Prøv avisen

Videnskaben kæmper stadig med verdens oprindelse

"Nutidens forståelse af den grundlæggende fysik bygger på opdagelser gjort for 100 år siden, men vores viden udvider sig hele tiden," siger Steen Hannested. Illustration: Rasmus Juul.

Forskerne kommer hele tiden tættere på en forståelse af, hvordan verden begyndte. Men nøglen til det store skridt fremad ligger et sted, vi endnu ikke kender, og som helt grundlæggende vil udfordre vores måde at tænke på, forklarer professor i ny bog

Mennesket har i årtusinder kigget op for at forstå sin plads i verden. Det er herfra, vi har vores tidsopfattelse, men også diskussionen om, hvordan vores verden er opstået. Og hvor unikt livet på jorden egentlig er.

Diskussionen lever stadig i bedste velgående, for selvom videnskaben er nået langt i sin beskrivelse af universet og dens udvikling, står flere af de mest grundlæggende spørgsmål stadig ubesvarede. Teorierne og gisningerne er blevet mere velbegrundede, men det er stadig lidt, vi ved med sikkerhed.

En ny bog forsøger at sammenfatte det, videnskaben faktisk ved, det den tror, og alt det den håber at finde ud af. Det er den prisbelønnede professor i fysik og astronomi ved Aarhus Universitet Steen Hannestad, der har forfattet de 60 relativt tilgængelige sider om universet, som indgår i universitetsforlagets roste serie Tænkepauser.

Og han giver læseren rigeligt at tænke over. Centralt i bogen står spørgsmålet om, hvad der satte det hele i gang. For svaret rummer formentlig den afgørende viden om, hvilke fysiske love der styrer universets udvikling. Og det kan blandt andet give os nye forståelser af, hvordan verden hænger sammen, hvordan liv opstår, og hvad sandsynligheden er for liv uden for jorden.

”Vi lever i en spændende tid, hvor der virkelig sker meget på dette område,” siger Steen Hannestad.

”Vi har nu faktuel viden, fra universet var omkring et sekund gammelt, så videnskaben er nået langt. Men det er i det første sekund, mange af svarene ligger, og her slår vores eksisterende viden om fysikkens love ikke længere til. Vi er nødt til at tænke så langt ud af boksen, at vi slet ikke læner os op ad eksisterende erfaringer. Og det er svært.”

Det, vi med sikkerhed ved om den kendte verdens oprindelse, er følgende: For cirka 13,7 milliarder år siden, da universet var blot et sekund gammel, var det ufattelig tætpakket og varmt, og det udvidede sig med ekstremt høj fart.

Det virker mærkeligt, at man med sikkerhed kan observere og måle sig så langt tilbage i tid og så ikke få det sidste sekund med, men det skyldes, at der inden for det første sekund var så uendeligt høje temperaturer og store energimængder, at de fire naturkræfter, vi kender - tyngdekraften, elektromagnetismen, den stærke kernevekselvirkning og den svage kernevekselvirkning - bliver sat ud af kraft, forklarer Steen Hannestad. De må derfor erstattes af en dybere naturlov, som vi ikke kender endnu.

Den lov forsøger forskerne at nærme sig i de lange cirkeltunneller under jorden hos CERN, det europæiske center for forskning i partikelfysik lidt uden for Geneve. Fundet af den såkaldte Higgs-partikel - også kaldet Gudspartiklen - i 2012 var et stort skridt, men der er stadig lang vej, siger Steen Hannestad. De energiniveauer, man lige nu kan genskabe, skal være cirka en milliard gange større, hvis forskerne skal kunne se, hvad de har behov for. Og det vil formentlig tage adskillige årtier, før vi er i stand til det, vurderer han.

På det teoretiske plan er der også langt igen:

”De to teorier, fysikken står oven på i dag, er relativitetsteorien og kvantemekanikken, men skal de have en forklaringskraft under så ekstreme forhold, skal de forenes, og det har indtil videre vist sig umuligt. Det kræver som minimum en fjerde dimension, vi ikke kender til. De såkaldte superstrengteorier opererer netop med flere dimensioner og kan måske blive en af nøglerne til at forstå verdens begyndelse,” mener Steen Hannestad.

Men selvom det sker, hjælper det ikke nødvendigvis med en forklaring på, hvad der satte begyndelsen i gang. For det skete vel ikke af sig selv?

I princippet kan der være mange ting, som gik forud for begyndelsen, forklarer Steen Hannestad. Men hvis vi tager udgangspunkt i de fysiske love, vi kender til, er der især to mulige, videnskabelige forklaringer. Den ene går faktisk ud på, at universet er opstået spontant, og at der ikke gik noget forud for Big Bang. I kvantemekanikken, som er den del af fysikken, der beskæftiger sig med stofs egenskaber på atomart niveau, kan ting godt opstå ud af ingenting og forsvinde igen. Mange forskere anser det som en meget reel mulighed, at universet er opstået som en såkaldt kvantefluktuation, en tilfældighed, men skændes om, hvad dette oprindelige ingenting egentlig er. For selv ingenting er vel noget? Under alle omstændigheder er vores fysiske forståelse af det allertidligste univers så ufuldstændig, at vi ikke engang kan sige, om denne tankegang giver mening, mener Steen Hannestad.

Den anden mulighed er, at universet altid har eksisteret, men udvikler sig cirkulært, så det skiftevist trækker sig sammen og udvider sig. Dermed er Big Bang blot den seneste sammentrækning og eksplosion skabt af et tidligere univers' endeligt. Selv hvis det er rigtigt, må der vel stadig være en begyndelse?

”Nej, ikke matematisk set,” siger han.

”Problemet med at forklare og forstå universets opståen og udvikling er, at mange af mekanismerne strider imod vores eksisterende viden eller går ud over, hvad vi umiddelbart forstår. Vi kan ikke visualisere det, for vi har ingen erfaringer at gøre brug af. Men ting behøver faktisk ikke have en begyndelse, lige som det ikke behøver at have en slutning. Vi kan eksempelvis godt matematisk bevise, hvordan universet hele tiden udvider sig, selvom der ikke nødvendigvis er noget på den anden side af universets grænse at udvide sig i.”

Okay, så videnskaben ved efterhånden en hel del om, hvad der skete umiddelbart efter tidspunkt nul i vores univers, men forstår endnu ikke selve oprindelsen og kan slet ikke forklare, hvad der satte den i gang.

Heldigvis har videnskaben mange gange før i historien stået over for den slags erkendelsesmæssige mure og kommet over. Hver gang har fremskridtet krævet en dybere og indtil da ukendt forståelse af fysikkens love, påpeger Steen Hannestad. Og det vil ske igen.

”Nutidens forståelse af den grundlæggende fysik bygger på opdagelser gjort for 100 år siden, men vores viden udvider sig hele tiden. Ikke med babyskridt, men typisk med stilstand i en periode efterfulgt af et kvantespring. Måske bliver det i opdagelsen af, hvad den mørke energi, som 70 procent af universet består af, og som får universet til at udvide sig, egentlig er for noget. Den energi har så fundamental en karakter, at den godt kunne rumme nøglen til at forstå, hvordan verden er opstået.”

Hvad kom før universet?

Vi ved det ikke. Et muligt svar er, at der var et forudgående univers, som gik under og forårsagede et nyt. Det kan også være, at der ikke var noget - selvom det er svært at forestille sig for den menneskelige intuition.

Hvad er der uden for universet?

I den forståelse, vi har af universet lige nu, er der ingenting. Universet er alting. Uanset om universet er uendeligt stort eller ej, behøver der ikke være noget udenfor, den kan udvide sig i.

Er der flere universer?

Det kan der i princippet godt være. Enten fordi de opstår tilfældigt, som vores eget måske er opstået, eller fordi universet er uendelig stort, og der derfor godt kan eksisterer vidt forskellige universer i det samme univers. Men vi ved det ikke.

Er der liv uden for Jorden?

For 30-40 år siden havde de fleste forskere sagt: sandsynligvis ikke. I dag siger de: Sandsynligvis, for med opdagelsen af de mange planetsystemer virker det ret sandsynligt. Noget andet er, om der er intelligent liv. Jeg tror selv, at livet på Jorden er resultatet af en lang række tilfældigheder, og at sandsynligheden for intelligent liv, som vi kender det, er ret lille. Og sandsynlighed for, at vi nogensinde får kontakt, er endnu mindre. Dels vil det være langt væk, dels ved vi fra Jorden, at intelligent liv har en ret begrænset levetid i forhold til planetens levetid. Så selvom vi finder en beboelig planet, kommer vi meget nemt for tidligt eller for sent i forhold til at finde intelligent liv.