Det ærefryktinngytende universet

Hva big bang-teorien forklarer, og hva den ikke forklarer

HVER eneste morgen er et mirakel. Dypt inni solen fusjonerer hydrogen til helium ved en temperatur på flere millioner grader. Røntgenstråler og gammastråler med ufattelig energi strømmer ut fra kjernen og treffer solens ytre lag. Hvis solen hadde vært gjennomtrengelig, ville strålene ha kommet farende ut gjennom overflaten etter noen få brennhete sekunder. I stedet begynner de å rikosjettere mellom de tettpakkede atomene i solens «isolasjon», mens de gradvis taper energi. Dagene, ukene, århundrene går. Tusener av år senere kommer endelig den en gang så livsfarlige strålingen ut gjennom solens overflate som en lett dusj av gult lys, og da er den ikke lenger farlig; da gir den akkurat den varmen som trengs her på jorden.

Hver natt er også et mirakel. Da skinner andre stjerner gjennom det enorme rommet i galaksen vår. Både farge, størrelse, temperatur og tetthet varierer sterkt. Noen av stjernene er superkjemper som er så store at hvis sentrum av en av dem befant seg der hvor vår sol er, ville den omslutte det som eventuelt måtte være igjen av jorden. Andre stjerner er bitte små — mindre enn jorden — men tyngre enn solen. De kalles hvite dverger. Noen av dem kommer til å sveve fredelig av gårde i milliarder av år, mens andre er like ved å bli utslettet i en supernovaeksplosjon. I en kort periode kan de da lyse sterkere enn hele galakser.

Blant primitive folkeslag snakket man om sjøuhyrer og kriger mellom guder, om drager og skilpadder og elefanter, om lotusblomster og om guder som hadde drømmer. Senere, i den såkalte opplysningstiden, ble gudene feid av banen av den nye «trolldommen» knyttet til infinitesimalregningen og Newtons lover. Nå lever vi i en tid som er frarøvet den gamle poesien og de gamle legendene. Atomalderens barn har valgt seg et nytt skapelsesparadigme — ikke sjøuhyret, ikke Newtons «maskin», men det 20. århundres dominerende symbol — bomben. De har en eksplosjon til «skaper». De kaller sin kosmiske kruttønne big bang, det store smellet.

Hva big bang-modellen kan «forklare»

Den mest populære versjonen av dagens syn på skapelsen går ut på at verken universet eller det tomme rom eksisterte for 15—20 milliarder år siden. Det fantes ingen tid, ingen materie, ingenting annet enn et uendelig lite punkt med uendelig høy tetthet, en såkalt singularitet, som eksploderte og dannet universet. Helt i begynnelsen av eksplosjonen, i løpet av den første lille brøkdelen av et sekund, utvidet universet seg mye raskere enn med lysets hastighet.

I løpet av de første minuttene av eksplosjonen fant det sted kjernefusjoner i universell skala, slik at man fikk de konsentrasjonene av hydrogen og helium og iallfall en del av det litiumet som er målt i rommet mellom stjernene. Etter kanskje 300 000 år falt temperaturen i den universelle ildkulen til litt under temperaturen på solens overflate, slik at det ble mulig for elektroner å binde seg i bane rundt atomkjerner under frigjøring av fotoner, eller lys. Dette urglimtet kan måles i dag — riktignok sterkt avkjølt — som kosmisk bakgrunnsstråling i form av mikrobølger som tilsvarer en temperatur på 2,7 kelvin.a Det var faktisk oppdagelsen av denne bakgrunnsstrålingen i 1964—1965 som overbeviste de fleste forskere om at teorien om det store smellet har noe for seg. Man mener også at teorien forklarer det at universet øyensynlig utvider seg i alle retninger, slik at fjerne galakser beveger seg vekk fra oss og fra hverandre med høy hastighet.

Hvorfor skulle man trekke big bang-teorien i tvil, når den ser ut til å gi forklaring på så mye? Fordi det også er mye den ikke gir forklaring på. For å illustrere: Oldtidsastronomen Ptolemaios hadde en teori om at solen og planetene beveget seg rundt jorden i store sirkler mens de samtidig dannet små sirkler kalt episykler. Tilsynelatende forklarte teorien hvorfor planetene beveger seg slik de gjør. Etter hvert som århundrene gikk og astronomene samlet flere data, kunne ptolemeiske kosmologer alltids føye nye episykler til dem man hadde fra før av, og dermed «forklare» nye data. Men det betydde ikke at teorien stemte. Etter hvert ble det simpelthen for mange data å forklare, og andre teorier, som Copernicus’ hypotese om at jorden går i bane rundt solen, gav en bedre og samtidig enklere forklaring på observasjonene. I dag treffer man ikke på mange ptolemeiske astronomer!

Professor Fred Hoyle sammenligner de ptolemeiske kosmologenes bestrebelser for å lappe sammen sin feilaktige teori når de ble stilt overfor nye oppdagelser, med dagens big bang-tilhengeres besvær med å holde sin teori på bena. I sin bok Det intelligente univers skriver han: «Forskernes hovedinnsats blir satt inn på å lappe over motsigelser i smell-teorien for å støtte opp om en teori som blir stadig mer innfløkt og tungvint.» Etter å ha nevnt hvordan Ptolemaios fant på sine episykler for å redde sin teori, fortsetter Hoyle: «Jeg nøler ikke med å si at smell-teorien med dette viser klare sykdomstegn. Som tidligere nevnt, viser all erfaring at en teori sjelden overlever når et mønster av fakta taler imot den.» — Side 186.

Bladet New Scientist for 22.—29. desember 1990 framholdt lignende tanker: «Den ptolemeiske metode har i stor utstrekning vært benyttet i forbindelse med . . . big bang-teorien om universet.» Bladet spør så: «Hvordan kan vi gjøre virkelige framskritt i partikkelfysikken og kosmologien? . . . Vi må innrømme mer ærlig og åpent at noen av de antagelsene vi setter aller høyest, er rene spekulasjoner.» Det strømmer nå inn nye observasjoner.

Spørsmål som big bang-modellen ikke besvarer

Observasjoner som er gjort ved hjelp av romteleskopet Hubble etter at det ble reparert, utgjør en alvorlig trussel mot big bang-teorien. Man har brukt teleskopet til å måle avstanden til andre galakser, og de nye dataene holder på å drive teoretikerne til vanvidd!

Wendy Freedman og andre astronomer brukte nylig Hubble-teleskopet til å måle avstanden til en galakse i stjernebildet Jomfruen, og målingene tyder på at universet utvider seg raskere, og altså er yngre, enn tidligere antatt. Ja, målingene «tyder på at universet ikke er mer enn åtte milliarder år gammelt,» meldte bladet Scientific American i juni i fjor. Åtte milliarder år virker kanskje som lang tid, men dette er bare det halve av den alderen man hittil har anslått. Det skaper et litt spesielt problem, for, som reportasjen videre sier, «andre data indikerer at noen stjerner er minst 14 milliarder år gamle». Hvis Freedmans tall holder stikk, er disse gamle stjernene eldre enn big bang!

Nok et problem for big bang-teorien er at stadig flere observasjoner tyder på at universet inneholder «bobler» med en diameter på 100 millioner lysår, med galakser utenfor og tomrom inni. Margaret Geller, John Huchra og andre ved Harvard-Smithsonian senter for astrofysikk, har oppdaget noe de kaller en vegg av galakser som strekker seg over nordhimmelen. Den skal være omkring 500 millioner lysår lang. En annen gruppe astronomer, kjent som de sju samuraier, har gjort observasjoner som vitner om en annen sammenhoping. De kaller den The Great Attractor, Den store ansamleren. Den befinner seg nær stjernebildene Hydra og Kentauren på sørhimmelen. Astronomene Marc Postman og Tod Lauer tror det må ligge noe enda større bortenfor stjernebildet Orion, et eller annet som får hundrevis av galakser, deriblant vår egen, til å fare mot det, som flåter på en slags «kosmisk elv».

All denne strukturen er vanskelig å bli klok på. Kosmologer mener at eksplosjonstrykket fra big bang må ha vært særdeles jevnt og ensartet, i betraktning av den bakgrunnsstrålingen det skal ha etterlatt seg. Hvordan kan en slik jevn start ha resultert i slike massive, komplekse strukturer? «De nyeste oppdagelsene, disse mange veggene og ansamlerne, forstørrer mysteriet om hvordan så omfattende strukturer kunne ha blitt dannet i løpet av de 15 milliarder år universet har eksistert,» vedgår Scientific American. Og problemet blir ikke akkurat mindre ved at Freedman og andre nå anslår universets alder til å være enda lavere.

«Vi mangler en av de avgjørende faktorene»

Gellers tredimensjonale kart over tusener av klumpete, sammenviklede, boblelignende galakseansamlinger har forandret forskernes måte å tenke seg universet på. Hun hevder ikke at hun selv forstår det hun ser. Det virker ikke som om gravitasjonskraften alene kan forklare den store veggen hun har oppdaget. «Jeg føler ofte at vi mangler en av de avgjørende faktorene i vårt arbeid for å forstå denne strukturen,» vedgår hun.

Geller utdyper hvorfor hun er betenkt: «Vi vet åpenbart ikke hvordan vi skal tolke omfattende strukturer i forhold til big bang-modellen.» De tolkningene man har av universets oppbygning på bakgrunn av de nye kartene over stjernehimmelen, er langt fra endelige — det kan kanskje sammenlignes med å prøve å lage et verdenskart på bakgrunn av en befaring på Rhode Island i USA. Geller fortsatte: «En dag oppdager vi kanskje at vi ikke har lagt bitene i puslespillet riktig, og når vi gjør det, kommer løsningen til å virke så innlysende at vi kommer til å undres over at vi ikke hadde tenkt på den lenge før.»

Dette bringer oss til det største spørsmålet av alle: Hva skal ha forårsaket det store smellet? Selveste Andrei Linde, en av opphavsmennene til den meget populære inflationary-versjonen av big bang-teorien, innrømmer åpent at standardteorien ikke gir noe svar på dette grunnleggende spørsmålet. «Det første, og viktigste, spørsmålet er hvordan big bang i det hele tatt kunne finne sted,» sier han. «Man kan spørre seg: Hva var før det igjen? Hvis romtid ikke eksisterte på det tidspunktet, hvordan kunne da alt oppstå av ingenting? . . . Å forklare denne første singulariteten — hvor og når det hele begynte — er stadig den moderne kosmologiens mest umedgjørlige problem.»

Bladet Discover hadde nylig en artikkel hvor man trakk den slutning at «ingen fornuftig kosmolog ville hevde at big bang er den endelige teorien».

La oss nå bevege oss utendørs og tenke litt over den skjønnheten og gåtefullheten som preger stjernehimmelen.

[Fotnote]

[Ramme på side 5]

Lysåret — et kosmisk metermål

Universet er så stort at det å måle det i kilometer eller mil ville bli omtrent som å måle avstanden mellom London og Tokyo med et mikrometer. Da er det mer praktisk å bruke lysår som måleenhet. Et lysår er den distansen lyset tilbakelegger i løpet av et år, omkring 9 460 000 000 000 kilometer. I og med at lyset er det som beveger seg raskest i universet — det tilbakelegger avstanden mellom månen og jorden på 1,3 sekunder og avstanden mellom jorden og solen på omkring åtte minutter — oppfatter vi selvsagt et lysår som en enorm strekning.