Telescopen en microscopen — Vorderingen van vroeger tot op heden
HEDENDAAGSE telescopen in observatoria zijn ware kolossen vergeleken met Galilei’s exemplaren van 4,4 centimeter doorsnee. Zijn primitieve toestellen waren lenzenkijkers. Een grote bolle lens aan één einde vormde het beeld, en een kleine holle lens aan de andere kant — later eveneens een bolle lens — vergrootte het beeld. Het was opmerkelijk dat zijn instrument objecten wel 33 keer kon vergroten, waardoor hij in staat was zulke ververwijderde wonderen als de vier manen van Jupiter en de maanvormige schijngestalten van Venus te aanschouwen.
De hedendaagse spiegeltelescopen maken gebruik van reusachtige, komvormige spiegels (tot een doorsnee van wel 6 meter!) om licht te verzamelen van verafgelegen hemellichamen. Daarmee kan men objecten waarnemen die tien miljoen maal zo zwak zijn als die welke met het blote oog kunnen worden gezien. Ja, van een telescoop in Australië zegt men er op 1600 kilometer afstand een kaarsvlammetje mee te kunnen waarnemen!
Het is echter interessant dat hedendaagse astronomen nog met hetzelfde probleem te kampen hebben als Galilei. Hij merkte op dat de sterren die hij in zijn kijker dichterbij haalde, wel in aantal toenamen, maar niet in grootte. Galilei veronderstelde dat de sterren ongelooflijk ver van ons verwijderd moeten zijn om bij vergroting toch zulke kleine lichtpuntjes te blijven. Hoewel hedendaagse astronomen precies schijnen te weten hoe ver deze hemellichamen van ons af staan, zien zij de sterren, zelfs met hun precisielenzen en gepolijste spiegels, nog steeds als speldepuntjes van licht. Zoals wordt verklaard in The Observer’s Book of Astronomy: „De sterren staan zo ver weg dat geen enkele tot dusver gebouwde telescoop ze als meer dan lichtpuntjes zal laten zien.”
Toch blijven de geleerden proberen meer van de sterren te zien te krijgen. Zo wil de NASA in 1986 een grote ruimtetelescoop lanceren die boven de aardatmosfeer een baan zal beschrijven. Geleerden geloven dat de telescoop objecten zal kunnen waarnemen die 50 keer zwakker zijn dan wat grondtelescopen kunnen waarnemen.
Gelukkig bestaan er nog andere manieren om het universum te bekijken. Enige tijd geleden ontdekte men dat bepaalde hemellichamen radiogolven uitzenden. Tegen de tijd dat deze signalen de aarde bereiken, kunnen ze zwakker zijn dan één biljoenste watt. Bijgevolg heeft men grote radiotelescopen ontwikkeld om deze signalen te vergaren en te versterken. Op deze wijze zijn astronomen in staat geweest quasars, pulsars en andere intrigerende verschijnselen te zien.
Astronomen zitten dan ook niet langer uren door het oculair van een telescoop te turen zoals Galilei deed. De Encyclopædia Britannica legt uit: „Vrijwel alle astronomisch onderzoek gebeurt fotografisch of foto-elektrisch in plaats van door visuele waarneming . . . Men kan objecten fotograferen die vele malen zwakker zijn dan wat met kijken in een oculair kan worden waargenomen. Eén fotografische plaat kan een enorme hoeveelheid informatie bevatten . . . 1.000.000 beelden van sterren en 100.000 beelden van sterrenstelsels.”
Geleerden kunnen opmerkelijke dingen doen met zulke foto’s. Het tijdschrift Sky and Telescope legde eens uit hoe men in een speciale techniek („speckle interferometry”) gebruik maakt van interferentieverschijnselen en zo de schijven van enkele rode superreuzen zichtbaar kan maken hoewel de rest van de sterren — zelfs de meest nabije — gewoon lichtpuntjes blijven.
Het dichtst bij de zon staat een ’ster’ — zo doet hij zich tenminste aan ons blote oog voor — die door een telescoop bekeken uit drie sterren blijkt te bestaan. Een daarvan is Proxima Centauri. De andere twee vormen een dubbelster, Alpha Centauri genaamd, en cirkelen met een periode van 80 jaar om elkaar heen. Van alle sterren zijn deze drie — met uitzondering dan van onze zon — de dichtstbijzijnde, en toch zijn ze 4,3 lichtjaren (meer dan 40 biljoen kilometer) van de aarde verwijderd! Het boek Astronomy merkt op: „Als de grootte van de zon zou worden voorgesteld door een van de punten op deze bladzijde, zou zijn naaste buur onder de sterren — de dubbelster Alpha Centauri — op deze schaal worden afgebeeld door twee puntjes op een afstand van 16 kilometer.”
Dwars over de zuidelijke hemelpool bevinden zich naar het lijkt twee wolkenflarden. In de 15de eeuw noemden Portugese ontdekkingsreizigers het de Kaapse Wolken. Later werden ze genoemd naar de beroemde ontdekkingsreiziger Fernão de Magalhães. Telescopen onthullen dat beide ’wolkenflarden’ uitgestrekte extragalactische (zich buiten ons eigen melkwegstelsel bevindende) sterrenstelsels zijn. De Grote Magalhãese Wolk alleen al bevat naar schatting vijf miljard sterren.
De mens komt dus weer op zijn beginpunt terug. Hoewel zijn telescoop bijgelovige ideeën over het universum heeft uitgeschakeld, merkt hij niettemin dat hij met een hernieuwd gevoel van ontzag omhoogkijkt!
Een verborgen wereld onthuld
De wereld van het microscopisch kleine is niet minder fascinerend. Gedreven door een onverzadigbare nieuwsgierigheid bestudeerde Van Leeuwenhoek zo ongeveer alles wat onder zijn lens paste. Op een keer nam hij wat speeksel uit zijn mond en onderzocht het onder zijn microscoop. Tot zijn verrassing zag hij „vele zeer kleine levende dierkens, zeer bevallig bewegend”. Daarop zond hij in 1683 een beschrijving en een tekening van deze mondbacteriën naar de Royal Society in Londen. „Als iemand nu toch eens zou vertellen”, zei Van Leeuwenhoek later, „dat er meer dieren leven in het tandslijm in de mond van een man dan er mannen zijn in een heel koninkrijk?” Hedendaagse schattingen van het aantal micro-organismen in de menselijke mond lopen in de miljarden.
Inderdaad, in die verborgen wereld turend hebben geleerden dingen ontdekt die zelfs Van Leeuwenhoek zouden hebben verbaasd. Zij kunnen nu bijvoorbeeld zien dat één enkele druppel bloed wel 35 miljoen rode bloedcellen kan bevatten. Elke cel op zijn beurt kan meer dan 280 miljoen hemoglobinemoleculen bevatten. „Stelt u zich het karwei voor om de 10.000 atomen in kaart te brengen van slechts één hemoglobinemolecule”, schreef Dr. Coppedge in zijn boek Evolution: Possible or Impossible? (Evolutie: mogelijk of onmogelijk?)
Micro-organismen — nuttig of schadelijk?
Alleen al bij de gedachte aan bacteriën zijn velen van ons geneigd terug te deinzen. En het is waar dat sommige micro-organismen ziekte en dood veroorzaken. Dit blijkt echter meer uitzondering dan regel te zijn.
Geniet u bijvoorbeeld van een glas melk? Wel, er zijn biljoenen micro-organismen in een koeiemaag voor nodig om het dier in staat te stellen het voer te verteren en melk te produceren. Ook in menselijke ingewanden houden zich goedaardige bacteriën op. Zo verklaart het leerboek Elements of Microbiology: „Vele darmbacteriën kunnen de voornaamste vitaminen B en de vitaminen E en K samenstellen. Aldus geproduceerde vitaminen leveren een belangrijke bijdrage aan de vitaminebehoeften van de gastheer.”
Kleine micro-organismen fungeren zelfs als een doeltreffende reinigingsafdeling. „Als microben niet zouden afrekenen met afval en dood materiaal”, schreef wetenschapsjournalist Ludovici, „zou het zich tot in zo’n grote mate ophopen dat wij van ruimtegebrek zouden omkomen. Het is werkelijk niet overdreven te zeggen dat ons voortbestaan afhangt van microben, van een onzichtbare wereld die met behulp van de microscoop zichtbaar wordt.”
Met verbeterde instrumenten kunnen biologen de micro-organismen ook steeds beter bekijken. Ook deze zijn verbazingwekkend ingewikkeld. Sommige micro-organismen bezitten een op een zweep gelijkende staart, genaamd flagellum. Het is fascinerend om door een microscoop te kijken en ze in een druppel water te zien rondschieten! Eén bacteriesoort (genaamd spirillum serpens) heeft zelfs staarten die als een propeller ronddraaien. (Men heeft gemeten dat ze met 2400 toeren per minuut ronddraaien!) En als deze miniduikboot van richting moet veranderen, zet hij gewoon de andere kant aan!
Microscopen — het huidige ontwikkelingspeil
Van Leeuwenhoeks zelfgemaakte instrumentjes konden verbazingwekkend genoeg objecten 250 of meer malen vergroten. Hedendaagse lichtmicroscopen kunnen voorwerpen echter zo’n duizend keer vergroten. „De gewone huisvlieg zou in dezelfde mate vergroot meer dan 9 meter lang blijken te zijn”, verklaart het boek Elements of Microbiology.
In 1931 werd de elektronenmicroscoop uitgevonden. Door een elektronenbundel op een object te richten kan een beeld zichtbaar worden gemaakt waarin objecten ongeveer een miljoen maal zijn vergroot. Er is één ernstig nadeel: De microscoop kan niet worden gebruikt om levend materiaal te bestuderen. Een nieuw apparaat, dat de lichtmicroscoop combineert met televisiecamera’s en een computergeheugen, stelt de geleerden echter in staat zelfs de biologische activiteit van levende cellen waar te nemen! Zo berichtte The New York Times: „Men kan kanaaltjes of microvezels, slechts een veertigduizendste millimeter in doorsnee, voedseldeeltjes en afvalstoffen tegelijkertijd in tegengestelde richtingen zien transporteren.”
Telescopen en microscopen zijn dus machtige werktuigen. Ze hebben de mens een verbazingwekkend inzicht gegeven in de wereld — en het universum — waarin hij leeft. Maar wordt door dit nieuwe inzicht de behoefte aan geloof in God versterkt of weggenomen?
[Inzet op blz. 4]
Onze Melkweg telt naar schatting zo’n 200 bolvormige sterrenhopen met elk duizenden tot honderdduizenden sterren
[Illustratie op blz. 5]
Telescopen hebben ons een universum onthuld dat miljarden sterrenstelsels telt, elk met miljarden sterren
[Illustraties op blz. 6]
Een druppeltje bloed bevat miljoenen rode bloedcellen, elke cel bevat miljoenen hemoglobinemoleculen, met per molecule 10.000 atomen
Een lepeltje aarde kan miljarden micro-organismen bevatten
[Illustratie op blz. 7]
De flagella van deze microscopisch kleine bacterie roteren als een propeller. Sommige maken 2400 toeren per minuut