Författare: Ulf Danielsson

The physics of Julkalendern 13/12 2019

Ulf Danielsson Universum ,
Biggest Bang, del 13: Tyra tänker tillbaka på när hon träffade Felix på Halloween. Bild: Anna Sandler

Våra hjältar skall åka till universums slut. Kan man göra det? Och hur långt är det dit i såfall? Ju längre bort vi ser desto längre bakåt i tiden ser vi. Vi kan förstås inte se längre tillbaka i tiden än till universums födelse för nästan 14 miljarder år sedan. Det heta plasma vi då ser har under de följande 14 miljarderna år utvecklats till galaxer som förmodligen liknar  de i vår del av universum. Fast dessa galaxer kan vi ju inte se – vi ser hur de såg när de bara var plasma för 14 miljarder år sedan. Just NU befinner de sig på ett avstånd av 45 miljarder ljusår – bortom den kosmiska horisonten – och vi kommer aldrig att kunna resa dit eller ens kunna se dem.

Universum expanderar helt enkelt så snabbt att vi aldrig kommer att kunna utforska det i dess helhet. Och finns det ett slut, eller någon slags kant, kommer vi aldrig att kunna ta oss dit. Att ta sig till universums slut på bara 23 miljarder år (även om redan detta är en väldigt, väldigt, VÄLDIGT lång tid) kräver alltså att man skyndar sig rätt rejält. Om man nu inte åker moturs förstås.  

The physics of Julkalendern 10/12 2019

Ulf Danielsson Universum ,

Biggest Bang, del 10: Utanför rymdväktarnas port. Bild: Anna Sandler

De flyger moturs. Detta var alltså lösningen. Genom att flyga moturs står tiden still på jorden och de kan komma hur långt som helst på ingen tid alls. Min tidigare analys måste alltså förkastas. Att flyga moturs förefaller vara effektivare än ens warpdrive i Start Trek.

Hur det går till är en fråga för sig, men konsekvenserna välkända. Om man kan resa snabbare än ljuset (vilket man tror är omöjligt) kan man också resa bakåt i tiden (dvs resa ”moturs”). Det ena ger det andra. Problemet är att det snabbt leder till paradoxer om man reser tillbaka för att träffa sig själv. Om man träffar sig själv innan man stiger in i tidsmaskinen (eller överljusrymdskeppet) och hindrar sig själv från att resa iväg vad händer då? Tja, då kan man ju inte resa tillbaka i tiden för att göra just det. Inget hänger ihop och hela universum skulle explodera i en enda stor självmotsägelse. Detta om något vore väl ett sätt att förstöra hela universum. En ledtråd till den fruktansvärda Horgatt Malex?

I ett välordnat universum som inte balanserar på gränsen till undergången måste det finnas en fysikalisk princip som förbjuder resor av sådant slag. Om du reser tillbaka i tiden för att medvetet försöka orsaka en paradox kommer du i efterhand – ibland till din stora förvåning – upptäcka att vad du än försöker göra är det PRECIS det som krävs för att det INTE skall bli några paradoxer.

Fortsättning följer.

The physics of Julkalendern 6-7/12 2019

Ulf Danielsson Universum ,

Igår lyfte Fiaten och flög ut i rymden. Idag hämtades den upp av ett utomjordiskt rymdskepp. Frågan är hur långt den kom? Rufsa hade ganska snart efter start föreslagit att de skulle svänga vänster vid Pluto. Gick det så snabbt att ta sig ut ur solsystemet?

Tidigare konstaterade vi att man med hjälp av några kilo ruttna äpplen och känd fysik skulle kunna komma upp i en tiondel av ljusfarten. Avståndet till Pluto är runt 5 miljarder kilometer vilket det tar ljuset ungefär 5 timmar att färdas. Med en tiondel av ljusfarten skulle det ta 2 dygn.

Ytterligare en komplikation är att man inte kan öka farten riktigt hur snabbt som helst om det skall vara någorlunda bekvämt. Eftersom ingen i Fiaten verkar klaga, och tyngdlös verkar man inte heller vara, tyder detta på en acceleration motsvarande ungefär jordens tyngdacceleration. Det känns alltså som hemma på jorden. I den takten tar det drygt en månad att komma upp i en tiondel av ljusfarten och resan till Pluto tar drygt 11 dygn.

Med dessa beskedliga hastigheter kan man heller inte räkna med någon hjälp av att tiden går långsammare på ett rymdskepp som reser snabbt. Det är först när man börjar närma sig ljusfarten som det börjar hända saker. I ett bekvämt accelererande rymdskepp skulle man kunna hinna till galaxer miljarder ljusår bort och hem igen på en livstid. Fast på jorden skulle det förstås ha gått miljarder år.

Rufsa måste alltså ha skämtat och de befinner sig knappast längre bort än månen när de stöter på rymdskeppet. (Till månen skulle det ta ungefär två och en halv timme med rimlig acceleration.)

Det är hur som helst lovande att de träffat på det utomjordiska rymdskeppet som förefaller betydligt mer avancerat än vad de hittills haft tillgång till. Kanske det är kapabelt till en snabbare resa genom rymden?

The physics of Julkalendern 3/12 2019

Ulf Danielsson Universum ,
Del 3: Ruttna äpplen

Idag fick vi veta vilket bränsle farmors Fiat använder för sina rymdresor: ruttna äpplen. Fem, eller för att vara precis, 6 kilo ruttna äpplen rymmer tanken. Frågan är hur fort man kan åka med hjälp av detta? Det bästa är om kan omvandla äpplena till ren strålning och skapa en laserstråle som fungerar som raket. En liten överslagsräkning med hjälp av Einsteins relativitetsteori visar att man bör kunna komma upp i ungefär 30000 km/s, dvs en tiondel av ljusfarten. Inte så pjåkigt men trots detta en beskedlig fart i kosmiska sammanhang och det är ingen risk för att vindrutetorkarna trillar av. Vi får se om beräkningen håller…

The physics of Julkalendern 1/12 2019

Ulf Danielsson Universum ,

Bildresultat för biggest bang

Årets radiokalender, The Biggest Bang, är full av fysik. Bloggen kommer att bevaka och kommentera.

I första avsnittet berättar Lukas om hur det tar tre miljoner år att komma tillbaka ut ur ett svart hål. Tja, har man ramlat in i ett svårt hål kommer man faktiskt aldrig ut igen. (Om man nu inte räknar att man så småningom kommer ut som Hawkingstrålning, men det tar JÄTTELÅNG tid.) Men Lukas menar kanske inte att man verkligen trillat hela vägen in utan att man uppehåller sig i en omloppsbana kring det svarta hålet som ligger så nära som möjligt? I science-fictionfilmen Interstellar handlar det just om en sådan planet i bana kring ett supermassivt svart hål. Tiden på planeten går hela 60000 gånger långsammare än på jorden. 50 år på den planeten skulle faktiskt motsvara 3 miljoner år oss på jorden. Hur stor skillnaden blir beror på hur snabbt det svarta hålet roterar.

En annan fråga som kommer upp redan i första avsnittet är vad som händer om man reser snabbare än ljuset med farmors gamla Fiat. Enligt Lukas kommer vindrutetorkarna att trilla bort. Faktum är att det nog inte är det enda att oroa sig över. Det skulle krävas oändligt med energi att ens komma upp i ljusfarten, och om man ändå kunde åka fortare än ljuset – vilket man alltså inte kan (tror jag) – skulle man också kunna resa bakåt i tiden. Vilket skulle vara JÄTTEKONSTIGT.

Mer om årets radiokalender finns på Vetandets värld där jag samtalar med Camilla Widebeck och astronomen Susanne Aalto.

Nobelpris i fysik 2019

Ulf Danielsson Solsystemet, Universum , ,

Årets Nobelpris i fysik handlar om förståelsen av jordens plats i universum. Ena hälften handlar om universums historia och sammansättning, den andra hälften om existensen av andra solsystem.

Här en länk till presentationen av årets pris…

… där de flesta läsare av en blogg som denna nog känner igen de första meningarna i presentationen av det vetenskapliga innehållet efter ungefär 6.10…

Om du vill briljera inför dina vänner, servera dem en kopp kaffe där 69% är kaffe, 26% mjölk och 5 procent socker (var noga när du blandar!), rör om och förklara att de får smaka universum självt. Just så är proportionerna mellan den mörka materien, den mörka energin och den materia som vi och stjärnorna består av. Det är bara sockret i koppen vi har någon koll på, resten vet vi att den finns men inte vad den består av. James Peebles får priset för att ha klurat ut hur man ur återskenet från ursmällen kan läsa av innehållet.

Den andra delen av priset, till Michel Mayor och Didier Queloz, handlar om en uråldrig dröm: finns det planeter kring andra stjärnor? Finns det andra solsystem? 1995 upptäckte de den allra första planeten runt en annan sol. Du kan själv se stjärnan under en mörk och klar hösthimmel i stjärnbilden Pegasus, den flygande hästen. Planeten är av oväntat slag: lika stor som Jupiter men så nära sin sol att den bara behöver drygt fyra dagar för ett varv. Hett om öronen är det också, runt tusen grader.

Någon som inte skulle ha varit förvånad är Anders Celsius som i De pluritatate mundorum (Om existensen av andra världar) från 1743 (eller kanske hans student Isak Svanstedt) skriver:

Eftersom de enskilda fixstjärnorna alltså också är solar som skickar ljus och värme lika långt ut som vår egen sol och de dessutom troligen befinner sig lika långt från varandra som från vår egen sol och sålunda är ytterst lämpliga att fungera som solar, och de alltså inte på något sätt kan sägas vara skapade för vår jords eller ens för vårt solsystems skull, blir det inte bara troligt utan nödvändigt att det kring dem cirklar planeter som behöver deras ljus och värme. Ty annars skulle enorma solar ha skapats, från vilka ingen nytta någonsin strålade till någon, ja inget vore bekant för någon om dess existens, och det är det mest dåraktiga man kan tänka sig. Alltså bör vi tänka oss lika många solsystem som det finns fixstjärnor, och även om de inte liknar vårt till fullo överensstämmer de likafullt med planeterna i detta solsystem i så måtto att de tjänar som boställen åt såväl förnuftiga som oskäliga varelser. (Översättning Krister Östlund.)

Inget nytt under solen, vare sig vår egen eller någon annans.

Finns information? Ett meningsutbyte med Olle Häggström

Ulf Danielsson Medvetandet ,

För några veckor sedan hade jag ett meningsutbyte med matematikern Olle Häggström på Patrik Lindenfors Facebooksida om begreppet information och huruvida information verkligen existerar. Jag fann det tillräckligt intressant för att förtjäna publicering på bloggen, och med Olles tillåtelse gör jag det här nedan.

Det hela började med att Patrik läste en intervju med mig, rubricerad Tro inte på spöken, i senaste Axess, och blev provocerad, något han uttryckte i sin Facebookpost. Olle hade själv blivit provocerad på ungefär samma sätt när han läste samma intervju någon vecka tidigare. Hur som helst, jag svarade Patrik, Olle hakade på, och resultatet blev som följer. Också Olle har publicerat utbytet på sin blogg tillsammans med kommentarer.

UD: Det som är märkligt är att det jag hävdar inte ses som en självklarhet för den med en naturvetenskaplig grundsyn. Att säga ”information är en egenskap hos materien” är snömos. Låt mig ta ett exempel. En vägskylt med talet 70. Skylten informerar oss om att här får man inte köra fortare än 70 km/h (åtminstone om skylten befinner sig i Sverige). Denna information är inte alls en egenskap hos själva skylten. Det finns inte ens något ”70” hos den materia som bygger upp skylten. Om en symbolreform genomfördes där siffrorna 3 och 7 bytte betydelse skulle detta inte på något sätt förändra karaktären hos den materia som skylten består av. Isolerat innehåller skylten ingen som helst information om en hastighetsbegränsning. För att det som skylten avses förmedla skall ha någon mening krävs att ett annat materiellt system, vanligen den biologiska hjärnan hos en bilförare, gör en tolkning av skylten och förhoppningsvis justerar sitt beteende. Den aktuella informationen existerar inte oberoende av denna växelverkan utan enbart i relation till en uttolkare.

Mitt enkla budskap är att allt är materia och att alla de modeller vi gör av världen, inklusive de begrepp vi använder oss av, inte existerar på annat sätt än i sin materiella form. Vi är begränsade biologiska varelser, fångna i och delar av samma fysiska värld som den vi vill beskriva. Det finns en objektiv fysisk värld (detta är förövrigt det enda som finns) som vi med viss framgång lyckas beskriva med hjälp av vetenskapliga modeller som gör bruk av begrepp som matematik, information och naturlagar. Dessa begrepp utgör en karta som sitter rent fysiskt i våra huvuden och liksom alla kartor inte är identisk med den objektiva verklighet den försöker spegla.

I det dagliga livet behöver man inte vara så noga med åtskillnaden. Man kan många gånger handskas med begreppen som om de var identiska med verkligheten. Det är just det som är så fiffigt med riktigt bra modeller. Men när man vill gå lite djupare är det helt centralt att upprätthålla distinktionen. Begreppet information har i vissa kretsar getts en betydelse som går långt utöver den väldefinierade roll den spelar i vetenskapligt modellbygge (inklusive inom den esoteriska fysik som jag sysslar med rörande kvantgravitation och svarta hål.) Den ges i populärkulturella sammanhang en obeorende existens som inbjuder till spekulationer som gränsar till det rent religiösa när man inbillar sig att mänskliga medvetanden kan reduceras till ettor och nollor och via något som liknar själavandring laddas upp på datorer. Det är detta larv jag vänder mig emot.

OH: Om medvetandet kan man ha olika uppfattning, Ulf, vilket du och jag har (se gärna Avsnitt 3 i http://www.math.chalmers.se/~olleh/UploadingPaper.pdf), vilket i sin tur är helt i sin ordning. Men din tvärsäkerhet förvånar mig en smula, och om jag hade varit en upload hade jag blivit förnärmad och förgrymmad över den flagranta kol-chauvinism du ger uttryck för!

Att döma av ditt exempel med 70-skylten verkar du ha en Searliansk syn på informationsinnehåll och medvetande – en syn jag personligen har svårt att acceptera. Låt mig utmana med att i ditt exempel byta ut 70-skylten mot plåten ombord på Pioneer 10 och 11 – eller för den delen en sekvens av N1*N2 ettor och nollor, där N1 och N2 är hyfsat stora primtal med ungefär samma kvot N1/N2 som höjd/längd hos plåten, och där ettorna och nollorna svarar mot svarta och vita pixlar i en digital bild av plåten. Anser du att även denna plåt, och dess digitala motsvarighet, saknar informationsinnehåll? Jag gissar (men rätta mig gärna om jag har fel!) att du i konsekvensens namn svarar nej på det, och därmed hamnar i en ståndpunkt jag finner orimlig.

UD: Om du inte har någon slug baktanke tillför dina exempel ingenting nytt. Min inställning är konsekvent densamma. Att symboler och ord i sig själva och oberoende av sitt sammanhang skulle kunna bära på en absolut mening jämställer jag med magi vilket är för mig fullständigt främmande. Det vore intressant om du gav din tolkning av exemplet med 70-skylten. Jag är särskilt intresserad av på vilket sätt en symbolreform (där betydelsen av symbolerna 3 och 7 byts ut) registreras av den materia som bygger upp skylten.

OH: En enda bit ger ingen information utan kontext. Knappast 10 bitar heller, men någonstans kring uppskattningsvis 100 eller 1000 bitar börjar det bli möjligt att förmedla något utan att mottagaren behöver känna till kontexten.

70-skylten är helt enkelt för torftig för att förmedla information till den som inte har relevant kodbok. Pioneer-plåten är det inte. Den bär på information som varje tillräckligt avancerad civilisation i vårt universum åtminstone till del kommer att (trots avsaknad av med oss gemensamt kulturell historia) kunna avkoda och på så vis begripa vår avsikt.

Måhända går det här att invända att det bara är genom den kontext som vårt universum och dess fysik ger som Pioneer-plåten blir begriplig, och att plåten därmed i sig inte bär på någon information. Den tankegången, om än en smula sökt, kan jag ändå ha en viss förståelse för, och jag blir i så fall tvungen att korrigera mitt exempel ett snäpp till:

Låt oss sända meddelandet

1101110111110111111101111111111101111111111111011110111
1111111111011111111111111111110111111111111111111111110...

Om vi utsträcker det till säg 1000 bitar så vågar jag lova att varje tillräckligt avancerad civilisation (i vårt universum med vår fysik, eller i något helt annat) som läser meddelandet kommer att tänka ”aha, primtalssekvensen!”. Denna information ligger i själva meddelandet och kräver ingen kontext överhuvudtaget. Eller om vi skickar en tillräckligt stor 3D-realisering (två rumsdimensioner och en tidsdimension) av Game of Life, så kommer reaktionen att bli ”Oh wow, vilken cool cellulär automat, kolla de har upptäckt hur man riggar en fabrik som tillverkar gliders!”. Denna information ligger i meddelandet och kräver ingen kontext överhuvudtaget. Och från Game of Life-exemplet är det lätt att gå vidare och inse att vi med tillräcklig ansträngning kan berätta i stort sett vad vi vill om livet här på jorden utan att mottagaren behöver ha någon med oss gemensam kodbok eller kontext överhuvudtaget.

Allt detta kan man förstås förneka om man ditchar den matematiska platonismen och hävdar att matematiken blott är en kulturell konstruktion, men då har man verkligen irrat bort sig. Primtalssekvensen finns, oavsett oss människor, eller något fysiskt överhuvudtaget.3

UD: Jag tror vi gjort framsteg. Du tillstår att

det bara är genom den kontext som vårt universum och dess fysik ger som Pioneer-plåten blir begriplig, och att plåten därmed i sig inte bär på någon information.

Du ser det visserligen som lite sökt men ändå som varande en möjlig ståndpunkt. I mer lättviktiga sammanhang behöver man inte vara så petig men när det gäller det vi nu avhandlar är det centralt. Utan ett yttre kontext bär alltså inte ens Pioneerplåten på någon information.

Vi skulle kunna lämna allt vid denna bräckliga enlighet och ta sommarlov, men jag kan inte låta bli att dra det ett varv till. Precis som du indikerat kopplar detta över till Searle och gör enligt min mening teorin om medvetande baserat på beräkningar ohållbar. En räknande dator är inte mer medveten än en 70-skylt. Oavsett om någon tittar på den eller ej.

Jag gissar att din utväg blir en platonsk syn på matematiken – vilket jag förstår är vad du förespråkar. För egen del finner jag en utanför materien existerande idévärld full med matematik lika orimlig som en religiöst motiverad andevärld. Lyckligtvis finns andra alternativ till platonismen än kulturell konstruktion. Som motståndare till allt vad dualism heter ser jag det som betydligt rimligare att matematiken till en del är biologiskt konstruerad och djupt rotad i våra evolverade hjärnor baserad på en rent fysisk erfarenhet av världen. För mig är fysiken och materien mer fundamental än matematiken. Om detta är vi nog knappast överens.

OH: Tack Ulf för i någon mån klargörande svar! Om vi här har närmat oss roten till våra divergerande ståndpunkter är det helt klart ett framsteg. Att fysiken skulle utgöra ett fundament för matematiken är mig mycket riktigt främmande, men är kanske inte så lätt att motbevisa (bortom i intuitiva upplevelser grundade utrop typ ”hur i hela fridens namn skulle ett stycke materia kunna ha betydelse för huruvida antalet primtal är oändligt?”). Vi kanske får anledning att återkomma i ämnet?

Tills dess, tillåter du att jag återpublicerar vårt replikskifte på min blogg?

UD: Så många gånger du vill!

UD: Hoppas på tillstånd för en parallell publicering?

OH: Såklart!

* * *

I kommentarerna på sin blogg ifrågasätter Olle hur jag kan vara så tvärsäker på att en dator kan vara medveten. Vore inte lite ödmjukhet på sin plats? Det är riktigt att det inte är särskilt mycket man kan vara helt säker på. Liknande kritik kan framföras mot påståenden om att Gud inte finns, att det inte finns ett liv efter döden eller att det inte finns spöken.  Att man inte kan motbevisa ett givet påstående innebär dock inte att det inte kan finnas goda skäl att avvisa det. Och detta menar jag gäller lika mycket existensen av spöken som att datorer kan bli medvetna. 

Argumentet för att datorer skulle kunna bli medvetna utgår från en analogi. Vi vet att människor är medvetna. Det som karaktäriserar en mänsklig hjärna är att den kan bearbeta information. En dator kan göra samma sak och det är därför rimligt att tro att en tillräckligt avancerad dator också kommer att vara medveten.

Argumentet emot medvetna datorer utgår istället från en dator som ett fysiskt system likt vilket annat fysiskt system som helst. Vi har en fullständig förståelse av alla ingående komponenter och det finns inget gåtfullt alls med hur en dator uppträder. Det finns alltså inga belägg för att det i datorn skulle finnas några fenomen av typen medvetande och inget nytt kan heller förklaras av en sådan hypotes. Det är därmed lika dumt att tro att ett sådant medvetande skulle finnas som att tro på spöken. Trots att vi inte kan vara alldeles säkra på hur det ligger till föreligger ingen symmetri mellan existerar och existerar inte – den andra ståndpunkten är veenskapligt mycket rimligare än den första.

Det faktum att vi som människor rent empiriskt kan konstatera att just vi faktiskt har ett medvetande blir en separat fråga. Se vidare blogginlägget Dra ur sladden (med länkar vidare) i samband med en tidigare diskussion mellan Olle och mig. Världen är på riktigt är också relevant.

Med datorer avser jag för övrigt maskiner konstruerade utifrån en teknologi som är av princip samma slag som dagens. Självklart kan framtiden erbjuda andra möjligheter. Den mest lovande, och skrämmande, är att utnyttja biologi och genteknik.

Jag har genom åren haft flera givande och underhållande diskussioner tillsammans med Olle. Det mesta har vi varit överens om – läs gärna på Olles blogg om ett remarkabelt möte med klimatförnekare vi hade tillsammans för ett antal år sedan. De gånger man inte är överens måste det viktiga vara att lyhört försöka förstå den andres argument och hjälpa till att göra dem så starka som möjligt. Detta är något som alltid karaktäriserat våra samtal.

Full fart på LIGO: svarta hål som äter neutronstjärnor

Ulf Danielsson Universum

Det har inte varit så mycket i offentligheten om LIGOs nya observationer. LIGO har i sin nya uppdaterade skepnad varit igång i ungefär en månad och hittar kolliderande svarta hål och neutronstjärnor en gång i veckan. Bästa sättet att hålla sig uppdaterad är med hjälp av en fiffig app.

Hittills har man samlat på sig GW190408an, GW190412m, GW190421ar, GW190425c (inte bekräftad), GW190425z och GW190426c. Två stycken samma dag den 25 april så det räcker inte att bara benämna händelserna med datum. De tre första handlar om kolliderande svarta hål (börjar bli vardagsmat…), medan GW190425z tycks vara två kolliderande neutronsjärnor. Något sådant har man bara sett vid ett tidigare tillfälle – den spektakulära händelsen i augusti 2017 där man också kunde se kollisionen med vanliga teleskop. Läs mer här. Avståndet lite längre denna gång, runt en halv miljard ljusår. Man har försökt hitta den optiska motsvarigheten men hittills har man bara haft falsklarm. Området på himlen man behöver söka av är också mycket större.

GW190426c verkar möjligen kunna vara något nytt: ett svart hål som äter upp en neutronstjärna. Analysen är långt ifrån klar. Men någonstans här:

… på himlen inträffade det.

Skaffa appen! Men glöm inte att stänga av larmet om du inte vill väckas mitt i natten av kosmiska kollisioner.

Interstellar – på riktigt

Ulf Danielsson Universum

Vilken fantastiskt tid om man är intresserad av fundamental fysik – särskilt svarta hål. LIGO och observationen av gravitationsvågor från kolliderande svarta hål för några år sedan, och nu det här.

Vid dagens världsomspännande preskonferens presenterades resultaten från en bokstavligt talat världsomspännande forskningsprojekt: Event Horizon Telescope. Mer om bakgrunden finns att läsa här.

Nu har man alltså äntligen lyckats att ta den allra första bilden – en riktig bild – av ett svart hål. Verklighetens svar på filmen Interstellar. Det är två svarta hål man fokuserat på. Det i centrum av vår Vintergata med en massa på några miljoner gånger solens och det i centrum av galaxen Messier 87 i Virgohopen som är tusen gånger större. Eftersom det senare ligger tusen gånger längre bort ser de ungefär lika stora ut på himlen. Eller små. Som en golfboll på månen. Fast svart.

I praktiken visade det sig att det var det svarta hålet i M87 som var lättast att avbilda med lagom mycket materia i vägen. Delvis nog beroende på att det vänder sin ena pol nästan rakt mot oss. Vinkeln är bara 17 grader. Detta är skälet till att bilden inte ser riktigt ut som i Interstellar som visar ett svart hål med skiva med infallande gas rakt från sidan. Mer förklaring här.

Bilden är inom felmarginalen helt cirkulär vilket är att vänta om man ser det svarta hålet från ett sådant håll. Från sidan skulle rotationen platta till det. Ett nästa steg – om man vill hitta ny fysik – blir att mäta formen riktigt noga och se om det finns någon avvikelse.

Håll koll på EHT framöver. Det här är bara början.

Vårt universum rider på en mörk bubbla i en extra dimension

Ulf Danielsson Universum , , , , , ,

English translation below.

Idag publicerar Physical Review Letters vår nya teori om universums mörka energi. För teoretisk fundamental fysik är PRL den mest prestigefulla tidskriften (Nature och Science kan i sammanhanget jämföras med Hemmets Journal). Artikeln omnämndes i somras av Scientific American i en intervju om den nya krisen inom strängteorin.

I korthet går det ut på att hela vårt universum rider på randen av en bubbla som expanderar i en extra dimension. Det ser ut ungefär så här:

Vårt universums tre rumsdimensioner svarar mot randen av bubblan, medan radien av den växande bubblan är den extra dimensionen. Liknande bilder av vårt universum kan man hitta i den populärvetenskapliga litteraturen men vad vi visar är att det bokstavligt kan vara sant om man har koll på sin strängteori. Av strängteorins nio rumsdimensioner måste fem vara riktigt små och ihoprullade medan fyra hyfsat stora för att det skall fungera. Den fyrdimensionella (eller femdimensionella om man räknar in tiden) rymden är instabil och här och var bildas bubblor som börjar växa. Detta svarar mot ett universum som föds. Det märkliga med modellen är att bubblorna expanderar på ett sådant sätt att den som rider på randen får för sig att det finns en mörk energi. Egentligen handlar det bara om en effekt av den extra dimensionen.

Men hur är det med de underliga dödsstjärneliknande strålarna på bilden? För att allt skall fungera måste den materia som du, jag och stjärnorna består av utgöras av strängar som sträcker sig ut i den extra dimensionen. Deras ändpunkter på bubblan tolkar vi som fundamentala partiklar typ kvarkar och elektroner.

Och varför skall man tro på detta? För att det ser ut att fungera och att andra alternativ inom strängteorin inte längre verkar hålla ihop. Nästa steg blir att kontrollera alla matematiska detaljer och hitta sätt att testa teorin mot observationer…

In English:

Our universe rides a dark bubble in an extra dimension

Today, Physical Review Letters publishes our new theory about the dark energy of the universe. For theoretical fundamental physics, PRL is the most prestigious journal (Nature and Science can in this context be compared to The Sun). The article was mentioned this summer by Scientific American in an interview on the new crisis in the string theory.

In short, our universe rides on the boundary of a bubble that expands into an extra dimension. It looks like this:

Our three space dimensions correspond to the boundary of the bubble, while the radius of the growing bubble is the extra dimension. Similar images of our universe can be found in the popular science literature, but what we show is that it can literally be true if you believe in string theory. Of the nine space dimensions of string theory, five must be really small and rolled up while four fairly large for it to work. The four-dimensional space (or five-dimensional if you include time) is unstable and here and there bubbles are formed that begin to grow. This corresponds to the birth of a universe. The marvelous thing about the model is that the bubbles are expanding in such a way that the rider on the bubble observes dark energy. Actually, it’s just an effect of the extra dimension.

But what about the strange death-star-like rays in the picture? For everything to work, the matter that you, me and the stars consist of must be strings that extend out in the extra dimension. We interpret their end points on the bubble as fundamental particles like quarks and electrons.

Why should you believe in this? Because it seems to work and that other options within string theory no longer seem to hang together. The next step is to check all mathematical details and find ways to test the theory against observations …