Opstandelse om verdens begyndelse

Hvordan begyndte universet? Blandt fysikere arbejdes der med en bredt anerkendt teori, der på empirisk grundlag udtaler sig om forholdene i universet en ufattelig lille brøkdel af et sekund efter Big Bang: inflationsteorien. Men de seneste måneder er der opstået en intens diskussion om denne teoris troværdighed

Hvad kan forklare, at der i universet er opstået liv som på jorden? Nogle fysikere ser en mulig forklaring i en såkaldt inflationsteori, der samtidig arbejder med begrebet ”multivers”,, en mangfoldighed af universer, hvilket øger sandsynligheden for, at der opstår liv. Foto: Ritzau Foto

Spørgsmålet om universets begyndelse har optaget mennesket om ikke siden tidernes, så i hvert fald siden menneskets morgen. Og for tiden udspiller der sig blandt fysikere en spændende diskussion om det helt tidlige univers.

Den moderne fysiks teori om verdens begyndelse tager afsæt i Einsteins almene relativitetsteori om tyngdekraften – en teori, der blev publiceret for godt hundrede år siden i 1916.

I 1920’erne udviklede særligt belgieren George Lemaître (der i øvrigt var katolsk præst), den russiske fysiker Alexander Friedmann og den engelske astrofysiker Arthur Eddington med udgangspunkt i Einsteins nye teori den teori, vi i dag kalder ”Big Bang-teorien”. I denne teori udvider universet sig, forstået på den måde, at alle galakser fjerner sig fra hinanden.

Hvis man ”regner baglæns”, finder man frem til, at universet har haft en meget varm og tæt tilstand tilbage i tiden. Denne tilstand kaldte Lemaître ”uratomet” og senere gav en af teoriens hovedmodstandere, den engelske astrofysiker Fred Hoyle, polemisk denne begyndelsestilstand i teorien navnet ”Big Bang”. Selvom navnet var ment som en kritik, så hænger det ved, og de negative konnotationer er faldet af.

Pave Pius den 12. var så begejstret for teorien, at han offentligt udtalte, at teorien bekræftede idéen om en skabelse i de abrahamiske trossystemer.

Dette var George Lemaître ikke begejstret for. Han skrev blandt andet: ”Så vidt jeg kan se, befinder en sådan teori [om Big Bang] sig fuldstændig uden for spørgsmål om metafysik og religion. Det står frit for materialisten at nægte noget som helst transcendentalt væsen. Han kan fastholde det samme intellektuelle synspunkt for rumtidens begyndelse som for alle andre rum-tidsbegivenheder.”

Selvom Lemaître selvsagt troede på Gud, mente han ikke, at man bør blande videnskab og tro sammen.

Big Bang-teorien hviler særligt på tre søjler: observationen af universets udvidelse, forekomsten af de lette grundstoffer (hydrogen, helium og litium), samt opdagelsen af den såkaldte kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling i 1965.

Særligt baggrundsstrålingen er i denne sammenhæng interessant, fordi den fortæller noget om universets tilstand cirka 400.000 år efter Big Bang – for 13.8 milliarder år siden (COBE figuren). Denne stråling fortæller os, at universet dengang var varmt (ca. 3000 grader varmt overalt) og utrolig uniformt.

Tætheden af stof var overalt den samme, med variationer fra sted til sted på mindre end omtrent 1 til hundrede tusinde. Man skal se for sig et umådelig stort, blikstille hav. Den tekniske term er isotropi – hvilket betyder ”samme alle steder”.

Imidlertid indså fysikeren Charles Misner hurtigt efter opdagelsen af den kosmiske baggrundstråling og dens utrolige isotropi, at isotropien er meget besynderlig. Man kan bruge den analogi, at Columbus også ville være blevet meget overrasket, hvis han, da han steg fra borde i Caribien, opdagede, at de lokale talte flydende italiensk. Det ville med det samme få ham til at mene, at der må have været kontakt mellem den nye og den gamle verden på et tidligere tidspunkt.

På samme måde er det med det tidlige univers, som det fremtræder for os i den kosmiske baggrundsstråling: Det ser ud til at være ens i områder, der i den klassiske Big Bang-teori aldrig har været i forbindelse med hinanden, og det var dette problem, som Charles Misner påpegede sidst i 1960’erne. Der er endnu et par problemer med den klassiske Big Bang-teori af lignende karakter – herunder fladheden og såkaldte kosmiske defekter – men det er en anden historie.

Omkring 1980 udviklede flere astrofysikere, blandt andet Alan Guth og Paul Steinhardt, en ny teori, kaldet inflationsteorien, der syntes at løse problemerne med den klassiske Bag Bang-teori.

I inflationsteorien er der en kort fase – cirka 0.00000000 0000000000000000000000 000000001 sekunder efter Big Bang – hvor universet udvidede sig eksponentielt hurtigt.

En sådan fase viser sig at løse de problemer, der er med universets besynderlige isotropi – specielt mellem områder, der aldrig burde have været i kontakt med hinanden. Teorien løser også de andre problemer i den klassiske Big Bang-teori. Guth, Steinhardt og andre udviklede en generisk fysisk model, i hvilken en sådan inflationsfase naturligt kan opstå og stoppe igen.

Imidlertid er der nu opstået stor uenighed om teoriens rigtighed, og om inflationsteorien i det hele taget kan betragtes som en videnskabelig teori.

Siden 1980’erne har teorien nemlig udviklet sig til at indeholde idéen om multiverset. Vores ”univers” er nu ikke længere det eneste, men ét blandt en måske uendelig mangfoldighed af ”universer”, der hele tiden ”skabes” af inflationsmekanismen.

Kritikken kommer primært fra Paul Steinhardt, altså en af inflationsteoriens ophavsmænd. I februar 2017-udgaven af magasinet Scientific American argumenterer Paul Steinhardt sammen med to andre forfattere for, at inflationsteorien har store problemer og faktisk ikke længere kan opfattes som en videnskabelig teori. Problemet er, ifølge Steinhardt og hans medforfattere, at teorien ikke kan falsificeres. Mulighed for falsifikation er i den klassiske videnskabsteori, udviklet af Karl Popper, netop demarkationsprincippet for, om en teori kan kaldes videnskabelig. Inflationsteoriens mulige forudsigelser er imidlertid ifølge Steinhardt så omfattende, at alle tænkelige universer synes at være konsistente med inflationsteorien, netop fordi alle tænkelige universer realiseres et eller andet sted i det vældige multivers. Dermed kan teorien jo vanskeligt afvises.

I stedet skitserer Steinhardt med flere en ny teori, hvor der kun er ét univers af cyklisk karakter, og i hvilken universets isotropi kan forklares uden at løbe ind i de problemer, inflationsteorien ifølge Steinhardt og hans kolleger lider under.

I den seneste udgave af Scientific American tager Alan Guth sammen med en lang række af meget prominente fysikere, deriblandt Stephen Hawking, så til genmæle. Set fra denne skribents perspektiv er svaret fra de mange prominente fysikere lidt skuffende: De anklager Steinhardt for at ringeagte forfatterne af de mere end 9000 videnskabelige artikler, der er skrevet om inflationsteorien.

Det forekommer mig at være et fattigt argument – videnskaben er hensynsløs, både over for sårede følelser og ”prominens”. Desuden peger Alan Guth og de andre prominente medforfattere på teoriens stærke sider, mens de ikke for alvor adresserer de problemer, som Steinhardt og hans medforfattere påpeger.