Författare: Ulf Danielsson

Inga supercivilisationer i Andromedagalaxen?

Ulf Danielsson Universum , ,

Man uppskattar att det kan finnas 100 miljoner jordliknande planeter bara i Vintergatan. Det kan därför finnas goda skäl att i likhet med SETI-projektet vända örat mot rymden för att försöka snappa upp eventuella meddelanden. Kanske sägs det något intressant? Detta alldeles oavsett om signalerna är direkt menade för oss eller utgör del av interstellär kommunikation som vi inte har med att göra. Men det finns hundratals miljarder stjärnor i Vintergatan och det kan vara svårt att hitta rätt.

Ett mer systematiskt tillvägagångssätt vore att lyssna till alla stjärnor i en stor galax på en gång. Och om civilisationen är tillräckligt avancerad borde det väl vara möjligt att snappa upp signaler som sänds också mellan galaxer. Så varför inte söka av den närmaste riktigt stora galaxen, Andromedagalaxen? Detta är just vad man nyligen gjort med VLA, 27 stora radioteleskop i New Mexico. Den vetenskapliga artikeln hittar du här.

Forskarna har undersökt inte bara Andromedagalaxen utan också den mindre Triangelgalaxen (M33) och på så sätt täckt in en biljon stjärnor med potentiellt flera hundra miljoner jordliknande planeter. Under 12 timmar har man lyssnat i ett våglängdsområde kring vätes 21-centimeterslinje. Man brukar ofta argumentera för att det är just den kanalen man skall ratta in om  man vill lyssna till de intergalaktiska sommarprogrammen.

Om civilisationer är någorlunda vanliga, och framförallt överlever tillräckligt för att utveckla riktigt avancera teknik – kanske i miljoner år — vore det väl inte så konstigt om någon av dessa riktade sina antenner mot en närbelägen stor galax, i Andromedagalaxen ligger Vintergatan bäst till, för att locka lite nya lyssnare. En effekt på 1017 W i en sändning som täcker hela Vintergatan skulle räcka för VLA. Man lyssnade… och hörde inte någonting.

(Ett test visade förövrigt att man med lätthet kunde fånga upp rymdsonden Voyager 1 på sin väg ut från solsystemet. Den befinner sig nu på ett avstånd av 17 ljustimmar och sänder med den ynkliga effekten 10 W. På Andromedagalaxens avstånd, en miljard gånger längre bort, skulle signalen ha varit 1018 gånger svagare, och det skulle ha krävts att man brassade på med 1019 W för att få samma utslag.)

1017 W är mycket. 100 miljoner Forsmark 1 skulle det motsvara. Men om man istället använder stjärnljus skulle en solfångare på jordens avstånd från en solliknande stjärna inte behöva vara större än 10000 km i kvadrat. Låter väl inte alldeles omöjligt för en civilisation som haft tusentals år, eller kanske miljoner, på sig att rita och bygga?

Men några sådan projekt tycks alltså inte vara i drift just nu bland Andromedagalaxens alla stjärnor. Så då vet vi det. Och detta säger väl åtminstone något om hur det står till med kommunikationsintresset där ute. Mer får vi veta när Yuri Milners Breakthrough Listener skannat av 100 galaxer med mycket högre känslighet och i ett vidare våglängdsområde.

Vetenskapsjournalisten Eugen Semitjov skrev på 1970-talet en bok med titeln ”Det kommer en dag då hela världen håller andan”. Den syftade på första gången människan får kontakt med utomjordingar. Som barn läste jag den gång på gång. Hoppas inte att det snart är dags för en lite dystrare titel: ”Det kommer en dag då det börjar kännas lite ensamt”.

Läs mer på bloggen i relaterade ämne här, här, här och även i Vårt klot så ömkligt litet. Lyssna gärna också på Filosofiska rummet med mig och Peter Linde.

Utbildning på universitetsnivå snart bredare än hög

Ulf Danielsson Universiteten ,

Om man vill smyga in en förändring av högskolans uppdrag är 18 juli ett perfekt datum. Det är nog just då som universiteteten befinner sig i sin allra djupaste sommarslummer. Det är länge sedan vårens sista tentor rättats och det dröjer lika länge till innan allt börjar om med omtentor och kurststarter. Ministern för forsknng och högre utbildning får gratuleras till att så skickligt prickat rätt i tid.

I en ekointervju presenteras ett lagförslag som för den oinvigde mest låter som en korrigering av ett korrektur: breddad rekrytering skall ersättas med breddat deltagande.

Några lundateologer fattade emellertid galoppen, trillade ur hängmattan och tog bladet från munnen på SvD- brännpunkt.  För att uttrycka det koncist och utan omsvep observerade lundensarna att ministern helt enkelt vill ha högre genomströmning på högskolan men att det inte får kosta ett skvatt. Oavsett om studenterna vill eller kan skall de släpas genom utbildningen och få sin examen. Och detta utan att ge avkall på kvaliteten.  Makten har talat.

Den korta ekointervjun ger inte många detaljer om hur ministern resonerar, och den fåordiga promemorian antyder att den nya formuleringen bara bättre beskriver vad som faktiskt redan görs, men ministerns replik till lundensarna är glasklar och bekräftar farhågorna

”Brett deltagande handlar inte om att sänka krav, utan om att låta lärandet stå i centrum. Det handlar om att studenterna ska få möta en pedagogik som inte utgår från traditioner, utan som utgår från vetenskap om lärande.”

Högskolorna missbrukar alltså sina resurser medan undervisningen är mossig och ovetenskaplig. Ministerns lösning är elegant: ”låt lärandet stå i centrum!” Ministern klagar i sin replik dessutom över att inträdet i högskolan för många blir som att komma till en annan värld. Och jag hoppas verkligen att det är just så. Högskolan skall inte vara en förlängning av grundskolan och gymnasiet utan erbjuda vuxna och motiverade människor utblickar till nya världar under eget ansvar. Läs och lyssna också till Göran Rosenbergs analys.

Det verkliga problemet med högskolan är nog snarare en allt större slätstrukenhet som inte gör intryck på någon. Stora studentgrupper föses ihop inom samma utbildning med enorma skillnader i förutsättningar och förväntningar.  En lösning som jag själv argumenterat för (tex här och här) är en differentiering mellan olika högskolor. Alla kan inte stöpas i samma form. Med en differenterad undervisning där läraren inte behöver slitas mellan ytterligheter vad gäller förmågor och förväntningar kan varje student få vad den behöver. För vissa innebär detta en praktisk yrkesutbildning med regional relevans och för andra möjligheten att känna fläkten från ett internationellt forskningsuniversitet. Men en sådan åtskillnad är nog inget som ministern vill veta av.

Det finns brister i studentunderlaget som nog inte kommer att åtgärdas i första taget. Vi får nog leva med att många alls inte har de nödvändiga förkunskaperna. Men att baxa den som varken kan eller vill över en nedsänkt ribba vinner ingen på. Ett bättre sätt att öka bredden är det tekniskt-naturvetenskapliga basåret vilket några företagsledare har fattat på DN-debatt.

Vill man satsa på breddad rekrytering och deltagande är detta något konkret med utsikt att fungera. Basåret är en gymnasieutbildning som sker i högskolans regi och ger den andra chans som många behöver efter ett undermåligt gymnasium. Men som det nu ser ut är det upp till högskolan själv att sätta av de resurser man anser är lämpliga. Bättre vore nog att lyfta ut basåret som en särskild post med separat finansiering och som ett särskilt uppdrag. Gärna spritt över landet för att fånga upp de förmågor som minstern fruktar skall gå förlorade.

Vad som bekymrar mig mest är nog hur universitetens ledningar kommer att reagera på de nya direktiven. En rimlig gissning är väl att man ytterligare ökar kraven på återrapportering från institutioner och fakulteter. De kommer att få  ange vad de gjort, vilka resultat som uppnåtts och vad som planeras. Kanske går det också att hitta på någon fiffig indikator att mäta som i bästa NPM-anda kan omvandlas i pengar. Därtill kommer reglementet kring pedagogisk vidareutbildning att stramas upp. Allt för att blidka ministern. Många extra timmar av meningslöst torrsimmande pappersarbete kommer att tas från lärarnas undervisningstid och kontakt med studenterna. Något breddat deltagande eller ökad genomströmning lär det knappast bli som ett resultat av detta. Men det finns ju mer man kan göra.

Sänkta krav vill ministern inte ha, men hur avgör man om kraven sänkts? Med ett förändrat innehåll, bättre anpassat till de nya studenterna och den nya pedagogik som ministern efterfrågar, är det inte svårt att sopa igen spåren. Det har gjorts förr.

Så småningom kan nog ministerns dröm om högskolan bli verklighet: en foglig kugge i samhällsmaskineriet där ingen behöver utsättas för svåra eller främmande tankar.

Hawking: Om Trump får hållas blir jorden som Venus

Ulf Danielsson Jorden , , ,

… men det är väl ändå att ta i? Jo, så är det nog.

Hawking har varnat för att jorden kan invaderas av aliens, tas över av artificiell intelligens och nu senast att den kan bli som Venus. Jag är inte riktigt säker på hur trovärdigt något av detta är men lite försiktig bör man nog vara innan man börjar raljera. Låt oss ta det där med Venus.

Hawkings varning har avfärdats som löjlig inte bara av klimatskeptiker utan också av serösa forskare, och lyckligtvis har de förmodligen rätt. Men det kan finnas skäl att gräva lite djupare i frågan. Redan James Hansen, ledande klimatforskare, spekulerade ju i den utmärkta ”Storms of my grandchildren” från 2010 om Venussyndromet, så alldeles tokigt ute kan väl Hawking inte vara?

Farhågan är alltså att Trumps agerande kommer att leda till fortsatta utsläpp av växthusgaser som till slut får klimatet att löpa amok och det blir lika illa som på Venus. Venus påminner om jorden men har en betydligt kraftfullare växthuseffekt pådriven av koldioxid och temperaturen ligger nära 500 C. Är det rimligt att det kan gå så illa att jorden steriliseras och stendör?

ESA

Inom fysiken kan man ofta komma långt genom grova uppskattningar där man utan detaljerade beräkningar hamnar nära sanningen om man åtminstone har tillräcklig insikt i vilka som är de avgörande faktorerna. Genom sunt förnuft och lite enkel matematik kan man pricka rätt så när som på någon faktor tio. Ett berömt exempel är Enrico Fermis uppskattning av antalet pianostämmare i Chicago. Utan att veta just någonting kan man argumentera sig fram till en hum.

Så, är det rimligt att jorden blir som Venus? Koldioxiden borde väl vara nyckeln. Hur ser det ut med storleksordningarna? Mängden koldioxid i Venus atmosfär är mer än 100000 gånger större än vad som finns i jordens atmosfär. Den mängd som vi har möjlighet att släppa ut genom förbränning av fossila bränslen är några gånger det som nu finns i jordens atmosfär. Det felar alltså en faktor hundra tusen. Detta enkla argument, baserat på storleksordningar, visar alltså att det inte finns en chans att Hawking har rätt. De några grader som dessa mängder kan åstadkomma är illa nog men något liknande Venus kommer inte på fråga. Svårare än så är det inte, tiopotenserna talar sitt tydliga språk. Slutsnackat, hur kunde Hawking vara så dum?

Slutsatsen må vara rätt, men argumentet är fullständigt fel. Och hur man argumenterar är ibland viktigare än slutsatsen.

Hur hänger det då egentligen ihop? Det som spelar en avgörande roll för jordens klimat är mängden vattenånga i atmosfären. Klimatskeptiker brukar med tröttsam ihärdighet påpeka vattenångans roll som växthusgas och framhålla hur liten relativ betydelse koldioxen har. Vad de missar är fenomenet ”regn”. Vatten är till skillnad från koldioxid i allmänhet flytande på jorden. Om halten vattenånga av någon anledning stiger i atmosfären korrigeras detta genom att vattenångan kondenseras och fälls ut som regn. Koldioxiden, däremot, kan ackumulera och leda till en förskjutning av jämvikten. Det är det som är det farliga.

Dock finns det fler än ett jämviktsläge förutom det behagliga tillstånd vi befinner oss i nu. Dels snöbollejorden med världsomspännande nedisning, och dels en våtbastu med en temperatur på flera hundra grader. Riktigt mycket vattenånga leder till en ogenomskinlig atmosfär som mycket ogärna släpper ut den värme som tillförs från solen. Detta möjliggör våtbastu. Det är alltså inte koldioxidhalten som i första läget skall forceras upp till riktigt höga halter – det är vattenångan. Hur kan detta gå till?

Några forskare undersökte detta med intressanta resultat för några år sedan. En i flera avseenden mer lättillgänglig text finns här. Det visar sig att en ökning av koldioxidhalten till omkring 30000 ppm (att jämföra med dagens 400 ppm) plockar bort den energibarriär som skyddar och stabiliserar klimatet och leder till en förödande kedjereaktion där vattenångan driver upp temperaturen till hundratals grader — typ Venus, fast våt.

Vad händer sedan? Den oerhörda hettan bakar så småningom ut koldioxid ur berggrunden, medan solvinden fräter bort vattenånga ur atmosfären. Slutresultatet blir ännu mer likt Venus där vattenånga saknas och atmosfären domineras av koldioxid.

Kan man få till de 30000 ppm som behövs? Pja, det blir nog svårt. Det krävs kanske tio gånger mer fossila bränslen än vad som finns tillgängligt. Inte ens om Trump och hans efterföljare fullständigt tappar förståndet och sätter fjutt på allt kol och tjärsand i värden lär det räcka. Men notera: istället för en betryggande faktor 100000 för lite rör det sig bara om en faktor 10. Kanske har vi räknat lite fel, kanske ett bara lite rubbat klimat dessutom kan få hjälp av lite metanhydrater som frigörs ur den sibiriska tundran och så….

Förmodligen inte. Om det hade varit möjligt hade det nog hänt i samband med PETM, en värmespik som drabbade jorden något tiotal miljoner år efter det att dinosaurierna försvann orsakad av ett plötsligt utsläpp av just metanhydrater.

Så, Hawking har med all säkerhet, eller åtminstone förmodligen, fel. (Liksom jag tror han har fel om AI och aliens.) Men hånskrattet gör bäst i att fastna i halsen.

Hur många pianostämmare tror du förresten det finns i Chicago? Hur säker är du? Hur mycket vågar du satsa på att du hamnar rätt inom en faktor tio?

Undergångsbubblorna

Ulf Danielsson Universum ,

English translation below

Jag har i de senaste blogginläggen förvarnat om att jag skulle berätta om vad ett svart hål egentligen är för någonting. Nu är det dags. Håll i dig, för det här är nytt, vilt och kanske alldeles åt skogen fel. Eller så är det rätt. Vi får se.

Man brukar ju föreställa sig ett svart hål som en avgrund utan återvändo. När man faller genom händelsehorisonten är allt för sent och en liten stund senare krossas man i singulariteten där tid och rum upphör. Så har man trott, men stämmer det verkligen?

Svarta hål leder till besvärliga paradoxer när man slår på kvantmekaniken – trogna läsare av bloggen drar sig till minnes en serie av inlägg. Problemet är faktiskt så besvärligt att det bästa nog vore om de svarta hålen i strikt mening inte fanns. Kan det till och med vara så att en fungerande teori för kvantgravitation, som strängteorin, faktiskt inte tillåter att de skapas? Tankar har börjat tänkas i den riktningen, och nu har jag, Giuseppe Dibitetto och Suvendu Giri hittat en sådan möjlighet just med hjälp av strängar. Artikeln finns här.

Vad vi påstår är att ett svart hål är som en såpbubbla. Ja, just en såpbubbla. Fast inte riktigt vilket slags såpbubbla som helst.

På långt håll ser det ut som ett svart hål av vanligt slag, men om man reser närmare finner man att det inte alls finns någon farlig horisont att trilla igenom. En bit utanför där horisonten skulle ha legat möter man istället en hård yta som i själva verket är en bubbla som omsluter en tom rymd. Tom så när som på en extremt stor negativ energi. Man talar om ett anti de Sitter-rum – AdS i dagligt tal. Bubblans vägg består av ett membran av hög massa som dessutom lindar sig kring osynigt små extra dimensioner. Membranets höga massa tar ut den negativa energin innuti bubblan och mellanskillnaden är det svarta hålets massa. På membranet kryper det dessutom runt en massa vibrerande små strängar. För det är förstås strängteori det handlar om.

Men det gäller att inte förhasta sig. Bubblans vägg är lika farlig att komma nära som en riktig horisont. Om man hoppar ner på bubblan sugs man upp av av gasen av strängar och blir fast. Att komma därifrån är nästan lika hopplöst som att komma ut ur ett svart hål.

Var kommer bubblan ifrån? I den vanliga tomma rymden bildas det inga bubblor. Sannolikheten är låg, mycket låg för att det skall hända. Om det ändå inträffar är det en katastrof för hela universum som kommer att ätas upp av den expanderande bubblan. Den första gång en bubbla skapas utan ett skyddande hölje av materia kan vi alla hälsa hem. Men det är inget att oro sig över, den dagen den sorgen.

Men om en stjärna får för sig att kollapsa och hotar att skapa ett svart hål förändras spelreglerna. Plötsligt blir det istället överväldigande sannolikt att en bubbla plötsligt blåser upp sig och fångar in den kollapsande materien. Materien i stjärnan får möjlighet att förvandlas tilll strängar som sitter fast på bubblan. Detta gör det möjligt att kraftigt öka entropin, eller oordningen, och därför är det också just det som händer.  Läs mer om entropi här.   En evig (nästan) balans infinner sig och bubblan stabiliserar sig.

Det är en vacker tanke att tänka sig svarta hål som såpbubblor som svävar runt i rymden. Samtidigt är det förstås också lite skrämmande. I sin buk bär de svarta bubblorna en föraning om en framtid där hela universum kommer att gå under.

English version:

Black holes as bubbles of doom

In recent blog posts, I have hinted that I would tell you what a black hole really is. Now it’s time. But keep in mind, all of this is new, wild and possibly completely wrong. Time will tell.

You usually imagine a black hole to be like an abyss from which there is no return. When you have fallen through the event horizon there is no way back, and you can only wait for being smashed to pieces in the singularity, where time and space cease. So we have believed, but is it really true?

Black holes lead to awkward paradoxes when you turn on quantum mechanics – faithful readers of this blog recall a series of posts (in Swedish) describing this. The problem is so profound, that it would probably be better if the black holes in a strict sense did not exist. Could it even be that a working theory of quantum gravity, such as string theory, prevent them from ever be created? Many physicists have started to entertain thoughts like this, and together with Giuseppe Dibitetto and Suvendu Giri, we propose such a possibility with the help of strings. The paper we recently wrote can be found here.

What we claim is that a black hole is like a soap bubble. From a long distance it looks like an ordinary black hole, but if you move in for a close up you find that there is no dangerous horizon at all to fall through. A bit outside where the horizon would have been, you encounter a hard surface, which in fact is a bubble that encloses an empty space. Empty except for the presence of an extremely large and negative vacuum energy called anti de Sitter space, or- AdS for short. The wall of the bubble consists of a membrane of extraordinary high mass density that wraps around small invisible extra dimensions. The high mass of the membrane is barely cancelled by the negative energy inside the bubble, with the difference giving rise to the mass of the black hole. On the membrane one also finds a gas of vibrant little strings. After all, we are doing string theory.

But one better be careful. The wall of the bubble is as dangerous as a real black hole horizon. If you jump down and try to step on the bubble, you are sucked up by the gas of strings and get stuck. To escape is almost as difficult as getting out of a black hole.

Where does the bubble come from? In empty space there are no bubbles. The likelihood is low, very low, for bubbles to form. If it does happen, it would spell disaster for the entire universe that inevitable will be eaten by the expanding bubble. The first time such a bubble of doom is created, without a protective envelope of matter, all hope is gone. But for now there is no need to worry.

If a star starts to collapse and threatens to create a black hole, the rules of the game change.  It becomes overwhelmingly likely that a bubble nucleates out of nothing and expands to catch the collapsing matter. The matter of the collapsing star can now rapidly transform into strings attached to the bubble and greatly increase its entropy, or disorder. All in accordance with the second law of thermodynamics. An eternal (almost) balance is set up and the bubble stabilizes.

It is a beautiful thought that black holes are like soap bubbles floating around in space. At the same time, it is also a little scary. In the bellies of the black bubbles there is a foreboding of the future death of the universe.

Stjärnan som försvann

Ulf Danielsson Universum ,

I fyrverkerigalaxen NGC 6946 i Cepheus verkar det finnas mycket att fira. Supernovor smäller av både titt och tätt. I januari 2005 kunde jag med eget teleskop följa hur en av galaxens stjärnor exploderade. Men 2009 hände något konstigt. Ytterligare en jättestjärna hade nått slutet av sitt liv, kärnreaktorn i dess center havererat och stjärnan börjat att kollapsa. Ljusstyrkan steg till en miljon gånger solens och om allt hade gått som det skulle hade resultatet blivit en explosion där stjärnan lyst starkare än flera hundra miljarder stjärnor tillsammans. Men något hände. Stjärnan försvann.

Att man överhuvudtaget upptäckte fenomenet var tack vare ett projekt där man följde en miljon utvalda stjärnor i ett knappt  trettiotal galaxer som man misstänkte kunde vara i färd med att explodera. Men just den här stjärnan ville inte riktigt fullfölja det den påbörjat. Vad var det som egentligen hände? Varför misslyckades den, och hur kunde den bara försvinna?
Problemet var att stjärnans inre var för tätt, gravitationen  var för stark, explosionen ströps och kollapsen kunde inte stoppas. Det oundvikliga inträffade och stjärnan blev till ett svart hål.

Bilden ovan visar stjärnan före den misslyckade explosionen och den nästan helt tomma rymden några år senare där det knappast syns ett spår av stjärnan. Bara ett tunt moln som svagt glöder i infrarött ljus. Men där i mörkret gömmer sig alltså ett nyfött svart hål. Läs mer här.

Hur ofta misslyckas en supernova? Det kan röra sig om så mycket som 10-30% av alla kollapser som slutar med ett fiasko. Det här ger också en möjlighet att skapa större svarta hål än vad som annars skulle vara möjligt. Nästan all materia hamnar ju i hålet när inget behöver gå förlorat i en fullbordad explosion. Kan det vara på så sätt de överviktiga svarta hål skapas som varit inblandade i de kollisioner som LIGO sett? Kanske det.

Du kan hitta mer på bloggen om du börjar här.

Men vad är då ett svart hål? Egentligen? Det var ju det jag lovade att återkomma till. I väntan på att jag berättar, prova att blåsa en såpbubbla. Som en förberedelse.

Nu har det smällt igen

Ulf Danielsson Universum , ,

LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)

Det har smällt till igen. LIGO har precis tillkännagivit upptäckten av ytterligare ett par av kolliderande svarta hål. Fenomenet är fortfarande så pass nytt och spektakulärt att det förtjänar en kort rapport. Denna gång handlar det om två svarta hål med rotationsaxlarna i olika vinklar. Detta leder till lite extra finesser när de rullar ihop och bildar ett större svart hål. Bland annat tar det lite längre tid för dem att smälta samman eftersom de måste räta upp rotationsaxlarna och komma överens om hur det sammansmälta svarta hålet skall rotera. Det faktum att de roterar olika tyder på att det är svarta hål som inte vuxit upp tillsammans i samma stjärnsystem utan funnit varandra först på äldre da’r.

LIGO kommer att tillfälligt stänga ner i början på hösten, kanske hittar man ytterligare några händelser innan dess? Man kommer att ägna sig åt en del uppgradering under kommande år och förväntar sig att runt år 2020 uppnå en känslighet som gör det möjligt att se en kollision varje dag. Får bli lite längre intervaller mellan bloggandet då.

År 2030, ungefär, kommer det rymdbaserade LISA-observatoriet att vara i drift. Tre satelliter med avstånd mellan sig på några miljoner km kommer att leta efter gravitationsvågor med en helt annan känslighet än LIGO. LISA kommer att kunna lyssna till kollisioner mellan supermassiva svarta hål och kommer att kunna förvarna om kollisioner av mindre svarta hål tio år i förväg.

Mer om de kolliderande svarta hålen finns här och via länkar bakåt.

Svarta hål kan möjligen vara det mest spännande foskningsområdet inom den fundamentala fysiken framöver. Man är helt enkelt inte riktigt säker på om allt det man trott sig veta egentligen stämmer. Kan det vara så att helt ny fysik blir betydelsefull i närheten av ett svart hål och till och med leder till effekter som man kan observera? Kan det vara så att det inte alls ser ut som i filmen Interstellar?

Jag har en idé om hur det skulle kunna se ut, men mer om detta i en kommande blogg. Det är både vackert och skrämmande på samma gång. Håll utkik.

P.S: Är just nu på en fysikkonferens i Toscana som arrangör – vilket passade bra i tid med tanke på LIGO. Nu för tiden är det vanligt att allt som sägs och görs på en konferens skall filmas och läggas ut på nätet. Här är allt tvärtom ganska hemlighetsfullt, med tanken att man skall kunna spekulera fritt utan att bli utskämd. Hade hur som helst A room with a view:

Kors i taket: iPTF 16geu!

Ulf Danielsson Jorden, Universum , ,

Det här nog en av de märkligare bilder jag sett. Gravitationslinser är inte ovanliga, inklusive Einstenkors. Men det här är något alldeles speciellt.

Det är nämligen inte riktigt vad som helst som hamnat under den intergalaktiska luppen. En supernova har exploderat i en avlägsen galax, ljuset har tagit fyra olika vägar runt den mer närbelägna galaxen, och där har vi korset. Ett kors som lyste under några veckor innan det försvann. Ungefär så här:

Och inte heller är det vilken supernova som helst — det handlar om en av typ IA. En vit dvärgstjärna i tät omloppsbana runt en annan stjärna har ätit för glupskt, blivit proppmätt och exploderat. Resultatet blir ungefär detsamma varje gång. Alltid ungefär lika ljusstarkt, i klass med den samlade styrkan hos alla de hundratals miljarder stjärnorna i en hel galax. På så sätt får man vad man kallar ett standardljus som man kan nyttja till att avståndsbestämma när de vanliga måttbanden sträckts bortom sin bristningsgräns och inte längre räcker till. Mäter man hur ljus en supernova av typ IA ser ut att vara får man genast (nästan) avståndet. Det var med hjälp av supernovor av just typ IA som man upptäckte universums accelererande expansion och den mörka energin.

Gravitationslinsen splittrar inte bara bilden av supernovan till ett kors utan förstärker dessutom ljuset. Ganska mycket dessutom. Ett naturligt teleskop som gör det möjligt att se ännu längre bort och ännu längre bakåt i tiden! Ljuset i den kvadrupla bilden  av iPTF 16geu har varit på väg i 4,3 miljarder år, och är ungefär jämnårigt med vårt solsystem.

Ariel Goobar vid Stockholms universitet, medlem av ett av de Nobelprisbelönade forskarlag som upptäckte universums acceleration och därtill upptäckare av iPTF 16geu,  letar fler kors i taket. Med hjälp av dem kan man inte bara i detalj noggrant studera den mörka materiens fördelning i de linsande galaxerna, utan också få till riktigt noggranna avståndsbestämningar som i sin tur kan nyttjas till att polera på de kosmologiska modellerna. Och det kan behövas, det är inte alla siffror som stämmer.

Tack till Ariel för bilderna! Mer finns att läsa här.

 

På marsch med vetenskapen mot vadå?

Ulf Danielsson Tro och vetande, Universiteten , ,

Idag manifesteras det för vetenskapen. En marsch för vetenskapen ordnas över hela världen, också i Sverige. Initiativet kommer från USA och kan ses som en reaktion på det kunskapsförakt som Trump och hans gelikar står för.  Vällovligt, vem kan säga något annat, och många fina populärvetenskapliga arrangemang följer i kölvattnet, men som vanligt är allt lite mer komplicerat än så.

Dagens DN-debatt utgör ett intressant exempel. Jag ifrågasätter inte de goda intentionerna hos flera av skribenterna, men det finns ett enkelt sätt att avgöra om det ändå ligger något och lurar i bakgrunden: räkna antalet gånger man använder order ”utmaning”. I detta fall fem gånger, vilket får anses relativt högt givet den ganska korta artikeln.

Vad det i grunden handlar om är att miljöministern, som företrädare för regeringen, i skydd av dagens evenemang tar chansen att göra politik av vetenskapen. Det är självklart bra att man argumenterar för att beslut skall vila på vetenskaplig grund –när en sådan grund finns. Dock blir också den respekt för fakta som proklameras ibland lätt naiv vilket jag själv berört här, och i DN också kort beskrivs på sidan intill dagens debattartikel.

Men riktigt falskt skorrar det om man har regeringens forskningsproposition i färskt minne. Den gör klart hur regeringen egentligen ser på vetenskapen: ett lydigt verktyg som skall leverera enligt beställning.

Vetenskapen är till sin natur rebellisk, ifrågasättande och inte något som kan vara makten till lags. Dess resultat välkomnas när de levererar lösningar på… svåra problem (där var det nära) och ger hisnande nya perspektiv. Men den kan också vara besvärande när den ifrågasätter det som vi tagit för givet. Vetenskapen skall förstås stå samhället till tjänst när den kan, men den får aldrig underordna eller liera sig med makten. De sunda insilkter om faktaresistens och vetenskapens betydelse som nu börjar komma fram riskerar att förvridas till något minst lika farligt. De som idag marscherar för vetenskapen gör klokt i att noga tänka på vilka de marscherar tillsammans med.

(Förhållandet mellan vetenskapen och samhället och vetenskapens frihet har förstås många bottnar. Olle Häggström (som aldrig kan anklagas för att inte vara rebellisk) går här i polemik med tidigare rektorn i Lund Göran Bexell.)

Universiteteten befinner sig som organisationer i en mellanroll där man berättigat kan undra var lojaliteten ligger. Är rektorn en trogen myndighetschef som svarar inför en politisk makt, eller en upprorisk företrädare för vetenskapen? Lite av varje kanske. Men utvecklingen går i politisk samstämmighet definitivt mot det förstnämnda.

Min egen manifestation för vetenskapen får vänta till i morgon. En utfykt med barnen tillsammans med småfågelskådarna kan göra nog så mycket gott för vetenskapens framtid som ett taktfast marscherande i blandat sällskap.

Den fria viljan testad med stjärnljus

Ulf Danielsson Universum , , ,

Är allt förutbestämt eller finns det en fri vilja? Ett besynnerligt experiment som nyligen utförts ger skäl att luta lite mer år det senare.

Men låt oss ta det från början. Det har i dagarna gått 90 år sedan den vårvinter då det på allvar stod klart hur gåtfull kvantmekaniken egentligen är. Det var under ett av Werner Heisenbergs många besök hos Niels Bohr i Köpenhamn som allt började falla på plats. Vad Heisenberg insåg under en promenad i parken bakom institutet där han arbetade var att det måste finnas en inbyggd osäkerhet hos naturen vilken leder vidare till en absolut slump och en omöjlighet att ens i princip förutsäga framtiden. Året efter upptäckten, i en taxi i Berlin tillsammans med den 16-årige Carl Friedrich von Weizsäcker, senare välkänd fysiker och filosof, förklarade Heisenberg att han visat att Kant hade fel. Det är inte a priori självklart att det måste finnas orsakssammanhang. Kvantmekaniken antyder att det finns ett glapp i naturen, ett nödvändigt utrymme för en absolut slump.

Idag, 90 år senare, har nya experiment förstärkt bilden. Det handlar om fenomenet sammanflätning. Det här är inga lätta saker, men vi gör ett försök:

En källa skickar iväg par av fotoner, dvs ljuspartiklar. Det ena paret efter det andra. De två fotonerna  i ett par rör sig åt olika håll och når så småningom var sin avlägsen mätstation. Vid respektive mätstation väljer en observatör att mäta hur respektive foton är polariserad. Hen håller upp ett polaroidglas av samma slag som i ett par polaroidglasögon och noterar om fotonen slipper igenom eller ej. Hen noterar också hur glaset är vridet. I enlighet med kvantmekaniken kommer resultaten att vara slumpmässiga. Chansen att en foton slipper igenom eller ej är 50%. Men om fotonerna skapas i vad man kallar ett intrasslat tillstånd händer något märkligt. Mätserierna vid de två detektorerna är var och en för sig slumpmässig, men när man jämför dem upptäcker man märkliga korrelationer. Om den ena slipper igenom är sannolikheten för att den andra också skall göra det bestämd av den relativa vinkeln mellan polaroidglasen vid de två olika mätstationerna.

Detta är inte i sig konstigt. Fotonerna skapades ju tillsammans. Men när man granskar resultatet i detalj visar det sig att de faktiska korrelationerna är sådana att de inte kan uppstå utan att fotonen vid den ena mätstationen vet hur observatören vid DEN ANDRA mätstationen väljer att vrida på sitt polaroidglas! Detta alldeles oavsett det faktum att observatören bestämmer sig i allra sista sekunden och att ingen signal ens med ljusfarten skulle kunna hinna fram med den nödvändiga informationen.

Jättekonstigt, men just så konstig är världen. Skälet till att det inte leder till några paradoxer är kvantmekanikens absoluta och omutliga slump. Den förhindrar ansvarslöst missbruk av intrasslingen som annars skulle kunna leda till förödande tidsreseparadoxer. Heisenberg- Kant, 1-0.

Men det finns ett kryphål i argumentet. Vem har sagt att vi verkligen har en fri vilja? Kanske det redan är bestämt på förhand hur den ene eller andre observatören kommer att vrida sitt glas och att inga signaler därför behöver skickas? Allt är redan fixat i förväg!

För att på bästa möjliga sätt utesluta den lite oroväckande möjligheten använder man i praktiska experiment kvantmekaniska slumpgeneratorer för att bestämma hur glasen skall vridas. Men är man konspiratoriskt lagd är inte ens detta betryggande. De två slumpgeneratorerna kanske har påverkats av en gemensam händelse i det förflutna och är inte alls oberoende av varandra. I laboratorietest behöver en sådan händelse inte ligga mer än några mikrosekunder bakåt i tiden.

Nyligen har några fysiker och astronomer använt ljuset från stjärnor på avstånd av några hundra ljusår för att åstadkomma slumpval av hur polariodglasen i laboratoriet är vridna. Det handlar alltså om att låta samtidiga händelser separerade med hundratals ljusår avgöra vridningarna. På så sätt har man lyckats trycka tillbaka det konspirerande valet med minst 600 år – till början av 1400-talet med andra ord. Finns det en begränsing av den fria viljan måste det alltså röra sig om längre tidsperspektiv än så.

Läs mer här: länk till obegriplig artikel

Och så kan det förstås vara. Vad som aldrig kan uteslutas är att det är först när vi går hela vägen tillbaka till universums allra första ögonblick (om det nu finns något sådant) som konspirationen slår till: man kallar det superdeterminism. ALLT, precis ALLT, inklusive alla de val du gör eller utfallen hos en kvantmekanisk slumpgenerator är förutbestämda. Just på ett sådant sätt att några signaler aldrig behöver skickas mellan intrasslade fotoner. Vilken tråkig värld!

Att det skulle vara så illa vill jag ändå inte tro. Och min gissning blir att det steg från mikrosekund till några hundra år bakåt i tiden som nu tagits kan utsträckas i all evighet. Det blir roligare så.

DN-debatt: Är vi alla på väg att bli faktaresistenta populister?

Ulf Danielsson Jorden

Under den amerikanska valrörelsen sade Michelle Obama: ”When they go low, we go high”. Strategin fungerade inte och nu riskerar stora delar av offentligheten, oavsett sida, att hamna i en utveckling mot att gå allt lägre. På DN-debatt idag gör vi ett försök att lyfta diskussionen ett snäpp högre upp.

Motmedlet mot populismens faktarestenta framfart handlar inte bara om ett letande efter faktafel i stort och smått eller källkritik i meningen vem sade vad och varför. Det handlar om att i varje läge försöka förstå vad som faktiskt menas och att granska argumenten. Det handlar om en ambition att hitta fram till vad som är sant och riktigt oavsett om det kortsiktigt skulle gynna de man respekterar eller de man föraktar.

Fokus måste ständigt vara på innehållet inte ytan, saken och inte formen. I den typ av samtal som för vetenskapen framåt hyser man ständig oro för att motpartens svaga argument inte har att göra med att den har fel utan bara saknar förmåga att formulera sig rätt. Man vill därför hjälpa också den andre att hitta rätt argument för att öka chansen att man verkligen kommer fram till den mest korrekta slutsatsen. Att vinna en diskussion med hjälp av argument som är ohållbara och inte testats är meningslöst.

Detta är det enda möjliga förshållningssättet. Annars blir vi alla, oavsett var vi säger oss stå för, till falktaresistenta populister.