Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Hvernig varð alheimurinn til?

Með þessu svari er einnig svarað eftirtöldum spurningum:
Hvað var áður en heimurinn varð til? (þ.e. áður en svonefndur "Miklihvellur" varð?) Spyrjandi: Atli Týr Ægisson

Hvenær varð heimurinn til? Guðfinnur Sveinsson

Hvaða efni var það sem sprakk í byrjun alheimsins? Sveinbjörn Geirsson
Til að svara þessum spurningum þarf fyrst að skýra frá nokkrum staðreyndum sem hafa gefið vísbendingar um uppruna og þróun alheimsins.

Alheimurinn er stöðugt að þenjast út. Að þessari niðurstöðu komst bandaríski stjörnufræðingurinn Edwin Hubble (1889-1953) fyrstur manna á þriðja áratugnum. Hann veitti því athygli við athuganir á fjarlægum vetrarbrautum að ljósið frá þeim bar merki þess að þær væru að fjarlægjast jörðina. Í ljós kom að þeim mun fjarlægari sem vetrarbrautirnar eru, þeim mun hraðar fjarlægjast þær okkur. Að þessu komst Hubble meðal annars með því að athuga rauðvik ljóssins frá vetrarbrautunum; sjá nánar um rauðvik í svari Árdísar Elíasdóttur og fleiri um Doppler-hrif. Þetta mátti skýra með því að rúmið sjálft væri að þenjast út svipað og blaðra sem er að stækka. Þeim mun meira rúm sem er milli jarðar og vetrarbrautar því meira eykst fjarlægðin og vetrarbrautin virðist fjarlægjast okkur hraðar.

Sú hugmynd að alheimurinn sé að þenjast út, hversu undarleg sem hún kann að virðast, kemur vel heim og saman við ýmsar mælingar og athuganir sem gerðar hafa verið í stjarnvísindum og hún telst því núna vera vel staðfest. Á þessari hugmynd hafa menn síðan byggt frekari rannsóknir og er hún til dæmis undirstaðan að núverandi hugmyndum um uppruna alheimsins í svokölluðum Miklahvelli.

Til að átta okkur á uppruna alheimsins þurfum við sem sagt að hafa í huga að alheimurinn er að þenjast út. Ennfremur gerum við ráð fyrir að útþenslan hafi staðið yfir allt frá upphafi. Ekki er óeðlilegt að gera ráð fyrir þessu því að ljós frá fjarlægustu vetrarbrautum ber líka merki þess að þær séu að fjarlægjast okkur. Vegna þess hve fjarlægar þessar vetrarbrautir eru þá hefur það ljós sem við sjáum núna lagt af stað frá þeim fyrir mörgum milljörðum ára, og þannig má sjá að vetrarbrautirnar voru líka að fjarlægjast okkur þá. Um þetta má lesa nánar í svari okkar við því hvers vegna við horfum í raun aftur í tímann þegar við horfum út í geim.

Fyrst alheimurinn hefur ætíð verið að þenjast út er ljóst að í fortíðinni hefur efnið í heiminum legið þéttar saman. Vitað er að efni getur þjappast saman mun meir en við þekkjum hér á jörðinni. Þegar stjörnur enda ævi sína falla þær oft saman og efnið í þeim þjappast gríðarlega mikið. Þegar massamiklar stjörnur falla saman geta þær myndað nifteindastjörnur, sem eru svo þéttar að þeim má líkja við einn geysistóran atómkjarna. Efnið í þeim er svo samþjappað að ein teskeið af því vegur um 400 milljón tonn! Þó eru til enn þéttari fyrirbæri. Í svartholum hefur efnið þjappast svo mikið að þéttleikinn er bókstaflega óendanlega mikill. Þyngdarafl svarthola er slíkt að ljós sleppur ekki einu sinni frá þeim og því eru þau svört.

Ef við lítum nógu langt aftur má álykta að efni alheimsins hafi í upphafi verið óendanlega þétt. Talið er að þetta óendanlega þétta frumástand hafi síðan byrjað að þenjast út í því sem kallað hefur verið Miklihvellur. Sá atburður er talinn hafa orðið fyrir um það bil 15 milljörðum ára, þó að erfitt sé að ákvarða þá tölu nákvæmlega. Nánar verður fjallað um þessa aldursákvörðun á Vísindavefnum innan tíðar.

Þegar spurt er hvaða efni hafi sprungið í byrjun alheimsins þarf að athuga að ekki er um að ræða sprengingu neitt í líkingu við það sem við tengjum því orði, enda hefur atburðurinn verið kallaður Miklihvellur en ekki Miklasprenging. Í venjulegum sprengingum sundrast eitthvert efni og þeytist út í rúmið. Í Miklahvelli var það rúmið sjálft sem þandist út og með því allt efni alheimsins.

Að sjálfsögðu er nánast ómögulegt að ímynda sér allt efni alheimsins í óendanlega þéttu ástandi. Við slíkar aðstæður bregðast jafnvel öll þekkt eðlisfræðilögmál og því er ekki hægt að gera sér grein fyrir ástandi alheimsins þá, og enn síður ástandinu fyrir Miklahvell. Í raun er því merkingarlaust að tala um það sem gerðist fyrir Miklahvell því að við höfum engar leiðir til að skilja það, tíminn sjálfur var ekki einu sinni til! Hins vegar geta vísindin útskýrt eðli alheimsins allt frá því að örstuttur tími var liðinn frá Miklahvelli, ekki meira en 10-43 sekúnda, sem er svo stuttur tími að efnið sem nú myndar hinn sýnilega alheim hafði ekki enn komist nærri því að ná stærð minnstu efniseinda sem við þekkjum í dag.

Lesefni:

Einar H. Guðmundsson, "Heimsmynd stjarnvísindanna: Sannleikur eða skáldskapur?", hjá Andra S. Björnssyni o.fl., Er vit í vísindum? Reykjavík: Háskólaútgáfan, 1996, bls. 39-68.

Gunnlaugur Björnsson, "Sólir og svarthol", hjá Þorsteini Vilhjálmssyni, Undur veraldar. Reykjavík: Mál og menning, 1998, bls. 43-62.

Stephen Hawking, Saga tímans. Guðmundur Arnlaugsson íslenskaði. Reykjavík: Hið íslenska bókmenntafélag, 1990.

Steven Weinberg, Ár var alda. Guðmundur Arnlaugsson íslenskaði. Reykjavík: Hið íslenska bókmenntafélag, 1998.

Vefsetur:

Geimferðastofnun Bandaríkjanna

Vefsetur Hubble-sjónaukans

Stjarnvísindi við Háskóla Íslands og fjöldi tengla þar.

Útgáfudagur

22.3.2000

Spyrjandi

Stefán Páll Jónsson

Höfundur

læknanemi við HÍ

Tilvísun

Tryggvi Þorgeirsson. „Hvernig varð alheimurinn til?“ Vísindavefurinn, 22. mars 2000. Sótt 21. júlí 2017. http://visindavefur.is/svar.php?id=277.

Tryggvi Þorgeirsson. (2000, 22. mars). Hvernig varð alheimurinn til? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=277

Tryggvi Þorgeirsson. „Hvernig varð alheimurinn til?“ Vísindavefurinn. 22. mar. 2000. Vefsíða. 21. júl. 2017. <http://visindavefur.is/svar.php?id=277>.

Chicago | APA | MLA

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Rakhnífur Ockhams

Rakhnífur Ockhams er vel þekkt aðferðafræðileg regla innan vísinda. Hún er kennd við enska heimspekinginn William af Ockham sem fæddist seint á 13. öld. Í stuttu máli felst hún í því að velja alltaf einföldustu skýringuna þegar völ er á nokkrum hugsanlegum skýringum sem gera fyrirbærunum jafngóð skil. Með rakhnífnum eru flóknari skýringarnar skornar burt.