Spoilervarning rörande de första sekunderna av årets julkalender.

Nu med förklarande video.

”The physics of Star Trek”, ”The physics of the Middle Earth”, det finns många exempel. Och nu är det dags för “The physics of Julkalendern.” Fram till julafton kommer fysiken i årets julkalender att välvilligt kommenteras i bloggen. Kanske inte varje dag men så fort det dyker upp något intressant. Och det drar igång omedelbums. Bara några sekunder in i det första programmet talas det om universums mittpunkt. Var skulle den kunna ligga? Finns det verkligen någon sådan punkt?

Låt oss se hur man kan resonera…

När man ger sig i kast med att försöka beskriva Big Bang infinner sig omedelbart frågan från vilken punkt explosionen utgår. En sådan punkt skulle ju också kunna utgöra en tänkbar mittpunkt för universum. Men, brukar man hävda, någon sådan mittpunkt finns inte! För att förstå varför måste vi dela upp i två fall. Antingen är universum oändligt stort eller så är det inte det.

Först: antag att universum är oändligt stort. Då är det enkelt att inse att det inte finns någon mittpunkt. Eller hur? Oavsett var man befinner sig är det ju lika långt till kanten, dvs oändligt långt, och ingen punkt är bättre än någon annan. Universum är oändligt stor idag, kommer att vara oändligt stort på julafton, och var oändligt stort redan när det, vid Big Bang, föddes. Det är bara det att all materia sedan dess rört sig bort från all annan materia likadant överallt.  Att vara oändligt stor är inget hinder att växa ytterligare. I någon mening kan man väl säga att alla punkter är mittpunkter, fast det känns i larvigaste laget och inte värdigt en julkalender.

Låt oss istället anta att universum inte är hur stort som helst utan ändligt stort. Om man inte vill behöva fundera över vad det skulle innabära att det finns en kant tvingas man överväga ett universum.format som tex ett klot. Jämför med jorden. Jordytan är varken oändligt stor eller har någon kant, istället är den rund. Man kommer tillbaka till samma plats om man reser tillräckligt långt! Så skulle det kunna vara med vår tredimensionella rymd också. Om man reser tillräckligt långt kommer man tillbaka igen. Hur en tvådimensionell yta (som jordytan) kan kröka sig runt till ett klot går förstås att föreställa sig. Finns det någon särskild mittpunkt på ytan? (PÅ ytan alltså. Du får inte fuska och bege dig in i jordens inre.)  Njae, alla punkter på ytan av en boll är jämlika och ingan punkt kan sägas vara utvald och i mitten. Så också i vår tredimensionella rymd om den är krökt på motsvarande sätt. Det är lite knepigare att föreställa sig, men matematiskt går det, och återigen får man inte fuska och försöka bege sig ut i någon extra dimensionen som matematiskt inte ens behöver finnas.

Det ser alltså illa ut för universums mittpunkt. Men kan detta verkligen stämma? I julkalendern kan man i de inledande sekunderna till och med se en bild av mittpunkten, och givet att julen själv står på spel måste uppgiften tas på allvar. Så låt oss granska det vi kommit fram till.

Först, ett klotformade universum. Visst saknas det mittpunkt i själva universum. Men om vi nu tänker oss att den där extra dimensionen i vilken klotet kröker sig faktiskt är på riktigt, finns ju en mittpunkt INUTI klotet, Kan detta vara det man avser? Asrin, Lima och Max måste alltså resa ut i en extra dimension för att ta sig dit. Kan man tänka sig att det finns en planet där? Verkar vanskligt, men möjligheten kan inte uteslutas.

Och om universum är oändligt? I fysiken existerar inga absoluta oändligheter. Oändlighet är bara ett annat sätt att säga att man menar något jättejättesuperstort – större än vad du någonsin kan säga eller ha anledning att bry dig om. Det finns goda skäl att tro att riktigt långt borta ändrar universum helt karaktär och något annat tar vid. Kanske tar det i all praktisk mening faktiskt slut. Faktum är att inflationsteorin förutsätter just detta. Den del av universum som vi ser utgör bara en pytteliten del av ett område som blåsts upp under en övergående period i det tidiga universums historia. Inte oändligt, bara obegripligt stort. I så fall kan man också tala om en mittpunkt även om den är meningslös, och dessutom svår, att bestämma. Gissningsvis kommer intergalaktiska lantmätare att tvista om dess läge under (sätt in valfri löjligt stor siffra) år utan att kunna komma överens.

Så var ligger egentligen universums mittpunkt? Hur kan man resa dit? Varför är den så viktig? Frågorna hopar sig. Ovanstående analys är baserad på de första sekunderna av årets julkalender och än är det långt till jul.

To be continued.