetenschappers komen tot de erkenning dat er een God moet zijn, die alles zo systematisch en elegant en schoon heeft gemaakt. Maar er is meer. Het heelal kan wiskundig beschreven worden en er zijn ongeveer twintig natuurconstanten, die krachten en massa’s in het heelal definiëren. Bijvoorbeeld de zwaartekracht, de lichtsnelheid, de massa van een elektron, proton en neutron, de kracht die atoomkernen bij elkaar houdt, de elektromagnetische kracht en nog een paar, die te ingewikkeld zijn om hier even uit te leggen.

E=mc2
Hoe belangrijk en kritisch die krachten zijn voor het leven op aarde, is mooi te illustreren met het voorbeeld van de zon. De zon ontleent zijn energie aan de fusie van waterstof tot helium, hetzelfde wat in een waterstofbom gebeurt. Alleen verschillen schaal en tijdsduur sterk. Per seconde wordt in de zon 700 miljoen ton waterstof ‘samengesmolten’ tot 695 miljoen ton helium. Het verschil van vijf miljoen ton is massa, die is omgezet in energie (straling, warmte, fotonen en magneetvelden) volgens de formule van Einstein: E=mc2. Hierin is E de vrijgekomen energie, m de massa die wordt omgezet in energie en c de lichtsnelheid.
Het kwadraat van de lichtsnelheid is een enorm groot getal, waaruit volgt dat de hoeveelheid energie die ontstaat uit een klein beetje massa ook geweldig groot is. Een voorbeeld: Hiroshima werd in 1945 totaal verwoest door slechts 140 milligram uranium, dat ook werd omgezet in energie, volgens dezelfde formule van Einstein.

Precies goed
Het zonlicht kent een paar merkwaardige ‘toevalligheden’. Door de precieze waarde van een paar natuurconstanten ‘brandt’ de zon met een zodanige snelheid, dat het maximum van de lichtstraling in het geel ligt. Zou de zon sneller branden, dan zou veel ultraviolette straling ontstaan, waardoor de organische verbindingen, noodzakelijk voor het leven op aarde, kapot zouden gaan. Zou de zon daarentegen waterstof langzamer omzetten in helium, dan zou de straling overwegend infrarood zijn, waardoor de levensprocessen veel te traag zouden verlopen.
Maar er is meer. Ons oog heeft de grootste gevoeligheid in het geel, juist het maximum van de zonnestraling. Vandaar dat het gele licht van natriumlampen zo efficiënt is; een laag stroomverbruik bij een maximale lichtopbrengst. Maar nog wonderlijker is het feit, dat water de grootste doorlaatbaarheid voor geel licht heeft, waardoor zeeleven nog tot redelijke diepte van het zonlicht kan profiteren. Een geruststelling: ook al verbruikt de zon enorm veel waterstof, toch is er nog genoeg voor vijf miljard jaar. De afstand van de aarde tot de zon (150 miljoen kilometer) is ook redelijk kritisch, een geringe afwijking zou het leven op aarde onmogelijk maken door een te lage of te hoge temperatuur.
‘De hemel immers is nabij / Mijn licht, mijn dag, mijn zon zijt Gij/ en door de stralen van uw gloed / wordt alles wat er leeft gevoed.’ (Gezang 378:5)

Kees Valkenburg is lid van de CGK-NGK te Arnhem. Hij is gepensioneerd en werkte vroeger bij AKZO als literatuuronderzoeker op het gebied van scheikunde, veiligheid en gezondheid.
2007-2014 Persvereniging Opbouw