Dagblaðið Vísir - DV - 10.09.1983, Blaðsíða 11

10
DV. LAUGARDAGUR10. SEPTEMBER1983
Svana
Gudmundssonar um
vitneskju manna og
hugmyndir um það sem
er
alhetmurmn
ii
DV. LAUGARDAGUR10. SEPTEMBER1983.
M-101, falleg þyrilvetrarbraut, elns og okkar, séð að ofan (eða neðan). Á hlið sýnast vetrarbrautir flatar og þunnar.
í svona kerfi eru e.t.v. 100 þúsund milljón sólir.
Geimþoka þessi er innan vetrarbrautar okkar og heitir lónið. Hún er
úr lýsandi gasi og mörg hundruð ljósár í þvermál. Deplamir eru sólir sem
eru mun nær en geimþokan.
Flestir hafa einhvern tíma hugleitt
stjömuhimininn á björtu vetrarkvöldi.
Hvaö er í alheiminum? Hve stór er
hann? Hvemig er hann í laginu? Svona
áleitnar spurningar eru erfiðar til
svars. Eftir skamma stund hafa menn
týnt þræðinum í hugleiðingum og undr-
ast helst hve flókið og stórt veraldar-
undrið hlýtur að vera.
Áleitnar spurningar
En þegar allt kemur til alls er vitn-
eskja vísindanna um alheiminn mikil,
þótt ekki sé hún almenningseign, enda
margt sérhæft og flókiö í þeim efnum.
Vitneskjan eykst sífellt hraðar og þá er
eðlilegt að almenningur fái hlutdeild í
fleiri þekkingarbrotum. Nú eru stað-
reyndir kunnar sem engan hefði
dreymt lun fyrir 20 árum. Um aldir
hafa margar heimsmyndir orðið til á
ólíkum menningarsvæðum — og fallið
hver af annarri. Kristalhimnar mið-
alda Evrópu með jörðinni í miðju eru
broslegar fommin jar.
Nú vita menn meira um efniö í al-
heiminum en takmörk hans og þróun.
Má vel vera að gátur alheimsins verði
ráönar eftir 50 ár, — jafnvel á
skemmri tíma. Ekki er ástæða til ann-
ars en að halda að svo fari, nema að
menn vilji trúa blint á endalausa
leyndardóma og yfirskilvitleg fyrir-
bæri.
Skoðum fyrst efnið í alheiminum.
Sólkerfi og
vetrarbrautir
Langmest af efni alheimsins er ein-
faldasta frumefnið, vetni. Vetni er loft-
tegund úr einni rafeind og einni rót-
eind. Meðalþéttleikinn í geimnum er
svo lítill að það má mæla hann í einu
vetnisatómi í hverjum rúmmetra. I
reynd er þéttleikinn misjafn. Mest af
rúminu hefur fyrrnefndan litinn þétt-
leika, en á stangli eru svo ýmis fyrir-
bæri þar sem þéttleikinn er meiri, —
allt upp í t.d. einn fimmta af þéttleika
vatns (sól) eða fimmfaldan þann þétt-
leika (bergpláneta). Þessi þéttu fyrir-
bæri eru afar lítill hluti alheimsins.
Fáein prósent af efni alheimsins
(bæði í lausu og í fyrirbærum) eru hin
102 frumefnin sem þekkt eru. Mest af
því er aftur helíum (tvær rafeindir og
tvær róteindir) en ýmsar aðrar loft-
tegundir, þung frumefni og geimryk
(t.d. kísiil og kolefni) eru þar einnig.
Sólir og plánetur innihalda oft mikiö af
þessum efnum. Lausa efnið í geimnum
er að langmestu leyti ósýnilegt. Helst
má sjá þaö í svonefndum geimþokum.
Osýniiega efnið kemur fram með út-
varpsgeislun sem menn nema og geta
því gert sér nokkra grein fyrir því.
Bundna efnið myndar hins vegar him-
inhnettina og svo aftur stærri einingar
úr þeim.
Himinhnettir er safnheiti. Að sleppt-
um atómum, geimryki, loftsteinum og
smástimum eru smæstu sjálfstæðu
einingar alheimsins eða fyrirbæri
ávallt kúlulaga. Annars vegar eru
þetta sólir (sólstjörnur) og hins vegar
plánetur (reikistjörnur eða tungl). Sól-
imar eru velflestar stór hnattlaga loft-
tegundaský (mest vetni) þar sem eitt
frumefni breytist í annað við ógnarhita
(milljónir gráða) og -þrýsting. Okkar
sól, meö sína 1,5 milljónir kílómetra
sem þvermál, er varla meðalsól. Sól-
imar myndast við samdrátt í geimskýi
og þegar mestallt vetnið hefur breyst í
helíum í þeim stækka þær og kólna og
hefst þá ný keðjuverkun (helíum
breytist í annað efni og þannig koll af
kolli). Ræður svo heildarmassi sólar-
innar því hvort hún hrynur f rekar hægt
saman í þétta pínulitla smástjörnu
(hvítan dverg) eöa springur og mynd-
ar sérkennileg fyrirbæri (tifstjömu
eða svarthol) sem minnst verður á í
næstu grein. Við slíkar hamfarir skilar
sólin ýmsum frumefnum út í geiminn.
Gæti þar vissulega farið efni í nýjar
geimþokur, nýjar sólir.. . Hvaðan
skyldi jámiö í blóðinu þínu annars
veraættað?
Plánetumar sveima í sporöskjulaga
brautum um sólimar. Raunar hefur
ekki tekist fyllilega að staðfesta að
plánetur hringsóli um næstu sólir
við okkur vegna þess aö þær era svo
smáar miðaö við fjarlægðir þangað.
En líkumar eru yfirgnæfandi. Plánet-
ur geta verið allmargar saman um
eina sól. I okkar sólkerfi eru þær níu.
Yfir fjömtíu tungl (vasaútgáfur af
plánetum) snúast um þær til samans,
en tunglin eru úr bergi eða ís. Plánet-
urnar sem við þekkjum eru annað-
hvort úr bergi, lofttegundum (þjöpp-
uðum í fast efni innst) eða ís (Plútó).
Sól og plánetur kallast sólkerfi.
Sólir geta oft snúist hvor um aðra,
sérstaklega eru tvístimi algeng.
Mörg sólkerfi geta haft svipaðan
hraða í geimnum og mynda þá svo-
nefndar þyrpingar. Fjöldi sóla í þyrp-
ingu leikur á bilinu nokkrir tugir til
nokkurra þúsunda.
Fjöldinn allur af þyrpingum, dá-
góður slatti af geimþokum og mikið af
lausu efni myndar svo næstu einingu,
vetrarbraut. I vetrarbrautum eru
milljónir eða milljarðar af sólum, auk
alls annars ónefnds. Til era litlar,
óreglulegar eöa sporöskjulaga vetrar-
brautir, aðeins með fáeinum tugum
milljóna sólna eða hundruðum millj-
óna. Aðrar, nokkra sjaldgæfari, inni-
halda þúsundir eða hundrað þúsunda
milljónirsólna.
Okkar vetrarbraut er flöt og
hiingiðulaga (þyrilvetrarbraut) meö
um eitt hundrað þúsund milljón sólum,
mörgum geimþokum og ansi mörgum
plánetum. . . A milli sólkerfanna í
henni er víðast hvar nærri galtómur
geimurinn meö örlitlu af vetni í hverj-
um rúmmetra, sums staöar þó í grein-
anlegumþokum.
Vetrarbrautirnar virðast mynda
hópa, meö nokkrum tugum eöa hundr-
uðum vetrarbrauta hver. Grannhópur-
inn meö okkar vetrarbraut inniheldur
um25einingar.
Ómælisvíddir...
í Ijósárum
Hér aö framan var rakið hvemig
efnishluti alheimsins er uppbyggður.
Enn er þó eftir að gæða myndina vídd.
Heppilegur fjarlægðakvarði í geimn-
um nefnist ljósár. Það er sú vegalengd
sem ljós fer á einu ári, — nálægt 10
milljónir milljóna (eða 10 billjónir)
kílómetra. Minni einingar geta heitið
ljósklukkustund eða ljóssekúnda, en
hún er um 300 þús. kílómetrar.
Vegalengdin frá jörðu til tungls er
rúm ljóssekúnda, en frá jöröu til sólar
eru 8 ljósmínútur (150 milljónir km).
Stærð alls sólkerfis okkar er um ein
ljósklukkustund. Af því má sjá að sól-
kerfin eru mjög lítil á ljósáramæli-
kvarðanum og þar með á alheims-
mælikvarðanum.
Hugsum okkur nú að sólkerfi okkar
væri á stærð við baun. Að næsta sól-
kerfi, næstu baun, eru þá 25 metrar. I
raun eru þaö um 4 ljósár. Tuttugu og
fimm metrar milli bauna, — þannig
eru sólkerfin líklega dreifö um ytri
hluta vetrarbrautarinnar. Gerum nú
25 metrana að einum sentímetra.
Sólkerfi okkar og grannsólkerfið eru
þá orðin að smásæjum kornum. I
þessum mælikvarða væru hátt í 60
metrar inn að miðju vetrarbrautarinn-
ar og hún sjálf væri a.m.k. 200 m í
þvermál. I reynd eru það eitt hundrað
þúsund ljósár. Loks skulum við gera
þessi hundrað þús. ljósár að einum
sentímetra. Vetrarbrautin er á stærð
við bláber. Hvað er þá langt í næsta
bláber; næstu stóru vetrarbraut?
Fjóröungur úr metra eða 25 sentímetr-
ar. I alvöru eru þetta um tvær og hálf
milljón ljósára. Ef við leyfum okkur að
láta þessa fjarlægð vera meðalfjar-
lægö milli vetrarbrauta í alheiminum
myndu 16 bláber vera á hverjum fer-
metra, en 64 bláber í hverjum rúm-
metra.
Nú vaknar spumingin: — Hve marg-
ir eru fermetrarnir eða rúmmetrarn-
ir? Hve stór er alheimurinn?
Þaö er ekki vitað. Ástæðan er sú að
vísindatæki, t.d. sjónaukar eða út-
varphlustar, draga ei nema tak-
markaða vegalengd. Menn hafa séð
eða hlustað út í 10 milljaröa ljósára
fjarlægð (10 þúsund milljón ljósár).
Það er 4000 sinnum lengri vegalengd
en til næstu vetrarbrautar. Með því að
færa tæki út fyrir lofthjúp jarðar má
margfalda þessa vegalengd innan
skamms. En það mun samt ekki duga
til. Annaðhvort er rúmið óendanlega
stórt (og við því aldrei fær um að mæla
stærðina) eða þá að rúmið eöa sjón-
hæfni okkar er takmörkuð á einhvem
þann hátt sem við skiljum ekki enn. Ef
svo er þarf fyrst nýjar vísindakenning-
ar til, áður en stærð alheimsins verður
ljósari.
Sem sagt: Við vitum ekki hve stór al-
heimurinn er en getum nú skoðað hluta
hans sem er um 20 milljarðar ljósára í
þvermál.
I næstu grein verður minnst á ýmsar
hliðar fjarlægðaákvarðana í geimnum.
Lögun rúmsins
Spekingurinn Lúkresíus (95—55
f.Kr.) hélt því fram að alheimurinn
breiddi úr sér í allar áttir, óendanlegur
og alls staðar eins. Þetta er heims-
mynd stjömufræðinnar í grófum drátt-
um, enn sem komið er. Nú glíma
stjömufræðingar og aðrir vísinda-
menn við aö skilgreina tímann, athuga
lögun rúmsins o.f 1.
Samstaða er um að hafna því aö ein-
hver sérstök miðja sé í alheiminum.
Ýmiss konar geislun er jafndreifð um
geiminn og alheimurinn því talinn
einsleitur. Skoöanir eru skiptari um
lögun rúmsins. Við erum vön því að
skoða eða upplifa hreyfingu sem sýna
má með blýanti á blaði. Kúlulögun
jarðar hefur t.d. lítil áhrif á skynjun
okkar. Hreyfingu mína þar má sýna
með beinni línu. En þessi gamalgróni
hugsunarháttur hæfir ekki geimnum í
stórum sniöum. Allir geta séö að rúmið
umhverfis okkur er að minnsta kosti
þrívítt (teningur er t.d. þrívíður). Ekki
er útilokað aö rúmiö hafi fleiri víddir
sem við getum ekki (eða getum ekki
enn) skynjað. I þrívíðu rúmi einu getur
geimurinn verið meö tvennu móti sem
víkur frá hefðbundnum hugmyndum
okkar. Á blaði myndu tvær beinar línur
sem ég byrja að teikna samsíða aldrei
skerast. I staö þess get ég hugsað mér
kúlulaga rúm þar sem línur mynda
hringi og beinar h'nur sem ég byrja aö
draga samsíða skerast fyrr eða síðar.
Þetta er annað frávikið. Hin rúm-
myndin er þannig að aliar línur era
bognar, en skerast aldrei. Hún líkist
helst söðh. Það er hitt frávikið. Auövit-
að þarf að skera úr um hver lögun
rúmsins er og rétt vitneskja mun
varða okkur miklu. Hér er ekki um leik1
að hugmyndum að ræða. Ef við eigum
áö átta okkur á alheiminum er ekki
nóg að gera sér grein fyrir efninu í hon-
um eða fjarlægðum eins og reynt er í
fyrri hluta greinarinnar. Jafnmikil-
vægt er að vita hvemig ferlar ljóss og
efnis eru í víðáttunni. Þegar þaö er vit-
að; þegar menn vita hvemig skilja
beri tímann; þegar menn vita meira
um t.d. þyngdarafliö og rúmvíddir; þá
ráðast margar gátur.
Enginn ætti að foröast að hugleiða
vitneskju um alheiminn, jafnvel þótt
hugtök, tölur eða yfirgrip verkefna séu
stór eða „handan mannlegs ímyndun-
arafls”. Bæði ímyndunarafl okkar og
þekking eru ekki gefnar stærðir, óum-
breytanlegar, heldur í stööugri fram-
för.