Om Verdens begyndelse


    > Hej mit navn er Rasmus Vollstedt.
    >
    > Jeg går på en Skole som ligger i GuG og jeg er igang med at lave en opgave om rummet
    > derfor har jeg brug for din hjælp til at svare på nogle spørgsmål..
    >
    > Hvordan begyndte universet?
    > Hvordan opstod alle grundstofferne?
    > Hvad er tyngdekraften, hvordan fungere den, kan den ophæves og har den en vigtig rolle at spille?
    > Kan der komme liv på andre planeter?
    > Hvad er betingelserne for liv?
    > Hvorfor udvider universet sig og hvor lang tid vil det blive ved?
    > Hvad er sort stof?
    > Hvad er der mellem planeterne?
    >
    > På forhånd tak for hjælpen.
    > Mange hilsner: Rasmus vollstedt.



Hej Rasmus,

Det er mange store spørgsmål på én gang, og et fyldestgørende svar fylder mindst et bibliotek,
men her er lidt til at begynde med:

Hvordan begyndte universet?

Universet blev dannet for 13.7 milliarder år siden i dét, der kaldes Big Bang. På dette tidspunkt
skabtes både rum og tid, og det giver derfor ikke mening at spørge "hvad var der før Big Bang?",
da der ikke eksisterede et "før". Big Bang forløb nogenlunde sådan her:

Det allerførste øjeblik ved vi ikke rigtig noget om, da forholdende dengang var så ekstreme, at
ingen fysisk teori endnu kan forklare det med sikkerhed, men allerede 10-35 ("ti i minus 35.",
altså 0.000000000000000000000000000000000001) sekunder efter Universets dannelse mener vi at
have en ide: På dette tidspunkt voksede Universet eksponentielt fra at være mindre end en
atomkerne til at være større end en galakse. Denne æra kaldes "inflationen", og varede kun til
Universet var 10-32 sekunder, altså 32 nuller mellem kommaet og 1-tallet.

Da inflationen var slut, var Universet sindssygt varmt, og fyldt af en suppe af kvarker, gluoner
og andre elementarpartikler, der bevægede sig rundt næsten med lysets hastighed, som altså
er pænt hurtigt (300.000 km/s). Lidt efter blev de fire fundamentale naturkræfter skabt, dvs.
tyngdekraften, den elektromagnetiske, samt den stærke og den svage kernekraft.

Efter ca. en hundredemilliardedel af et sekund (10-11 sekunder) bliver vores teorier mindre
spekulative, da vi nu kan bruge den kendte fysik. Efter en milliontedel (10-6) sekund gik
kvarkerne og gluoner sammen og dannede protoner og neutroner, som er dét atomkerner består
af, of efter ét sekund kom elektronerne.

Efter et par minutter var temperaturen faldet til noget så koldt som en milliard grader, og
tætheden var ca. ligesom luft. På dette tidspunkt gik nogle af protonerne sammen med neutroner
og dannede helium (He) og en lille bitte smule lithium (Li). Protoner er i sig selv det samme som
hydrogen (H), eller brint, og disse tre grundstoffer var alt hvad der blev dannet i Big Bang: Omtrent
92% af alle atomer var brint, 8% var helium, og en ganske lille bitte smulle var lithium, som man
har brugt til maniodepressive mennesker, og som Nirvana skrev en sang om.

Efter Big Bang skete der ikke så meget spændende, før efter ca. 380.000 år, hvor Universet
var kølet ned til 3000 grader, og protonerne og elektronerne dermed kunne gå sammen og
danne neutral brint (indtil nu havde det været så varmt at det var ioniseret). Efter ca. en halv
milliard år begyndte stjernerne og galakserne at blive dannet, og efter 13.7 milliarder år beyndte
skoleelever at blive tvunget til at skrive opgaver om Rummet.

Hvordan opstod alle grundstofferne?

De tre letteste grundstoffer - H, He og Li - har du allerede styr på. Alle andre grundstoffer er blevet
lavet af stjernerne. Stjerner lyser, fordi de forbrænder brint til helium i deres indre, og dermed
laver energi. Energien gør også, at stjernen ikke kollapser under sin egen vægt. Når der ikke
er mere brint i dens indre kerne, trækker den sig sammen. Så stiger temperaturen, og derfor kan
den forbrænde helium til carbon (C), dvs. kul. Når der ikke er mere carbon, trækker den sig mere
sammen, og sådan bliver den ved med at lave tungere og tungere grundstoffer.

Men når den når til jern (Fe), virker den strategi ikke mere, fordi man ikke får energi af at forbrænde
grundstoffer, der er tungere end jern. Hvis det er en 'let' stjerne, dvs. hvis den vejer mindre end 8
gange så meget som Solen, ender den sine dage som en "hvid dværg" omgivet af en "planetarisk
tåge", der er en smuk og farverig sky af gas. Men hvis den er tungere eksploderer den i en
"supernova", en gigantisk eksplosion der er så kraftig og energirig, at der kan dannes alle de tungere
grundstoffer. Supernovaer kan man se på flere milliarder lysårs afstand. Det eneste det bliver tilbage
hvor der før var en stjerne, er en neutronstjerne eller et sort hul.

Hvad er tyngdekraften, hvordan fungerer den, kan den ophæves og har den en vigtig rolle at spille?

Som nævnt er tyngdekraften én af de fire fundamentale naturkræfter. Den virker på den måde, at alt
der har en masse, eller en energi, tiltrækker hinanden, og eftersom alt har det, tiltrækker alt
hinanden. Energi (E) og masse (m) er lidt to sider af samme sag - formuleret i Einsteins berømte
lov: E = m c2, der siger, at bortset fra en konstant (c2, lysets hastighed i anden potents),
er E lig med m.

Solen og Jorden tiltrækker hinanden, og derfor flyver de rundt om hinanden i et kredsløb.
Men fordi Solen vejer en million gange mere end Jorden, flytter den sig næsten ikke ud af flækken,
og derfor ser det ud som om Solen ligger stille og Jorden drejer rundt om Solen. Jorden og et æble
tiltrækker hinanden, men fordi Jorden vejer 1025 gange mere end æblet, ser det ud som om æblet
falder ned på Jorden, og ikke omvendt.

Fordi tyngdekraften kun tiltrækker, og ikke frastøder, kan den ikke ophæves. Dette gælder ikke for én
af de andre fire kræfter, elektromagnetismen. Denne kraft er 1038 gange kraftigere end tyngdekraften.
Ting som stjerner og planeter og cykelhjelme består af atomer, som igen består af protoner, der er positivt
ladede, og elektroner, der er negativt ladede. Hvis vi kun bestod af protoner, ville frastødningen gøre,
at vi simpelthen eksploderede i en gigantisk eksplosion, men fordi der er præcis lige så mange elektroner,
ophæves denne elektromagnetiske kraft. Hvis vi rører ved noget, der har bare en anelse flere af
den ene slags, så får vi stød.

Tyngdekraften spiller en ekstrem vigtig rolle i vores liv. Ud over, at vi ikke ville kunne dreje rundt om
Solen - som giver os energi - uden, endsige gå rundt på jordkloden, ville vi faktisk aldrig få dannet
galakser, stjerner, planeter og dermed liv i første omgang. Uden tyngdekraften ville Universet bare
bestå af det oprindelige brint, helium og lithium, jævnt fordelt udover det hele. Det var tyngdekraften,
der fik gassen til at klumpe sammen og danne al struktur i Universet. Men man kan ikke sige, at den
er vigtigere end de andre tre kræfter, for uden dem ville vi slet ikke have nogle atomer.

Kan der komme liv på andre planeter?
Hvad er betingelserne for liv?

På Jorden opstod livet for ca. 3.7 milliarder år siden. Man ved ikke præcis hvad betingelserne er (især
ved jeg ikke så meget om det), men alt det liv vi kender indeholder på én eller anden måde carbon,
og derfor forestiller man sig, at evt. liv på andre planeter også vil være carbon-baseret. Man kan snildt
forestille sig, at der er liv på andre planeter - nok ikke i vores Solsystem, men så på planeter der
kredser omkring andre stjerner, evt. i andre galakser. I det synlige Univers er der ca. 100 milliarder
galakser, hver med ca. 100 milliarder stjerner, hvoromkring der i mange tilfælde er planeter.

Jorden er ca. 4.5 milliarder år gammel, og det første lange stykke tid var der nok ikke rigtigt mulighed
for liv, da den mest bestod af lava. Men det ser altså ud til, at der ikke gik særlig længe fra muligheden
for liv var til stede, til der rent faktisk opstod liv. Derfor er der ingen grund til at tro, at der ikke skulle
være liv andre steder i Unverset. Til gengæld er chancen for, at det er på bare nogenlunde samme
stadie som os nok ikke så stor. Og måske er det så forskelligt fra os, at ingen af os ville genkende
de andre som liv.

Nogle molekyler er i stand til reproducere sig selv. Selv om det ikke kan kaldes liv, kan man forestille
sig, at de molekyler bliver mere og mere komplekse. De kan måske komme i lidt forskellige varianter,
og de som er gode til at reproducere sig selv bliver til mange, mens de der ikke er, går til grunde. På
et tidspunkt er molekylerne så komplekse, at man måske kan definere dem som liv, men eftersom
der ikke findes nogen præcis definition, er det svært at sige hvornår.

Hvorfor udvider universet sig og hvor lang tid vil det blive ved?
Hvad er sort stof?

På grund af inflationen under Big Bang, der jo virkede som en kæmpemæssig eksplosion, blev
alting blæst væk fra hinanden med ekstrem hastighed. Selve rummet er tæt forbundet med det
stof der ligger i rummet, og pga. denne oprindelige eksplosion udvider rummet sig, og alt hvad
der ligger i rummet bevæger sig med.

Til gengæld forsøger tyngdekraften fra alt det stof der er i rummet at bremse denne udvidelse
op. Med "stof" mener jeg alle galakser, stjerner, gas, planeter, asteroider, filtercigaretter, osv.
Men udover dette er der også noget andet stof. Det ved vi bl.a., fordi vi kan se hvordan stjernerne
bevæger sig rundt i galakser, og hvordan galakserne bevæger sig rundt om hinanden, og for at
kunne forklare den måde de bevæger sig rundt på, må der være mere end det stof vi kan se.
Faktisk kan man regne ud, at der må være ca. 6 - 7 gange så meget af det vi ikke kan se, som
af det vi kan se.

Fordi vi ikke kan se det, kalder vi det "mørkt stof", og rundt omkring i verden sidder utallige
fysikere og astronomer og prøver desperat at finde ud af, hvad det er. Sandsynligvis er det en
form for (næsten) usynlig partikel, men vi ved det altså ikke. Endnu.

Noget man længe har prøvet at finde ud af, er om eksplosionen fra Big Bang var kraftig nok
til at få Universet til at udvide sig i al evighed, eller om tyngdekraften fra alt stoffet (både det lyse
og det mørke) får overtaget i sidste ende, og Universet dermed kollapser igen. Men for 10 år siden
viste det sig, at der var endnu en ting i Universet som har indvirkning på dets udvikling. Det er
en form for energi, og dermed udøver det en tyngdekraft, men der er det særlige ved den, at det
er en negativ tyngdekraft. Det vil sige, at den får alting til at fjerne sig fra hinanden, og på den
måde kan du egt. godt sige, at tyngdekraften er ophævet. Vi ved at det er der, men vi har stort
set ingen ide om, hvad det er, og i mangel af bedre kalder vi det "mørk energi".

Den mørke energi er en egenskab ved selve vacuumet, altså tomrum. Når rummer udvider sig,
kommer der mere og mere vacuum, og dermed mere og mere mørk energi. Når der kommer
mere mørk energi, udvider rummet sig hurtigere, og derfor vil Universet ikke bare udvide sig
i al evighed, men faktisk accelerere i sin udvidelse. Frygteligt. Frygteligt.

Hvad er der mellem planeterne?

Hmm... Ikke så meget. Tætheden af stof er ikke mere end et par atomer pr. kubikcentimeter (cm3).
Til sammenligning indeholder en cm3 luft hernede på Jorden 1018 atomer, altså en milliard milliarder.

Mellem Mars og Jupiter ligger der desuden et bælte af asteroider, dvs. sten mellem 10 m og flere
kilometer store. I udkanten af Solsystemet ligger der en masse klumper af is, sten og støv. Nogle gange
kommer de ind forbi Solen, og så får varmen dem til at fordampe lidt. Den fordampede gas bliver
blæst væk af Solen lys, så klumpen får en flere millioner lang, lysende hale, og så kalder vi det en komet.



Håber det besvarede dine spørgsmål. Ellers kan jeg anbefale Wikipedia hvor du kan finde svar på mange
ting. Hvis du har mod på at læse engelsk, har alle siderne et link til en engelsk forklaring, der ofte
mere udførlig.

dette link kan du i øvrigt høre et 19 minutter langt mix af skabelsesberetning og syret trompet fra et
interview jeg gav engang om emnet "skabelse".

Bedste hilsener,
Peter Laursen

(Du kan se flere svar til interesserede læsere her, under "Brevkasse".)