Selvom Fred Hoyle (1915-2001) har leveret betydelige bidrag til den moderne astronomi, tegner han sig også for flere af astronomiens mere kontroversielle teorier og synspunkter, som bestemt ikke har passet med, hvad man kunne kalde ’mainstream-astronomi’.
Således afviste han Big Bang-teorien til fordel for sin egen ’Steady State’-teori om et evigt univers uden begyndelse og ende.
Det gav anledning til mange debatter, og måske har det også kostet ham en Nobelpris, som mange mente, han fortjente.
Til stjernens indre
Lad os til en begyndelse se på et af Hoyles betydelige bidrag til astronomien, som netop afspejler hans særlige tilgang til sine mange ideer.
Omkring 1950 var Hoyle gået i gang med at se på mulighederne for opbygning af grundstoffer i stjernernes indre. Først fra brint til helium og derfra videre fra helium til kulstof ved den såkaldte 'triple alfa'-proces.
I fysikken kalder man også heliumkernen for en alfapartikel, og navnet følger så af, at der skal tre heliumkerner til at danne en kulstofkerne.
Men processen sker ad to omgange. Først finder to heliumkerner sammen og danner en kerne af beryllium.
Denne kerne skal så i sin ultrakorte levetid støde ind i endnu en heliumkerne for at danne en kulstofkerne.
Men efter Hoyles opfattelse så var det stort set umuligt at få dannet en kulstofkerne i det sidste trin af processen, fordi beryllium-kernen har en ufattelig kort levetid.
Derfor gik Hoyle sin egen modsatte vej med problemet.
'Det antropiske princip'
Han ræsonnerede følgende: Livet eksisterer her på Jorden. Livet er baseret på eksistensen af kulstof. Altså må kulstof kunne dannes. Blot ikke ud fra hvad man på den tid vidste om kulstofkernen.
Hoyles tankegang følger her i virkeligheden det såkaldte antropiske princip, der kort siger, at Universet må have netop de egenskaber, som tillader liv at udvikle sig.
Hoyle så derfor med nye øjne på kulstofkernens fysik og gav en mulig forklaring på, hvordan triple alfa-processen alligevel kunne foregå.
Han indså, at der måtte være tale om en særlig form for resonans i kerneprocessen, der lettede vejen for dannelsen af en kulstofkerne.
Ingen laboratoriekat, men bestemt et geni
I 1953 besøgte Hoyle sin ven William Fowler (1911-1995) i Californien og diskuterede problemet med ham. Hoyle foreslog nu, at der måtte findes et hidtil ukendt energiniveau i kulstofkernen, og han vidste også, hvor det skulle findes.
Dette energiniveau skulle netop bane vejen for triple alfa-processen.
Reaktionen kunne foregå, netop hvis energien af de to kerner af beryllium og helium før sammenstødet nøjagtig svarede til det påståede energiniveau i kulstofkernen – det er det fænomen, der kaldes resonans.
Fowler var skeptisk, for han mente, at kulstofkernen var godt kortlagt, og alle dens energiniveauer allerede var kendte.
Heldigvis gik han dog med til at undersøge mulighederne i laboratoriet.
Hoyle var teoretiker og ikke meget bevendt i et laboratorium, så han gik nervøst rundt om laboratoriet - som en kat om en skål fløde - i de ti dage, det tog Fowler og hans medarbejdere at foretage de nødvendige målinger. Men det bar frugt.
Hoyle fortæller selv: »…og så viste det sig, at der virkelig var et uopdaget energiniveau i kulstofkernen, præcis der, hvor jeg havde forudsagt det. Den dag jeg hørte resultatet, duftede appelsintræerne endnu sødere end normalt.«
Og nogle år senere skrev han herom: »…det er, som om kernefysikkens love er planlagt med henblik på de konsekvenser, de har i stjernernes indre…«
\ Om artiklens forfattere
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient'er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I snart 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De står bag bøgerne 'Det levende Univers' samt 'Rejsen ud i rummet - de første 50 år' og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet 'Stubberne'.
Grundstoffer opbygges inde i stjernerne
I tiden før Anden Verdenskrig var man ikke helt sikker på, hvor og hvordan grundstofferne i det periodiske system var dannet.
Den russiske fysiker og astronom George Gamow (1904-1968) forestillede sig således, at alle grundstoffer var opstået tidligt i universets historie ved de høje temperaturer lige efter Big Bang.
I dag ved vi, at kun brint og helium blev dannet i det tidlige univers.
Og allerede i 1925 var den unge engelskfødte astronom Cecilia Payne (1900-1979) i sin doktorafhandling kommet frem til, at stjernerne fortrinsvis må bestå af brint og helium.
Det var en meget kontroversiel idé på den tid, hvor mange astronomer mente, at stjernerne bestod af de samme grundstoffer som planeterne.
Op igennem 1930'erne var fysikerne begyndt at regne på kerneprocesser. Her er det værd at nævne Hans Bethe (1906 – 2005), der viste, hvordan brint kunne omdannes til helium - som første trin i grundstofopbygningen i stjernerne.
Det er denne udvikling i fysikken, Fred Hoyle nu bygger videre på. Og nu tænker han langt videre end blot sin forklaring på dannelsen af kulstof.
Han er overbevist om, at den videre opbygning af grundstofferne må være foregået dybt inde i stjernerne. Hoyle regner på processerne og præsenterer sine tanker i en række artikler.
B2FH-Afhandlingen
Det førte til, at han i løbet af 1950erne samlede en lille eksklusiv gruppe bestående af William Fowler og astronomiparret Margaret og Geoffrey Burbidge, der alle var højt estimerede forskere i astronomi og kernefysik.
Under Hoyles ledelse udgav denne gruppe en af det 20. århundredes mest betydningsfulde astrofysiske artikler om, hvordan stjernerne i deres indre opbygger grundstoffer.
Artiklen udkom i oktober 1957 i tidsskriftet ’Reviews of Modern Physics’, og den er senere gået over i historien under navnet B2FH efter forfatternes efternavne.
B2FH artiklen redegør for, hvorledes meget store stjerner i løbet af deres liv kan opbygge grundstoffer helt op til jern, og hvordan endnu tungere grundstoffer kan opbygges ved specielle processer under supernovaudbrud.
Nobelprisen gik ham næsen forbi
B2HF-artiklen blev skelsættende for det videre arbejde med at forstå grundstoffernes opbygning - og den havde bestemt også stof i sig til en Nobelpris.
Den kom også i 1983 - men kun til William Fowler.
Hoyle blev forbigået, selv om han havde leveret de fleste udregninger. Han var da skuffet i nogle dage, men kunne dog i stedet glæde sig over de mange sympatitilkendegivelser, han modtog fra hele verden i tiden derefter.
Man kan spekulere over nobelpriskomiteens overvejelser i den anledning.
Nogle forskere mente, at årsagen kunne være, at Hoyles til tider kontroversielle teorier havde skadet hans almindelige omdømme i forskerverdenen.
I tidsskriftet Nature bemærkede man dog, at det var 'skamfuldt', at Hoyle var overset.
Hoyle mener selv, at årsagen er, at han i 1974 havde kritiseret komiteen i forbindelse med Nobelprisen for opdagelsen af pulsarerne.
Det var jo den unge studerende Jocelyn Bell, der havde opdaget den første pulsar i 1967, men hele æren og Nobelprisen gik til hendes vejleder Professor Anthony Hewish.
\ Serie: De skabte astronomien
Det har taget århundreder med store opdagelser at skabe det astronomiske verdensbillede, vi kender i dag.
I artikelserien ’De skabte astronomien’ vil Videnskab.dk's faste rumeksperter fortælle den mere personlige historie om et udvalg af astronomer og de opdagelser og teorier, de bragte ind i den astronomiske verden.
Her kan du få det fulde overblik over, hvilke astronomer det kommer til at handle om
Big Bang: Kort fortalt
Fred Hoyle gik også sine egne veje i overvejelserne om universets opståen og var slet ikke enig i tidens tanker.
Allerede i 1927 havde den katolske pater og astronom George Lemaitre (1894-1966) fremsat de tanker, der senere førte frem til Big Bang-teorien, som i dag er den almindeligt accepterede teori for universets begyndelse og udvikling.
Du kan læse meget mere om det i Videnskab.dks artikel om George Lemaitre.
Kort fortalt går Big Bang-teorien ud på, at universet er begyndt i en meget tæt tilstand og derefter har udvidet sig. Big Bang-teorien hviler foreløbig solidt på de tre såkaldte søjler:
- Universets udvidelse
- Baggrundsstrålingen
- Heliumindholdet i universet
Universets udvidelse blev opdaget allerede i 1920'erne af Edwin Hubble (1889-1953), da han fra Mount Wilson-teleskopet observerede, at himlens galakser bevæger sig bort fra os - med større hastighed jo længere borte fra os, de er.
Baggrundsstrålingen er den stråling, vi modtager fra alle retninger af himmelbaggrunden. Den blev opdaget af to radioingeniører Penzias og Wilson i 1965 som en radiostøj, der kommer fra alle retninger.
Der er tale om en varmestråling, som stammer fra det meget tidlige univers, og som var forudsagt af Big Bang-teorien.
Det følger ligeledes af Big Bang-teorien, at det allermeste helium må være dannet i de første minutter af det unge univers. Således er der ikke markant forskel på helium-indholdet i gamle og unge stjerner og galakser.
Men Fred Hoyle brød sig slet ikke om denne teori, selvom det i virkeligheden var ham, der gav den navnet ’The Big Bang’. Det skete i et BBC radioforedrag i 1950.
Og det var ikke spor rosende ment, for Hoyle, der var en form for fritænker, syntes, at teorien mindede for meget om religiøs skabelse.
Den blev da også godkendt af selve paven i Rom.
'Steady State'-teorien er et modsvar til Big Bang
Og Hoyle er også parat med en alternativ teori. I 1948 fremsatte han sammen med kollegerne Thomas Gold (1920-2004) og Hermann Bondi (1919-2005) 'Steady State'-teorien.
Grundideen i denne teori er, at universet altid har set ud, som det gør i dag. Det har ingen begyndelse og ingen slutning og er dermed evigt og uforanderligt.
Nu viser observationer, at universet udvider sig, hvilket er meget svært at forene med et evigt univers. I et univers, der udvider sig, må galakserne efterhånden komme længere og længere bort fra hinanden.
Og hvis universet har eksisteret i al evighed, så ville der nu være uendelig langt mellem galakserne – men vi observerer jo et utal af andre galakser.
Umuligt at observere
I Steady State-teorien løses dette problem ved at antage, at der hele tiden skabes nyt stof, så der kan dannes nye galakser.
Med en konstant skabelse af nyt stof er det i hvert fald teoretisk muligt at opretholde en konstant galaksetæthed i et univers, der udvider sig.
Og det er i virkeligheden meget lidt skabelse af nyt stof, der skal til for at holde universets tæthed konstant. Det er noget i retning af, at der i hver kubikmeter af rummet i løbet af en milliard år skal ’poppe’ et nyt brintatom op.
Rent videnskabeligt er det et problem, at det er umuligt at observere denne konstante skabelse.
Her kunne man jo fristes til at indvende, at så tillader Hoyle jo alligevel en skabelse af stof, som han ellers ikke brød sig om i Big Bang-teorien. Men måske er det tilladt at snyde lidt, hvis bare det er så lidt, at næsten ingen opdager det…
Hoyle var jo nødt til at anerkende opdagelsen af baggrundsstrålingen i 1965. Det var ikke let.
Han prøvede at forklare strålingen som et resultat af lys fra meget gamle stjerner, som var blevet spredt af støvet i rummet mellem galakserne. Der var dog flere svagheder med denne forklaring.
Trods indvendingerne forblev Hoyle tro mod sin egen teori indtil sin død i 2001.
Livet er kommet fra rummet
En af Hoyles mere kontroversielle teorier er ideen om Panspermia, som han har udarbejdet sammen med sin nære ven og kollega, inderen Wickramasinghe (f. 1939).
Panspermia-teorien går kort fortalt ud på, at livet ikke er opstået her på Jorden, men kommet til os fra rummet. Livets byggestene som RNA og DNA skulle være dannet overalt i det interstellare rum og derefter have spredt sig rundt i Mælkevejens og andre galaksers planetsystemer.
Ved sammenstød mellem asteroider, kometer og måner må man herefter forestille sig, at mikroorganismer i form af bakterier og forskellige virus-former så at sige er regnet ned over jordkloden - for eksempel i forbindelse med meteornedfald.
Hoyle kan nemlig ikke forestille sig, at livet ville have en chance for at opstå her på vores planet.
Han giver følgende sammenligning: At danne selv den simpleste levende celle ud fra en kombination af aminosyrer er lige så usandsynligt som at »en tornado, der farer gennem en hangar, ville forvandle en bunke råvarer til en fuldt færdig Boeing 747.«
Hoyle og Wickramasinghe førte endda ideen videre, idet de mente, at pandemier i menneskehedens historie som Den spanske syge i 1918, polio, kogalskab og forskellige former for influenza i tidens løb i form af virus skulle være bragt til Jorden af komet- og meteorstøv.
Havde Fred Hoyle levet i dag, havde vi sikkert hørt mere til denne teori i lyset af vores kamp mod Coronavirussen.
Hoyles tanker om livet og Universet
Fred Hoyle gjorde sig mange overvejelser om livets plads i universet. Men vi skal huske, at det foregår i tiden, før exoplaneterne for alvor holdt deres indtog i astronomiens verden.
I den lille bog ’Om mennesker og Mælkeveje’ fra 1945 giver han udtryk for nogle af sine tanker om de store spørgsmål.
Hoyle tager udgangspunkt i sin tids viden om Mælkevejen. Han forestiller sig, at et stort antal af Mælkevejens stjerner - ligesom vores egen sol - er omgivet af planeter. Men Hoyle tvivler på, at rumrejser mellem stjernerne er mulige - eller formålstjenlige.
Vi citerer et uddrag fra hans bog:
»Hvis rumrejser gennem mælkevejssystemet var mulige, hvad jeg ikke tror, ville alle Mælkevejens planeter blive befolket af de første få skabninger, der var blevet i stand til at forlade deres eget solsystem og rejse gennem rummets dybder. Ville det være nogen særlig fordel at få hele Mælkevejen befolket med mennesker? [...] Knytter der sig nogen interesse til det blotte antal?«
»Jeg tror det ikke. Det ville være meget kedsommeligt. Langt bedre at bevare menneskeheden på denne planet og andre skabninger på deres planeter. På denne måde kan der være i millionvis af forskellige planeter med forskellige slags skabninger.«
Hermed mener Hoyle, at diversiteten og evolutionen er det vigtigste. Og bogens tanker er jo helt i tråd med Hoyles ideer om panspermia for livets udbredelse i universet.
Hoyle var også science fiction-forfatter. Mest kendt er romanen ’Den sorte tåge’ fra 1957. Her får Jorden besøg fra rummet af et intelligent væsen i form af en mørk tåge, der nærmer sig Jorden.
Tågen udgør en kolossal fare for livet på Jorden, jo mere den nærmer sig og vokser i størrelse på himlen.
Alligevel lykkes det videnskabsmænd at skabe kontakt til tågen og udveksle budskaber med den. Således forsøger man at sende nogle passager af Beethovens musik, for at formidle, hvad vi her på kloden oplever som kultur.
Og det er nok heller ingen overraskelse, at man forklarer den, hvilken fare, den udgør - og at vi trods alt slipper fra mødet med store dele af livet i behold…
På privatfronten var Fred Hoyle et familiemenneske, gift med Barbera Clark siden 1939 og indtil sin død. De fik to børn, hvoraf sønnen Geoffrey var medforfatter på flere af sin fars romaner.
\ Et møde med Fred Hoyle
I 1995 havde vi, artiklens forfattere, den fornøjelse at få lov til at besøge Fred Hoyle i hans hjem i Bournemouth i det sydlige England. Man kan næsten sige, at her mødte vi netop familiemennesket Fred Hoyle.
Da vi ankom, blev vi først mødt af hustruen Barbera, der ledte os ind i dagligstuen, hvor Hoyle så tog imod os til en samtale om hans liv og virke.
Undervejs i samtalen kom vi naturligt nok ind på panspermia-teorien, og i den forbindelse på, at aminosyrer som livets byggestene også måtte findes i de interstellare skyer.
Og Hoyle havde netop skrevet en roman med titlen ’Inferno’, hvori han præsenterede fundet af aminosyren glycin i rummet. Og det skete et år før, man i 1996 for første gang virkelig fandt glycin-molekylet i det interstellare rum.
Vi havde læst romanen og ville nu anerkende Hoyle for hans forudsigelse. Og så skete der det morsomme, at han ikke kunne huske, hvor han dog havde skrevet det…
Vi måtte hen til bogreolen og finde bogen frem og bladre op på den rigtige side. Det udløste megen latter fra begge sider.
Mens snakken nu gik bedst, dukkede den altid omsorgsfulde hustru på ny op og meddelte os, at nu var audiensen forbi, så vi tog pænt afsked, inden hovedpersonen, dengang 80 år, blev for træt.
Vi vil lade Fred Hoyle få det sidste ord, citeret fra slutordene i hans selvbiografi ’Home is where the Wind Blows’:
»After a lifetime of crabwise thinking, I have gradually become aware of the towering intellectual structure of the world. One article of faith I have about it is that, whatever the end may be for each of us, it cannot be a bad one«.
Der måske bedst kan gengives på følgende måde:
»Efter et liv, hvor jeg har tænkt over tingene på en - hvad man kunne kalde en sidelæns eller akavet - måde, så er jeg gradvist blevet bevidst om den enorme intellektuelle struktur i universet. En trosartikel, jeg har om denne erkendelse, er, at uanset hvad slutningen måtte være for hver enkelt af os, kan den ikke være dårlig«.
\ Læs om de øvrige pionerer i serien 'De skabte astronomien'
Denne artikel er del af en serie om astronomiens pioner. Nedenfor finder du links til samtlige artikler i serien.
- Percival Lowell så 'kanaler' på Mars og forestillede sig en døende civilisation
- Big Bang-teorien blev skabt af katolsk præst
- Kvinderne fra 'Pickerings Harem' træder ud af anonymiteten
- Fraunhofer, Kirchhoff og Bunsen indførte spektrene i astronomien
- Jansky skulle fikse telefonforbindelsen - og opdagede usynlige stråler fra verdensrummet
- Margaret og Geoffrey Burbidge – et ægtepar i astronomiens historie
- Fred Hoyle: Mød excentrikeren, der navngav Big Bang, selvom han ikke brød sig om teorien
- Sådan ændrede to indere moderne astronomi
- Cecilia Payne-Gaposchkin leverede et af astronomiens største gennembrud - i en mandsdomineret verden
