Stipendiat ved Institutt for teoretisk astrofysikk, Trygve Leithe Svalheim, m?ter professor i filosofi ?ystein Linnebo fra Institutt for filosofi, ide- og kunsthistorie og klassiske spr?k for ? diskutere om det finnes en begynnelse eller om universet er uendelig.
?The big bang?, det store smellet, er det popul?re navnet p? teorien om hvordan universet har oppst?tt. Forskernes kaller dette smellet for ?inflasjonsfasen?. F?r dette skjedde, var universet en sv?rt kompakt masse som var fryktelig lite. Etter inflasjonsfasen fortsatte universet ? utvide seg i et noe langsommere tempo. Det store sp?rsm?let er hvordan kunne g? fra ingenting til et punkt med masse energi som plutselig utvidet seg i en ekstrem hastighet?
– Det er et godt sp?rsm?l, og det er det ingen som har et tilfredsstillende svar p?, forteller Trygve Leithe Svalheim, stipendiat ved Institutt for Teoretisk Astrofysikk.
Ved institutt for filosofi, ide- og kunsthistorie og klassiske spr?k er professor ?ystein Linnebo enig. Filosofene har betraktet fenomenet lengre enn fysikerne:
– Enten kunne universet v?re evig, eller s? kan det v?re en tilblivelse, og det ble etter hvert det dominerende synet, til dels p? grunn av teologiske argumenter, men vel s? mye p? rent rasjonalistisk vis, forklarer Linnebo.
B?de filosofene og astrofysikerne enige i at det b?r v?re enten det ene eller det andre.
Fysiske bevis for en begynnelse
Svalheim jobber med ? finne beviser for inflasjonsfasen. Teorien viser at inflasjonsfasen ville ha f?rt til gravitasjonsb?lger, som det b?r v?re mulig ? finne tegn til. Det er slike tidlige gravitasjonsb?lger Svalheim forsker p?.
– De bevisene har ikke blitt funnet enn?, men de som finner dem, har garantert en Nobelpris ? plukke opp i Stockholm, sier Svalheim.
Likevel er Svalheim ?pen om at det fremdeles er flere muligheter:
– N? har det v?rt testet det s? godt at det ser ut som teorien stemmer, men dersom det ikke gj?r det m? vi se andre steder. Da finnes det variasjoner av slike sykliske universer som starter med et big bang, og utvider seg, og s? ender det p? et stadium med et nytt big bang i fremtiden, forteller han.
Dersom universet er syklisk, vil det v?re et argument for at det er en slags evighet inne i bildet.
Universet som en uendelig serie med hendelser
Filosofene i det gamle Athen var tilhengere av et uendelig univers, og resonnementet er fremdeles gyldig i fysikken.
– Aristoteles hadde p? den ene siden en tidlig form av konserveringslover hvor du ikke kan f? bevegelse ut av en ikke allerede eksisterende bevegelse. Hver gang du g?r tilbake er det alltid en tidligere bevegelse som dytter den nye bevegelse i gang, og det vil jo tilsi at universet m? ha vart evig, forklarer Linnebo.
Det er den ene m?ten filosofer har resonert p?. Slike konserveringslover gjelder i fysikken i dag ogs?.
– P? den andre siden er det en veldig uro i filosofien knyttet til dette med uendeligheter, og veldig mange har ment at uendeligheter gir paradokser, fortsetter Linnebo. Hvis universet har vart evig s? er tiden uendelig, og det gir paradokser. F?lgelig m? vi konkludere med at det ikke har vart evig og at det har en begynnelse.
Problemet med uendeligheter
Det store problemet med uendeligheter er at det oppst?r en del paradokser som f?lge av dem. Linnebo forklarer et av paradoksene kjent som Hilberts hotell, f?rst skissert av matematikeren David Hilbert. Se for deg at det finnes et hotell med uendelig mange rom. Hvert rom er nummerert, og samtlige rom er booket. En dag dukker det opp en gjest til, men hotellet er fullt. Resepsjonisten f?r en god idé: Hvis gjesten i rom nummer én flytter til rom nummer to, og gjesten i rom nummer to flytter til rom nummer tre og s? videre, s? blir det f?rste rommet ledig.
– Da har du skaffet til veie et nytt rom ved ? rokere gjestene. Hvis du ser p? samtlige rom og sammenlikner med rommene fra nummer to og opp, hvilken av disse samlingene er st?rst? Den ene er st?rre, men samtidig er de like, s? du f?r en selvmotsigelse. Da er det noe galt med utgangspunktet, nemlig at et uendelig hotell er mulig, forklarer Linnebo.
Boltzmann brains
Hilberts hotell er ikke det eneste paradokset som dukker opp. Fysikerne har et annet paradoks som er vel s? problematisk. I vakuum vil det nemlig oppst? kvantefelt hvor ting kan oppst? og slutte ? eksistere, og det skjer overalt, hele tiden, if?lge Svalheim.
– Gitt uendelig med tid vil det p? et tidspunkt dukke opp en slik sammensetning av atomer at den er helt lik min egen hjerne, med alle mine minner og min oppfattelse av akkurat det jeg ser n?, forklarer Svalheim. S? vil den hjernen forsvinne, like plutselig som den oppstod. Det er h?yere sannsynlighet for at det dukker opp en slik hjerne, enn at hele universet skulle oppst? p? den m?ten.
Med en uendelig mengde tid vil det ogs? v?re uendelig med muligheter og ulike varianter av slike hjerner. Resultatet av dette er at det er h?yere sannsynlighet for at din opplevelse av virkeligheten ikke er den ekte virkeligheten. Det er fysikeren Ludwig Boltzmann som f?rst skisserte dette eksempelet, som gjerne kalles for Boltzmann brains.
Underlige konsekvenser betyr ikke at noe er feil
– Boltzmann brains-eksempelet viser hvor utrolig rart en evighet vil v?re fordi alle muligheter blir realisert s? lenge sannsynligheten for dem er h?yere enn null, sier Linnebo.
Likevel mener Svalheim at det ikke n?dvendigvis er et problem likevel:
– De teoriene som sp?r at det vil eksistere Boltzmann brains, er nok en d?rlig definert. Hvis slike paradokser fungerer s? fors?ker vi ? styre unna, forteller han. Kanskje det er en eller annen endring man kan gj?re for at slike paradokser ikke oppst?r.
Linnebo f?lger opp med at du tross alt m? ha en bedre teori f?r du kan forkaste en teori fordi den har underlige konsekvenser.
– Du m? tenke gjennom om konsekvensene bare er en stor overraskelse som vi m? venne oss til, eller om det ligger noe mer grunnleggende galt der, forklarer han.
Et eksempel p? en teori med underlige konsekvenser er kvantefysikken som til tross for sine underligheter er den beste forklaringen p? en del fenomener i fysikken.
Tiden f?r tiden
Tiden er definert av termodynamikkens andre lov som sier at entropien alltid ?ker. Det vil si at noe g?r fra en ordnet tilstand til kaos, og at tiden er retningen p? den endringen.
– Hvis du har et glass med vann og slipper en isbit i det glasset, vil du kunne komme tilbake og se at isbiten har smeltet. Dersom du har filmet det og spoler tilbake vil det ikke gi mening. Det er en prosess som bare har én retning. Vi har g?tt fra en tilstand med lite kaos til mer uorden, slik som leiligheten min. Det starter i orden og hvis man lar klokka g? blir det uorden og hybelkaniner her og der, forklarer Svalheim med et smil.
Problemet med tid er at du trenger noe ? sammenlikne med for ? se at tiden har g?tt.
– Hvis du ikke har noe som kan bevege seg eller bli uorden, s? har du egentlig bare fjernet den plagsomme dimensjonen som er tid, sier Svalheim.
En slik m?te ? betrakte tiden p? medf?rer dermed at tiden f?r big bang er en ordnet tilstand hvor det ikke skjer noe.
Nord for Nordpolen
– F?r big bang fantes ikke tid, og det er litt tilfredsstillende for min del. Det er som ? g? nord for Nordpolen, og det fungerer ikke, forklarer Svalheim.
Ettersom tiden g?r er det mulig ? se for seg at all uorden blir jevnet ut, og at det ikke er mer kaos ? lage. Da er det teoretisk sett mulig ? se for seg at tiden stopper igjen, men modellene for dette er if?lge Svalheim noe mer kompliserte.
Forskerne er forsiktige med ? uttale seg om hvorvidt det finnes en slutt.
– Hvis evigheten blir for paradoksal kan man tenke seg at det m? finnes en slutt, men jeg vil ikke g? god for det, sier Linnebo.
Han utdyper at det finnes teorier for fortsettelsene som er matematisk konsistente.
H?r flere episoder av Universitetsplassen
Universitetsplassen er en forskerbasert podkast om samfunnet produsert av Universitetet i Oslo. Her m?tes b?de unge og erfarne forskere for ? snakke om det de mener er viktig og aktuelt, sammen med gjester fra norsk samfunnsliv.