Tidens malstrøm eller tankespinn?

Universet må relativt snart gå under for at kosmologiske beregninger skal få en løsning, sier amerikanske forskere. Veldig spekulativt, mener norsk fysiker. Han ser en tendens til teoretisering frikoblet fra observasjoner.

Publisert

De amerikanske fysikerne Ben Freivogel og Raphael Bousso har sammen med to andre forskere skrevet en artikkel der de bruker teorier til å vise at vårt univers kan bli utsatt for en helt ny type katastrofe om fem milliarder år.

Tiden kan rett og slett opphøre, hevder de. Det er nødvendig for at kvantemekaniske beregninger ikke skal bli meningsløse.

Men ikke alle forskere er enige i spådommene. Rent søppel, skriver en tsjekkisk fysiker i sin blogg. Dette er spekulasjoner som ikke kan verifiseres, mener en norsk kosmolog.

Galaksen ESO-40 (Cartwheel Galaxy, Vognhjulgalaksen) i det sydlige stjernebildet Sculptor. Den kolliderte med en mindre galakse for 100 millioner år siden. Den blå ringen er en sone av nydannede stjerner. Den sprer seg som en sjokkbølge ut fra kollisjonen. Fargene er syntetiske, dannet ut fra flere enkeltbilder i ultrafiolett, synlig og infrarødt lys. (Foto:  NASA/JPL-Caltech/P. N. Appleton (SSC/Caltech))
Galaksen ESO-40 (Cartwheel Galaxy, Vognhjulgalaksen) i det sydlige stjernebildet Sculptor. Den kolliderte med en mindre galakse for 100 millioner år siden. Den blå ringen er en sone av nydannede stjerner. Den sprer seg som en sjokkbølge ut fra kollisjonen. Fargene er syntetiske, dannet ut fra flere enkeltbilder i ultrafiolett, synlig og infrarødt lys. (Foto: NASA/JPL-Caltech/P. N. Appleton (SSC/Caltech))

Kun “kort tid”?

Hvem bryr seg egentlig om universet går under om fem milliarder år? Det høres ut som veldig lang tid. Men universet har eksistert nesten tre ganger så lenge, i hele 13,73 milliarder år. De fleste teorier spår at det kan leve minst like lenge videre, noen sier at det kan leve uendelig.

Derfor blir fem milliarder år relativt kort tid. Solsystemet vårt er nesten like gammelt. Og om fem milliarder år kan vi bli rammet av andre og mer lokale katastrofer.

Da vil nemlig sola ese opp til en rød kjempestjerne som trolig vil sluke jorda. Om fire og en halv milliarder år det også mulig at vår nabogalakse, Andromedatåken, vil kollidere med vår egen Melkevei. Solsystemet kan overleve, eller kanskje ikke.

Hvis universet rekker å gå under før disse små, lokale uregelmessighetene, blir det hele mer oppsiktsvekkende.

 Ekstrem utvidelse

Freivogel og Bousso tar utgangspunkt i en teoretisk utvidelse av den anerkjente Big Bang-teorien, som sier at universet eksploderte utover fra et punkt ved tidens begynnelse.

Den såkalte inflasjonsteorien hevder at universet har utvidet seg med en ekstrem fart, drevet av den såkalte vakuum-energien.

Vakuum-energien finnes selv i fullstendig lufttomt rom på grunn av såkalte virtuelle partikler som oppstår og går til grunne hele tiden.

En mulighet er at denne utvidelsen bare skjedde i det første brøkdels sekundet etter Big Bang. En annen mulighet er såkalt evig inflasjon. Da pågår utvidelsen fortsatt.

Universbobler

Ifølge teorien om "multiverse" oppstår stadig nye universer med egne naturlover, som bobler. (Illustrasjonsbilde: www.colourbox.no)
Ifølge teorien om "multiverse" oppstår stadig nye universer med egne naturlover, som bobler. (Illustrasjonsbilde: www.colourbox.no)

I et slikt univers kan nye universer oppstå som små bobler av ekstremt hurtig utvidelse. Disse universene vil ha sine egne fysiske egenskaper og naturlover, sier teorien.

Til sammen vil universene danne det kosmologene kaller et ”multivers”. Det betyr at det kan finnes et ”skum” av uendelig mange universer, hver med sin historie.

Det betyr igjen at alt som kan skje, vil skje. I ett av disse uendelig mange universene er du nobelprisvinner, i et annet sitter du i fengsel, i et tredje finnes du ikke i det hele tatt.

Avgrenser uendeligheten

Problemet som Freivogel og Bousso tar opp, er at alle måter å beregne utfallet av eksperimenter på blir meningsløse i et slikt univers. Vanlig sannsynlighetsberegning blir umulig.

Satt på spissen: Blant de uendelig mange universene finnes det et utvalg av fortsatt uendelig mange universer der du er lottomillionær.

For å skape mening i denne teoretiske meningsløsheten, gjør Freivogel og Bousso et endelig utvalg blant alle disse universene.

De setter yttergrenser i tid og rom for hvilke universer som kan være med i beregningene, en såkalt ”cutoff”.

Da er det ikke lenger et uendelig antall universer, og beregningene får mening.

Men i steden oppstår et annet problem med katastrofale konsekvenser. Noen universer kan befinne seg delvis innenfor og delvis utenfor denne ”cutoff”-grensen.

Det betyr at når universet kommer til denne grensen, vil tiden opphøre. Universet vil ikke lenger eksistere.

Visuell tidslinje av universets historie (Bilde: NASA/WMAP Science Team, bearbeidet av forskning.no)
Visuell tidslinje av universets historie (Bilde: NASA/WMAP Science Team, bearbeidet av forskning.no)

På vei mot endetiden

Freivogel og Bousso har beregnet denne tiden for vårt univers til en gang om rundt fem milliarder år.

- Det er usannsynlig at tiden vil ta slutt i vår egen livstid, men det er en 50 prosent sjanse for at tiden vil ende de neste 3,7 milliarder år, skriver Bousso og Freivogel.

De holder også muligheten åpen for at endetiden ikke vil komme brått, men derimot gradvis.

- Hvis ”cutoff” er smurt utover, kunne det være observerbare konsekvenser av at tidens ende nærmet seg, skriver de.

Med andre ord: Vi vil kunne sitte og se på at universet går under. Hvordan vil det arte seg? Som et teppefall, der stjernhimmelen mørkner? Som en eksplosjon? Ingen vet, heller ikke kosmologene.

Fleip eller fakta?

For legfolk er artikkelen til Bousso og Freivogel eksotisk lesning.

Den kan framstå som ugjennomtrengelig kosmologi på et høyt nivå, men like gjerne som et siste sukk fra den superintelligente, men deprimerte roboten Marvin i boka ”The Restaurant at the End of the Universe” av Douglas Adams.

Er det mulig at dette ikke er kosmologi, men derimot et eksperiment innen uhøytidelig medievitenskap?

Har Bousso og Freivogel moret seg med å koke i hop en teoretisk kvakksalve for å se om de kan framprovosere skrivekløen hos sensasjonshungrige journalister?

Matematikk, ikke fysikk

Øyvind Grøn
Øyvind Grøn

- Det er blitt vanskeligere enn før å skille det spekulative fra det veletablerte, sier fysikeren og kosmologen Øyvind Grøn.

- Dette opplever vi på flere fagfelt. Når klimaforskere diskuterer med hverandre, kan vi legfolk ikke vurdere hvem som har rett. Innenfor kosmologi er teoriene blitt så avanserte med ti romdimensjoner og supersymmetri at det etablerte og det eksentriske ligner mer og mer på hverandre, fortsetter han.

Grøns hovedinnvending mot teoriene til Bousso og Freivogel er at de ikke lar seg verifisere med eksperimenter.

- Dette er rent matematiske beregninger som ikke knytter noen forbindelser til fysiske observasjoner. Dette er matematikk og ikke fysikk, sier Grøn.

Regelrette tomsinger

Den tsjekkiske fysikeren Luboš Motl går atskillig lengre i sin karakteristikk av teoriene til Bousso og Freivogel.

- Det er fantastisk å se disse (og noen andre) forfattere som skriver tiltagende elendige artikler og forvandles til regelrette tomsinger i løpet av de siste ti årene eller så, skriver han i sin blogg ”The Reference Frame”.

Motl har bakgrunn blant annet som amanuensis i teoretisk fysikk på prestisjetunge Harvard University.

Rent søppel

Han hevder at det ikke er nødvendig å avgrense universets levealder til en bestemt grense for at vanlige sannsynlighetsberegninger skal være meningsfulle.

Motler viser til 1920-tallet, da fysikere mente at universet hadde uendelig levetid. Også den gangen virket sannsynlighetsberegningene helt fint.

Ifølge Motl er de grunnleggende forutsetningene bak teoriene til Bousso og Freivogel helt feil. Dermed blir også resultatet helt feil.

- Hvis fysikere ikke mister all sin vitenskapelige troverdighet ved å publisere dette rene søppelet, kan de da miste troverdigheten i det hele tatt? skriver Motl mot slutten av sitt blogginnlegg.

Viktige tankeeksperimenter

Hvis teoriene til Bousso og Freivogel er en ”avisand”, så forsøker ihverfall redaksjonen i New Scientist å forsvare at den har har fått plass i oktoberutgaven.

- Tankeeksperimenter, som dette, er dyktig utformet for å avsløre svakheter i vår tenkning. De har en lang historie, sier de i en redaksjonell kommentar.

Deres poeng er at spådommen om universets undergang ikke må tas bokstavelig. Den er bare et forsøk på å lage konkrete bilder av teoretiske problemer.

- Da Erwin Schrödinger formulerte sitt berømte katte-eksperiment, prøvde han ikke å argumentere for at katter i bokser er både levende og døde. Arbeidet til Freivogel vil hjelpe fysikere til å tenke dypere om kosmologien i et ”multivers”, står det videre i kommentaren.

 Må etterprøves

Øyvind Grøn er enig i at spekulasjoner kan være nødvendige, men mener at de må kunne etterprøves.

- Uten spekulasjoner kommer vi ikke videre i vitenskapen, men spekulasjonene må kombineres med observasjoner som setter grenser for hva som er realistisk, sier han til forskning.no.

Referanse/lenker:

Raphael Boussoa, Ben Freivogeld, Stefan Leichenauer og Vladimir Rosenhaus: Eternal inflation predicts that time will end, asXiv:1009.4698v1

Time Ends: Countdown to oblivion, New Scientist, 28. september 2010

Bousso et al.: catastrophe imminent, time will end soon, bloggen ”the reference frame” av Luboš Motl, 27. september 2010