Universets største gåter
Astronomene vet veldig mye om universet. Men til tross for romteleskoper og reiser til solsystemets fjerneste strøk, har vi ikke svar på noen av de aller mest grunnleggende spørsmålene.
Her ser vi nærmere på de største mysteriene.
Hva var til før big bang?
Astronomenes standardsvar har lenge vært at det er meningsløst å spørre. Men den holdningen er i ferd med å endre seg. For tiden blir det lansert stadig flere teorier som omhandler en mulig tid før big bang og kanskje også andre universer.
HVA VET VI?
Big bang er en veletablert teori som beskriver universets utvikling fra den gangen det var mindre enn et atom. Men teorien sier ingenting om hvordan eller hvorfor universet oppsto – langt mindre noe om hva som fantes før. Det kan tenkes at tid og rom slik vi kjenner det, oppsto med big bang. Men det utelukker ikke at bakgrunnen for braket må søkes i noe som allerede eksisterte.
Et gammelt ord hevder at Ingenting kommer av ingenting. Og vitenskapelig er det faktisk heller ikke mulig å forstå et univers som blir til av absolutt ingenting. Derfor ser stadig flere kosmologer big bang som en hendelse som fant sted som følge av noe som allerede fantes.
Felles for de nye tankene er at de forutsetter et tomrom som kanskje har eksistert bestandig, og som er underlagt kvantemekanikkens lover. Hvis det finnes et slikt tomrom, er det mulig å formulere teorier som kanskje kan gi et svar på hva som fantes før big bang.
En av disse teoriene kalles evig inflasjon. Teorien hevder at det i dette evige tomrommet hele tiden oppstår universer som utvider seg. Vårt univers et bare ett av kanskje uendelig mange, men de andre er så fjerne i tid og rom at all kommunikasjon er umulig. Teorien argumenterer også med at tomrommet utvider seg ufattelig raskt, noe som fører de enkelte universene stadig lenger bort fra hverandre.
Andre teorier vurderer sykliske universer som oppstår, går til grunne og blir gjenfødt på nytt. Disse teoriene foreslår alternative fortider før big bang, men de løser til gjengjeld ikke skapelsens fundamentale gåte: Hvorfor det eksisterer noe i stedet for ingenting. Problemet er bare skjøvet ut i en uendelig fjern fortid.
KAN VI REGNE MED SVAR?
Et svar vil kreve at vårt univers på en eller annen måte får merke at andre eller tidligere universer eksisterer. Man gjør lurest i å lete i den kosmiske bakgrunnsstrålingen. Det har vært gjort forsøk, men sikre resultater har man ikke fått – og får det neppe heller foreløpig.
Denne artikkelen er levert av Illustrert Vitenskap. Les også:
Hva ligger utenfor universet?
Det universet vi kan observere, har begrenset utstrekning. Men hva ligger utenfor denne hendelseshorisonten? Og har det på noen måte noen konsekvenser for oss her på Jorden?
HVA VET VI?
Vi befinner oss i et univers som er 13,7 milliarder år gammelt. Men fordi det utvider seg, er det synlige universet større enn man i utgangspunktet skulle tro. En galakse som har sendt lys mot oss i 10 milliarder år, ligger ikke 10 milliarder lysår borte.
Den ligger enda lenger unna fordi universet har utvidet seg mens lyset var på vei hit. Tar vi hensyn til det, blir radiusen på det synlige universet cirka 42 milliarder lysår. Dette rommet kalles hubbleuniverset.
Teori 1: Et uendelig stort rom
Det er ikke utenkelig at det ligger noe utenfor dette området. Og big bang-teorien åpner også muligheten for at det finnes et uendelig stort rom utenfor hubbleuniverset.
Det kalles et multivers av type 1 og består i praksis av forskjellige områder fordi universets alder begrenser hvor langt bort vi kan se – og vil gjøre det uansett hvor man befinner seg.
Er denne forklaringen riktig, blir svaret på det opprinnelige spørsmålet: Utenfor det synlige universet er det bare enda mer univers.
Teori 2: Universer i tomromsboble
Det er teoretisk mulig at det finnes enda en type multivers, kalt type 2. Det er også uendelig mange universer i dette multiverset, men de er strengt atskilt fra oss.
Alle universene er bobler i et tomrom, og de har egenskaper vi ikke har evne til å tenke oss og som bare kan beskrives matematisk. Naturlovene i de forskjellige boblene er sannsynligvis svært forskjellige, og det betyr at alle tenkelige naturlover forekommer et eller annet sted. Er denne forklaringen riktig, finnes det utenfor vårt univers et tomrom og langt borte utallige andre bobler.
For øvrig har teorien om et uendelig stort type 1-multivers en interessant filosofisk konsekvens: Hvis naturlovene er like overalt, vil alt bli gjentatt uendelig mange ganger. Langt borte sitter det altså nå utallige av dine dobbeltgjengere og leser denne artikkelen i Illustrert Vitenskap.
KAN VI REGNE MED SVAR?
Det kan av åpenbare årsaker bli vanskelig å observere noe utenfor det synlige universet. Det finnes imidlertid en liten mulighet: I 2008 ble det oppdaget at galaksene beveger seg gjennom universet som om de ble påvirket av gravitasjonen fra noe som ligger svært langt borte. Ytterligere observasjoner av denne såkalte dark flow kan kanskje bringe oss videre.
Artikkelen fortsetter. På neste side kan du lese om kanskje det største spørsmålet av dem alle. Hvordan tar det hele slutt?
Les også:
Hvor mange dimensjoner er det?
Helt siden Einstein lanserte begrepet romtid, har vi betraktet universet som firedimensjonalt med tre romdimensjoner og én tidsdimensjon. Men ny fysisk forskning først og fremst innen strengteori tyder på at det kanskje finnes hele 11 dimensjoner.
HVA VET VI?
Vi har ingen konkrete beviser på at det eksisterer flere enn de fire dimensjonene Einstein opererte med. At så mange fysikere likevel mener at de finnes, skyldes forskernes behov for flere dimensjoner for å få viktige teorier til å fungere. Det gjelder i særlig grad den såkalte strengteorien som bare henger sammen hvis det finnes syv ekstra romdimensjoner.
Strengteorien er i dag fysikernes beste forslag til en modell som inkluderer alle kjente naturkrefter. Teorien beskriver de atomære partiklene, ikke som punkter uten utstrekning, men som strenger som kan vibrere. Men for å få teorien til å svinge, må strengene kunne vibrere i et høyeredimensjonalt rom. At det snakkes om akkurat elleve dimensjoner, er resultatet av noen ytterst abstrakte matematiske beregninger.
Fordi de syv ekstra dimensjonene aldri er observert, tror man de er krøllet sammen til ekstremt liten størrelse i såkalte Calabi-Yau-rom. At dimensjonene – i hvert fall sett fra vårt univers – er så ufattelig små, gjør det naturligvis svært vanskelig å utforske dem i tradisjonelle fysikkforsøk.
KAN VI REGNE MED SVAR?
Ved hjelp av forsøk i partikkelakseleratorer, i hovedsak CERN, blir det kanskje mulig å fastslå at gravitasjon, materie eller energi kan sive inn i andre dimensjoner, og på den måten påvise at de finnes. Men slike forsøk grenser til det umulige, og et eksperimentbasert svar ligger trolig mange år inn i fremtiden.
Er naturlovene tilfeldige?
Mange fysikere har regnet ut at selv små endringer i naturlovene ville umuliggjort alt liv. Det ser altså ut til at universet er finjustert etter livets eksistensbehov. Stemmer det, er lovene kanskje ikke helt tilfeldige.
HVA VET VI?
Her står vitenskapen i realiteten på nesten bar bakke. Logisk sett er det tre mulige svar på spørsmålet:
Det første går ut på at det er en hensikt med universet som derfor ble skapt på en bestemt måte. Men det er et religiøst syn som ligger utenfor vitenskapens virkefelt.
Det andre er at man kanskje ikke bare kan ta en enkelt naturlov og endre den uten at det får følger andre steder. Hvis naturlovene henger sammen, vil et univers med andre lover og naturkonstanter kanskje også være egnet for liv.
Den tredje muligheten er at det eksisterer et veldig stort antall universer – strengtorien sier 10500 – hvert med sine naturlover. I så fall er det ikke så merkelig at det kan oppstå liv i noen få av dem.
KAN VI REGNE MED SVAR?
Selv om det skulle lykkes å stille opp en teori om alle ting, løser den neppe problemet. Derfor er det tvilsomt om vi kan regne med å få et svar med den vitenskapen vi kjenner i dag eller kan forutse vil oppstå.
Hvordan tar det hele slutt?
Fordi alt levende en gang dør, er det naturlig å anta at også universet har en slutt. Men gir teoriene vi har i dag oss noen mulighet til å si noe om universets undergang?
HVA VET VI?
Kosmologene kan konstatere to viktige forhold, nemlig at universet utvider seg stadig raskere, og at det har begrensede energiressurser. Det betyr at stjernene i en fjern fremtid vil dø en etter en slik at det til slutt bare er små røde dvergstjerner igjen. De omdanner hydrogen så langsomt at enkelte av dem kan eksistere i over 100 milliarder år.
Enda lenger inn i fremtiden vil galaksenes avstand til hverandre bare øke stadig mer, og med tiden blir det nesten ikke en eneste stjerne igjen i det synlige universet Samtidig vil galaksene gradvis gå i oppløsning.
Noen av stjernene vil bli slukt av de enorme svarte hullene i galaksesentrene, mens andre slynges ut i det tomme rommet. Til slutt er det bare spredte svarte hull og døde stjerner igjen i et helt mørkt univers. Går man ytterligere frem i tid, vil forutsigelsene avhenge av hvilke kosmologiske modeller vi tar i bruk.
Man kan også se for seg en annen utgang. Kanskje vil den mørke energien som følge av den stadige utvidelsen rive selve universet fra hverandre i det som kalles the big rip. Eller kanskje vårt univers blir gjenfødt etter kollisjon med et annet.
Tidligere så man for seg muligheten for at universets utvidelse ville bli avløst av en sammentrekning, og at slutten førte til at all materie igjen samlet seg i ett eneste punkt. Men etter at man oppdaget den mørke energien, er denne tankemodellen så godt som fullstendig forlatt.
KAN VI REGNE MED SVAR?
Vi kan lett se for oss universets utvikling noen billioner år inn i fremtiden. Men dets endelige skjebne vet vi ingenting om fordi det er umulig å bevise kosmologiens teorier med 100 prosents sikkerhet.
LES OGSÅ: