Hva om universet ikke utvider seg?

Det er mulig at verdensrommet ikke blir stadig større, men heller stadig tyngre. Det kan i så fall endre vår forståelse av alle tings opprinnelse.

Publisert
"I snart 100 år har vi antatt at universet blir større og større, en det kan hende det heller blir tyngre og tyngre." (Foto: (Illustrasjon: NASA/ESA/Hubble Heritage Team))
"I snart 100 år har vi antatt at universet blir større og større, en det kan hende det heller blir tyngre og tyngre." (Foto: (Illustrasjon: NASA/ESA/Hubble Heritage Team))

Universet er i ferd med å blåses opp som en ballong. Galaksene beveger seg tilsynelatende bort fra oss, og de fjerneste galaksene stikker av kjappere enn de som ligger nærmere oss.

Da forskerne oppdaget det på 1920-tallet, endret vår forståelse av verdensrommet seg drastisk. Oppdagelsen banet blant annet vei for teorien om at universet oppstod i et stort smell, The Big Bang.

En tysk fysiker foreslår nå en radikalt ny teori: Hva om universet er stabilt i størrelse, men ikke i masse?

Det kan forklare verden vi ser like godt som standardteorien, og gir dessuten noen nye alternativer for hvordan universet kan ha oppstått. Det er bare ett problem:

Teorien er – foreløpig – umulig å teste.

Galakser på vei bort ser røde ut

Vi mener universet blir større fordi lyset fra de fjerneste galaksene ser rødere ut enn lyset fra de som ligger nærmere oss. Det kalles enten dopplereffekten eller rødskift:

Hvis en sol som sender ut lys mot deg i tillegg er på vei mot deg, blir avstanden mellom lysbølgene som sendes ut kortere og kortere, begrenset av den stadig minkende avstanden mellom sola og deg. Lys med korte bølgelengder har en blålig farge.

Om lyskilden beveger seg mot høyre, vil lyset se stadig rødere ut ut for en som står og ser på fra motsatt side. (Foto: (Illustrasjon: TxAlien/Wikimedia Creative Commons))
Om lyskilden beveger seg mot høyre, vil lyset se stadig rødere ut ut for en som står og ser på fra motsatt side. (Foto: (Illustrasjon: TxAlien/Wikimedia Creative Commons))

Dersom sola derimot er på vei bort, blir det lengre og lengre mellom lysbølgende. Lengre bølgelengder oppfattes som den røde enden av lysspekteret.

Dermed virker lyset fra galakser på vei bort fra oss rødere enn dersom avstanden var konstant eller minkende. Når forskerne måler lyset fra fjerne og nære galakser, er det nettopp en slik rødlig tendens de ser.

Tyngre stoff gir samme forklaring

Christof Wetterich fra Heidelberg Universitet i Tyskland – en svært anerkjent fysiker, ifølge Per Vidar Barth Lilje ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo – foreslår imidlertid en annen forklaring på rødskiftet:

Fargen på lyset et stoff sender ut, er også avhengig av massen til atomene som sender ut lyset. Tyngre partikler har nemlig mer energi. Mer energi betyr at det sendes ut flere fotoner, eller lyspartikler.

Flere fotoner vil gi samme effekt som en sol på vei mot deg: Det blir tettere og tettere mellom dem. Det gir et mer blålig lys.

Om universets materie er i ferd med å få større masse – bli tyngre, slik vi sier i dagligtalen – vil det bety at lyset fra dem blir blåere og blåere.

Det vil igjen bety at gammelt lys, fra galaksene som ligger lengst unna oss, ser rødere ut enn det yngre lyset fra de nå mer massive galaksene som ligger nært oss.

Ingen singularitet eller mørk energi?

Ideen om at universet utvider seg var det som satte forskerne på sporet av The Big Bang. Om det utvider seg nå, betyr det at var mindre før. Går du langt nok tilbake var hele universet angivelig samlet i et uendelig lite og ekstremt tett punkt.

Det kalles en singularitet, og er mildt sagt problematisk for forskerne – for ikke å si for oss amatører – å fatte. Det er som å dele et tall på null: Kalkulatoren gir deg bare en feilmelding.

Med et konstant univers trengs det ingen singularitet for å forklare universets opprinnelse. Kanskje har det alltid vært uendelig stort, men med stoff som nesten ikke hadde noe masse?

Big Bang-teorien: Universet begynte som en singularitet, et uendelig lite punkt, og har siden utvidet seg med stadig større hastighet. Det gjør at galaksene kommer stadig lengre fra hverandre. Muligens er det helt feil. (Foto: (Illustrasjon: Wikimedia Creative Commons))
Big Bang-teorien: Universet begynte som en singularitet, et uendelig lite punkt, og har siden utvidet seg med stadig større hastighet. Det gjør at galaksene kommer stadig lengre fra hverandre. Muligens er det helt feil. (Foto: (Illustrasjon: Wikimedia Creative Commons))

Dessuten vil et konstant univers fjerne behovet for å finne den mørke energien.

Mørk energi er forklaringen forskerne har laget på paradokset at verdensrommet ser ut til å utvide seg stadig kjappere. Om det bare var tyngdekraften der ute, ville den nemlig bremset farten, men det stikk motsatte ser ut til å skje. Derav teorien om at det finnes en annen og hittil uoppdaget kraft som trykker på verdensrommets gasspedal.

Om det derimot ikke skjer noen utvidelse, trengs det heller ikke noe mystisk energi.

Kan ikke motbevises

I vitenskapen er masse en trøblete enhet. De andre måleenhetene i vår verden – for avstand, for tid, for temperatur – er bestemt av konstanter, for eksempel lysets hastighet.

Masse er imidlertid langt mer vilkårlig. Vår forståelse av massen ”ett kilogram” er definert ene og alene av et eksempelkilo som oppbevares i Paris.

Dersom alt i universet stadig har blitt tyngre, vil det også gjelde eksempelkiloet. Da er umulig for oss å teste om Wetterichs teori stemmer, for vi har ingen målestokk vi kan stole på.

Forskerne forsøker å finne en mer konstant definisjon på masse, men det har vist seg å være vanskelig.

Per Vidar Barth Lilje (Foto: UiO)
Per Vidar Barth Lilje (Foto: UiO)

Falsifiserbarhet, eller muligheten til å motbevise en teori, er noe av det som skiller vitenskap fra andre felt: Du kan verken bevise eller motbevise at Gud finnes, og dermed hører tro ikke til i vitenskapen.

– Dette er plausibelt, for Wetterich er en veldig kjent forsker som har gjort mye bra, og som jeg normalt sett vil stole på. Det er interessant at en helt annen teori kan forklare verden vi ser på samme måte som dagens standardmodell, kommenterer Lilje fra UiO til forskning.no.

– Men dette er egentlig ingen teori, for den kan så vidt jeg kan se ikke verifiseres. Da er det ikke vitenskapelig, men mer en annen måte å tolke observasjoner på, påpeker han.

Inspirasjon til nye tanker og teorier

Det er Wetterich fullt klar over, og det må også nevnes at artikkelen der teorien presenteres ennå ikke er fagfellevurdert og publisert formelt. Den er gjort tilgjengelig på arXiv.org, et nettsted der fysikere kan dele arbeid med kolleger for å få tilbakemeldinger og inspirasjon.

Wetterich mener likevel teorien er viktig, om ikke annet som en tankeøvelse for forskerne.

Det er lett å bli knyttet til en forklaring, og forsøke å få observasjoner til å stemme med bildet vi har i hodet. En konkurrerende forklaringsmodell vil kanskje gjøre at fysikere og astronomer tenker nytt når de kommer over noe de aldri har vært borti før.

– Dette kan absolutt være en måte å åpne tankene litt på. Men så lenge teorien ikke kan verifiseres tror jeg ikke den kan gi oss noe nytt forskningsmessig, sier Lilje.

– Men om andre forskere nå arbeider videre med teorien, kan det ikke da tenkes at de finner et eller annet punkt der de to teoriene skiller seg fra hverandre på en måte som vi kan teste?

– Jo, det kan godt hende, så vidt jeg kan se. Det er mulig at andre vil se nærmere på dette, og da kan det gi interessante nye retninger og perspektiver på feltet, sier Lilje.

Kilde:

C. Wetterich (2013) A Universe without expansion. arXiv.org, gjort tilgjengelig første gang 27. mars 2013

J. Cartwright: Cosmologist claims Universe may not be expanding. NatureNews, publisert 16. juli 2013