Big Bang-teorien blev skabt af katolsk præst

De fleste har nok hørt om Big Bang-teorien for universets begyndelse og udvikling.

Hvad der nok ikke er så kendt er, at denne teori første gang blev formuleret af den belgiske videnskabsmand og katolske pater Georges Lemaître (1894-1966).

Lemaître anses i dag for at være den astronom, som først fremkom med ideen om, at universet ikke altid havde eksisteret, men havde en begyndelse i form af ’et uratom, der var eksploderet i skabelsesøjeblikket’.

1920’erne er en frugtbar periode for astronomien

Tiden efter Første Verdenskrig var en frugtbar periode for astronomien. Det store problem, man dengang var optaget af, var, om de mange spiraltåger, man observerede, var selvstændige stjernesystemer ligesom Mælkevejen.

Løsningen på det problem kom til at skabe den moderne kosmologi, godt hjulpet på vej af Einsteins almene relativitetsteori fra 1916, som skulle vise sig at blive grundlaget for en helt ny forståelse af universet.

Men det hele begynder med to amerikanske astronomers observationer af spiraltåger.

Den ene er Vesto Slipher (1875-1969), som fra Lowell observatoriet i Arizona observerer spiraltåger for at finde deres hastigheder.

I 1925 har Vesto Slipher målt hastigheder for 45 spiraltåger, og han bemærker, at der er et mønster, idet næsten alle tåger bevæger sig bort fra os.

Noget tyder endda på, at de svageste tåger, der må formodes at være længst borte fra os, bevæger sig med størst fart bort fra os.

Hans metode er at observere rødforskydningen af spiraltågernes spektre. Jo mere spektrallinjerne er forskudt mod den røde del af spektret, jo større er deres hastighed bort fra os.

\ Læs mere

Kvinderne fra 'Pickerings Harem' træder ud af anonymiteten

Hubbles lov løfter tæppet for Lemaître

Mens Slipher måler hastigheder, går Edwin Hubble (1889-1953) i gang med at bestemme afstande til spiraltågerne. Det sker fra Mount Wilson teleskopet i Californien.

Med en spejldiameter på 2,5 meter var Mount Wilson ved sin indvielse i 1917 verdens største spejlteleskop.

Inden da var det den irske amatørastronom Lord Rosses 1,8 meter store spejlteleskop, opført i 1845, der havde rekorden.

Til sin afstandsbestemmelse bruger Hubble ’Cepheidemetoden’ udviklet af Henrietta Leavitt (1868-1921), som vi har mødt i ’Pickerings Harem’.

Ved at forene målinger for afstande og hastigheder kunne Hubble nu i 1929 formulere den berømte lov om sammenhængen mellem en galakses afstand r fra os og dens hastighed v bort fra os: v = H x r. Loven går i dag under navnet Hubbles lov.

Det er i denne fase af astronomiens udvikling, George Lemaître træder ind på scenen.

Hvor Slipher og Hubble var observerende astronomer, har Lemaître med sin solide uddannelse i fysik den teoretiske tilgang til sin beskrivelse af universet.

Lemaître tager fat på både Naturvidenskab og Den katolske lære

Men George Lemaître er en usædvanlig person i de videnskabelige kredse. Hans baggrund er ikke som de flestes. Så lad os se på, hvordan han har startet sin livsbane.

Georges Lemaître er født i 1894 i den belgiske by Charleroi som den ældste af fire børn.

Faderen var advokat, men forældrene var tro mod den Romersk-katolske lære. Og det påvirkede Georges så meget, at han som ni-årig besluttede sig for at uddanne sig som præst.

Men ret hurtigt efter at han var begyndt at gå i skole, fik hans lærere øje på, at drengen havde usædvanlig gode evner i matematik, fysik og kemi.

Det førte til, at den unge Lemaître vendte sig mod en ingeniøruddannelse, som han afsluttede i 1913 med diplom. Han virkede nu en kort tid som mineingeniør.

Men så brød Første Verdenskrig ud, og den blot 20-årige Lemaître meldte sig til tjeneste som artilleriofficer i den belgiske hær. Mod slutningen af krigen modtog han en hædersmedalje med kors og palmer som belønning for sin indsats.

Undervejs havde han ellers været lige ved at komme lidt på tværs af sine overordnede i hæren, fordi han havde gjort opmærksom på, at deres ballistiske udregninger ikke var korrekte…

Første skridt i uddannelsen – Lemaître bliver præsteviet i 1923

Efter krigen vender Lemaître sig igen mod sin videre uddannelse – både indenfor naturvidenskaberne og teologien.

I sidstnævnte er han optaget af 1300-tals filosoffen Thomas Aquinas tanker, der underbygger den katolske kirke.

Lemaître fortsætter sine teologiske studier og bliver i 1923 ordineret som katolsk præst i en alder af 29 år.

\ Læs mere

Ny teori: Mørkt stof blev dannet i sekundet efter Big Bang

Studier i England hos Arthur Eddington

Men det betyder bestemt ikke, at Lemaître har glemt naturvidenskaberne.

Sideløbende studerer han nemlig fysik og matematik – og så falder han over Einsteins arbejder i en sådan grad, at han i 1922 får skrevet en afhandling med titlen ’The Physics of Einstein’ – et værk, der sikrer hans videre uddannelse med et legat, der fører ham til Cambridge.

Her kom han med det samme i forbindelse med Arthur Eddington (1882-1944), som var blandt Europas førende inden for astronomi og fysik.

Han var blandt de første få, der havde læst og forstået Einsteins almene relativitetsteori. Og han tog sig endda tid til at få oversat relativitetsteorien til engelsk, så den kunne nå ud til flere.

En lille anekdote viser, at Eddington også besidder en humoristisk sans. Ved et fysikermøde i Royal Society henvendte en fysiker ved navn Ludwig Silberstein sig til Eddington.

Silberstein så sig selv som en ekspert i den nyligt publicerede relativitetsteori og spørger nu kækt Eddington, om han ikke er stolt over at være en af de kun tre personer i verden, der forstår relativitetsteorien.

Eddington tøver med svaret, hvorpå Silberstein bemærker »nu ikke så beskeden«.

Eddington svarer prompte: »det er jeg heller ikke, jeg står blot og tænker på, hvem den tredje er…«

Kvik og hurtig i opfattelsen

I 1919 drog Eddington til Brasilien for at observere en total solformørkelse. Den udnyttede han til at vise, at stjernernes lys afbøjes, når det passerer Solens tyngdefelt – en af de første bekræftelser af Einsteins relativitetsteori.

Det er denne bemærkelsesværdige astronom og fysiker, som Lemaître nu kommer i lære hos.

Eddington sætter som det første Lemaître i gang med at se på, hvad Einsteins relativitetsteori kan fortælle om universet.

Det var ikke nogen let opgave på en tid, hvor Einsteins begreber som ’krumt rum’ og ’ikke-euklidisk geometri’ var uvante for datidens fysikere.

Men Lemaître tog udfordringen op i en afhandling i 1924, der fik mange rosende ord med fra Eddington: »Jeg ser Lemaître som en brilliant student, meget kvik og hurtig i opfattelsen og med stor matematisk indsigt.«

Lemaître drager til USA

Denne anerkendelse fører Lemaître ud på sin første store rejse, hvor han krydser Atlanten og ender i USA.

Igen til Cambridge – men nu Cambridge i Massachusetts, hvor han i forbifarten tager en Ph.d-grad i fysik fra Massachusetts Institute of Technology, i dag kendt som MIT.

Men han rejser også rundt i USA og møder tidens betydelige astronomer som Edwin Hubble og Vesto Slipher, hvis observationer inspirerer Lemaître i hans videre teorier om universet.

Lemaître vender hjem til Belgien i 1925, og her bliver han – på Eddingtons anbefaling – tildelt et professorat i matematik ved Det Katolske Universitet i Leuven.

Undervejs arbejder han videre på sine tanker om at beskrive universet ud fra den almene relativitetsteori.

Men han inddrager også resultaterne om galaksernes bevægelser og afstande fra Vesto Sliper og Edwin Hubble.

LÆS OGSÅ: Eksisterer mørkt stof overhovedet?

Første tilnærmelse til Lemaîtres teori om Universet

Det fører i 1927 til en større artikel i det belgiske tidsskrift Annals of the Scientific Society of Brussels.

Artiklens titel var ’A homogeneous Universe of constant mass and growing radius accounting for the radial velocity of extragalactic nebulae’.

I artiklen sammenfatter Lemaître sin teori om ’Et homogent Univers med konstant masse og med en radius, der til stadighed vokser – altså et univers, der udvider sig’.

Lemaître er i virkeligheden den første i verden, der foreslår, at lyset fra fjerne galakser er rødforskudt, fordi selve rummet udvider sig.

Og han kan nu – to år før Hubble – formulere ’Hubbles lov’, der jo siger, at galaksernes hastighed bort fra os vokser proportionalt med deres afstand fra os. Det betyder, at jo fjernere fra en galakse er, jo hurtigere bevæger den sig bort fra os.

I 1929 følger så fra Hubbles side loven V = H x r, der publiceres i det meget udbredte tidsskrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America – hvorefter loven bliver kendt som ’Hubbles lov’.

En beskeden mand

På det tidspunkt kendte Hubble næppe til Lemaîtres artikel, for det belgiske tidsskrift blev ikke læst af mange uden for Belgien.

Men Lemaître er en beskeden mand, og han gør ikke noget væsen ud af lovens navn. Tværtimod refererer han uden videre til loven som ’Hubbles lov’ i senere arbejder.

Hertil kommer, at den observerende astronom Hubble havde meget svært ved at tro, at selve rummet kunne udvide sig.

Han og andre uden den helt store videnskabelige indsigt forsøgte sig med besynderlige forklaringer på galaksernes rødforskydning, som for eksempel at atomernes størrelse måske aftog med tiden…

I dag anses Lemaître for at være den første astronom, der kom med ideen om, at universet ikke altid havde eksisteret, men var blevet til ved en ’ur-eksplosion’.

\ Læs mere

Paven: Gud stod bag Big Bang

Einstein: »Deres fysik er rædselsfuld«.

Det skete i 1931, hvor Lemaître foreslog, at universet var begyndt som et ’uratom’, som rummede al masse i universet.

Han beskrev selv uratomet således: »Det kosmiske æg, som eksploderede i skabelsesøjeblikket«.

Tanken om, at universet har en begyndelse, vakte modstand hos mange videnskabsmænd, især fordi teorien ikke forklarer skabelsen af selve uratomet og dermed åbner mulighed for at tale om en guddommelig skabelse.

Lemaître selv advarede bestandigt mod at sammenblande videnskab og religion, men for ham selv var der dog ingen konflikt. I øvrigt omtalte Lemaître skabelsesøjeblikket som ”A day without yesterday”.

Lemaître diskuterede sin teori med Einstein, der i begyndelsen afviste teorien, netop fordi den smagte lidt for meget af kristen skabelsestro.

Under et af disse møder sagde Einstein: »Deres beregninger er korrekte, men Deres fysik er rædselsfuld«.

Det hænger måske sammen med, at Einstein på dette tidspunkt havde føjet en såkaldt ’kosmologisk konstant’ til sine ligninger i relativitetsteorien, inspireret af astronomerne, der i begyndelsen af 1920’erne opfattede universet som statisk, altså i hvile og uden udvidelse.

Justeringen med den kosmologiske konstant førte netop til et statisk univers.

Den smukkeste tolkning

Lemaître bemærkede senere hen, at han havde på fornemmelsen, at Einstein på det tidspunkt måske ikke havde sat sig ind i de nyeste astronomiske resultater.

Vi ved dog, at Einstein efter et besøg i USA i 1930 mødtes med Hubble og diskuterede sagen med ham.

Det næste, der sker, er, at Lemaître i 1933 holder et foredrag på Mount Wilson observatoriet i Californien med titlen ’The Primeval Atom’ altså om, hvordan universet er begyndt som et uratom.

Einstein overværede foredraget, og nu har han ændret syn på Lemaître, for ifølge nogle beretninger rejste han sig bagefter og kaldte Lemaîtres teori »… den smukkeste og mest tilfredsstillende tolkning, jeg har lyttet til«.

Øgenavnet Big Bang-teorien

At Einstein var begejstret for Lemaîtres kosmologi fremgår af, at han indstillede ham til Belgiens højeste videnskabelige pris, Francqui-prisen, som Lemaître modtog 17. marts 1934.

\ Læs mere

Hvor i universet skete Big Bang?

Men Lemaître er jo stadig katolsk pater og tro mod Romerkirken, og det fører til, at Pave Pius XI i 1936 udnævner ham til medlem af det pavelige videnskabsakademi.

Der var nu også dem blandt astronomerne, der så Lemaîtres teori lidt for meget som en religiøs skabelsesteori.

En af dem var astronomen Fred Hoyle (1915-2001), der i 1950 holdt et radioforedrag, hvor han kaldte Lemaîtres teori for ’Big Bang-teorien’, og det var bestemt ikke rosende ment.

Men navnet er hængt ved siden da.

Hoyle troede selv på et steady-state univers uden begyndelse og slutning, hvor stof hele tiden bliver skabt.

Den konstante skabelse af stof kunne forklare, at universet altid er fyldt med galakser, selvom det udvider sig.

Paven anerkender Lemaîtres teori for universet

Pave Pius XII fortsætter i 1952 anerkendelsen af Lemaître og hans teori om ur-atomet.

Trods Lemaîtres klare ønske om at holde religion og kosmologi adskilt, erklærede Pius XII, at Big Bang-teorien bekræftede eksistensen af Gud og var i overensstemmelse med de kristne dogmer.

Tankegangen var, at vi måske nok kunne følge universets udvikling helt tilbage til Big Bang, men selve hændelsen er enestående og kan derfor ikke forklares videnskabeligt.

Det må i denne sammenhæng understreges, at Big Bang ikke er en teori for, hvordan universet er opstået, men alene en teori for, hvordan universet har udviklet sig.

Man kan sige, at Big Bang er den tidligste begivenhed, vi har kendskab til – det er begyndelsen til det univers, vi kan observere.

Hvad der har været før Big Bang, og hvorfor universet overhovedet eksisterer, ligger uden for teoriens rammer.

Med modifikationer og nye forskningsresultater indpasset er Big Bang teorien stadig den herskende teori i dag. Teorien hviler på mange astronomiske observationer, der underbygger den.

Matematikken og naturvidenskaberne er sandhedens døre

Lemaître modtager fortsat hædersbevisninger. I 1951 tildeles han således Eddington Medaljen fra Royal Astronomical Society i England.

Og i 1960 tildeler pave Johannes 23. ham ærestitlen Monsignor, som er forbeholdt de højt værdsatte gejstlige personer indenfor den katolske kirke.

Selv om Lemaître bestandigt advarede mod at blande religion og videnskab, kommer hans personlige opfattelse fint til orde i følgende tanker, han har formuleret:

Lemaître forestiller sig, at Gud har konstrueret universet, så det kan forstås af det menneskelige intellekt, og at matematik og naturvidenskaberne er de døre gennem hvilke, sandheden kan åbenbares.

Lemaître privat

Privat var Lemaître et muntert menneske, der kunne lide at fortælle gode historier eller nyde et godt måltid mad med gode venner. Han blev endda med årene nær ven med Fred Hoyle trods deres forskellige livsanskuelser.

Lemaître fortsatte i sine senere år i Belgien som professor og værdsat underviser – indtil 1964, hvor han måtte trække sig tilbage efter et hjerteanfald.

Georges Lemaître døde af leukæmi i 1966, 71 år gammel. Han blev begravet i sin fødeby Charleroi.

Han opnåede dog netop kort før sin død at høre om opdagelsen af den kosmiske baggrundsstråling, en af de vigtige søjler, som Big Bang teorien hviler på.

Det kan godt undre, at Lemaître ikke er bedre kendt blandt historiens store videnskabsmænd – og at han aldrig blev tildelt Nobelprisen.

\ Læs mere

Er der konkurrenter til Big Bang-teorien?

\ Læs mere

Big Bang – en øjenvidneberetning