fler faktoider

fler faktoider

Big Bang

75 years after its initial discovery, the expansion of the universe is still widely misunderstood.

Lineweaver & Davis

Denna tidernas största så kallade smäll är det många som tänker på som en "vanlig" explosion, om än i största möjliga format, som utgick ifrån en viss punkt i universum. Denna "mittpunkt" skulle sedan all materia, alla galaxer, sedan dess avlägsna sig ifrån. Utifrån denna föreställning är det fullt rimligt att ställa frågor som t.ex. var Big Bang egentligen inträffade, eller var rymden (eller åtminstone den galax-fyllda delen) tar slut.

Big Bang

Men det som exploderade var universum självt - rymden, de tre rumsliga dimensioner vi rör oss i (för att inte tala om rumtiden, men det får bli överkurs). Big Bang började inte med en super-duper-koncentrerad prick med materia som hängde någonstans i universum; den började med ett universum som saknade utsträckning. När bang:en tog vid, expanderade universum obegripligt snabbt under obegripligt kort tid (faktiskt långt mycket snabbare än ljusets hastighet, vilket inte är ett brott mot relativitetsteorin; men även det får bli överkurs, eller jämför Lineweaver & Davis sid 40 eller Greene sid 268). Bildandet av materia var bara en av de många märkliga händelser som inträffade under denna universums bisarra barndom; den fanns alltså inte någonstans alls när smällen började.

termen "stor smäll" leder tanken till någon sorts explosion, vilket inte är alldeles olämpligt som jämförelse, utom att den stora smällen inte var någon explosion i rummet, utan av rummet. Likaså var den stora smällen ingen explosion i tiden, utan av tid. Både tid och rum skapades i det ögonblicket.

Simon Singh sid 447

(Just omständigheterna kring smällens allra första början - noga räknat den första 10-43 sekunden - är oklara, milt uttryckt och utan att gå in på detaljer. En del mindre vetenskapligt lagda har här trott sig ha funnit ett lämpligt utrymme att dumpa sina idéer i.)

En aspekt av teorin som sällan nämns är att Big Bang strängt taget inte är en isolerad händelse som ägde rum för flera miljarder år sedan, utan en process som pågått ända sedan dess, om än - tack och lov - under allt lugnare former eftersom.

Den universella ballongen

Ofta liknas vårt expanderande universum med en ballong. Rödförskjutningen (dvs. det faktum, att när vi betraktar en ljuskälla som avlägsnar sig från oss, så ser vi dess ljus aningen "utdraget", med lägre frekvens än det hade från början: det blir rödare) förklaras med att allt vi ser sitter på ballongens yta, och när ballongen blåses upp så avlägsnar sig alla galaxer m.m. från varandra (åtminstone storskaligt, galaxer inom samma galaxhop kan mycket väl röra sig mot varandra). Men liknelsen är klurigare än vad man först kan tro.

Överkurs värd att nämna: rödförskjutningen som beskrivs ovan beror på den så kallade Doppler-effekten. Den kosmiska rödförskjutning som är relevant här fungerar dock annorlunda. Se Lineweaver & Davis sid 42 för en utredning av en även i relativt insatta kretsar mycket spridd faktoid.

Det som motsvarar universum är inte ballongens inre, utan dess hölje. Ballongens yttre är en tvådimensionell yta, som krökts i en tredje dimension - på samma sätt som jordklotet kan ses som en yta krökt till ett klot. Universum är en tredimensionell rymd som krökts i en fjärde dimension. Ingen icke-fysiker behöver bekymra sig för om detta förefaller svårgripbart och abstrakt, eftersom inte fysikerna själva kan föreställa sig hur denna fjärde dimension egentligen ter sig. Detta hindrar dem dock inte från att studera och räkna med den.

Den där krökningen är vidare nyckeln till ett annat begrepp: att universum är oändligt. Universum är oändligt på så sätt, att man skulle kunna ta ett rymdskepp och färdas rakt framåt precis hur länge som helst, utan att ränna in i en mörk vägg eller så at the end of the Universe. Men det motsvarar jordytans oändlighet, på så sätt att man (på en torrlagd jord) skulle kunna färdas rakt fram hur länge som helst, varv efter varv, utan att komma till något "slut". Med "oändlig" menas inte "oändlig utsträckning" utan "ändlös", på samma sätt som ett snöre blir ändlöst när man knyter ihop ändarna (vilket kan ses som en en-dimensionell linje krökt i en andra dimension). Universums volym är "krökt" och ändlöst på samma sätt som ytan på en ballong eller ett klot är "krökt" och ändlös. Rymdskeppet skulle inte komma till något slut, det skulle komma tillbaka till samma ställe, "varv" efter "varv".

En definition av "universum" går ut på att det är den del av universum som vi kan observera (teoretiskt med instrument, inte blotta ögat). Eftersom ljus tar tid på sig att färdas, så är avstånd lika med tid - när vi ser Andromeda-galaxen 2,5 miljoner ljusår bort, så ser vi 2,5 miljoner år bakåt i tiden. En kvasar på miljarder ljusårs avstånd ser förmodligen radikalt annorlunda ut idag, och befinner sig förresten ännu längre bort. Det äldsta vi kan "se" är den kosmiska bakgrundsstrålning som härrör från den tid då universum var ca 380 000 år gammalt. Men om vi hade kunnat åka iväg tillräckligt många miljarder ljusår bort, så hade vi förmodligen funnit att universum där ser ut ungefär som det gör här.

Men om man definierar "universum" till att vara allt som finns? Ett svar man kommit fram till, jag återger det oavrundat, är att universum är minst 156 miljarder ljusår. Det är alltså så långt man skulle behöva färdas rakt ut i rymden för att komma tillbaka till jorden. Att universum blivit så stort "redan" ca 14 miljarder år efter Big Bang innebär att det en gång i tiden expanderat (mycket) fortare än ljusets hastighet, men det är, som sagt, inget brott mot relativitetsteorin.

Ett problem med rummets expansionen är den borde vara omöjlig att upptäcka. Om vi har en stjärna X ljusår bort, och rummet expanderar med säg 10 %, så är ju avståndet fortfarande X ljusår - oavsett om varje ljusår är 10 % "längre". Hur skall man kunna mäta, eller ens märka, sådana förändringar? - Men när rummet där exempelvis arkivmetern i Paris* befinner sig expanderar, och arkivmetern därmed blir något "fluffigare", så motverkas detta av tyngdkraften, som får molekylerna att packa ihop sig. Föremål expanderar inte, inte heller jorden. Universums expansion blir märkbar först i mycket stor skala. Det är också därför man i lite noggrannare versioner av ballong-liknelsen föredrar att likna galaxer och annat vid mynt fasttejpade på ytan, snarare än ritade med tuschpenna.

En till: Det finns de som blandar ihop Big Bang m.m. med evolutionen; "Darwins teori om jordens uppkomst", för att återge en röst i öknen. Men fysik och biologi äro icke ett.

* Arkivmetern används inte längre som världslikare för enheten, men det har helt andra orsaker.

Referenser:
Charles H. Lineweaver & Tamara M. Davis, "Misconceptions about the Big Bang", Scientific American, mars 2005 [PDF på Tamaras hemsida] - läser ni bara en text, läs denna
Simon Singh, Big Bang (Leopard 2004) - särskilt sid 261-262, 304, 376, 447
Brian Greene, Det stoff varav kosmos väves (Norstedts 2004) - särskilt sid 262, 267, 269, 271
Fred Adams & Greg Laughlin, Universums fem åldrar (Prisma 1999)
Artikel enbart med missuppfattningar om Big Bang i Vetenskap för alla 10/2007
Robert Roy Britt: "Universe Measured: We're 156 Billion Light-years Wide!", space.com
Wikipedia: Big Bang; Cosmic microwave background radiation

Kommentera
Tipsa om denna faktoid
Sätt betyg: Jättebra | Bra | Godkänd | Dålig

fler faktoider


Hexmaster! - Ett odiskutabelt faktum