Fem myter om Big Bang

Hele universet var allerede uendeligt stort, fra det øjeblik det blev dannet, men var overalt presset tæt sammen i et uendeligt lille punkt. Så eksploderede det, og hele universets masse blev sendt ud i rummet.

Alt ved denne opfattelse er forkert, mener astrofysikerne.

»Det er slet ikke sådan, man skal forestille sig Big Bang-teorien,« siger Torsten Bringmann, som er professor og arbejder med kosmologi og astropartikelfysik ved Universitetet i Oslo (UiO).

Professor i teoretisk fysik Are Raklev ved UiO har ligeledes lagt mærke til, at mange beskrivelser tegner et misvisende billede af, hvad Big Bang-teorien egentlig siger.

I denne artikel leder Are Raklev og Torsten Bringmann os igennem de mest almindelige misforståelser.

Big Bang-teorien

Først og fremmest: Hvad menes der egentlig med 'Big Bang'?

»Big Bang-teorien går ud på, at universet for cirka 14 milliarder år siden var i en tilstand, som var meget varmere og meget tættere, og at det ekspanderede. Det er det hele; der er ikke så meget mere at sige om det,« siger Are Raklev.

Verdensrummet fortsatte efterfølgende med at udvide sig og blive koldere.

Teorien har givet forskerne et godt overblik over universets historie, som da elementærpartiklerne blev dannet, og da atomer, stjerner og galakser blev skabt.

De har en god forestilling om, hvad der skete, dengang universet var omtrent 10^-32 sekunder gammelt - altså 0,00000000000000000000000000000001 sekunder (det er hele 32 decimaler), ifølge en artikel skrevet af astrofysikeren Jostein Riiser Kristiansen.

Så lad os kaste et blik på myterne:

Myte nummer 1: »Det var en eksplosion«

Selve navnet 'Big Bang' får det til at lyde, som om det var en eksplosion, siger Are Raklev. Men det er ikke et særlig heldigt navn. Det vender vi tilbage til om et øjeblik.

I starten af 1920'erne opdagede matematikeren Aleksander Friedmann, at Einsteins generelle relativitetsteori siger, at universet udvider sig. Det kom den belgiske præst Georges Lemaître også frem til.

Kort tid efter beviste Edwin Hubble, at galakserne faktisk bevæger sig væk fra hinanden.

Galakserne er altså på vej væk fra os. Lyset fra dem er rødforskudt, hvilket vil sige, at lysets bølgelængde er blevet længere og forskudt mod den røde ende af lysspektret.

Og ikke nok med det, galakserne bevæger sig hurtigere og hurtigere væk fra os. En dag vil alle de galakser, vi kan se i teleskoperne i dag, være ude af syne.

Til sidst vil stjernerne slukkes, og vi vil se ud i en evig mørk og ensom himmel. Det er der heldigvis meget, meget længe til.

Hvad skete der før Big Bang?

Vi kan også spole historien den modsatte vej. Galakserne er på vej væk fra hinanden, og de var engang tættere på os.

»Hvis vi tager hele det observerbare univers og spoler hele vejen tilbage, så ender alting i et meget, meget lille område,« siger Are Raklev.

Nu befinder vi os så i tiden før Big Bang. Hvad skete der?

Det er fristende at forestille sig Big Bang som en eksplosion, hvor stoffet blev slynget i rummet som stumper og stykker, efter en håndgranat er gået af.

»Men når det kommer til Big Bang, er det ikke stoffet, som farer afsted. Selve universet ekspanderer, selve rumtiden ekspanderer,« siger Are Raklev.

Myte nummer 2: »Universet udvider sig inde i noget«

Det er altså ikke galakserne, som bevæger sig væk fra hinanden, men verdensrummet som udvider sig.

Forestil dig en bolledej med rosiner. Dejen er rummet, og rosinerne er galakserne. I takt med at dejen hæver, bevæger rosinerne sig væk fra hinanden, uden at de egentlig har flyttet sig.

Torsten Bringmann bruger overfladen på en ballon som eksempel. Tegn prikker på ballonen, og se, hvordan afstanden mellem hver prik øges, i takt med at ballonen bliver blæst op.

»Samtidig er det rigtigt, at galakserne også bevæger sig som følge af gensidig tyngdekraft; det er en yderligere effekt,« siger Are Raklev.

Nogle få galakser har blåforskydning. Det vil sige, at galaksen bevæger sig hen imod os, så bølgelængden bliver mindre, altså en forskydning mod den blå del af spektret. Det gælder for visse nærtliggende galakser.

Men over store afstande bliver denne effekt overgået af Hubble-Lemaîtres lov, som udtrykker, hvor hurtigt galakserne bevæger sig væk proportionalt med afstanden.

Faktisk bliver afstanden øget hurtigere end lyset mellem punkter, som er meget, meget langt væk fra hinanden.

Hvad er der uden om universet?

En bolledej i ovnen udvider sig i et eksisterende rum indeni ovnen. Men hvad med universet? Hvad er der udenom?

Universet ekspanderer ikke inden i noget. Forskere tror ikke, at universet har en 'grænse'. Det, som kaldes det observerbare univers, er en boble rundt om os med en diameter på 93 milliarder lysår.

Jo længere væk vi ser, desto længere tilbage i tiden ser vi.

Vi kan ikke observere eller måle noget, som er længere væk end den distance, som lyset har bevæget sig mod os siden Big Bang.

Fordi universet har udvidet sig, er det observerbare univers kontraintuitivt større end 14 milliarder lysår. Men forskere regner med, at universet udenfor vores boble er meget, meget større, måske uendeligt.

Universet kan være 'fladt', lader det til, så to lysstråler forbliver parallelle og mødes aldrig. Hvis vi forsøger at rejse til ​​universets ende, vil vi aldrig nå frem.

Universet fortsætter i det uendelige

Universet fortsætter i det uendelige.

Hvis universet har positiv krumning, kan det i teorien være endeligt. Men så vil det være som en slags underlig kugle. Hvis vi rejser til universets 'ende', vil vi formentlig havne det samme sted, som vi startede, uanset hvilken retning vi bevæger os.

Det er lidt som at rejse Jorden rundt og ende lige der, hvor man startede. I begge tilfælde kan universet udvide sig, uden at det behøver at udvide sig ind i noget.

Et uendeligt univers, der bliver større, er stadig uendeligt. Et 'kugle-univers' har ingen grænse.

Myte nummer 3: Big Bang havde et centrum

Hvis vi forestiller os, at Big Bang var en eksplosion, er det let at forestille sig, at eksplosion havde et centrum, for sådan er det jo med eksplosioner.

Men det var bare ikke tilfældet med Big Bang. Næsten alle galakserne bevæger sig væk fra os - og i alle retninger.

Det ser næsten ud, som om Jorden var centrum for for universets begyndelse. Men det var den jo ikke.

Alle andre observatører vil formentlig se det samme fra lige sin hjemgalakse, forklarer Torsten Bringmann.

Universet udvider sig altså overalt på samme tid. Big Bang fandt ikke sted på ét nøjagtigt sted.

»Det skete overalt,« siger Are Raklev.

Myte nummer 4: »Hele universet var samlet i et lille bitte punkt«

Det stemmer, at hele vores observerbare univers var samlet utrolig tæt sammen på et meget lille sted i begyndelsen af Big Bang.

Men hvordan kan universet være uendeligt og samtidig så uendeligt lille?

Universet var angiveligt først mindre end et atom og derefter på størrelse med en fodbold. Men så er det jo underforstået, at rummet i begyndelsen havde en grænse, en kant.

»Der er intet, som siger, at universet ikke allerede var uendeligt før Big Bang,« siger Are Raklev.

»Det var bare mindre på den måde, at det, som dengang var en meter, nu er blevet enorme afstande på mange milliarder lysår.«

Når vi taler om, hvor stort universet var på et givent tidspunkt, er det vores observerbare univers, det handler om. Det er bare så langt væk fra os, at vi ikke kan observere det,« siger Are Raklev.

Myte nummer 5: »Universet var uendeligt lille, varmt og tæt«

Måske har du hørt, at universet begyndte sin aktive eksistens 'i en singularitet’?

Det var uendeligt lille, varmt og så videre. Det mener mange fysikere dog ikke er rigtigt.

Singularitet er et udtryk for, at matematikken, man forsøger at bruge, bryder sammen, og at det ikke kan beskrives med den almindelige fysik.

Kosmologen Steen H. Hansen forklarer begrebet singularitet i denne Spørg videnskaben-artikel: Hvad er en singularitet?

Torsten Bringmann opsummerer, hvad det betyder i forhold til Big Bang.

»I dag er universet lidt større, end det var i går. Og det er endnu større, end det var for en million år siden. Big Bang-teorien handler om at ekstrapolere dette tilbage i tiden. Og så får vi brug for en teori for den generelle relativitetsteori.«

»Hvis jeg ekstrapolerer helt tilbage, bliver universet mindre og mindre, det bliver tættere og tættere, og varmere og varmere. Til sidst når man til et punkt, hvor det er meget lille, meget varmt og tæt. Ifølge Big Bang-teorien var denne tilstand begyndelsen. Men har skal man egentlig slutte,« siger Torsten Bringmann.

Brug for en anden teori

Hvis du kører den generelle relativitetsteori helt tilbage, når du et punkt med uendelig høj tæthed og varme, og hvor udstrækningen er nul.

»Det er ren matematisk ekstrapolering, ud over hvad teorien faktisk tillader,« siger Torsten Bringmann.

»Vi når frem til et punkt, hvor energitætheden og temperaturerne er så høje, at vi ikke længere har fysiske teorier, som kan beskrive det.«

Han siger, at fysikere har brug for en anden teori. Og netop dét forskes der i.

»Hvad har vi brug for for at beskrive en sådan ekstrem tilstand? Så kommer vi ind et område, hvor du har brug for en teori, der kombinerer tyngdekraft og kvanteteori. Ingen har været i stand til at formulere det. Det er netop forventningen, at en kvantegravitationsteori ikke vil føre til en konklusion om, at alt går tilbage til et punkt.«

Hvad der skete på dette tidspunkt, allerførst i universets historie, er altså skjult for os indtil da.

©Forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark. Læs den oprindelige artikel her.