Hvordan kan man se tilbage til Big Bang? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Astrofysik > Hvordan kan man se til...

02. februar 2010

Hvordan kan man se tilbage til Big Bang?

Hej Spørg om Fysik
I dag siges det, at vi på Jorden har registreret stråling fra næsten universets begyndelse. At vi kan "se" mange milliarder lysår tilbage. Hvordan kan det lade sig gøre? Hvis strålingen blev udsendt "næsten" da universet udfoldede sig - da var vi jo "lige ved siden af" og strålingen skulle have passeret os for længe siden!?

Hvis strålingen først rammer os nu - kræver det jo at strålingen - først - har udbredt sig langsommere end universets udvidelse - og nu udbreder sig hurtigere - så den kan indhente os? "Baggrundsstrålingen er forståelig da jeg opfatter det som en duft der er i rummet hvor den blev udsendt - rummet udvider sig og duften bliver svagere  - men stadig detektbar!

Er stråling en anden duft? - Så siger den intet om afstand, kun hvor længe den har været her, og kun hvis du kender styrken af duften da den startede.

Tanke: Intet "Big Bang" - vores univers er et restprodukt da to andre universer passerede hinanden - som galakser - og da de fortsatte var der et restprodukt - nok til at lave vores "lille" univers. Hvad det var der blev "tilovers" efter passagen er et spørgsmål - Men hvad hvis passagen bare efterlod en sky af de basale grundstoffer og overlod resten til "udvikling" som vi forstår det idag?

Og selvfølgelig - tusind spørgsmål!

Tak på forhånd
A F

Det lille billede fra forrige side viser det radioteleskop som blev anvendt ved opdagelsen af baggrundsstrålingen fra Big Bang.

Der gik 100 af millioner af år efter Big Bang før rummets tilstand tillod lys at gå igennem, indtil da var partikeltilstanden i rummet af en karakter, så al lys stoppedes.

På de fjerneste mælkeveje kan vi måle hastigheder, der kommer op på over 1/3 af lyshastigheden i forhold til os, så der er tale om massive afstande imellem galakserne, før det første lys kommer igennem. Bemærk, at der ikke er tale om lyset fra Big Bang, men fra galakser.

Det lys vi ser efter Big Bang, er baggrundsstrålingen i radioområdet (mikrobølger), som viser hvordan nedkølingen er sket, og den stråling viser helt i overensstemmelse med teorien en temperatur på ca. 2,7 K.

Georg Gamov (Rusland, 1904-1968) forudsagde denne baggrundsstråling i 1948. På det tidspunkt kunne den ikke måles af tekniske grunde. I 1965 fandt to amerikanske radioingeniører Arno Penzias og Robert Wilson strålingen under forsøg med en antenne.

Strålingen udbreder sig altid med lyshastigheden. Det har den altid gjort, og det vil den altid blive ved med. Rummet har udvidet sig i mellemtiden, og det gør, at vi ser den stråling nu. Forestil dig, at du kaster en bold hen mod bagenden af en lastvogn. Hvis du kaster med en vis hastighed, så rammer bolden efter 0,1 sekund. Men hvad sker der, hvis lastvognen bevæger sig væk med stor fart - så kan det ske, at bolden først rammer efter 2 eller 5 sekunder. Det samme sker med strålingen (bolden), der bliver udsendt i det tidlige univers (svarende til du kaster den), og først bliver detekteret idag hos os (vognen rammes).

Ideer om flere universer, eller parallel universer, som eventuelt har stødt sammen, er måske frugtbare, men ikke eftervist eksperimentelt. Det har altså ikke noget at gøre med fysik for tiden, så det falder ind under begrebet tro, og det bygger man ikke nogen Big Bang teori på (selv om det principielt kunne være en mulighed). Fysik kræver såvel teori som eksperimentelle beviser i en eller anden form.

Hvor grundstofferne i universet kommer fra, og deres mængde (mængdeforhold), forstås i dag ud fra det vi ved om Big Bang, og al den viden der er om hvordan stjerner udvikler sig (afhængigt af deres masse) og gennemløber deres liv (som afhænger af stjernernes størrelse mm.)

I den sidste er der et skematisk HR diagram, hvor man kan beskrive stjerners udvikling, som en vandring langs diagrammets kurver afhængigt af startsted. Startstedet bestemmes af den pågældende stjernes masse.

Selve baggrundstrålingen er noget veldefineret og kendt, nemlig kortbølgede radiobølger, som er resultatet af temperaturstråling (Planckstråling), altså radiobølger helt svarende til de bølger, vi mennesker sender med, se den forklaret i:

Vi holder os som fysikere til de teorier, som kan gøres til genstand for eksperimentel afprøvning her observation af universet (eller evt. laboratorieforsøg, CERN er også et laboratorium i denne sammenhæng), der er rimelig overensstemmelse imellem observerede størrelser og teorierne, der kan komme bedre teorier med tiden, det behøver ikke at gøre de nuværende forkerte. Der er ting vi ikke helt forstår endnu f.eks. mørkt stof, hvor vi mener, at forstå nogen egenskaber men ikke alle, det at vi ikke forstår alt, er ikke i sig selv et argument for at andre teorier, ikke skulle være rigtige eller eventuelt en støtte til andre teorier.

Den naturvidenskabelige metode (kort fortalt).

Den metode fysikerne anvender, den naturvidenskabelige metode, blev skabt af en fysiker, filosof og astronom Galileo Galilei (I, 1564 - 1642).

Det metoden bygger på, er vekselvirkning imellem teori og eksperiment, hvor en teori kun er brugbar, hvis den kan eftervises eksperimentelt helt eller delvist. Tidligere havde de gamle grækere dyrket naturvidenskaben stort set (for de flestes vedkommende) ved at sætte sig ned i deres stuer og tænke over (ud fra hvad de havde set), hvordan naturen ideelt mon kunne være opbygget. Den model de nåede afprøvede de ikke eksperimentelt.

Det gav i mere end tusinde år nogen forrykte og komplicerede verdensbilleder i fysikken, og også i astronomien. De havde så stor autoritet, at man ikke kunne mene andet, og teorierne blev senere kanoniseret af den katolske kirke, så det lammede al naturvidenskabelig forskning i denne lange periode. Det man kunne gøre i Europa, uden at komme i konflikt med kirken, var stort set at læse de gamle skrifter og udlægge dem eller sammenholde dem med hinanden, og lave naturvidenskab ud fra det.

Den naturvidenskabelige udvikling skete derfor fra før Kristi fødsel og til efter middelalderen (til f.eks. Galilei) i de arabiske lande, som bl.a. udviklede kemien, i Kina og Indien osv. Galilei kom i fængsel og senere husarrest for sine synspunkter omkring astronomi, måtte ikke publicere osv. Giordano Bruno (I, 1548 - 1600) blev brændt på kætterbålet på Campo dei Fiori i Rom for sine anskuelser i naturvidenskab.

Den 31. oktober 1992 udtrykte Pave John Paul II beklagelse over kirkens behandling af Galilei og godkendte hans teorier og i marts 2008 foreslog Vatikanet at rejse en statue af Galilei i Vatikanet, i december 2008 ved 400 året for Galileis første kikkertobservationer (han havde selv konstrueret kikkerten) hædrede pave Benedict XVI Galilei, for hans bidrag til astronomien.

Med venlig hilsen
Steen H Hansen
Malte Olsen