Lesbók Morgunblaðsins - 24.01.2004, Page 11

LESBÓK MORGUNBLAÐSINS ˜ MENNING/LISTIR 24. JANÚAR 2004 11
Hversu hratt breiðast
áhrif þyngdarafls út?
SVAR: Þyngdaraflið berst mjög líklega með
ljóshraða, en það hefur þó aldrei verið stað-
fest með mælingum.
Til að skilja betur hvað átt er við með út-
breiðsluhraða þyngdaraflsins getum við velt
því fyrir okkur hvað gerðist ef sólin hyrfi
skyndilega úr miðju sólkerfisins. Hvernig
mundi jörðin bregðast við slíkum hamför-
um?
Við vitum að eftir átta mínútur og tutt-
ugu sekúndur myndi myrkur skella á, því
það er sá tími sem það tekur ljósið að ber-
ast frá sólu. En hvað með þyngdarkraftinn?
Mundi jörðin halda áfram að snúast um sól-
ina um hríð eða færi hún strax af sporbaug
og héldi áfram beint út í buskann? Svarið
við þeirri spurningu fer eftir því hvað
þyngdaraflið berst hratt.
Hugmyndir manna um þyngdarafl og
þyngdarhraða hafa breyst mjög í tímans
rás. Enski eðlisfræðingurinn Isaac Newton
(1642–1727) setti fyrstur fram heilsteypta
kenningu um þyngdaraflið á seinni hluta 17.
aldar. Þar gerði hann ráð fyrir svokölluðum
fjarhrifum, það er að segja að þyngdar-
krafturinn milli tveggja massa verkaði sam-
stundis, óháð því hversu langt væri á milli
þeirra. Þetta var mjög byltingarkennd hug-
mynd því að áður höfðu menn talið að
kraftar gætu aðeins verkað með snertingu.
Enn var þó varla tímabært að spyrja um
þyngdarhraðann því að menn þurftu fyrst
að átta sig á því að ljóshraðinn væri endan-
legur. Sú saga byrjaði árið 1676 þegar
danska stjörnufræðingnum Ole Rømer
(1644–1710) tókst að mæla ljóshraðann. Þá
fyrst gátu menn látið sér detta í hug að
þyngdaraflið ferðaðist líka með einhverjum
endanlegum hraða.
Um hundrað árum síðar rannsakaði
franski stærðfræðingurinn og eðlisfræðing-
urinn Pierre-Simon Laplace (1749–1827) út-
breiðsluhraða þyngdarkraftsins og komst
að því að hann þyrfti að vera að minnsta
kosti milljón sinnum meiri en ljóshraðinn.
Kraftur á massa sem er á hringhreyfingu
verður nefnilega að stefna nánast beint inn
að miðju, annars er kerfið óstöðugt. Með
því að beita þyngdarfræði Newtons en gera
jafnframt ráð fyrir endanlegum þyngdar-
hraða komst Laplace að því að áðurnefnd
mörk væru nauðsynleg til þess að tryggja
stöðugleika sólkerfisins.
Það er alveg rétt hjá Laplace að þyngd-
arkraftur sólarinnar á jörðina er ekki ná-
kvæmlega í sömu stefnu og ljósið sem kem-
ur frá sólinni. Ljósið kemur þaðan sem
sólin var fyrir átta mínútum og tuttugu sek-
úndum, en þyngdarkrafturinn er í átt að
sólinni þar sem hún er núna. Hins vegar er
ekki rétt að túlka þessa niðurstöðu þannig
að þyngdarkrafturinn berist hraðar en ljós-
ið, þótt ekki hafi verið annarra kosta völ í
þyngdarfræði Newtons.
Upp úr 1900 komu fram nýjar hugmyndir
um þyngdaraflið sem mótuðust síðan til
fulls í almennri afstæðiskenningu Alberts
Einsteins árið 1915. Samkvæmt henni er
þyngdarhraðinn jafn ljóshraða í þeim skiln-
ingi að til dæmis þyngdarbylgjur ferðast
með ljóshraða, en þyngdarkraftinum í sí-
gildum skilningi var vikið til hliðar. Í mörg-
um tilvikum er þyngdarfræði Newtons þó
góð nálgun á þyngdarfræði Einsteins og
það getur verið gagnlegt að nota hugtakið
þyngdarkraftur þegar menn fást við til-
tölulega veik þyngdarsvið og massa sem
ferðast ekki mjög hratt.
Þegar brautarhreyfing jarðar um sólu er
skoðuð verður hins vegar að nota almennu
afstæðiskenninguna í allri sinni dýrð og
þótt ótrúlegt megi virðast spáir kenningin
því að frá jörðu séð virðist miðsóknarkraft-
urinn ávallt stefna beint að sólu jafnvel þótt
þyngdarhraðinn sé endanlegur. Þessi nið-
urstaða er alls ekki augljós en staðreynd
engu að síður.
Eins og áður var sagt hefur útbreiðslu-
hraði þyngdaraflsins aldrei verið mældur
beint á tilraunastofu líkt og til dæmis ljós-
hraðinn. Þyngdaraflið er einfaldlega of
veikt, miðað við aðra krafta, til þess að slík
mæling sé möguleg með nútímatækni. Til-
tölulega auðvelt er að mæla ljóshraðann því
ljósið er rafsegulbylgja og menn eru orðnir
nokkuð góðir í að meðhöndla þær. Á sama
hátt væri því besta leiðin til að ákvarða
þyngdarhraðann að mæla hraðann á svo-
kölluðum þyngdarbylgjum.
Samkvæmt almennu afstæðiskenningunni
mynda miklar hamfarir, eins og til dæmis
árekstur og samruni tveggja svarthola,
truflun í tímarúminu sjálfu sem breiðist síð-
an út með þyngdarhraða líkt og gárur á
vatni. Þessar bylgjur köllum við þyngdar-
bylgjur. Einstein spáði fyrir um tilvist
þeirra árið 1916 en þrátt fyrir mikla við-
leitni hafa þær aldrei greinst í tilraunum.
Stjarnvísindamenn hafa þó góðar ástæður
fyrir því að trúa á tilvist þyngdarbylgna og
styðjast þá til dæmis við mælingar á orku-
tapi tvístirnisins PSR 1913+16.
Flestir fræðimenn telja að ástæðan fyrir
því að þyngdarbylgjur hafi aldrei mælst sé
einfaldlega sú að þær þyngdarbylgjur sem
berast til jarðar eru mjög veikar og því
þyrfti óhemju nákvæm mælitæki til að
greina þær. Meðan þyngdarbylgjur eru
ómælanlegar, er lítil von til þess að menn
geti mælt hraðann á þeim.
Í janúar 2003 varð uppi fótur og fit þegar
hópur vísindamanna undir forystu Sergei
Kopeikinkvaðst hafa mælt þyngdarhraðann
með heldur óvenjulegri aðferð. Í stað þess
að mæla útbreiðsluhraðann beint, mældu
þeir hversu mikið ljósgeislar frá fjarlægu
dulstirni sveigðu af leið við það að fara
framhjá reikistjörnunni Júpíter. Út frá
þessum upplýsingum, ásamt nákvæmum
gögnum um hraða og massa Júpíters, sögð-
ust vísindamennirnir geta reiknað út
þyngdarhraðann. Niðurstaða þeirra var sú
að ferðarhraði þyngdaraflsins væri 1,06 ±
0,21 sinnum ljóshraðinn. Fréttin birtist í
mörgum fjölmiðlum og rataði meðal annars
á síður íslenskra dagblaða.
Í vísindaheiminum var þessi niðurstaða
þó aldrei samþykkt. Kopeikin hafði borið
ábyrgð á kennilega þættinum í verkefninu
og við nánari athugun kom í ljós að honum
höfðu sennilega orðið á mistök við fræðilega
útleiðslu. Þegar þetta er skrifað er ekki
komin endanleg niðurstaða í málið, en flest-
ir fræðimenn telja að Kopeikin og félagar
hafi í raun aðeins verið að mæla ljóshrað-
ann en ekki þyngdarhraðann.
Þótt mæling Kopeikin hafi ekki aukið
þekkingu okkar á útbreiðsluhraða þyngd-
araflsins telja langflestir fræðimenn engu
að síður að þyngdarhraðinn sé sá sami og
ljóshraðinn. Í dæminu sem sett var fram í
upphafi svarsins myndu jarðarbúar því
verða varir við breytingu á þyngdaraflinu
frá sólinni á nákvæmlega sama tíma og
jörðin yrði hulin myrkri.
Kristján Rúnar Kristjánsson, doktorsnemi
í eðlisfræði við HÍ.
HVERSU HRATT
BREIÐAST ÁHRIF
ÞYNGDARAFLS ÚT?
Hvað er déjà vu, hvernig er trapisa skilgreind og
hvað er sinnepsgas? Þessum spurningum og fjöl-
mörgum öðrum hefur verið svarað að undanförnu á Vísindavefnum og
hægt er að lesa svörin á slóðinni www.visindavefur.hi.is
VÍSINDI
M
aður er skipaskreytir, sjófarandi, segir um Mannsrúnina. Í íslenska
rúnakvæðinu er sagt að Lögur sé „vellanda vatn/ og víður ketill/ og
glömmunga grund“. Norska kvæðið dregur aftur á móti upp mynd
af fossi eða vatnsfalli: „Lögur er, er fellur úr fjalli, foss; en gull eru
(h) nossir.“ Náttúrumyndin er skýr, vatn dunar úr fjalli, og sé horft
til arfsagna verður gull Völsunga aftur fyrir, en það tengdist drápi
við foss sem kunnugt er; þannig varð til oturbelgur sem það síðan
var varðveitt í. Vatnsföll hafa að auki haft sérstaka stöðu sem bú-
staðir náttúruvætta í íslenskri þjóðtrú.
Vatnið hefur í tímans rás tengst lífi og dauða með táknrænum hætti. Það kann í þessu
samhengi að tengjast frum-vötnum Niflheims, Elivogum,
sem runnu fyrir tíma og rými, en innihéldu frumþætti alls
lífs, sem verða mundi, en líklegra er að átt sé við vatn Urð-
arbrunns við rætur Yggdrasils. Í Gylfaginningu er sagt að
nornir ausi vatni djúpt úr brunni þessum dag hvern, blandi
það auri og ausi upp yfir askinn, svo limar hans feyskist
ekki, en leirvatn þetta var svo heilagt, ritaði Snorri, að allir
hlutir urðu af því hvítir svo sem himna sú er liggur innan við
eggskurn. Nornirnar voru sem fyrr getur Urður og systur
hennar, en í Völsungakviðu er sagt að þær hafi fest vef sinn
um himin allan, frá austri til vesturs, frá upprás sólar til sól-
arlags, frá ármorgni alls lífs til síðkvölds dauðans. Vefurinn
vísar eftir því að dæma á samhengi alls hins skapaða, manna
og málleysingja, hugarburða og höfuðskepna.
Lagarrúnin er „Vatn ið bjarta“, samkvæmt Abecedarium
Nordmanicum, en með því er varla átt við brunninn sjálfan
heldur aurinn hvíta sem ausið er þann veg að líf endist og
lögmál þess haldist, að stjörnur renni braut sína og jarðlíf
falli ekki í stafi. „Allt var þetta í hugtakinu örlög falið,“ ritaði
Gunnar Gunnarsson, „og var bjart yfir því sem í brunni Urðar.“ En skammt undan voru
dimmudjúp því vötnin helgu kunna að fela í sér launvitneskju um dauðann, ekki svívirðu og
dólgsæði Þursins, heldur skapandi framrás, órofa samhengi og sigur lífvænna máttarvalda.
Norrænar út-farir tengdust vatni og vatnstáknum, ferð um höf og fljót til ríkis Heljar,
svo sem sagnir um dauða Baldurs eru dæmi um. Hann var brenndur á skipi sínu, en áður
hvíslaði Óðinn í eyra hans einhverju sem enginn fær ráðið, samkvæmt Vafþrúðnismálum.
Skyldi það hafa verið leyndardómur laguz, dauðafljótsins sem fara varð yfir?
Lagarrúnin kann að vísa til vígslu sem felur í sér magnaða ummyndun, eða möguleika í
þá veru, – örlagaþráð sem ofinn er út yfir mörk líkamlegs dauða, yfir fljótið og niður í hin
dimmu djúp, enda var dauðinn ekki morðrýtingur úr myrkri utan, að skoðun fornmanna,
heldur hluti af hinu skapaða, án undantekningar, hluti af innri sem ytri lífheild, sem af því
má sjá að Baldur hinn hvíti reis upp að nýju eftir ummyndan heimsins í Ragnarökum.
RÚNAMESSA LESBÓKAR
Suðurland. Seljalandsfoss undir Eyjafjöllum, Rangárvallasýslu.
LÖGUR
RÚNALÝSING 15:16
M AT T H Í A S V I Ð A R S Æ M U N D S S O N
Morgunblaðið/Kristinn