Fem myter om Big Bang

Hele universet var pakket sammen i et uendeligt lille punkt, så eksploderede det, og hele den masse, der udgjorde universet, blev sendt ud i rummet.

En astrofysiker ville fortælle dig, at alt ved det udsagn er forkert.

"Det er slet ikke sådan, vi skal tænke om Big Bang, siger Torsten Bringmann.

Bringmann er professor og arbejder med kosmologi og astropartikelfysik ved Universitetet i Oslo (UiO).

Er Raklev, professor i teoretisk fysik ved UiO, har bemærket, at en masse beskrivelser giver et misvisende billede af, hvad Big Bang-teorien egentlig siger.

Raklev og Bringmann fører os igennem de mest almindelige misforståelser.

Varm og tæt

Først og fremmest, hvad betyder "Big Bang" egentlig?

"Big Bang-teorien er, at for omkring 14 milliarder år siden var universet i en tilstand, der var meget varmere og meget tættere, og at den udvidede sig. Det er det, det er ikke meget mere end det, siger Raklev.

Siden da er rummet blevet ved med at udvide sig og er blevet koldere.

Ud fra teorien, videnskabsmænd har fået et klarere overblik over universets historie, som når elementarpartikler blev dannet, og når atomer, stjerner og galakser dannet.

De har en god idé om, hvad der skete dengang, da universet var omkring 10^-32 sekunder gammelt. Det er 0,0000000000000000000000000000000000001 sekunder, ifølge en artikel skrevet af astrofysiker Jostein Riiser Kristiansen.

Nu til myterne.

1. "Det var en eksplosion."

Big Bang-sætningen i sig selv får det til at lyde som om det var en eksplosion, siger Are Raklev. Men det er faktisk ikke så præcis en beskrivelse. Du finder snart ud af hvorfor.

I begyndelsen af ​​1920'erne, Matematiker Alexander Friedmann opdagede, at Einsteins generelle relativitetsteori sørger for et ekspanderende univers. Den belgiske præst Georges Lemaître kom til samme konklusion.

Kort efter, Edwin Hubble viste, at galakser faktisk bevæger sig fra hinanden.

Galakserne bevæger sig væk fra os. Lyset fra dem er rødforskudt, hvilket betyder, at bølgerne er blevet længere og forskudt mod den røde ende af lysspektret. Ikke kun det, galakser forsvinder fra os hurtigere og hurtigere.

En skønne dag, næsten alle de galakser, vi i øjeblikket kan observere i teleskoper, vil være ude af syne. Til sidst vil stjernerne gå ud, og observatører vil se ud i en evigt mørk og ensom himmel.

Heldigvis, det er meget langt væk.

Vi kan også spille historien den modsatte vej. Galakserne bevæger sig fra hinanden, og de har været tættere før.

"Hvis du tager hele det observerbare univers og spoler hele vejen tilbage, alt passer ind i en meget, meget lille område, siger Raklev.

Så kommer vi til tidspunktet for Big Bang. Hvad skete der?

Det er let at tro, at Big Bang var en eksplosion, hvor stoffer blev smidt ud, som træstykker, der flyver af sted, efter at en håndgranat er gået af.

"Men når det kommer til Big Bang, det er ikke stoffet, der rejser ud, siger Raklev.

"Universet udvider sig selv, selve rummet udvider sig."

En eksplosion, hvor massen eksploderer i alle retninger, er ikke et præcist billede af Big Bang.

2. "Universet udvider sig til noget."

Så det er ikke galakserne, der bevæger sig fra hinanden, men pladsen udvider sig.

Vi kan tænke på det som en dejkugle med rosiner. Dejen repræsenterer rummet og rosinerne er galakserne. Stil dejen til hævning, og rosinerne vil ende længere fra hinanden, uden egentlig at have flyttet.

Bringmann bruger overfladen af ​​en ballon som eksempel. Tegn prikker på den uoppustede ballon og se, hvordan afstanden mellem punkterne øges, når den pustes op.

"På samme tid, det er rigtigt, at galakser også bevæger sig på grund af gensidig gravitationel tiltrækning - det er en ekstra effekt, siger Raklev.

Nogle få galakser skifter blåt, hvilket betyder, at de bevæger sig mod os. Dette gælder nogle nærliggende galakser. Men over store afstande, denne effekt overskygges af Hubble-Lemaîtres lov, som angiver, hvor hurtigt galakser bevæger sig væk i forhold til afstanden. Faktisk, afstanden øges hurtigere end lyset mellem punkter, der er ekstremt langt fra hinanden.

En dejkugle i ovnen udvider sig inden for det eksisterende rum inde i ovnen. Hvad med universet? Hvad er der udenfor?

Universet udvider sig ikke til noget. Forskere tror ikke på, at universet har en fordel.

Det, vi kalder det observerbare univers, er en boble, der omgiver os, der er 93 milliarder lysår i diameter. Jo fjernere noget er, vi ser på, jo længere tilbage i tiden vi ser. Vi kan ikke observere eller måle noget længere væk, end den afstand lys har formået at rejse mod os siden Big Bang.

Siden universet har udvidet sig, det observerbare univers er kontraintuitivt større end 14 milliarder lysår.

Men videnskabsmænd beregner, at universet uden for vores boble er meget, meget større end det, måske uendelig.

Universet kan være "fladt, " ser det ud til. Det ville betyde, at to lysstråler ville forblive parallelle og aldrig mødes. Hvis du prøvede at rejse til universets ende, du ville aldrig nå det. Universet fortsætter i det uendelige.

Hvis universet har positiv krumning, det kunne i teorien være begrænset. Men så ville det være som en slags mærkelig sfære. Hvis du rejste til "enden", ville du ende det samme sted, som du startede, uanset hvilken retning du tog. Det er lidt ligesom at kunne rejse rundt i verden og ende tilbage, hvor man startede.

I begge tilfælde, universet kan udvide sig uden at skulle udvide sig til noget.

Et uendeligt univers, der bliver større, er stadig uendeligt. Et "sfærisk univers" har ingen kant.

3. "The Big Bang havde et center."

Hvis vi forestiller os Big Bang som en eksplosion, det er let at tro, at det eksploderede udad, fra et center. Sådan fungerer eksplosioner.

Men det var ikke tilfældet med Big Bang. Næsten alle galakser bevæger sig væk fra os, i alle retninger. Det ser ud til, at Jorden var centrum for universets begyndelse. Men det var det ikke.

Alle andre observatører ville se det samme fra deres hjemmegalakse, Bringmann forklarer.

Universet udvider sig overalt på samme tid. Big Bang fandt ikke sted noget bestemt sted.

"Det skete overalt, siger Raklev.

4. "Hele universet var samlet i et lille bitte punkt."

Det er rigtigt, at hele vores observerbare univers var samlet utroligt tæt sammen på meget lidt plads i begyndelsen af ​​Big Bang.

Men hvordan kan universet være uendeligt, og samtidig har været så små?

Du kan måske læse, at universet først var mindre end et atom og derefter på størrelse med en fodbold. Men den analogi insinuerer, at rummet havde grænser i begyndelsen, og en kant.

"Der er intet, der siger, at universet ikke allerede var uendeligt ved Big Bang, siger Raklev.

"Det var bare mindre i den forstand, at det, der dengang var en meter, har nu udvidet sig til enorme afstande på mange milliarder lysår."

Når du taler om, hvor stort universet var på bestemte tidspunkter, det refererer til vores observerbare univers.

"Hele det observerbare univers kommer fra et lille bitte område, som man kan kalde et punkt. Men punktet ved siden af ​​det har også udvidet sig, og det næste punkt også. Det er bare, at det er så langt væk fra os, at vi ikke kan observere det, siger Raklev.

5. "Universet var uendeligt lille, varmt og tæt."

Måske har du hørt, at universet begyndte som en singularitet. Eller at den var uendelig lille, varmt og så videre. Det kan være rigtigt, men mange fysikere tror ikke, det er en korrekt forståelse.

Singulariteter er et udtryk for matematik, der bryder sammen og ikke kan beskrives med almindelig fysik, ifølge kosmolog Steen H. Hansen.

Bringmann opsummerer, hvad det hele betyder, når det kommer til Big Bang.

"Universet i dag er lidt større, end det var i går. Og det er endnu lidt større, end det var for en million år siden. Big Bang-teorien går ud på at ekstrapolere dette tilbage i tiden. Så skal du bruge en teori til det:og det er generel relativitetsteori."

"Hvis jeg ekstrapolerer helt tilbage, universet bliver mindre og mindre, det bliver tættere og tættere, og varmere og varmere. Endelig kommer du til et punkt, hvor det er virkelig lille, virkelig varmt og tæt. Det er faktisk Big Bang-teorien:at universet startede i sådan en tilstand. Det er der, du virkelig skal stoppe, siger Bringmann.

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

"Det er ren matematisk ekstrapolation ud over, hvad teorien faktisk tillader, " siger Bringmann.

"Du kommer så til et punkt, hvor energitætheden og temperaturerne er så høje, at vi ikke længere har fysiske teorier til at beskrive dem."

Han siger, at fysikere har brug for en anden teori. Og der er folk, der forsker i netop det.

"Hvad skal vi bruge for at beskrive sådan en ekstrem tilstand? Det er der, vi kommer ind i et område, hvor man har brug for en teori, der kombinerer tyngdekraft og kvanteteori. Ingen har kunnet formulere den endnu. Forventningen er netop, at en kvantetyngdekraft teori ville ikke føre til den konklusion, at alt går tilbage til et punkt, " siger Bringmann.

Så hvad skete der på dette tidspunkt, det tidligste punkt i universets historie, er stadig skjult for os, i hvert fald indtil videre.