Det är uppenbart att det finns oerhörda logiska och filosofiska problem med bigbangscenariot. Vi skall nu titta lite närmare på ett sådant problem.
Inom fysiken förekommer många viktiga konstanter, bl a elektriska elementarladdningen (e), ljushastigheten i vakuum (c), gravitationskonstanten (C), Plancks konstant (h), protonens vilomassa (mp) etc. De numeriska värdena av dessa naturkonstanter är naturligtvis beroende av vilket enhetssystem vi använder oss av. Genom att kombinera dem på olika sätt kan man skapa nya, enhetslösa konstanter, dvs konstanter som utgörs av rena tal. Följande tre enhetslösa naturkonstanter används ofta av teoretiska fysiker:
1. Massförhållander elektron/proton2. e dividerat med c
3. C dividerat med ch
Universums egenskaper bestäms till stor del av dessa tre, enhetslösa konstanter. Att den första konstanten är enhetslös inses lätt, eftersom både täljare och nämnare har samma enhet, t ex kg, g eller atommassenheter (enheten i formeln blir då kg/kg, g/g etc, vilket blir lika med 1). Oberoende av i vilken enhet vi uttryckt massorna, så måste naturligtvis förhållandet mellan de två massorna vara detsamma (protonen är ca 2 000 gånger tyngre än elektronen). Det är inte alltför svårt att kontrollera att också de två övriga konstanterna består av rena tal utan någon enhet. Alla observatörer i universum kommer därför att vara överens om värdena på de tre ovanstående konstanterna, oberoende av sina enhetssystem.
Finstrukturkonstanten kan sägas vara ett mått på de krafter av elektromagnetisk natur som verkar i och på atomerna, medan gravitationsstrukturkonstanten är ett mått på gravitationens styrka. Av deras relativa värden framgår det att gravitationskraften är helt försumbar jämfört med de övriga krafter som verkar i atomens inre, och att därför gravitationen är helt ointressant då vi studerar atomära egenskaper.
Vi vet inte varför de tre konstanterna ovan har just de värden de har. Däremot vet vi, att om dessa värden vore annorlunda, skulle universum vara mycket annorlunda. Kanske så annorlunda att vi inte ens skulle kunna föreställa oss detta. Det visar sig existera en mängd otroliga sammanträffanden när det gäller naturkonstanterna. Skulle t ex finstrukturkonstantens värde vara omkring en procent större eller mindre, skulle stjärnornas struktur skilja sig dramatiskt från den struktur de har idag. I själva verket finns det all anledning att tro att vi i så fall inte skulle vara här för att diskutera saken..
Men inte bara dessa konstanters värden har råkat bli de "rätta". Skulle den starka kraften vara 5 procent starkare, skulle stjärnorna inte kunna brinna och vore den 2 procent svagare, skulle universum enbart bestå av vätgas och inget annat. Om neutronens massa vore 0,2 procent mindre än vad den är, skulle alla fria protoner sönderfalla till neutroner och inga atomer skulle då existera. Samma sak gäller naturkonstant efter naturkonstant. Vore elektronens laddning 5 procent mindre eller större, existerade inga kemiska föreningar, etc, etc. Kort sagt, om någon eller några av naturkonstanterna hade värden som bara obetydligt skilde sig från de aktuella värdena, skulle inget liv kunna existera i universum. Frågan är nu, varför har dessa konstanter råkat få just de rätta värdena?
Finstrukturkonstanten kan sägas vara ett mått på de krafter av elektromagnetisk natur som verkar i och på atomerna, medan gravitationsstrukturkonstanten är ett mått på gravitationens styrka. Av deras relativa värden framgår det att gravitationskraften är helt försumbar jämfört med de övriga krafter som verkar i atomens inre, och att därför gravitationen är helt ointressant då vi studerar atomära egenskaper.
Vi vet inte varför de tre konstanterna ovan har just de värden de har. Däremot vet vi, att om dessa värden vore annorlunda, skulle universum vara mycket annorlunda. Kanske så annorlunda att vi inte ens skulle kunna föreställa oss detta. Det visar sig existera en mängd otroliga sammanträffanden när det gäller naturkonstanterna. Skulle t ex finstrukturkonstantens värde vara omkring en procent större eller mindre, skulle stjärnornas struktur skilja sig dramatiskt från den struktur de har idag. I själva verket finns det all anledning att tro att vi i så fall inte skulle vara här för att diskutera saken..
Men inte bara dessa konstanters värden har råkat bli de "rätta". Skulle den starka kraften vara 5 procent starkare, skulle stjärnorna inte kunna brinna och vore den 2 procent svagare, skulle universum enbart bestå av vätgas och inget annat. Om neutronens massa vore 0,2 procent mindre än vad den är, skulle alla fria protoner sönderfalla till neutroner och inga atomer skulle då existera. Samma sak gäller naturkonstant efter naturkonstant. Vore elektronens laddning 5 procent mindre eller större, existerade inga kemiska föreningar, etc, etc. Kort sagt, om någon eller några av naturkonstanterna hade värden som bara obetydligt skilde sig från de aktuella värdena, skulle inget liv kunna existera i universum. Frågan är nu, varför har dessa konstanter råkat få just de rätta värdena?
Vissa konstanter är speciellt känsliga. Om t ex universum expanderar alltför snabbt så skulle enligt bigbangteorin materien bli så homogent fördelad att galaxer omöjligen skulle kunna uppstå . Utan galaxer existerar inga stjärnor, utan stjärnor inga planeter etc. Om, å andra sidan, universum expanderar för långsamt, skulle materien klumpa ihop sig så att hela universum kollapsade innan några stjärnor av soltyp hunnit bildas. Det märkliga är nu hur oerhört exakt universums expansionshastighet måste vara för att liv skall kunna existera. Beräkningar visar att denna hastighet högst kan skilja sig med 1/10^^55(^^ betyder upphöjt till) från sitt nuvarande värde. Ett tal som praktiskt taget är lika med noll. En annan ytterst känslig storhet är förhållandet mellan antalet protoner och antalet elektroner i universum. Skulle detta ändras med så lite som 1/10^^37, blev den elektromagnetiska kraften så totalt dominerande över gravitationen att varken galaxer, stjärnor eller planeter kunde existera.
Astrofysikern Hugh Ross ger i sin bok The Creator and The Cosmos, Navpress, 1993 en bra översikt över känsligheten hos de olika naturkonstanterna. Ross har dessutom en omfattande litteraturförteckning för den som vill tränga djupare in i ämnet.
För en materialist, som anser att universum uppkommit genom en slump, är ovanstående naturligtvis en obehaglig påminnelse om att materialismen är en tro i precis lika hög grad som teismen (tron på en skapande Gud). Skillnaden är bara den att materialismen kräver betydligt mer tro på det mirakulösa än vad teismen gör! Att slumpen skulle ha råkat åstadkomma exakt de rätta värdena på alla naturkonstanter, verkar fordra en åtskilligt större tro på det "otroliga" än vad t ex kristendomen gör. Där förutsätter man ju åtminstone existensen av en intelligent Skapare.
Astrofysikern Hugh Ross ger i sin bok The Creator and The Cosmos, Navpress, 1993 en bra översikt över känsligheten hos de olika naturkonstanterna. Ross har dessutom en omfattande litteraturförteckning för den som vill tränga djupare in i ämnet.
För en materialist, som anser att universum uppkommit genom en slump, är ovanstående naturligtvis en obehaglig påminnelse om att materialismen är en tro i precis lika hög grad som teismen (tron på en skapande Gud). Skillnaden är bara den att materialismen kräver betydligt mer tro på det mirakulösa än vad teismen gör! Att slumpen skulle ha råkat åstadkomma exakt de rätta värdena på alla naturkonstanter, verkar fordra en åtskilligt större tro på det "otroliga" än vad t ex kristendomen gör. Där förutsätter man ju åtminstone existensen av en intelligent Skapare.
Lee Smolin, en av de ledande forskarna inom teoretisk kosmologi uppskattar i sin bok Three Roads to Quantum Gravity (PHOENIX PAPERBACK, 2000, sid 202) sannolikheten för att naturkonstanterna i ett slumpgenererat universum får de egenskaper som är nödvändiga för "kolkemi" till en på 10^^230 (dvs 10 upphöjt till 230). För att förstå vilket oerhört litet tal detta handlar om, kan nämnas att 10^^182 är storleksordningen på det antal "Planckvolymer" som får plats tätt packade i hela det kända universum (om vi antar att radien av detta är ca 15 miljarder ljusår). Observera att 10^^230 är 10^^48 gånger större än 10^^182. Och 10^^48 är 100 miljarder gånger större än 10^^37 som föklaras nedan.
För att läsaren skall förstå ovanstående, är det kanske på sin plats att förklara begreppet Planckvolym. Man tror idag att rum och tid inte är mikroskopiskt kontinuerliga, utan att tiden "tickar" fram i små steg, den s k Plancktiden, som är 10^^-43 sekunder. På liknande sätt finns ett minsta avstånd, Plancklängden, som är 10^^-33 meter. Föremål som tycks röra sig sig jämnt och kontinuerligt, "hoppar" i själva verket fram en Plancklängd i taget. Planckvolymen (volymen av ett klot vars diameter är lika med Plancklängden) är således den minsta volym som existerar, och den är ofantligt mycket mindre än volymen av en elektron (det får plats ca 10^^50 Planckvolymer i en elektron). Det är uppenbart att 10^^182 (antalet planckvolymer som ryms i hela det kända universum) måste vara ett oerhört stort tal! Mänskligt sett oändligt stort.
Problemet med att använda tiopotenser är att man lätt blir fartblind. Oerhört stora eller små tal ter sig förföriskt medelmåttiga ut i tiopotensernas språk. Därför måste man ge konkreta exempel för att förstå vilka enorma tal det handlar om. Den ovannämnde astrofysikern Hugh Ross ger i sin bok följande bild av talet 10^^37, som är oerhört (i praktiken oändligt) mycket mindre än 10^^230. Antag att man staplat tjugofemcentsmynt hela vägen upp till månen (384 000 km högt). Täck sedan hela Nordamerikanska kontinenten med sådana myntstaplar. Gör likadant på en miljard kontinenter lika stora som Nordamerika. Måla ett mynt rött och blanda in det bland de övriga och be sedan en vän att med förbundna ögon på måfå ta ett enda mynt bland staplarna. Sannolikheten att han vid första försöket skall ta det röda myntet är då 1/10^^37. Jämför detta med USA:s statsskuld som, om man staplade tjugofemcentsmynt 60 cm högt, endast skulle täcka 2,7 km2 .
För att läsaren skall förstå ovanstående, är det kanske på sin plats att förklara begreppet Planckvolym. Man tror idag att rum och tid inte är mikroskopiskt kontinuerliga, utan att tiden "tickar" fram i små steg, den s k Plancktiden, som är 10^^-43 sekunder. På liknande sätt finns ett minsta avstånd, Plancklängden, som är 10^^-33 meter. Föremål som tycks röra sig sig jämnt och kontinuerligt, "hoppar" i själva verket fram en Plancklängd i taget. Planckvolymen (volymen av ett klot vars diameter är lika med Plancklängden) är således den minsta volym som existerar, och den är ofantligt mycket mindre än volymen av en elektron (det får plats ca 10^^50 Planckvolymer i en elektron). Det är uppenbart att 10^^182 (antalet planckvolymer som ryms i hela det kända universum) måste vara ett oerhört stort tal! Mänskligt sett oändligt stort.
Problemet med att använda tiopotenser är att man lätt blir fartblind. Oerhört stora eller små tal ter sig förföriskt medelmåttiga ut i tiopotensernas språk. Därför måste man ge konkreta exempel för att förstå vilka enorma tal det handlar om. Den ovannämnde astrofysikern Hugh Ross ger i sin bok följande bild av talet 10^^37, som är oerhört (i praktiken oändligt) mycket mindre än 10^^230. Antag att man staplat tjugofemcentsmynt hela vägen upp till månen (384 000 km högt). Täck sedan hela Nordamerikanska kontinenten med sådana myntstaplar. Gör likadant på en miljard kontinenter lika stora som Nordamerika. Måla ett mynt rött och blanda in det bland de övriga och be sedan en vän att med förbundna ögon på måfå ta ett enda mynt bland staplarna. Sannolikheten att han vid första försöket skall ta det röda myntet är då 1/10^^37. Jämför detta med USA:s statsskuld som, om man staplade tjugofemcentsmynt 60 cm högt, endast skulle täcka 2,7 km2 .
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar