Tilbage til Månen? Hvordan moderne fysik tvinger os til at gentænke det at eksistere. 2. del

 Solens skjulte fare (solvind forklaret)

Kilden til disse højenergipartikler og præcis hvordan de accelereres væk fra Solen er det, vi studerer lige nu. Vi ved, at denne vind af partikler, når jeg siger højenergipartikler, taler jeg om elektroner og protoner og nogle gange så store som kernen i et heliumatom, noget i den stil. Og de bliver blæst gennem vores solsystem med en hastighed på en million kilometer i timen i nogle tilfælde.

Og derfor har vi denne meget stærke højenergivind. Den ændrer planeter, den er ansvarlig for, at Mars mister sin atmosfære over tid og bliver til denne slags kolde, døde ørken. Den er ansvarlig for, at Venus bliver til en slags helvedesagtig ting, som vi kender den. Den sprængte faktisk alle de lettere molekyler som vand væk og efterlod Venus med en atmosfære af kuldioxid og svovlsyre.

Selv Pluto, helt ude i kanten af ​​vores planetsystem, mister stadig tonsvis af atmosfære om dagen, sprængt væk af denne vind af højenergipartikler. Den eneste grund til, at Jorden ikke rigtig påvirkes meget af det, er fordi vi har et meget stærkt magnetfelt. Så vores smeltede metalkerne, alt det smeltede metal, der bevæger sig rundt inde i Jorden, genererer en slags magnetisk flaske omkring Jorden. Og det beskytter os mod solvinden.

Men en dag vil Solen faktisk sprænge vores atmosfære væk alligevel. Så planeter ændrer sig, og en af ​​de vigtige ting at vide om denne vind er, at vi er nødt til at forstå vores miljø i rummet. Solvinden er normalt på niveauer, som mennesker kan tåle ret, ret nemt. Jeg ved, at nogle mennesker, der er interesserede i konspirationsteorier, siger: "Hvordan kunne vi være kommet til Månen, fordi der er så meget stråling i rummet?" Svaret er, at vi var lidt heldige med Apollo, fordi solvinden på en normal dag har et strålingsniveau, som mennesker kan håndtere ret nemt oppe i rummet eller på Månen.

Problemet er, at hvis man har en solstorm, en meget, meget voldsom begivenhed, der udløser en masse af denne solvind, kalder vi det ofte for koronale masseudstødninger. Koronaen er det ydre lag af Solens atmosfære, og koronal masseudstødning, alt dette kommer ud på én gang. Det er sandt, at hvis en stor en af ​​disse sker i den retning, hvor astronauter er ubeskyttet mod Jordens magnetfelt, kan de dø. Jeg mener, det kan faktisk give dem en dødelig dosis stråling. Det er noget, vi skal overveje.

Og det viser sig, at vi var lidt heldige, at mellem nogle af Apollo-missionerne, hvor der ikke var astronauter oppe på Månen, havde vi heldigvis begivenheder, solbegivenheder, der ville have bragt astronauterne i fare. Derfor er det svært at tage til Månen, og det er også svært at tage til Mars for at beskytte folk mod den stråling.

Det er ikke så svært at beskytte dig mod den. Jeg mener, en god mængde vand kunne gøre det. Ligesom hvis du havde en vandtank i dit rumfartøj, og du kunne søge ly bag den, ville du bare skulle bringe en anstændig mængde vand op. Og det er en masse. Eller i tilfældet med Månen, tror jeg, at hvis du kunne grave ned omkring 3 meter under måneoverfladen, ville den mængde sten over dig give dig ly. Men så er vi nødt til at bringe entreprenørudstyr til Månen, der kan grave en tunnel, ikke?

Så jeg mener, der er alle mulige ting, vi overvejer i forhold til, hvordan man ville håndtere det. Så det, der sker med chokbølger, er, at du har, lad os sige, to dobbeltstjerner tæt på hinanden, og de har begge en partikelvind. I dette tilfælde siger vi ikke en solvind, vi siger en stjernevind, fordi vi taler om stjerner, men det er i virkeligheden det samme.

Den største forskel er, at de stjerner, jeg studerede, er meget massive stjerner, stjerner, der har alt fra lad os sige 20 til 50 gange Solens masse. Og de har faktisk virkelig stærke vinde, meget stærkere end Solens. Så når du har disse to stjerner tæt på hinanden, kommer disse vinde ud, og de kolliderer. Og når det sker, mener jeg bogstaveligt talt, vikles de elektriske og magnetiske felter på en måde ind i hinanden. Partiklerne kolliderer, og det skaber et meget, meget varmt område, som vi kalder en chokbølge. Når alt dette samles, dybest set bremser det ned, når det kolliderer, får du al denne varme og stråling udsendt langs den chokfront. Det er vidunderlige chokbølger, der skabes af kolliderende vinde.

Så en af ​​de store udfordringer lige nu, især når vi overvejer at sende astronauter tilbage på Månen, er der en måde at forudsige, hvornår en af ​​disse voldsomme begivenheder kommer? Svaret er ja. På flere måder. Så på den allersimpleste måde har vi faktisk rumfartøjer, som jeg nævnte, der er et rumfartøj, der kredser om Solen lige nu.

Der er faktisk to, Parker Solar Probe og Solar Orbiter fra europæerne. Og vi har også andre rumfartøjer mellem Jorden og Solen. Når en af ​​disse store mængder materiale, ladede højenergipartikler, kommer ud af Solen, vil den ramme forskellige satellitter, der vil måle, hvor hurtigt den bevæger sig, hvor meget energi der leveres. Og normalt i tilfælde af f.eks. Månen har Jorden omkring en dag eller måske to dages varsel.

Så man kunne sige til astronauterne: "Hey, noget er på vej, alle skal i ly," så længe man havde et godt ly der. Men så er der spørgsmålet om, hvorvidt man kan forudsige det, før det rent faktisk sker? Og dette er selvfølgelig et af de store mål over hele verden for folk kaldet heliofysikere, helio for Solen, og så fysikere. Altså folk, der er fysikere, der specifikt studerer Solen. Solen er dette utrolige magnetiske vidunder. Et magnetfelt genereres af bevægelige ladninger, ikke?

Så man tænker på ladningerne i bevægeligt metal, der genererer et magnetfelt i en motor. I tilfældet med Solen er Solen næsten udelukkende lavet af brint, men den er så varm på overfladen, at gassen er blevet ioniseret. Det betyder, at der er så meget energi, at elektroner, der normalt kredser om en kerne, får så meget energi, at de bare tager af sig. Og det efterlader to partikler, der er ladede, en elektron og en proton.

Alt, der har en elektrisk ladning, har et magnetfelt, som kan bøjes. Og når man ser disse vidunderlige løkker på Solen og alle disse smukke former, er det den meget varme elektrisk ladede gas, der lige følger Solens magnetfelt. Navnet på det, og det er et lidt forvirrende navn, er plasma. Man kunne faktisk se formen på Solens magnetfelt, men det er kaotisk, det er utroligt kompliceret. Så man har disse vidunderlige løkker af magnetisk energi, alt det her, der følger efter det.

Kan en solstorm udslette civilisationen?

Så hvordan forudsiger man, hvornår en af ​​disse løkker vil bryde op og rent faktisk spy ting ud og skabe en af ​​disse store udstødninger? Vi bliver bedre til det, men det er stadig noget, vi ikke forstår. Jeg mener noget så simpelt med vores egen stjerne. Hvornår kommer der en rigtig stor storm?

Vi kan ikke forudsige det ned til timen. Vi kan sige, at der er en meget aktiv region her, der ser ud til at producere noget, men der er ingen måde at garantere det på. Faktisk minder det mig lidt om året 2012, fordi jeg havde et ret vanskeligt år det år, fordi folk havde denne idé om Mayaernes apokalypse, det var 2012, tilsyneladende var det slutningen på en kalendercyklus i Mayaernes kalender. Ideen var, at noget katastrofalt ville ske, og jeg ville få opkald, seriøst, folk ville ringe til os hos NASA og sige: "Jeg vil ikke have, at mine kæledyr skal lide, skal jeg aflive?" Jeg fik faktisk et opkald, hvor nogen spekulerede på, om de skulle aflive deres kæledyr. Andre sagde ting som: "Går verden under næste måned?" Og jeg sagde: "Hør her, okay, hvis jeg vidste, at verden ville gå under næste måned, tror du så, jeg ville sidde her på mit kontor og besvare telefonopkald?" Det tror jeg ikke.

Og vi blev ved med at fortælle folk, at der virkelig ikke var nogen grund til at bekymre sig om noget. Der skete ikke noget usædvanligt astronomisk set. Solen var i en naturligt aktiv periode det år. Hvert 11. år eller deromkring bliver solen meget aktiv, og så bliver den lidt mere stille igen. En af grundene til, at jeg ved det, er, at jeg elsker at se nordlys, auroraerne. De opstår, når man får disse ladede partikler i vores atmosfære, og de skaber disse smukke gløder omkring polerne.

For os er det for det meste det eneste, vi bemærker. Det, der faktisk skete, er, at der var en kolossal koronal masseudstødning, en der faktisk ville have været farlig for vores elnet her på jorden. Det ville ikke have forårsaget nogen skade på mennesker, dyr eller planter, men det ville faktisk have sendt elektrisk strøm ind i vores magnetfelt. Og det ville sandsynligvis have ødelagt en masse elnet. Det ville have forårsaget en masse skade. Sagen er dog, at det gik af på den anden side af Solen i forhold til Jorden, og vi havde satellitter derude i den anden retning ude i solsystemet, og de blev fuldstændig overrumplet af denne store eksplosion af ladede partikler fra Solen.

Så vi kiggede på det, og vi var i stand til at observere det og se, hvad der var sket, og spore det og alt det der. Og vi tænkte alle sammen: "Pyha." Solen roterer, den roterer faktisk ikke alle sammen med samme hastighed. Ækvator roterer hurtigere end polerne. Den er ikke en solid ting. Den vrider sig selv op. Solen roterer i gennemsnit omkring én gang hver 29. dag. Så vi ved det ikke rigtig.

Der kunne være en aktiv region, der er ved at eksplodere, men så kunne den rotere ud af vores synsfelt, og så er vi sikre fra den. Eller noget kunne komme fra den anden side af Solen, som vi ikke så. Der er alle mulige vidunderlige kompleksiteter, når det kommer til at observere dette fænomen, vi kalder rumvejr, vindene og stormene, men i dette tilfælde vinde af partikler og magnetiske storme, storme af magnetisk kaos på Solen. Det er en vidunderlig ting at tænke på, at vores dejlige blide stjerne deroppe faktisk er meget dramatisk og meget ustabil.

Når vi sidder her på bunden af ​​Jordens atmosfære, er vi ikke rigtig klar over, at vi befinder os i et større miljø i rummet. Og den dominerende ting er Solen. Solen er naturligvis den største ting i vores solsystem, den vigtigste ting. Solen udsender ikke kun en masse lys og varme, men udsender også en vind af højenergipartikler, højenergiprotoner, elektroner og ladede partikler. Vi er faktisk badet i dette hele tiden. Den interagerer med vores atmosfære. Den skaber nordlyset og sydlyset. I nogle tilfælde kan det endda være en risiko, især for vores teknologi.

Vi er ret godt beskyttet mod disse højenergipartikler af vores atmosfære og også af Jordens magnetfelt. Jorden har et meget stærkt magnetfelt, der omgiver vores planet og beskytter os mod det værste af den slags. Selv astronauterne oppe på rumstationen er faktisk tæt nok på Jorden til, at de i vid udstrækning er beskyttet af dette magnetfelt.

Når man tager ud til Månen og længere væk, er man ikke beskyttet af Jordens magnetfelt, og man befinder sig stort set udsat for denne vind af højenergipartikler. Mange mennesker er ikke klar over, hvor betydningsfuldt det er, og hvor meget, ikke kun NASA, men også NOAA og andre organisationer over hele planeten overvåger dette. Der er en flåde af satellitter lige nu, og jeg kender ikke det præcise antal, fordi det normalt ændrer sig, men vi har nogle satellitter, der kredser om selve Solen. Vi har nogle, der faktisk er placeret mellem Jorden og Solen. Der er et sted, hvor Solens tyngdekraft og Jordens tyngdekraft faktisk balancerer. Hvis man er mellem Jorden og Solen, tiltrækkes man faktisk ligeligt af den ene tyngdekraftmæssigt, og man placerer en satellit lige der. Og det kræver ikke meget energi at holde den på det sted.

Så vi har denne slags tidlige varslingssystem til at se, om der kommer noget farligt fra Solen. Og så har vi alle mulige observatorier, både her på Jorden, og også rumbaserede observatorier, der kredser om Jorden, og som bare kigger kontinuerligt på Solen. Vi har endda satellitter rundt om solsystemerne, der kan kigge fra forskellige vinkler af Solen.

Så vi har dækket Solen, jeg ved det. Hvorfor er den så vigtig? Solvinden udgør normalt ikke den store fare for os eller miljøet i rummet. Men når man har at gøre med rumvejr, er der nogle gange en virkelig lang række af tordenvejr, der kommer igennem, ikke? Så i Solens tilfælde har Solen nogle gange meget, meget voldsomme storme, og disse er storme forårsaget af Solens kaotiske, snoede magnetfelt. Noget af den varme gas på Solens overflade accelereres faktisk så hurtigt af disse magnetfelter, at den bare bryder af og letter ud i rummet. Og på et øjeblik kan man have billioner af tons hurtigt, højbevægeligt ladet materiale, der kommer ud mod Jorden.

Det er faktisk ikke særlig farligt for os biologisk set, men det, det kan gøre, er at bære en enorm mængde elektrisk og magnetisk energi. Pludselig rammer alle disse ladede partikler Jordens magnetfelt, og de kan faktisk sende elektrisk strøm direkte ind i vores magnetfelt. Der var en berømt begivenhed i midten af ​​1800-tallet kaldet Carrington-begivenheden. Med Carrington-begivenheden var vi lige begyndt at have ting som telegraflinjer.

For at få en telegraf til at virke, skal der være elektrisk strøm på ledningerne. Og normalt ville man tilslutte sin telegraf til en strømgenerator, og det ville skabe elektrisk strøm, og man kunne sende sine signaler. Så da denne Carrington-begivenhed indtraf, blev der sendt så meget elektrisk strøm ud i Jordens felt, at man faktisk kunne begynde at sende signaler uden forbindelse til strøm. Og til sidst, efterhånden som stormen fortsatte, brød nogle af telegrafledningerne faktisk i brand på grund af en storm af magnetisk og elektrisk energi, disse partikler kom fra solen. Så i disse dage ved vi selvfølgelig, at dette kan ske igen.

Begivenheder som denne er sjældne, men de vil helt sikkert ske fra tid til anden. Så der er alle mulige organisationer som FEMA, alle disse katastrofehjælpsorganisationer, der arbejder sammen med NASA og NOAA for rent faktisk at finde ud af, hvad der sker, hvis vi tror, ​​at en farlig solstorm er nært forestående. I tilfældet med alle vores satellitter oppe over atmosfæren er de meget udsatte.

Så vi kan dybest set lukke dem ned, sætte dem i dvale i et stykke tid. Selvfølgelig vil energiudbruddet ramme dem, og det kan beskadige deres detektorer, men i det mindste er det meste af elektronikken lukket ned på det tidspunkt, og vi kan forhåbentlig genvinde dem. Og så kan der endda være planer, der er nødvendige for at lukke dele af elnettene ned. For jeg tror, ​​at den største fare for os ved disse ting er, at når de rent faktisk rammer Jordens magnetfelt, kan der igen være så meget energi i Jordens magnetfelt, at det kan stege vores elnet.

Jeg mener, tænk på, hvor slemt det ville være, hvis al strømmen på Jorden bare gik ud på grund af en af ​​disse solstorme. Jeg mener, det kunne tænkes at forårsage milliarder eller måske endda billioner af dollars i skade. Så der er folk, der øver sig på disse scenarier. Der er folk, der prøver at finde ud af, hvordan vi ville lukke tingene ned, hvordan vi ville beskytte os selv. Og så har vi vores flåde af satellitter, der prøver at observere Solen hele tiden. Og vi ville sandsynligvis have omkring en dags varsel, da en af ​​disse store storme banede sig vej gennem Solen.

Vi tænker på Solen som noget, der udstråler masser af lys, og lyset bevæger sig med lysets hastighed, hvilket tager omkring otte minutter at komme fra Solen til os. Men det her er ikke lys. Det er ladede partikler, protoner og elektroner. Og selvom de måske bevæger sig millioner af kilometer i timen, vil det stadig tage dem omkring en dag eller mere at nå Jorden. Så vi vil have en vis advarsel.

Men ja, jeg mener, overalt omkring jer er der mennesker, der overvåger rumvejret og gør sig klar til en stor storm.

Udforskning af asteroider, magnetfelter og navigation i universet

Det, der virkelig fascinerer mig ved asteroider, er, at de er en slags bevarelse af, hvordan solsystemet var for milliarder af år siden. Det er virkelig sandt. Solsystemet var engang en slags sky af gas og støv, og så begyndte tingene under tyngdekraften at klumpe sig sammen til mindre stykker og derefter større stykker, der til sidst blev til planeter. Og planeter som Jorden ændrer sig så meget, ikke?

Jeg mener, planetens indre er smeltet. Der er ting, der smelter dernede på overfladen, der er erosion, regn og vind. Så intet er rigtigt det samme, som det var for milliarder af år siden. Men der var disse små, små byggesten, der blev efterladt, som faktisk aldrig blev til større ting, og de er stort set uændrede i milliarder af år.

Så videnskabeligt set er grunden til, at disse er sådanne skatte, at de er en slags tidskapsel for, hvordan kemien, de fysiske forhold, alt var, da solsystemet blev dannet. Spørgsmålet om at udvinde dem. Så det, der skete med Jorden, er, at den har denne varme, smeltede kerne. Og det meste af alt, der er tungt, synker til bunds, ikke sandt?

Så når man har en væske, synker tungere ting til bunden. Så kernen af ​​vores planet er lavet af jern og nikkel, men også metaller som guld, sølv og platin. Alt, der var tungt, da Jorden var smeltet, ville primært være sunket til kernen. Det betyder, at hvis det ikke skete for en asteroide, er en asteroide stadig nærmest blandet sammen. De tungere ting er faktisk ikke sunket ud af den. Givet et volumen er der faktisk flere sjældne grundstoffer, mere guld, mere platin, mere titanium, hvad som helst.

Men asteroider er også ret små. Og selvfølgelig er de i rummet, så de er svære at få fat i. For mig bliver det lidt af et prisspørgsmål. Ja, asteroidemateriale har generelt flere sjældne, værdifulde grundstoffer end dele af vores jordskorpe. Det har også meget mere jern. Man kan få meget dyrt jern. Jeg ved ikke, hvornår det rent faktisk bliver økonomisk rentabelt at gå hele vejen til en asteroide, udvinde den, bringe ting tilbage, eller hvordan man nu vil gøre det, for at få den lille smule guld, man får ud af den. Mit gæt er, at det ikke er lige foreløbig.

Jeg tror ikke, vi rent faktisk vil udvinde asteroider på nogen reel kommerciel måde lige foreløbig. Det er et fascinerende spørgsmål, om man kan bruge et kompas i rummet.

Så lad os først tale om kompasser og derefter måske tale lidt mere om ideen om, hvordan vi placerer os selv i rummet generelt. Et kompas er noget, der reagerer på et magnetfelt. Så grunden til, at et kompas altid peger mod nord, er, at det reagerer på Jordens magnetfelt. Vores planet har denne vidunderlige kerne af smeltet metal, det metal bevæger sig rundt inde i Jorden og genererer et magnetfelt, der har to poler, en nordpol og en sydpol.

Når man laver et kompas, laver man det af noget metal, der kan reagere på det magnetfelt, og det peger på Jordens magnetiske pol, som er meget tæt på vores nordpol. Et magnetfelt styrer kompasser. Hvis man bevæger sig væk fra Jorden, langt væk fra vores planet, vil man naturligvis ikke længere kunne mærke vores magnetfelt. Så et kompas vil ikke pege mod Jordens nordpol, hvis man for eksempel er ude ved Saturn. Saturn og Jupiter er separate planeter, og de har deres egne magnetfelter.

Så hvis du rent faktisk var tæt på Jupiter, har Jupiter et magnetfelt, der er meget stærkere end Jordens magnetfelt. Dit kompas ville helt sikkert pege mod Jupiters nordpol, hvis du rent faktisk var omkring Jupiter nu. Men hvad nu hvis du kommer længere ud? Hvad nu hvis du rent faktisk går længere derfra? Er der et magnetfelt ude i selve rummet? Faktisk viser det sig, at der er, at vores galakse også har et magnetfelt som helhed.

Dette magnetfelt kan være svært at opdage. Du har måske brug for et meget, meget følsomt kompas. Men lad os sige, at du havde det, og du ville faktisk se, at vores galakse har en slags magnetisk nord- og sydpol, og det magnetfelt gennemsyrer hele vores galakse. Med kompasser kunne du i det mindste finde ud af, hvor nord- og sydpolen på en anden planet er, nord- og sydpolen på en stjerne, en stjerne har også et magnetfelt, selv nord- og sydpolen på en galakse.

Det reagerer på et lokalt magnetfelt. Men så rejser det lidt spørgsmålet, hvordan finder man sin retning i rummet, der ikke involverer et magnetfelt, ude mellem galakserne, hvor der i virkeligheden slet ikke er noget detekterbart magnetfelt. Alt bevæger sig. Der er intet, der siger: "Dette punkt er stille, og dette er referencepunktet, vi skal bruge, og alt bevæger sig i henhold til det punkt."

Vi bevæger os rundt om Solen med omkring 106.000 kilometer i timen lige nu. Solen bevæger sig rundt om galaksen, omkring galaksens kerne, med omkring en halv million kilometer i timen. Vi falder faktisk gravitationelt ind i midten af ​​en galaksehob med omkring halvanden million kilometer i timen. Det er bare, når vi siger i forhold til hvad? I forhold til Solen, i forhold til denne gruppe af galakser, er der ingen absolut referencestandard i universet.

Der er én ting, der måske er den bedste måde at navigere rundt i universet på, og det er noget, der kaldes mikrobølgebaggrundsstråling. Det er den fjerneste stråling, vi overhovedet kan se. Det er stråling, der kommer overalt i universet fra en tid omkring 400.000 år efter Big Bang. Og den fylder hele rummet med denne blide mikrobølgestråling. Og den er stort set den samme i alle retninger. Faktisk, hvis du havde et gammeldags fjernsyn, der plejede at have en antenne for årtier siden, ville meget af den statiske støj, du ville se på skærmen, faktisk være mikrobølger fra denne baggrundsstråling.

Og en af ​​de ting, vi kan måle, er vores bevægelse i forhold til dette bad af stråling, mikrobølgebaggrundsstrålingen. Så hvis du forsøgte at navigere med et kompas i rummet, så husk bare, at kompasset vil reagere på det stærkeste og nærmeste magnetfelt. Det vil pege mod nord, mod nord til en planets pol, mod nord til en stjernes pol, selv mod vores galakses nord- og sydpoler. Men det, du aflæser, er et magnetfelt.

Det er, hvad et kompas gør. Og det er stort set alt, hvad det kan fortælle dig.

Da astronomien indså, at Solen ikke er, hvad vi troede

Nå, det er netop det ved astronomiens kraft, der virkelig blæser mig bagover, hvor meget vi rent faktisk ved. Der er alle mulige ting, vi ikke ved. Og astronomer, forskere generelt, har en tendens til virkelig at fokusere på det, vi ikke ved, fordi det er det, vi arbejder på, det er vores job, det er sådan, vi får tilskudspengene til at opretholde os selv, at forsøge at besvare de spørgsmål, vi ikke ved endnu. Men de ting, vi ved, på nogle måder, hvor nyligt vi kender dem, blæser mig virkelig bagover.

Du tænker over, hvad stjerner er lavet af, ikke? Jeg mener, du har sikkert hørt, at stjerner hovedsageligt er lavet af brint og helium. De er disse store slags gaskugler, meget, meget varme, tætte, brændende gaskugler. Men hvor længe siden vidste vi det?

Det var faktisk først i tider omkring 20'erne eller 30'erne, at en ung kvinde ved navn Cecilia Payne, der arbejdede på Harvard, skrev en ph.d.-afhandling, der stort set beviste, at de måtte være lavet af brint. Det var en kandidatstuderende, en kvindelig kandidatstuderende. På det tidspunkt var ideen, at Solen sandsynligvis var noget, der lignede Jorden meget. Den var som en stor sten.

Og hvis man har en sten så stor, og det er sandt, ville der være så meget tyngdekraft, der pressede den sammen, at stenens temperatur ville være meget høj. Så temperaturen på Solens overflade er omkring 10.000 grader. Og hvis man havde en sten så stor med så meget tyngdekraft, der pressede den sammen, ville den være så varm. Men den ville kun være så varm i sandsynligvis et par millioner år. Og det smarte var, at omkring slutningen af ​​1800-tallet var det Charles Darwin, der havde kigget på ting som evolution, stenlagene, som Grand Canyon. Og han havde en slags fornemmelse af, at millioner af år bestemt var lang tid, men han syntes ikke, det var længe nok til de ændringer, han så på selve Jorden.

Den fremherskende idé, og dette var et problem, var, at Solen dybest set var en stor Jord, blot at tyngdekraftens sammentrækning gjorde den varm. Det ville tage millioner af år at køle af. Det viser sig, at det slet ikke var den. Den var faktisk lavet af brint, det letteste stof i universet. Men nu har du så meget tyngdekraft, der knuser brinten sammen, hvilket gør det indre meget varmt, millioner af grader varmt, faktisk varmt nok til at starte en kernefusionsreaktion. Og det kan vare milliarder af år.

Big Bang, universets oprindelse og begrænsninger for menneskelig forståelse

Og en af ​​de største misforståelser er helt sikkert, at folk tror, ​​at videnskabsmænd mener, at Big Bang opstod ud af ingenting, ikke? Jeg mener, hvordan opstod al denne energi og alt dette stof, der udgjorde universet, du siger, bare ud af ingenting? Nej, jeg tror ikke, at nogen videnskabsmand rent faktisk tror på det.

Problemet er, når man tænker på den tilstand, universet var i på det tidspunkt, hvor vi tager vores observerbare univers, ikke? Jeg mener, man kan se fra den ene side af universet til den anden 13,5 milliarder lysår eller mere tilbage. Alt det, vi ser, var faktisk komprimeret til et rum, der var mindre end et atom, et volumen, der var mindre end et atom.

Vi har ikke den fysik, der beskriver, hvordan det ville fungere. Det er så meget masse, så meget energi i så lille volumen. Jeg mener, på dette tidspunkt var der ikke engang masse, bare dybest set ren energi, som vores fysik ikke lige nu går dertil. Efterhånden som vi får en bedre forståelse af, hvordan tyngdekraften fungerer under meget ekstreme omstændigheder, med enorme energitætheder, kan vi få en idé om, hvad der udløste Big Bang, og muligvis hvad der kom før Big Bang. Og selv det ord er lidt vanskeligt, når man begynder at tale om Big Bang. Fordi Big Bang, tror vi, var skabelsen af, ikke kun rum, men også tid.

Uanset hvilken tilstand universet var i før Big Bang, havde det sandsynligvis heller ikke den tid, vi opfatter det. Rum og tid synes at være en slags konsekvens af den senere udvidelse. Så hvordan beskriver man noget, der ikke har rum og tid, men som har enorme mængder energi og bittesmå volumener? Vi har ikke fysikken. Det er ikke fordi, vi aldrig vil vide det, men lige nu har vi ingen måde at beskrive det på.

En anden stor misforståelse om Big Bang er, at universet før Big Bang var lille. Okay, sagde jeg ikke lige, at alt, hvad vi ser i universet, sandsynligvis var indeholdt mindre end volumenet af et atom? Sagde jeg ikke lige det? Sagen er den, at jeg ved, at alle videnskabsmænd forstår, at vi ikke kan se hele universet lige nu, og det er fordi, der findes sådan en ting, som vi kvantificerer som det observerbare univers.

Universet har eksisteret, tror vi, siden Big Bang for omkring 13,8 milliarder år. Så når man ser længere og længere ud i rummet, er man nødvendigvis nødt til at se tilbage i tiden. Hvis noget er en million lysår væk fra dig, som f.eks. Andromedagalaksen, der er omkring 2 millioner lysår væk. Det lys, du ser gennem en kikkert i aften, når du kigger op på Andromedagalaksen forsvandt for 2 millioner år siden, ser du Andromedagalaksen, som den var.

Så i dag har vi faktisk teleskoper, der er så kraftige, at de kan se tilbage til en tid omkring 400.000 år efter Big Bang. Det er fantastisk. Vi kan se så langt væk i rummet, at lyset har brugt så lang tid på at nå til os, næsten 13,8 milliarder år.

Og når vi ser tilbage på den tid, ser universet meget anderledes ud. For det første er det meget varmt. Det er faktisk omtrent lige så varmt som Solens overflade. Og det er så tæt og varmt, at vi faktisk ikke kan se længere. Bogstaveligt talt i enhver retning, du ser rundt på himlen, uanset hvor du ser, hvis du ser på den afstand, ser du universet, som det var på det tidspunkt, 400.000 år efter Big Bang, og alt bliver bare varm brintgas.

Så jeg ved, at det er en lidt mærkelig måde at sige det på, for vi taler om før Big Bang. Der var måske ikke rum og tid, som vi tror, ​​de er i dag, men uanset hvad det var før Big Bang, hvad end der var, var der en lille bitte del af det, et lille bitte volumen, der udvidede sig og blev til det univers, vi ser i dag.

Men den lille smule var ikke hele universet. Vi ved endnu ikke, hvor stort det oprindelige univers var, alt sammen før Big Bang, før noget ændrede sig for at få det til at udvide sig og fuldstændigt ændre sin form. Så universet før Big Bang behøvede ikke nødvendigvis at være lille. Det kunne faktisk være uendeligt stort.

På grund af det aner vi ikke, hvor stort universet er, eller hvilken form det har. Alt, hvad vi kan se, er en lille smule af det. Tænk på min arm som universet før Big Bang i en tilstand, som vi ikke engang kan beskrive gennem moderne fysik. Hele det observerbare univers, som vi kan se nu, plejede at være en lille smule af det, måske et atom i min arm. Et atom udvidede sig og blev til hele det observerbare univers, som vi ser. Men det er ikke hele universet.

Der er billioner af atomer i min arm. Hvert af dem kunne have udvidet sig til faktisk at være sit eget fuldstændig observerbare univers. Så vi kan endnu ikke sige, hvor stort universet var før Big Bang, eller endda hvilken form universet har, fordi alt, hvad vi ser, er en lille smule af det, der udvidede sig til at blive alt, hvad vi ser. Men det er ikke hele universet, det er vores observerbare univers.

Der er langt mere derude, end det, vi kan se.

Et af de mest almindelige spørgsmål, jeg får fra offentligheden i disse dage, er: "Er vores univers en simulering?" Jeg tror, ​​at en af ​​de ting, folk tænker på, er, at de har hørt udtrykket "det holografiske univers". Og det er faktisk en meget kraftfuld og stadig mere populær idé i moderne fysik. Men den har et lidt uheldigt navn, og lad mig på en måde guide jer igennem det.

Det hele startede for et par årtier siden, da folk som Stephen Hawking og andre forsøgte at finde ud af, hvordan et sort hul virkelig fungerer. Vi ved, at sorte huller eksisterer. Vi observerer dem faktisk meget rutinemæssigt på afstand. Men fysikken bag, hvordan de fungerer, har aldrig helt fungeret. De syntes at overtræde nogle ret vigtige fysiklove.

Universet kan ikke lide at miste information. En partikel har en ladning, den har et spin. Der er alle mulige ting, man kan sige om en elementarpartikel, men når den falder ned i et sort hul, er det eneste, der ser ud til at eksistere længere, masse, den tyngdekraft, som den pågældende partikel havde. Hvad skete der med informationen om dens ladning? Kan man nogensinde få den tilbage? Da folk begyndte at lave matematikken i det, bemærkede de noget meget spændende, at alting syntes at fungere meget bedre, hvis man antog, at det sorte hul var todimensionelt.

Og som forskere gør, tænkte de: "Nå, okay, hvis det her fungerer for et sort hul, fortæller det os så noget om resten af ​​universet?" Og dette kan være en af ​​de vigtigste nye revolutioner i moderne fysik, at fysikkens love måske fungerer meget bedre, måske faktisk fungerer sammen, hvis man antager, at vores virkelighed i virkeligheden er todimensionel. Man ser sig omkring, der ser ud til at være mere end to dimensioner i rummet, og der er tid, hvordan ville det fungere?

Eksemplet med et hologram dukkede op. Jeg husker stadig, at jeg var på et hologrammuseum tilbage i 1980'erne, og hologrammer var virkelig nye og virkelig spændende. Ideen om, at et hologram er lavet af blot en todimensionel filmblok eller en glasblok, men at det virker tredimensionelt, når man kigger ind i det. Og endnu mere end det, husker jeg dette ene hologram, der blev placeret på en piedestal, og mens man gik rundt om hologrammet, så det ud til, at nogen bevægede sig indeni og vinkede til én. Hvis man kiggede på hologrammet, så det ud til, at der var bevægelse og endda tid indlejret i netop denne todimensionelle overflade.

Det er det, de mener, når de siger holografisk princip. Det betyder ikke, at nogen har lavet et hologram, eller at vi er en del af en projektion, som nogen, et eller andet ondt geni, projicerer virkeligheden på os. Det, det holografiske princip virkelig er, er, at universet kan lagre energi på en måde og information på en måde, der ligner et hologram. Hvis det er sandt, og vi virkelig er indlejret i dette todimensionelle univers, har det nogle ret fantastiske konsekvenser. Det betyder sandsynligvis, at hvert tidspunkt eksisterer på én gang. At vores idé om, at tingene ændrer sig, og at jeg bevæger mig lige nu, og at tiden flyder i én retning. Det er sandsynligvis det samme som, at nogen bare går forbi et hologram og har opfattelsen af, at billedet bevæger sig. Det er sandsynligvis ikke virkeligt.

Den fantastiske idé er, at selve rummets udstrækning og den faktiske strøm af tid måske ikke er reelle, iboende dele af universet. Det kan være en måde, vi opfatter det på med den menneskelige hjerne, men faktisk er der en underliggende virkelighed, hvor det ikke er sandt. Vi siger, at disse er emergente egenskaber, det er ikke den virkelige historie, et hologram bevæger sig ikke rigtigt, et hologram er ikke rigtigt tredimensionelt, men det virker sådan gennem vores opfattelse.

Det er en fantastisk idé, at hele universet eksisterer på én gang som en slags informationsoverflade. Det er det holografiske princip. Det fungerer ret godt lige nu. Jeg kan ikke sige, om det er sandt eller ej, om der virkelig findes en eller anden reel todimensionel ting, som vi tænker på som universet. Så følg med. På det tidspunkt, hvor Darwin gjorde dette, tror jeg, der var en slags diskussion mellem bibelske folk, der sagde, at Jorden var et par tusinde år gammel, og så sagde forskerne: "Åh nej, nej, den må være millioner af år gammel." En af tingene ved at være astronom er, at man hele tiden kaster rundt med meget, meget store tal. Jeg mener, nogle af dem er bare lidt vanvittigt store.

Men selv ting som hvor mange er en million, ikke? Hvor mange er en milliard? Den menneskelige hjerne, den opfatter jeg ikke rigtig bedre end nogen anden. Den menneskelige hjerne går bare ikke derhen. I stedet finder man sig selv til at vænne sig til at svømme i et miljø, hvor ens sind ikke rigtig kan fatte et koncept. Det kan den bare ikke. Jeg kan ikke fortælle dig, hvor langt væk et lysår er. Jeg mener, et lysår, den afstand lyset tilbagelægger på et år med 186.000 miles i sekundet. Det er tæt på omkring 6 billioner miles. Jeg har ikke evnen til rent faktisk at visualisere det eller føle det. Og alligevel virker et lysår for mig meget velkendt og faktisk ret tæt på. Så måske er det en af ​​grundene til, at astronomer næsten er prædisponerede for at kunne give slip på sin sunde fornuft.

Når folk siger ting som, at indersiden af ​​en neutronstjerne er så tæt, at en enkelt teskefuld af det materiale ville have lige så meget masse som Mount Everest, er det ligesom: "Okay." Fysikkens love kræver stort set det. Eller når folk spørger: "Hvad var universets temperatur bare tre sekunder efter Big Bang?" At vores fysik virkelig kan forudsige det. Så jeg tror, ​​at når man begynder at svømme i disse store tal, og man begynder at give slip på ideen om, at det menneskelige sind er det eneste, der skal til for at løse problemet. Vi har disse værktøjer til at begynde at angribe større problemer, til at begynde at stille større spørgsmål, så kommer det pludselig meget naturligt at sige ting som: "Åh ja, tyngdekraften er faktisk en bøjning af rum og tid." Det fantastiske ved det er, at det startede som fuldstændig teoretisk. Folk troede, at Einsteins teorier var meget nyttige.

Jeg mener, de lavede ekstremt præcise forudsigelser om, hvordan planeterne bevæger sig, om hvordan universet fungerer. Men var der nogen reel realitet i, at rum og tid kunne bøje? Jeg mener, bogstaveligt talt kan rummet foran mig, rummet og tiden omkring mig ændre sig og bøje sig, endda have en retning. Det viser sig, at vores teorier for det meste fører os til noget virkelig fysisk sandt. Og lige nu stiller folk mig spørgsmål som: "Er der flere universer? Hvad er universets form?" Det større univers.

Alle disse ting er vidunderlige spørgsmål, og vi kender ikke svaret på dem endnu. Men jeg har en fornemmelse af, at det ikke bare er spild af tid. Jeg tror, ​​at nogle af disse mærkelige teorier vil holde stik over tid. Vi skal bare vente. Lige nu synes jeg, det er lidt for tidligt at følge dem helt ned i kaninhullet. Lad os sige, at der var mange, mange flere virkeligheder. Nå, hvordan ville fysik fungere? Hvordan ville dette fungere? Det er stadig for meget gætværk til, at jeg kan investere en enorm mængde i det. Jeg husker stadig, at det kun er 2.000 år siden, og mindre, at man havde folk som Aristoteles, der var geniale, og de kom op med denne idé om, at alle planeterne skulle følge perfekte sfæriske baner omkring Jorden i midten, og de var på disse krystalkugler, der på en eller anden måde bevægede sig.

Og folk helt op i renæssancen forsøgte at finde ud af, hvordan disse krystalkugler kunne have fungeret, og hvordan de blev understøttet. Nå, det viser sig, at der ikke var nogen krystalkugler. Der er altid en smule af mig som observationsvidenskabsmand, der siger: "Tag alt med et gran salt for nu." Åh, jeg mener, Aristoteles havde dette elegante, vidunderlige system. Jeg mener, folk elskede det indtil renæssancen, ikke? Det er bare det, at vores observationer ikke holdt stik. Og det var så smukt. Folk hadede at give slip på det.

Men desværre er det ikke sådan, solsystemet fungerer. Jeg vil helt sikkert forfølge disse spørgsmål, men jeg er ikke sikker på, at jeg er klar til at dykke helt ned i nogen af ​​de kaninhuller endnu. Jeg elsker at tænke på dem, men jeg tror, ​​det nok er lidt for tidligt at følge dem i sidste ende til der, hvor de måske ender. Så folk i dag har alle disse vidunderlige spørgsmål, som moderne fysik fører os til.

Spørgsmål som: "Er den måde, vi opfatter rum og tid på, virkelig?" Det er endda hundrede år gammelt. Albert Einstein sagde, at rum og tid kunne bøjes, tiden selv kunne stoppe. Så er der ting som det holografiske princip. Er det muligt, at hele vores univers er en slags indlejret informationsstruktur på en todimensionel overflade? Det er fantastiske ideer, og de kan vise sig faktisk at have en fysisk sandhed i sig. Vi er ikke helt sikre endnu. Men nogle gange siger folk: "Nå, er I videnskabsmænd bare fuldstændig vanvittige? Hvordan kan det være, at I så ubekymret slipper af med ideen om, at tid har en retning, eller at rum er virkeligt?"

En af de ting, man er nødt til at acceptere meget dybt for at være videnskabsmand, er, at ens sanser, den menneskelige hjerne, simpelthen ikke er det bedste instrument til at opfatte hele universet. Jeg mener, lad os tage et simpelt eksempel. Der er mange, mange farver af lys, lysenergier, som vores øjne ikke er følsomme over for. Der er ting som gammastråler og røntgenstråler, ultraviolet lys, radiobølger. Det er alle bare forskellige farver, som vores øjne ikke ser. Universet har farver, der simpelthen ikke er skabt til, at den menneskelige krop kan opfatte dem. Og når det kommer til et sind, en hjerne, så tænk på nogle af de utrolige skabninger omkring os. Jeg mener, tænk på en græshoppe, et vidunder af evolution. Den har en hjerne; den har et centralnervesystem.

Men kunne man lære en græshoppe kvantemekanik eller generel relativitetsteori? Kunne den komponere en symfoni eller skrive en roman? Det kan den bare ikke. Jeg mener, en græshoppes hjerne har simpelthen ikke kompleksiteten til at gøre det. En græshoppe opfatter ikke disse ting. Hvad med en bakterie? En bakterie har ikke engang en hjerne, men selvfølgelig er størstedelen af ​​livet på jorden målt i masse stadig bakterier.

Man skal have denne ydmyghed og minde sig selv om, at det er muligt, at den menneskelige hjerne er lige så langt væk fra at opfatte, hvordan universet virkelig er, som en græshoppe er til at opfatte kvantemekanik. Vi er ikke en eller anden form for opfattelse, der kun er altafgørende. Universet blev ikke designet, ikke bygget til at være forståeligt for det menneskelige sind. Vi ser kun en lille smule af det gennem filteret af, hvad vores sind kan indtage, og hvordan de gør det.

Og derfor tror vi, at der virkelig findes sådan noget som rum og tid. Vi tror faktisk, at der er en fortid, en nutid og en fremtid, når der i virkeligheden måske ikke er nogen. Og det går helt tilbage til Galileo. Da Galileo levede, var ideen om, at Jorden skulle være centrum, Gud skabte den. Gud må have placeret Jorden i centrum. Men så blev det bevist, at Jorden drejede rundt om et større objekt, Solen. Og jeg synes, det er næsten endnu smukkere, at en af ​​mine yndlingsobservationer af Galileo er, at da han opfandt sit lille teleskop, kiggede han på himlen, og han indså, at der var stjerner på himlen, man ikke kunne se med det blotte menneskelige øje.

Der var stjerner deroppe, som vi ikke kunne se, medmindre man kiggede gennem et teleskop, et stykke teknologi. Og spørgsmålet var: "Hvorfor skulle universet gøre det, hvis universet var designet til, at vi kunne se det og opfatte det?" Hvorfor skulle der være ting, der er for langt væk og for svage til, at vi kan se det?

Hvorfor er dele af universet så mærkelige og så uforståelige og giver så lidt sund fornuft? Helt ærligt, hvorfor skulle det være anderledes?