Begynte universet i et punkt eller har det alltid vært uendelig?

SPØR EN FORSKER: «Det antas at Big Bang startet i et punkt. Det har jeg aldri fått til å stemme», skriver Bjørn Ludvigsen på e-post til forskning.no. 

Han spør: «I min verden må all den energi som vi kan observere i universet (både de faste stoffene og det usynlige) ha noe plass selv om vi komprimerer maksimalt? Har noen sett på hvor lite volum begynnertilstanden kan greie seg med?»

Forskning.no har spurt Hans Kristian Kamfjord Eriksen om han kan svare på dette. Eriksen er professor i kosmologi ved Universitetet i Oslo og forsker på det tidlige universet. 

En vanlig misforståelse om universet

Det stemmer at universet ikke startet i et punkt, sier Eriksen.

– Det er en vanlig misforståelse. 

Universet utvider seg i dag, rommet mellom galaksene blir større. Hvis vi ser på utviklingen i revers, kommer alt nærmere og nærmere hverandre. Universet blir tettere, varmere og avstandene mindre og mindre. 

– Men det er ikke slik at det var et punkt og så ble det volum, det har alltid vært volum der, sier Eriksen.

– Måten jeg ser det for meg på, er at du fyller hele universet med et rutenett. Tilbake i tid blir rutene mindre og mindre, men alle rutene fantes også rett etter big bang.

Forskning.no har også spurt Are Raklev, som er professor ved Universitetet i Oslo. Han forklarer hvordan fysikere ser på big bang. 

– Big Bang er for fysikere bare beskrivelsen av at for cirka 14 milliarder år siden var universet mye tettere og derav varmere, og at det på den tiden måtte ha skjedd en voldsom ekspansjon av universet, kalt inflasjon.

Var universetet uendelig fra start? 

Hvor stort var universet ved big bang da?

Det kan ha vært uendelig stort, forteller Eriksen. 

– Ett av de store spørsmålene som man prøver å finne ut med kosmologiske målinger, er om universet er uendelig eller ikke. Vi har gode målinger, men så viser det seg at de ligger akkurat på grensen mellom at universet er uendelig og endelig, så vi vet ikke hva svaret er. 

– Hvis det er uendelig, så har det vært uendelig helt siden begynnelsen, det er bare at tettheten har avtatt siden den gangen. 

Hva hvis universet er endelig? 

– Generelt er det sånn at fysikere ikke tror at Big Bang startet i noe punkt. Enten er universet uendelig, og har vært det siden og ved Big Bang, eller så er det endelig både nå og ved Big Bang, men bare mye større, sier Are Raklev. 

Hvis universet er endelig, man tenke på det som en bitteliten kule med et visst volum i starten. 

Istedenfor at universet har en kant, så krummer det inn i seg selv. Hvis du hadde reist langt nok i hvilken som helst retning, hadde du til slutt havnet tilbake til start. 

Man kan tenke på det som overflaten på en ballong, sier Eriksen. 

Universet, eller ballongen, var mindre og mindre lenger tilbake i tid, men aldri null, sier Eriksen.

Betyr det at det var tomt rom utenfor? 

– Det er der den menneskelige intuisjonen faller litt sammen, for vi er designet for det tredimensjonale. Men nei, det er ikke noe i ligningene som sier at det er noe utenfor. Man kan se for seg maur som går langs flaten på ballongen. De opplever bare den flaten og ser ikke det som er utenfor. 

Singurlariteten

– Ofte så hører man om «singulariteten», altså at universet var uendelig tett og varmt ved big bang, men selv dette er ikke en gjengs oppfatning blant kosmologer, og en mer popvit-antagelse, sier Raklev. 

Hvis man bruker den generelle relativitetsteorien til å regne seg helt tilbake til begynnelsen av big bang, kommer man til et punkt hvor teorien sier at universet hadde uendelig høy tetthet og varme og hvor utstrekningen var null – en såkalt singularitet. 

De fleste fysikere tror ikke at dette er en riktig beskrivelse av tilstanden til universet helt i starten. 

For å beskrive denne tilstanden tror forskere man trenger en teori som kombinerer  gravitasjon og kvanteteori, men ingen har kommet med løsningen enda. 

– Sorte hull har også det vi kaller en singularitet i sentrum, og der bryter ligningene sammen, sier Hans Kristian Kamfjord Eriksen.

– Den klassiske ligningen til Einstein holder ikke lenger. Du må se på kvantegravitasjon istedenfor, og de ligningene er ikke gode nok.  

Hvordan kunne alt være så pakket så tett sammen? 

Selv om universet ikke startet som et punkt, var alt det vi kan observere i universet i dag pakket veldig, veldig tett sammen. Hvordan er dette mulig? 

– Det er et godt spørsmål, og det er her vi igjen kommer til kvantegravitasjon ved ekstreme energinivåer, som vi ikke kjenner godt nok til, sier Eriksen. 

– Jeg ser for meg at universet er fylt av et eller annet slags ukjent kvantefelt som vibrerer ekstremt fort, og mer eller mindre representerer energi i sin reneste form. Etter hvert som utvidelsen skjer, så forfaller dette til partikler vi kjenner gjennom standardmodellen i dag, og kjent fysikk overtar.

– Men hva dette ur-kvantefeltet er, og hvilke formler som styrer det, kjenner vi ikke, ganske enkelt fordi vi ikke har noe laboratorium som er i stand til å generere høye nok energier. CERN er det kraftigste vi har i dag, men selv det er langt, langt, langt unna det som skjedde i selve skapelsesøyeblikket, sier Eriksen. 

Suppe av elementærpartikler

Forskere vet ikke hva som satte i gang big bang eller hvordan det skjedde. 

 Men fra en bitteliten brøkdel av et sekund så vet vi ganske nøyaktig hva som skjedde, sier Eriksen. 

– Rett etter big bang var universet fylt av fotoner, altså lys, og de elementære bitene det ikke går an å bryte lenger ned. 

Universet var en uendelig, varm suppe av elementærpartikler.

– Tenk deg som på innsiden av sola, men mye tettere og varmere.

Universet utvidet seg raskt, og ble dermed litt mer avkjølt, på samme måte som en gass blir avkjølt når den utvider seg, sier Eriksen.

Etter noen få minutter ble det dannet atomer som vi kjenner dem. 

Etter 380.000 år etter big bang, faller temperaturen under 3000 grader. Da var temperaturen lav nok til at elektroner kunne feste seg til atomer.

Det ble åpent nok til at fotoner kunne gå i rett linje og universet ble gjennomsiktig. Denne hendelsen kan i dag observeres som den kosmiske bakgrunnsstrålingen, en rest etter big bang, og noe Eriksen forsker på. 

Opptatt av naturvitenskap og verdensrommet?

Ikke bli et fossil, hold deg oppdatert på dyr, planter, verdensrommet og mye mer mellom himmel og jord med nyhetsbrev fra forskning.no.

Meld meg på