Det fantastiske univers

Hvad big bang-teorien forklarer og hvad den ikke forklarer

HVER morgen er et mirakel. Dybt inde i morgensolen omdannes brint til helium ved temperaturer på flere millioner grader. Røntgenstråler og gammastråler strømmer med utrolig kraft ud fra Solens kerne til de omliggende lag. Hvis Solen var gennemtrængelig ville disse stråler nå overfladen i løbet af nogle få sekunder. De begynder i stedet at rikochettere mellem tætpakkede atomer i Solens varmeisolerende gasser, hvorved de gradvis mister energi. Der går dage, uger og århundreder. Tusinder af år senere bryder den engang så dødelige stråling frem fra Solens overflade som et blidt gult lys der ikke længere udgør nogen fare, men lige netop er kraftigt nok til at bade Jorden med sin varme.

Også hver nat er et mirakel. Andre sole blinker til os over de enorme afstande i vor galakse. Nogle er superkæmper der er så store at hvis én af dem blev anbragt på samme position som vor sol, ville vor planet befinde sig inden i denne superkæmpe. Andre sole er små hvide dværge der er mindre end Jorden, men alligevel lige så tunge som Solen. Nogle af disse vil fortsat drive omkring i milliarder af år. Andre befinder sig på randen af en supernovaeksplosion der vil tilintetgøre dem. Under denne proces vil de et kort øjeblik overstråle hele galakser.

Primitive folkeslag har sat universet i forbindelse med søuhyrer, kæmpende guder, drager, skildpadder, elefanter, lotusblomster og drømmende guder. Senere, i den såkaldte oplysningstid, blev guderne fejet af bordet i begejstringen over de nye naturvidenskabelige landvindinger inden for matematik og fysik, for eksempel Newtons love. Nu har man for længst forladt de forestillinger der findes i gamle digte og legender. De der er børn af atomalderen har ikke valgt fortidens havuhyrer eller Newtons „maskine“ som model for skabelsen, men derimod det 20. århundredes altoverskyggende symbol — atombomben. Deres „skaber“ er en eksplosion. De kalder deres kosmiske ildkugle for big bang.

Hvad big bang „forklarer“

Den mest populære version af denne generations skabelsesopfattelse siger at universet ikke eksisterede for omkring 15 til 20 milliarder år siden. Der fandtes intet tomt rum, ingen tid, intet stof, intet ud over et umådelig tæt, lille punkt kaldet en singularitet, der eksploderede, hvorved vort nuværende univers opstod. I en brøkdel af et sekund i denne eksplosion var der et kort øjeblik hvor det spæde univers inflaterede eller udvidede sig langt hurtigere end lysets hastighed.

I løbet af de første få minutter af big bang skete der en kernefusion af universelt omfang, hvilket resulterede i de koncentrationer af brint og helium man har målt og en del af det litium der findes i det interstellare rum. Efter måske 300.000 år faldt temperaturen i den gassky der udgjorde hele universet, til en smule under temperaturen på Solens overflade, hvilket gjorde at elektroner kunne begynde at kredse om atomerne og udsende lys (fotoner). Dette urglimt kan i dag måles, skønt det er stærkt afkølet. Det måles som en universel baggrundsstråling i mikrobølgeområdet svarende til en temperatur på 2,7 kelvin.a Det var opdagelsen af denne baggrundsstråling i 1964-65 der overbeviste de fleste forskere om at der var noget om big bang-teorien. Det hævdes også at denne teori kan forklare hvorfor universet synes at udvide sig i alle retninger, og at fjerne galakser tilsyneladende er på vej bort fra os og fra hinanden med høj hastighed.

Eftersom big bang-teorien lader til at forklare så meget, hvorfor så drage den i tvivl? Fordi der også er meget den ikke forklarer. Det kan illustreres med et eksempel. Astronomen Ptolemæus, der levede i oldtiden, havde en teori om at Solen og planeterne kredsede om Jorden i store cirkler, samtidig med at de kredsede om sig selv i mindre cirkler, kaldet epicykler. Efterhånden som astronomerne i århundredernes løb samlede flere data, kunne de ptolemæiske kosmologer altid føje ekstra epicykler til deres øvrige epicykler og dermed „forklare“ de nye data. Men det betød ikke at teorien var sand. Til sidst var der ganske enkelt for meget at forklare. Andre teorier, som for eksempel den Kopernikus fremsatte om at Jorden kredsede om Solen, forklarede tingene bedre og mere enkelt. I dag er det vanskeligt at finde en ptolemæisk astronom.

Professor Fred Hoyle har sammenlignet de ptolemæiske kosmologers bestræbelser for at lappe på deres teori trods nye opdagelser, med de bestræbelser tilhængerne af big bang i dag gør sig for at holde deres teori kørende. Han har skrevet følgende i sin bog The Intelligent Universe: „Forskernes hovedbestræbelser går ud på at dække over big bang-teoriens selvmodsigelser, at støtte en teori der er blevet stadig mere kompleks og uhåndterlig.“ Efter at have henvist til Ptolemæus’ forsøg på at redde sin teori ved hjælp af epicykler, skriver Hoyle videre: „Jeg tøver ikke med at sige at big bang-teorien som følge heraf viser klare sygdomstegn. Som jeg tidligere har nævnt viser erfaringen at en teori sjældent overlever når et mønster af fakta taler imod den.“ — Side 186.

I tidsskriftet New Scientist for 22.-29. december 1990 blev der fremført lignende tanker: „Den ptolemæiske metode er med rund hånd blevet anvendt på . . . big bang-modellen.“ Derefter spørger bladet: „Hvordan kan vi gøre reelle fremskridt inden for partikelfysikken og kosmologien? . . . Vi må være mere ærlige og åbenhjertige og indrømme at nogle af vore mest elskede hypoteser er rent spekulative.“ I øjeblikket strømmer det ind med nye observationer.

Spørgsmål som big bang ikke besvarer

Astronomer der har brugt den korrigerede optik i Hubble-rumteleskopet til at måle afstandene til andre galakser, har rejst væsentlige indvendinger mod big bang. De nye data giver teoretikerne nervøse trækninger!

Astronomen Wendy Freedman og andre har for nylig brugt Hubble-rumteleskopet til at måle afstanden til en galakse i stjernebilledet Jomfruen, og hendes målinger lader formode at universet udvider sig hurtigere end hidtil antaget, og derfor er yngre end man troede. Faktisk „antyder [det] at universet ikke er mere end otte milliarder år gammelt,“ kunne man læse i tidsskriftet Scientific American for juni 1995. Selv om otte milliarder år lyder som meget lang tid, er det kun omkring det halve af hvad man hidtil har antaget. Det resulterer i et særligt problem, for ifølge rapporten „viser andre data at visse stjerner er mindst 14 milliarder år gamle“. Hvis Freedmans beregninger holder, vil det betyde at disse gamle stjerner skulle være ældre end selve big bang!

Endnu et problem for big bang-teorien er de stadig flere vidnesbyrd om „bobler“ i universet som har en udstrækning på 100 millioner lysår, hvor galakser ligger i en struktur som en boble med et tomrum i midten. Margaret Geller, John Huchra og andre ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics har opdaget det de kalder en stor mur af galakser der har en udstrækning på omkring 500 millioner lysår tværs over den nordlige himmel. En anden gruppe astronomer, der er blevet kendt som de syv samuraier, har fundet vidnesbyrd om en anden kosmisk sammenhobning som de kalder „Den Store Tiltrækker“, der befinder sig nær de sydlige stjernebilleder Søslangen og Kentauren. Astronomerne Marc Postman og Tod Lauer tror at der må befinde sig noget endnu større på den anden side af Orion, noget der får i hundredvis af galakser, deriblandt vores egen, til at strømme i den retning ligesom tømmerflåder på en slags „rumflod“.

Alle disse strukturer er med til at øge forvirringen. Kosmologer siger at eksplosionen big bang foregik ekstremt jævnt og ensartet, en konklusion man bygger på den baggrundsstråling man anfører at den efterlod. Hvordan kunne en sådan jævn begyndelse frembringe disse massive og komplekse strukturer? „De seneste opdagelser af tiltrækkere og mure øger mysteriet om hvordan så mange strukturer kunne opstå i løbet af de 15 milliarder år universet har eksisteret,“ indrømmer Scientific American — et problem der blot bliver større efterhånden som Wendy Freedman og andre mindsker universets anslåede alder.

„Vi savner en hovedfaktor“

Margaret Gellers tredimensionelle kort med tusinder af sammenfiltrede og bobleagtige galaksesammenhobninger har ændret forskernes billede af universet. Hun foregiver ikke at hun forstår det hun ser. Den store mur hun har opdaget, kan tilsyneladende ikke udelukkende tilskrives tyngdekraften. „Jeg føler ofte at vi savner en hovedfaktor i vore forsøg på at forstå denne struktur,“ indrømmer hun.

Margaret Geller har endvidere sagt: „Vi ved ikke hvordan vi skal fortolke en så stor struktur, sammenholdt med big bang.“ Fortolkningerne af den kosmiske struktur på grundlag af den kortlægning der i øjeblikket findes, er langtfra endegyldige. Det svarer nogenlunde til at forsøge at kortlægge hele verden ud fra en opmåling af en ø som Fyn. Margaret Geller fortsætter: „En dag opdager vi måske at vi ikke har lagt brikkerne rigtigt sammen, og når det endelig lykkes vil det være så indlysende at vi vil undre os over hvorfor vi ikke havde tænkt på det noget før.“

Det fører os frem til det største af spørgsmålene: Hvad mener man det er der har forårsaget selve big bang? Selv en forsker som Andrei Linde, der var en af ophavsmændene til den meget populære version af big bang-modellen, teorien om det inflationære univers, indrømmer åbent at standardteorien ikke besvarer dette fundamentale spørgsmål. „Det første og væsentligste problem er selve eksistensen af big bang,“ siger han. „Man spekulerer uvilkårligt på hvad der kom før. Hvis ikke der eksisterede rumtid dengang, hvordan kunne alt da opstå af intet? . . . Den moderne kosmologis vanskeligste problem er stadig at forklare denne første singularitet — hvor og hvornår det hele begyndte.“

I en artikel i tidsskriftet Discover hed det for nylig at „ingen fornuftig kosmolog vil hævde at big bang er den endegyldige teori“.

Lad os engang gå udenfor og betragte den smukke og gådefulde stjernehimmel.

[Fodnote]

[Ramme på side 5]

Lysår — en kosmisk måleenhed

Universet er så stort at dét at måle det i kilometer ville svare til at måle afstanden fra London til Tokyo med et mikrometer. En mere bekvem måleenhed er et lysår, den afstand lyset tilbagelægger på et år, hvilket svarer til 9.460.000.000.000 kilometer. Eftersom lyset er det hurtigste i universet, og det kun skal bruge 1,3 sekunder til at nå os fra Månen og omkring 8 minutter til at nå os fra Solen, er et lysår en umådelig stor afstand.