Tyngdekraften er en af naturvidenskabens store gåder, og det er den naturkraft, som fysikere forstår allerdårligst, indrømmer forfatteren selv.
Foto fra forlaget Alligevel griber hun udfordringen og giver på kun 60 sider i en af Aarhus Universitetsforlags Tænkepauser en gennemgang, der starter med Newton og det berømte æble og slutter med sorte huller, mørk energi og strengteori.
Tyngdekraften er overalt – det er en af de fire naturkræfter, og den virker ligesom elektromagnetismen over både store og små afstande. De to andre naturkræfter (den stærke og den svage kernekraft) virker kun over de bittesmå afstande inde i en atomkerne. Vi oplever tyngdekraften hvert eneste sekund af vores liv, selvom vi jo ikke tænker over, at den bold vi kaster op i luften, falder ned igen. Men det gør den jo! Fordi bolden og jorden tiltrækker hinanden: tyngdekraften er altid kun en tiltrækkende kraft mellem to masser. ” Der findes kun positiv masse” , skriver Koksbang med det forbehold ” så vidt vi ved” . Tanken er larmende og lammende – hvordan ville det gå, hvis vores solsystem eller hele galakse mødte områder i universet med negativ masse?
Lige så snart vi møder et tyngdefelt, vil vi mennesker falde ind mod centrum af feltet – altså i teorien ind mod centrum af jorden, eller månen, selvom vi selvfølgelig bremses af jord –eller måneoverfladen. Forfatteren forklarer omhyggeligt, hvordan Newton beskrev den lovmæssighed, som ligger i naturloven, tyngdekraft, og hvordan han opstillede ligninger til at beregne tyngdekraften mellem to legemer – som bolden og jorden, eller jorden og månen, eller månen og en astronaut på månen. I den ligning indgår der en konstant, G, Newtons gravitationskonstant. Det forunderlige er, at denne er en universel konstant og virker i ethvert tyngdefelt. Når astronauterne i sin tid på månen kunne foretage langt højere spring end her på jorden, skyldes det, at massen af månen er mindre end jordens masse og derfor trak mindre i mændene deroppe, end hvis det var på jorden, de havde sprunget. Newtons lov betyder, at vi kan beregne tyngdekraften mellem to legemer, når vi kender massen af hver af dem samt deres indbyrdes afstand.
Som forfatteren skriver, sker det ” ved at gange de to legemers masser med hinanden og dividere med den kvadrerede afstand mellem dem, altså dividere med afstanden to gange.” Derpå ganges med Newtons gravitationskonstant, G, altså det nævnte tal, ” som er det samme for alle legemer til alle tider”. Og så har vi resultatet F, som er tyngdekraften mellem de to legemer. Hvor er det smukt!
Når først vi har Newtons Lov kan vi forstå, hvorfor stjernerne lyser – og hvorfor de overhovedet er der. Koksbang inviterer os tilbage til det helt tidlige univers, hvor alt stof stadig var spredt i en gigantisk suppe af elementarpartikler. Lidt senere begyndte de første atomer at dannes: først de to letteste grundstoffer, hydrogen og helium. Disse atomer var ikke jævnt fordelt, men der var lidt større tæthed nogle steder and andre. Derfor fortsatte atomerne i løbet af 100 millioner af år at samle sig i stadig større og tættere klumper, som så følgende Newtons lov trak mere og mere stof til sig. Her smeltede lette atomer som hydrogen og helium sammen til tungere atomer som f.eks. oxygen og carbon - igen på grund af tyngdekraften. Ved denne sammensmeltning, denne fusion, bliver der dannet varme – og lys, stjernernes lys. Dette lys kan altså slippe ud af stjernernes tyngdefelter. Men hvad nu hvis så meget stof samles, at tyngdefeltet er for stærkt til, at endogså lys forhindres i at slippe væk? Ja, så har vi et sort hul, som forfatteren skriver meget spændende om – og husk, skriver hun, at vi maj 2022 fik et billede af det sorte hul i centrum af mælkevejen. Nu er det naturligvis ikke det sorte hul, vi ser, for derfra kan intet lys udsendes. Men medens hullet suger stof til sig og sluger det uigenkaldeligt, så udsender dette stof lys, medens det spiralerer ind mod centrum af hullet. Dette stof ses på billeder som en lysende ring – formet nærmest som en doughnut. Omkring det sorte hul krummer rummet og rumtiden ekstremt meget, skriver Koksbang, – svært stof, og hun tager i de sidste kapitler i bogen fat i en af Einsteins ligninger, sådan som den beskrives af fysikeren John A. Wheeler: ” ..rumtidens krumning fortæller alt stof, hvordan det skal bevæge sig, imens stoffet fortæller rumtiden, hvordan den skal krumme”.
Der er rigtigt mange fine elementer i denne bog, og forfatteren skal have mange points for blandt meget andet at give bare et lille indblik i strengteori, hvor hun dog siger, at denne teori ”måske blot er en fascinerende matematisk model, der ikke har noget med virkeligheden at gøre”. I en anden sammenhæng gør hun opmærksom på, hvad forskellen er på en matematisk og en fysisk teori. Jeg glædede mig også meget over det lille afsnit om forskellen på vægt og masse.
At skrive så klart, forståeligt, spændende og nogle steder morsomt – og på så få sider – er en bedrift.
Sofie Marie Koksbang har sin kandidat- og ph.d. grad i fysik fra Aarhus Universitet og er nu ansat som astrofysiker ved Syddansk Universitet.
RADIO UPDATE - radio der giver mening Blandede interviews og korte nyheder Klik på nyheder og interviews og hør dem enkeltvis - Brug søgefeltet med et ord for at finde et bestemt interview eller emne.
