Bok: Lite mørkredd

Kristin Grønli

Kristin Grønli

Kristin S. Grønli (f. 1976) er frilanser med fokus på forskning. Hun var med på oppstarten av forskning.no, og jobbet der i et tiår - de siste årene som redaksjonssjef.
Kristin Grønli

Latest posts by Kristin Grønli (see all)

Fra 04/15.

Jostein Riiser Kristiansen tar oss forståelsesfullt i hånda og viser vei inn i det mest massive mørke.

For utenforstående kan ulike forskningsfelt fremstå som relativt mørklagte områder. Astronomi og partikkelfysikk for eksempel får meg til å bli litt redd.

Jostein Riiser Kristiansen: Det usynlige universet. Verdensrommets mørke hemmeligheter, Humanist forlag 2015

Jostein Riiser Kristiansen:
Det usynlige universet. Verdensrommets mørke hemmeligheter
Humanist forlag 2015

Det er ikke universets ufattelige dimensjoner eller partiklenes mangel på substans som setter meg mest ut. Det er min egen mangel på kunnskap og konsepter – for ikke å snakke om aversjonen jeg i voksen alder har utviklet mot formler, ligninger, utregninger og beregninger.

Når jeg kommer i nærkontakt med nyhetsartikler om underlige galakser eller sære partikler, er det med en plagsom bevissthet om at jeg ikke har snøring. Bare prøv å åpne noen forskningsartikler om slikt. De oser av milelange ligninger, ubegripelige kruseduller (Λ? θ?), og en ordbruk som kan få blod til å renne fra øyekroken.

Jostein Riiser Kristiansen later til å ha stor forståelse for slike som meg. Han sitter nemlig på en sjelden type kunnskap. Som astronom har han peiling på universet og det faglige språket som beskriver det, men jeg sikter ikke til dette. Innelåst bak formler og ligninger, og bak kontordører langs linoleumbelagte ganger, er ikke en slik forståelse like mye verdt som når den får en mer tilgjengelig form. Jeg sikter til forståelsen av at et naturvitenskapelig fag kan formidles i ganske god dybde på en måte som er begripelig for oss vanlige dødelige.

95 prosent mørke

Kristiansen klarer kunsten å konsentrere seg om det essensielle samtidig som han forklarer fra bunnen av. Parallelt med at han begrenser seg til de viktigste tingene astronomer og partikkelfysikere har funnet ut så langt om dette mørke, forklarer han nemlig også grunnleggende fysiske konsepter som elektrisk ladning, elektromagnetiske felt, gravitasjon, partikkel, kjernekraft, standardmodellen, og så videre.

Humor (om enn litt nerdete) har han også. En av karakterene vi møter i boka, er Fritz Zwicky, en sveitsisk astronom som var den første til å oppdage mørk materie. Det gjorde han ved å beregne den totale massen til galaksehopen Comahopen basert på tyngdekreftene. Samtidig beregnet han hvor mye synlig, lysende materiale som var der ved å måle stjernelyset fra hopen. Resultatet publiserte han allerede i 1933, og Kristiansen skriver:

Når Zwicky endte opp med å finne enorme mengder mørk materie, skulle man tro at det ville gi seg uttrykk i superlativer og tabloide overskrifter. Men tittelen på artikkelen til Zwicky var ikke «SENSASJON! VANVITTIGE MENGDER MYSTISK, USYNLIG STOFF I COMAHOPEN!!! Den var: «Rødforskyvningen til ekstragalaktiske tåker».

Kristiansen forklarer at nøkternheten fra Zwicky delvis var en konsekvens av usikkerheten knyttet til resultatene. Så tok det også tid og flere uavhengige og ulike typer observasjoner før konseptet om mørk materie virkelig festet seg blant fysikerne. I dag hører vi stadig at 95 prosent av universet består av mørk materie og mørk energi – nærmere bestemt 25 prosent mørk materie og 70 prosent mørk energi.

Det er veldig mye av noe som bare er der ute, noe vi ikke kan se, og som vi ikke forstår. Kristiansen tar utgangspunkt i undringen til den jevne, ufaglærte beundrer av stjernehimmelen. Han skriver:

Spørsmålene tårner seg opp. Hvis mørk materie og mørk energi er usynlige, hvordan kan vi vite at de eksisterer? Og hvor er de i så fall? Finnes det mørk materie og mørk energi her på Jorda? Og hva er mørk materie og mørk energi, sånn egentlig?

Noe vet vi jo

Forskerne famler ikke helt i mørket, og Kristiansen klarer å viser fram hvor mye astronomer og partikkelfysikere faktisk har klart å finne ut.

For å hjelpe forståelsen på vei, er boka illustrert med bilder, figurer og tegninger. Forfatteren har dessuten lagt mye arbeid i å finne og tenke ut eksempler og tankeeksperimenter. Et godt stykke ute i boka får vi vite at dersom vi gir noen små klumper med ekstra elektroner til Jorda og månen i julegave, kan vi overdøve gravitasjonstiltrekningen mellom dem med negativitet, slik at månen dyttes vekk fra Jorda.

Kristiansen informerer:

Det viser seg at det er tilstrekkelig dersom du gir 350 kg med ekstra elektroner til hver av klodene. Til sammenligning veier alle elektronene på Jorda til sammen like mye som vannet i alle verdenshavene, så det er snakk om et ekstremt lite tillegg.

Med dette har han fått meg til å forstå hvor ekstremt mye sterkere de elektriske kreftene virker sammenlignet med tyngdekreftene. Når han senere forklarer at det finnes partikler som ikke har elektrisk ladning, og dermed heller ikke sender ut elektromagnetisk stråling, forstår jeg hvorfor slike partikler verken kan være synlige eller kollidere i nevneverdig grad med meg eller noe annet.

Omtrent halvveis i boka presenterer Kristiansen nøytrinoene som faktisk ER en kjent type mørk materie. De er påvist og godt dokumentert gjennom eksperimenter: «Se på hånden din. I løpet av et lite sekund passerer noen tusen milliarder nøytrinoer tvers gjennom den. Et betydelig antall. Og dette skjer uten at du merke noe som helst.»

Plutselig virker ikke «universets mørke hemmeligheter» fra bokas tittel så fryktelig mørke lenger. Nøytrinoene kan riktig nok bare være en liten del av forklaringen. Det må være mye mer. Vi vet at det ikke kan være bare mørklagt, vanlig materie. Det kan kanskje være noe som ligner nøytrinoer, bare tyngre?

Som du ser, springer vi lett fra noe av det største til det noe av det minste – fra fjerne galaksehoper og rett inn i partikkelverden.

Astronomien og partikkelfysikken går hånd i hånd om dagen, og årsakene til det blir klare i løpet av boka. Kristiansen forteller i forordet at størstedelen av arbeidet med boka har handlet om disponering, og det merkes blant annet på den måten at overgangene flyter godt. I boka beveger han seg inn i vårt innerste indre, men starter selvfølgelig med nattehimmelen. Hvor mange netter i et gjennomsnittlig menneskeliv vender vi nesen oppover og undrer oss?

Stjernekart og partikkeljungel

I dag er stjernehimmelen kartlagt i dybden. Vi har kart over vår egen galakse, andre galakser og en følelse for de ufattelige avstandene. Vi har virkelig begynt å forstå hva vi kikker på – ikke minst i løpet av de siste par tiårene. Selv om Kristiansen våger å velge hverdagsspråket foran fagterminologien gjennom hele boka, avslører han seg her som en ekte fysiker. «Størrelsene, bevegelsene og tidsskalaene faller stadig mer på plass», skriver han.

Dette viser han også i sin gjennomgang av de viktigste observasjonene som siden Zwicky har vist spor etter mørk materie. Samtidig gjør han oss kjent med flere av karakterene på fagfeltet. Vi får kikke på noen av de viktigste redskapene til astronomene (ikke teleskoper og antenner). Ved å løfte lokket på astronomenes verktøykasse, svarer Kristiansen på det grunnleggende spørsmålet om hvordan astronomene kan vite det de sier at de vet, samtidig som han forklarer hvorfor det ser ut til at de virkelig trenger mørk materie og mørk energi for å få ting til å gå opp – og alt dette klarer han uten å skremme meg med et eneste regnestykke.

Det er kun mens jeg leser delen om partikkelfysikk at jeg får en fornemmelse av at jeg burde tatt frem notatblokka for å klare å følge forfatteren. Når Kristiansen viser fram forslagene fra astronomer og partikkelfysikere til hva mørk materie egentlig kan være, fokuserer han hovedsakelig på det mest populære, nemlig WIMP-ene (Weakly Interacting Massive Particle).

Bokas detektivroman-dimensjon intensiveres når han viser oss de pågående eksperimentene som forsøker å fange opp spor av slike. Kristiansen har tro på at oppdagelsen kan være like rundt hjørnet, og forteller om eksperimenter på den internasjonale romstasjonen, satellitter i bane rundt Jorda, teleskoper på bakken og detektorer dypt nede i gruver. Mørk materie-partikler kan også dukke opp i partikkelfysikernes store lekegrind, den store partikkelakseleratoren i CERN på grensa mellom Frankrike og Sveits. Kristiansen er optimist: «Vi er i ferd med å gjøre epokegjørende oppdagelser som vil bli stående som milepæler i menneskets historie så lenge mennesker eksisterer. Og vi er klar over dette.»

I beskrivelsen av pågående eksperimenter, og i den tidligere nevnte beskrivelsen av observasjonene som gradvis har styrket indikasjonene på mørk materie, byr Kristiansen på noen verdifulle innblikk i hvordan naturvitenskapen fungerer som prosess. Trenger vi egentlig en ny mørk materie-partikkel, eller kan det være slik et mindretall fysikere tror, at en manglende forståelse av tyngdekraften kan ha forårsaket mørk materie-problemet, og at forklaringen ikke krever innføring av en ny mørk materie-partikkel, men heller en oppdatering av tyngdeloven?

Mørk energi

Den andre og korteste delen av boka handler om universets utvidelse og mørk energi – eller de frastøtende tyngdekreftene som virker i verdensrommet – også kalt den kosmologiske konstanten. At universet utvider seg har vært kjent en stund, men først i 1998 ble det klart at universet utvider seg stadig raskere.

Kristiansen forteller også denne historien så jeg klarer å henge med uten bakgrunnskunnskap, og det på tross av at han gjør noe så skrekkinngytende som å servere kjernen i den generelle relativitetsteorien, nemlig Einsteins feltligninger. Ja – ligninger. Med noen rare kruseduller. Det må ha skjedd noe med min milde fysikkangst i løpet av boka, for jeg kommer meg videre uten å løfte et øyenbryn.

Jeg er selvfølgelig godt hjulpet av Kristiansens omsorgsfulle forklaringer som gjør at jeg nesten ser for meg tidrommet og hvordan det kan krumme seg. Nesten. Trøsten får være at i alle fall GPS-satellittene har skjønt det, så de kan navigere meg trygt og relativt presist rundt på vår lille klode.

På bokcoveret står det en mann og lyser med lommelykt på en diger galakse. Det er litt dumt, syns jeg – spesielt etter alt Kristiansen har lært meg om fysikk. Jeg velger å tenke på boka som en liten lommelykt rettet mot fagfeltene astronomi og partikkelfysikk. Jeg leser og får inn en slags forståelse, men så flytter lyset seg og det jeg fikk øye på ligger mørklagt igjen. Med andre ord er det litt mye å ta inn på én gang.

Kristiansens kjærlighet til faget og tillit til at det er mulig formidle, har likevel velsignet meg med en tro på at til og med jeg kan følge med langt inn i fysikernes forståelse av universet både i stor og liten skala.

Del denne posten

Om forfatteren: Kristin Grønli

Kristin S. Grønli (f. 1976) er frilanser med fokus på forskning. Hun var med på oppstarten av forskning.no, og jobbet der i et tiår - de siste årene som redaksjonssjef.