Spørgsmålet
Universet blev skabt for 13.8 milliarder år siden. Hvad var der før, og hvordan kan man vide hvor længe siden?
Finn S.
Det korte svar
Ved at se hvor hurtigt Universet udvider sig i dag, kan vi "regne baglæns" og finde ud af, hvor længe siden det er, at alting var samlet på samme sted.
Vi ved dog ikke, om dette rent faktisk var begyndelsen på det hele.
Relaterede spørgsmål
Det lange svar
Historisk set har mennesket forestilling on Universets alder skiftet lidt mellem at være endeligt og uendeligt. I antikken var det dominerende synspunkt — fremsat af bl.a. Aristoteles — at kosmos havde eksisteret altid (selvom der var nogle, der argumenterede for en skaber, f.eks. Platon der talte om "demiurgen", en slags skabende bygmester).
I middelalderen gik den ikke rigtig, da man kunne regne ud fra Biblens passager, at Gud skabte Jorden og Universet for ca. 6000 år siden. I løbet af 1600-1700-tallet begyndte opdagelser af fossiler og jordlag dog at indikere, at Jorden var langt ældre end dette, og da man efterhånden fik en forståelse af geologiske processer og udviklingen af stjerner, gik det op for os, at Universet måtte være mindst mange milliarder år gammelt.
Kan man f.eks. måle en stjernes alder til at være 13 milliarder år gammelt, må Universet nødvendigvis være mindst lige så gammelt.
Universet udvider sig
I 1916 gav Einstein os sin berømte "generelle relativitetsteori" (eller "GR"), der beskriver sammenhængen mellem rum, tid, masse, energi, og flere andre fysiske egenskaber. GR bygger på nogle få antagelser, en del observationer, og en hulens masse matematik. Fordi det ene eksperiment efter det andet bliver ved med at bekræfte GR, tror de fleste forskere på, at teorien giver en god beskrivelse af Universet, og derfor er GR fundamentet for moderne kosmologi.
Einstein og de fleste andre antog på dette tidspunkt, at Universet var statisk. Altså, godt nok bevære stjerner og galakser sig lidt rundt om hinanden, men "i gennemsnit" skulle de ligge stille, troede man. Men i løbet af 1920'erne gik det op for forskerne, at Universet faktisk er i gang med at udvide sig. Det betyder, at alle galakserne i fortiden lå tættere på hinanden, og med Einsteins ligninger — eller mere præcist: en version af hans ligning der kaldes "Friedmann-ligningen" — kan vi så regne ud, hvor langt vi skal gå tilbage i tiden, før alt lå samme sted.
Resultatet: 13.8 mia. år.
Dette er altså Universets alder. I Friedmann-ligningen indgår nogle tal, som ikke kan regnes ud, men som skal måles, nemlig Universets udvidelseshastighed, og tætheden af alle former for stof i Universe, dvs. atomer, mørkt stof, mørk energi, stråling, og neutrinoer. Med disse ligninger kan vi også regne ud, hvordan de fysiske forhold var i fortiden, og derfor kan vi også udtale os om, hvordan Universet har opført sig gennem tiden, altså hvor varmt og hvor tæt det var tidligere, hvornår galakserne blev dannet, hvornår grundstofferne blev dannet, og hvad der mere præcist skete i de første minutter efter den skabelse, som vi kalder Big Bang.
Er det virkelig begyndelsen?
Oprindeligt var tanken, at denne skabelse simpelthen var det første øjeblik. Altså, der var simpelthen intet før Big Bang. Så du skulle ikke forestille dig et tomt rum, hvori alting pludselig opstår og begynder at fjerne sig fra hinanden, men nærmere at selve rummet og selve tiden opstod, for derefter at udvikle sig. Derfor gav spørgsmålet "før Big Bang" slet ikke mening, ligesom det heller ikke giver mening at spørge "Hvad ligger der syd for Sydpolen?"
Men i dag er vi ikke længere så sikre. Det eneste vi ved er, at Universet for 13.8 mia. år siden var ekstremt tæt og ekstremt varmt, og at alt hvad det indeholder nok blev skabt her. Men rummet og tiden kan i princippet godt have eksisteret før, og faktisk er der intet i fysikken der forbyder rumtiden at have eksisteret uendeligt langt tilbage. Du kan forestille dig et meget, meget sammenpresset rum for 13.8 mia. år siden, som ét sekund tidligere var halvt så stort, to sekunder tidligere var en fjerdedel så stort, tre sekunder tidligere var en ottendedel, og så videre i det uendelige.
En anden mulighed er, at Universet efter æoner af millarder af år udvider sig så meget, at det til sidst bliver stort set tomt for energi, og dermed er uskelneligt fra en lille tomt univers, som derefter kan starte påny med et nyt Big Bang. Dette kan gentages uendeligt i fremtiden, og kan derfor også være en gentagelse af en uendelig gammel fortid. Endnu en anden mulighed er, at Universet en dag begynder at trække sig sammen, kollapser i et Big Crunch, og starter forfra, i al uendelighed i et såkaldt cyklisk univers. Der er flere andre muligheder, både for endeligt og uendeligt gamle universer. Nogle af disse muligheder har vi mulighed for at teste eksperimentelt, hvilket der derfor arbejdes på, andre har vi ikke, hvilket gør det mere metafysisk og mindre interessant for fysikken (efter min mening).
Så svaret er: Vi ved ikke, om Universet er endeligt eller uendeligt gammel. Men vi ved, at alt det vi ser, når vi kigger ud i Universet, var presset absurd meget sammen for 13.8 mia. år siden, og alt alle de forskellige former for partikler blev skabt enten dengang eller i forskellige processer sidenhen.
