Tidligere i sommer satte en artikkel av Eric Lerner den dominerende teorien om universets opprinnelse i tvil. Den 1. oktoberst, på HowTheLightGetsIn-festivalen i London, deltok Lerner i en live-debatt om “Cosmology and the Big Bust”, sammen med den teoretiske fysikeren Julian Barbour og astrofysikeren Claudia Maraston. Utvekslingene deres kaster lys over sprekkene i teorien om inflasjon, mørk materie og mørk energi, så vel som på naturen til vitenskapelige revolusjoner, og til syvende og sist på hvorfor Big Bang-teorien ikke kommer noen vei snart.
I begynnelsen var det kaos. Det er i hvert fall ifølge Hesiods Teogoniet dikt om skapelsen av kosmos som antas å være artikulert rundt den 8th århundre f.Kr. Historier om universets opprinnelse går sannsynligvis lenger tilbake enn det, men det er trygt å si at mennesker i minst tre årtusener har stilt hypoteser om hvordan verden vi ser rundt oss i dag ble til. Big Bang er den siste av disse hypotesene, og selv om de fleste fysikere vil være raske til å protestere mot at det er en enorm forskjell mellom gammel myte og vitenskapelig teori, er ikke alle enige.
FORSLAG TIL LESING
Big Bang skjedde ikke
Av Eric J.Lerner
Det er de, som Sabine Hossenfelder, som tror at fysikk sannsynligvis aldri vil kunne fortelle oss hvordan universet ble til og argumenterer for at vi bør tenke på Big Bang-teorien som lite mer enn en annen skapelsesmyte. Og så er det Eric Lerner. Forfatteren av en nylig artikkel “The Big Bang skjedde ikke” som gikk viralt, artikulerte Lerner en utfordring til den nåværende vitenskapelige konsensus innen kosmologi som forårsaket en del oppsikt. Den 1. oktoberst, på HowTheLightGetsIn-festivalen i London, deltok Lerner i en debatt med den teoretiske fysikeren Julian Barbour og astrofysikeren Claudia Maraston, og satte noen utfordringer til Big Bang-teorien på prøve, foran et levende publikum. Til tross for at temaet var eksplosivt, var debatten sivil, selv om den var opphetet.
___
I Karl Poppers termer, mener Lerner at Big Bang-teorien har blitt forfalsket – den har gitt spådommer, og observasjon har motsagt dem – derfor må teorien avvises.
___
For Lerner handler vitenskap om spådommer, og ifølge ham har Big Bang-teorien systematisk mislyktes i å komme med nøyaktige spådommer. I stedet har det krevd konstant justering og postulering av hjelpehypoteser som inflasjon – den teoretiserte ekstremt raske ekspansjonen av universet i dets veldig tidlige øyeblikk – og mystiske (og likevel uobserverte) enheter som mørk materie og mørk energi, for å hjelpe teori passer til stadig mer motstridende observasjoner. I Karl Poppers termer, mener Lerner at Big Bang-teorien har blitt forfalsket – den har gitt spådommer, og observasjon har motsagt dem – derfor må teorien avvises. Det siste beviset som Lerner mente motsier Big Bang-teorien, kommer fra de forferdelig vakre bildene av James Webb-teleskopet. Det disse bildene ser ut til å vise er at de fjerneste galaksene som vi nå har vært i stand til å se er mye mindre enn vi forventer å se under Big Bang-rammeverket.
___
Maraston la til at som en astrofysiker som studerer lysspekteret til fjerne galakser, mener hun at noen data fra James Webb-teleskopet ikke er robuste og ble publisert for tidlig.
___
Claudia Maraston, professor i astrofysikk ved University of Portsmouth, forsvarte Big Bang-teorien ved å legge frem de viktigste observasjonene hun ser på som støtte for den. For det første er det fenomenet kosmisk mikrobølgebakgrunnsstråling, kjent som CMB. Dette er den svake elektromagnetiske strålingen som ser ut til å bli observert, uansett hvilken retning vi ser på himmelen. Kosmologer har tatt dette for å være en rest av den faktiske Big Bang-hendelsen, et fossil hvis du liker skapelsen av universet. For det andre, hevdet Maraston, er Big Bang veldig flinke til å forutsi overfloden av primordiale elementer i universet, spesielt helium, som vi finner i de eldste stjernene. Til slutt ser Big Bang-teorien ut til å være den beste forklaringen på det Hubble først observerte – at lyset fra fjerne galakser forskyves mot den røde enden av spekteret. Denne rødforskyvningen har blitt tolket til å være forårsaket av Doppler-effekten – hva som skjer med elektromagnetiske bølger når objektene som sender ut dem beveger seg bort fra oss – og i sin tur har det blitt tolket som bevis på at universet utvider seg.
FORESLÅTT VISNING
Bang Goes the Big Bang
Med David Malone, John Ellis, Laura Mersini-Houghton, Roger Penrose
Maraston la til at som en astrofysiker som studerer lysspekteret til fjerne galakser, mener hun at dataene fra James Webb-teleskopet antyder at de mest fjernt observerte galaksene ikke har den størrelsen eller alderen som vi forventer at de skal være, under Big Bang-teorien , er ikke robuste og ble publisert for tidlig.
___
Barbour erklærte berømt at han trodde ideen om et ekspanderende univers “stinker!”
___
Julian Barbour, mest kjent for sine idiosynkratiske syn på tid, erklært å være mer på siden av Maraston enn Lerner når det kom til Big Bang, men med ett stort forbehold: Barbour kjøper ikke ideen om at universet utvider seg. Faktisk, i en utveksling med astronomen Royal, Martin Rees, erklærte Barbour berømt at han trodde ideen om et ekspanderende univers “stinker!” Martin Rees, etter Barbours egen fortelling, var ikke imponert. Hovedårsaken til Barbours motvilje mot å akseptere ideen om et ekspanderende univers er konseptuell. Størrelse er alltid relativ: vi kan bare fortelle om et objekt er stort eller lite, eller faktisk utvider seg, ved referanse til den faste størrelsen til et annet objekt. Men når det gjelder hele universet, er det ikke noe fast objekt utenfor det vi kan sammenligne det med, så selve ideen om et ekspanderende univers ser ikke ut til å gi mening. I stedet, foreslo Barbour, bør vi tenke på universet som endrer form – det vi ville være i stand til å oppdage som observatører i universet. Selv om Barbour ikke ønsket å innrette seg med Lerner, hørtes det ut som hans syn på et formendrende univers er nærmere Lerners antydning om at universet utvikler seg, ikke utvider seg. Faktisk har Barbour nylig fremmet ideen om at universet får kompleksitet og orden med tiden. Det høres ganske nært opp til evolusjon.
___
“Alle ville være opptatt av å forlate teorien hvis det finnes et bedre alternativ, ingen er gift med Big Bang-teorien.”
___
Lerner kom tilbake til sitt opprinnelige, men kraftige poeng: en vitenskapelig teori skal gi spådommer om observasjoner vi ikke har gjort ennå, og hvis disse spådommene viser seg å være feil, så er det så mye verre for teorien. Når vi går tilbake til James Webb Telescope-bildene, hevdet Lerner at den lille størrelsen på de fjerneste galaksene teleskopet var i stand til å observere er en av de observasjonene som burde være nok til å tilbakevise en sentral påstand fra Big Bang Theory: at universet er utvides. Hvis rødforskyvningseffekten vi observerer i fjerne galakser faktisk skyldtes det faktum at disse galaksene raskt gikk tilbake fra oss, ville disse fjerne galaksene, på grunn av rødforskyvningseffekten etter en viss terskel, begynne å virke større, snarere enn mindre, til de som er nærmere oss.
HowTheLightGetsIn, London 2022
Maraston så ikke ut til å bli rørt av dette – for henne kan data alltid settes spørsmålstegn ved. Data kan være feil, eller som hun sa det “modellavhengig”, noe som betyr at de allerede er tolket gjennom linsen til en bestemt modell og derfor kan tolkes annerledes. Spesielt når det kommer til James Webb-teleskopbildene, hevdet hun at det er djevelsk vanskelig å måle størrelsen på galakser, spesielt for de som er så langt unna “det vi ser kan bare være toppen av isfjellet” sa hun. Men kanskje viktigst av alt hevdet Maraston at det kan være noen observasjonsavvik her og der, og inflasjon er faktisk postulert uten at det finnes uavhengige bevis på det, men inntil det finnes et bedre alternativ, kommer forskerne til å holde seg til Big Bang teori. “Alle ville være opptatt av å forlate teorien hvis det finnes et bedre alternativ, ingen er gift med Big Bang-teorien.”
___
Lerners klage på at kosmologer stadig justerer teorien sin for å møte gjenstridige data er ikke så virkningsfull, det er det forskere ofte har gjort gjennom historien.
___
Denne tvisten minnet meg om uenigheten mellom Karl Popper og Thomas Kuhn i vitenskapsfilosofien. Lerner ser ut til å spille rollen som Popper her, som mente at vitenskapelige teorier gir klare spådommer, og når disse spådommene har vist seg å være i konflikt med observasjon, må teorien avvises – den har blitt forfalsket. Kuhn hadde imidlertid en forståelse av den noe mer komplekse naturen til vitenskapelig praksis og fremskritt. Kuhn hevdet at det meste av tiden, når forskere jobber innenfor et mottatt paradigme, blir observasjoner som kan virke motstridende bortforklart på ulike måter. Noen ganger blir selve dataene stilt spørsmål ved, noen ganger erstattes hjelpehypotesene som er nødvendige for å lage spådommer med andre (Popper erkjente også dette), og noen ganger postuleres nye enheter eller fenomener for å få teorien til å passe til dataene. Med andre ord, når vi ser tilbake på vitenskapens historie, “forfalsket” observasjon i seg selv nesten aldri en vitenskapelig teori, og det førte absolutt ikke til at forskere avviste den. Prosessen med vitenskapelige revolusjoner, med å gå fra en vitenskapelig teori til den neste, er mye mer komplisert. Så i henhold til denne tilnærmingen er ikke Lerners klage om at kosmologer stadig justerer teorien sin for å møte gjenstridige data, så virkningsfull, det er det forskere ofte har gjort gjennom historien.
Kuhn var imidlertid også svært klar over at disse “unnskyldningene” som forskere kommer med for kjæledyrteorien deres, det dominerende paradigmet for hver epoke, kan gå for langt. Det beste eksemplet på dette er forsøket til den eldgamle astronomen Ptolemaios på å holde på den aristoteliske modellen av solsystemet som hadde Jorden i sentrum og resten av planetene, så vel som Solen, som roterte rundt den, til tross for dataene. . Selv om det hopet seg opp en rekke observasjoner som var i konflikt med den aristoteliske modellens spådommer, avviste ikke astronomene det. I stedet begynte de å justere det, den mest alvorlige av disse justeringene var de postulerte episykler, bevegelser planetene skulle gjennomgå som ville forklare hvorfor de noen ganger så ut til å bevege seg bakover, i stedet for fremover, på nattehimmelen. Det som til slutt førte til overgangen til den kopernikanske modellen var ikke nye observasjoner, men en kollektiv desillusjon over Ptolemaios sin modell og løftet om at den nye teorien kunne overvinne noen av problemene.
FORSLAG TIL LESING
Tid er økning av orden, ikke uorden
Av JulianBarbour
Når jeg lytter til Lerners klager om kosmologer som postulerer eksistensen av mørk materie, mørk energi og inflasjon, med lite eller ingen uavhengige empiriske bevis, bare fordi de får Big Bang-teorien til å henge sammen med observasjon, hører jeg ekko av Ptolemaios som postulerer episykler for å redde den geosentriske modellen. Men det er vanskelig å si fra vårt nåværende utsiktspunkt om det bare er en del av vitenskapens normale virkemåte eller bevis på at Big Bang-paradigmet har gått sin gang og at et nytt paradigme er rundt hjørnet.
Big Bang-teorien var i seg selv et resultat av en vitenskapelig revolusjon, som styrte det forrige paradigmet til Steady State-modellen, som hevdet at universet ikke hadde noen begynnelse, ingen ende vil ha, og at materie ble kontinuerlig skapt, og dannet nye stjerner og galakser. Det Lerner peker på er kanskje begynnelsen på slutten av den Big Bang-revolusjonen. Uansett, Kuhn hadde rett i det faktum at det skal mye mer til enn å peke på motstridende data for at forskere skal avvise en dominerende teori: et nytt, mer lovende alternativ må være tilgjengelig, og det er ennå ikke funnet.