Guds spöke på stjärnhimlen, del 1

Vetenskapen, utmålad som den rena, skarpa rakkniven som skär genom tillvarons vävnad och avslöjar dess innersta mekanismer, opåverkad av religiös mystik och politisk ideologi; kan det vara så att denna disciplins finaste domäner infiltrerats och korrumperats av politiska ideal med religiöst ursprung.

Kontroversiella observationer
När James Ussher 1654 räknade ut att jorden skapats klockan 9, tisdagen den 26 oktober 4004 f.Kr hade några av den moderna astronomins pionjärer redan gjort viktiga upptäckter. 1514 delade Copernicus ut en liten handskriven bok till några utvalda vänner. I denna presenterade han för första gången sin heliocentriska världsbild. Andra hade redan tidigare talat om ett universum där jorden rörde sig runt solen, men Copernicus var först med att sätta in de andra planeternas rörelser på himlavalvet i denna modell. År 1600 brändes den italienska munken Giordano Bruno på bål eftersom han lärde ut att solen var en stjärna bland andra, i en oändlig rymd. Hans sista ord lär ha varit något i stil med "Idag bränner ni mig, men i framtiden ska alla människor tro såsom jag tror". Bruno ses av många som en av vetenskapens stora martyrer medan andra hävdar att han i praktiken var en förhållandevis obildad bråkstake som aktivt sökte en konflikt med kyrkan vilket sedermera renderade honom en dödsdom utfärdad av inkvisitionen i Rom. Johannes Kepler och Galileo Galilei gjorde många viktiga observationer i början på 1600-talet. Båda ansåg att ett system med solen i centrum gav en mer korrekt bild av vår omgivning än den gamla idén att jorden var universums medelpunkt. Galileo är kanske mest känd för sin konflikt med den katolska kyrkan. Tvisten var dock inte alls så dramatisk som vissa sägner gjort gällande. Faktum är att Galileo aldrig vistades en enda dag i fängelse. Han dömdes förvisso 1633 till husarrest på livstid, men denna spenderades bland annat i ärkebiskopen av Siennas palats och i hans eget hem i Arcetri nära Florens.

Newton utmanas av tysk läkare
Galileo dog år 1642. Året därpå föddes Isaac Newton. Vid 42 års ålder publicerade Newton sin universella gravitationsteori. Ett problem med Newtons teori ur ett astronomiskt perspektiv var det faktum att universum inte fallit samman till en enda stor klump av materia. Man kan tycka att det borde bli resultatet av att alla himlakroppar utövar dragningskraft på varandra. Newton ansåg att lösningen låg i att universum var oändligt stort. Således skulle massan i universum dras samman till ett oändligt antal större klumpar och dessas gravitationsverkan skulle ta ut varandra i den oändliga rymden. Idag vet vi att Newtons fysik inte var sista ordet, Einstein gav oss bättre modeller för att beskriva makrokosmos. Dock duger den Newtonska fysiken fortfarande till vardagliga ändamål som exempelvis att beräkna omloppsbanor för satelliter och vid uppskjutningar av rymdfärjor.

1826 visade den tyske läkaren och privatastronomen Heinrich Olbers på ett problem med rymdens oändlighet. Olbers tänkte sig universum som ett oändligt antal sfäriska skal av lika tjocklek med jorden i centrum. Skalens volym och antalet stjärnor i dem skulle då öka med kvadraten på deras radie. Samtidigt skulle ljusintensiteten från stjärnorna minska med samma förhållande. Dessa båda effekter borde då ta ut varandra, men om rymden var oändlig så skulle det finnas ett oändligt antal stjärnor. Därför borde natthimlen lysa glödande vit av ljuset från den oändliga mängden stjärnor i rymden. Nu är ju natthimlen som bekant svart med enstaka ljuspunkter. Detta brukar kallas för Olbers paradox.

Universums skapelse i en fotnot
Det skulle dröja ca 100 år innan Olbers paradox blev löst. Det skedde på 1920-talet när den amerikanske astronomen Edwin Hubble studerade närliggande galaxer med en spektrometer. Sedan tidigare visste man att ljuset från dessa galaxer var förskjutet mot rött, dvs. längre våglängd. Hubble lyckades visa att denna förskjutning var en linjär funktion av avståndet till jorden. Eftersom ljusets energi minskar med stigande våglängd kommer energin i varje ljusstråle som sänds i riktning mot jorden att bli allt mindre ju längre bort ljuskällan befinner sig. Olbers paradox var löst, men nu behövdes en förklaring till rödförskjutningen. Hubble själv var osäker men i en fotnot till sin artikel skrev han att rödförskjutningen kan uttryckas som en hastighet. Dopplereffekten var känd sedan tidigare så man visste att våglängden på både ljud och ljus är beroende av källans och observatörens hastighet i förhållandet till varandra. Intressant är dock att Hubble själv aldrig ansåg att rödförskjutningen var en Dopplereffekt. Han var snarare övertygad om att den berodde på en vid den tiden ännu obeskriven fysisk mekanism.
Om rödförskjutningen tolkas som en Dopplereffekt innebär det att himlakroppar ser mer rödförskjutna ut ju fortare de rör sig bort från oss. Eftersom Hubble visat att rödförskjutningen ökar linjärt med avståndet till jorden så betyder det att ju avlägsnare ett objekt är desto fortare färdas det ifrån oss. Vi verkar från jorden kunna iaktta ett universum som expanderar med en högre hastighet ju längre ut vi blickar. Om man accepterar Dopplereffekten som förklaring till rödförskjutningen hamnar man obönhörligen i en modell av universum som startat med en explosion ur ett punktformigt ursprung och som fortfarande expanderar. Genom att spåra galaxer bakåt med hjälp av deras hastighet och avstånd kan man uppskatta att smällen borde ha ägt rum för cirka 15 miljarder år sedan.

Hubble själv accepterade aldrig bigbangteorin även om han ofta tillskrivs äran för dess uppkomst. Han var aldrig säker på mekanismen bakom rödförskjutningen och uttryckte sig alltid försiktigt om den.

Läs fortsättningen i: Guds spöke på stjärnhimlen, del 2: En fysik för att förklara det oacceptabla.

Av Magnus Österdahl 28 dec 2006 10:46