Naturvidenskab
Læsetid: 8 min.

Vulcan var en kendt og elsket planet, indtil Einstein smadrede den med fiks idé

I mange år mente man, at der var en mystisk planet, der kredsede tæt om solen. Flere astronomer påstod at have set den, og planeten fik navnet Vulcan. Men da Albert Einstein kom på banen med relativitetsteorien, en ny radikal teori om tid, rum og tyngdekraft, forsvandt Vulcan med et puf, og verden blev aldrig den samme igen
I mange år mente man, at der var en mystisk planet, der kredsede tæt om solen. Flere astronomer påstod at have set den, og planeten fik navnet Vulcan. Men da Albert Einstein kom på banen med relativitetsteorien, en ny radikal teori om tid, rum og tyngdekraft, forsvandt Vulcan med et puf, og verden blev aldrig den samme igen

Jesse Jacob

Moderne Tider
6. februar 2021

Tryk play, hvis du vil have artiklen oplæst.

Mens unge mænd i tusindvis kreperede ved Første Verdenskrigs fronter, travede en 36-årig fyr gennem det fredelige Berlin. Hans viltre hår var kæmmet og tæmmet, hans tanker fokuserede. Manden var på vej til sin tredje i en serie af fire forelæsninger, som skulle forandre menneskehedens forståelse af så store emner som tiden, rummet, tyngdekraften og selve universet.

På den fornemme allé Unter Den Linden drejede han ind gennem døren til nummer otte, hvor Det Preussiske Videnskabsakademi lå. I betragtning af, hvor meget vingesus der var over både stedet og øjeblikket, kunne det synes som et noget petit emne, manden nu begyndte at udrede for de fremmødte: En lillebitte, nærmest usynlig underlighed i den måde, planeten Merkur bevægede sig om Solen på.

I 60 år havde Merkurs opførsel været en hovedpine for astrofysikerne, fordi observationerne ikke stemte helt overens med de fysiske love, som videnskabsmanden over dem alle, Isaac Newton, havde udlagt for verden i 1687. Nok var det blot en lille afvigelse, men tilstrækkeligt til, at alle kunne se, at noget var galt.

Som en løsning havde flere forestillet sig, at der måtte være en ekstra, ukendt planet, der kredsede rundt inde ved Solen og med sin tyngdekraft trak i Merkur. Den havde endda fået sit helt eget navn: Vulcan.

I sin forelæsningsrække i november 1915 gjorde vores vandrende mand op med det hele. Han fremdrog et helt nyt sæt af ligninger og en helt ny forståelse af tyngdekraften, og for at demonstrere deres gyldighed løste han Merkurs mysterium op som en sløjfe. Hans teori, sagde manden, passede således med observationerne, hvilket var en ret stille og rolig måde at fortælle, at verden ikke længere var den samme.

Mandens navn var Albert Einstein, og han gik fortjent over i historien.

Planeten Vulcan blev til gengæld stort set slettet fra historien, hvilket også var ret fortjent, eftersom den ikke fandtes. Men den fiktive planet er stadig et vidunderligt fartøj, når man skal krydse gennem historien og begribe nogle af fysikkens store tanker. For herfra ser man ikke bare den klassiske historie om, hvordan videnskab altid lader naturen være den ultimative dommer over teorien, men også historien om, hvor svært det at slippe en, man elsker – især når denne ene hedder Newton.

Hov, mangler der ikke en planet?

En god røverhistorie lyder, at Napoleon engang spurgte den berømte franske matematiker Pierre-Simon Laplace om, hvorfor han ikke nævnte Gud noget mere i sit arbejde med universet.

»Jeg har ikke behov for den hypotese,« lød det kølige svar ifølge overleveringen.

Laplace havde Newtons teorier og matematiske værktøjer, og ved hjælp af dem kunne han forklare solsystemets natur uden Gud. Han indså, at man ligefrem kunne bruge matematikken til at udforske rummet.

Midt i 1800-tallet gjorde en makker ved navn Urbain-Jean-Joseph Le Verrier netop det. Vi har tidligere i denne serie fortalt om, hvordan han på grund af en uregelmæssighed i planeten Uranus’ bane indså, at der måtte være endnu en planet i solsystemet, som man ikke kendte. Gennem avancerede udregninger forudså han dens placering, og sådan blev Neptun opdaget. Men historien stopper ikke der.

For oven på den bedrift blev Le Verrier leder af observatoriet i Paris og sled nu sine medarbejdere ned med kravet om at gennemføre den mest præcise udregning af solsystemet nogensinde. Kunne de finde andre afvigelser, var der mulighed for nye opdagelser.

Og historien gentog sig. Næsten. Beregningerne kunne ikke helt forklare, hvorfor Merkur over mange årtusinder nærmest ville tegne blomsterblade med sin ellipsebane om solen. Noget manglede, og Le Verrier, som allerede havde opdaget én ny planet, forestillede sig, at det måtte være flere store asteroider eller en regulær planet.

Tro ikke på alt i avisen

Nu opstod en slags planetfeber. Alle ville finde den. Og mens astronomer rejste rundt efter solformørkelser, som var det bedste tidspunkt til at observere noget nær Solen, gennemsøgte andre arkiverne i jagt på gamle observationer­, der bekræftede teorien om, at der var noget ekstra derude.

Mange fandt, hvad de søgte, men observationerne passede ikke rigtig sammen. Det forhindrede dog ikke en navngivning, og den lille ny planet fik på grund af sin varme placering navn efter den romerske smedegud Vulkan. Den var dog svær at indfange.

Da Le Verrier efter flere fejlslagne forsøg endnu en gang i 1876 udregnede banen og forudså, hvor planeten ville dukke op næste gang, skrev The New York Times, at der nu ville blive »sat en stopper for al diskussion. Vulcan eksisterer«.

Men da astronomerne rettede deres apparater mod solen på det forudsagte tidspunkt, fandt de ingenting. Og da en anerkendt astronom to år senere påstod at have set den ved solformørkelsen i Wyoming, var der langt flere astronomer, som intet så.

Kort sagt blev beviserne aldrig helt overbevisende, og fra 1880’erne udsluktes ideen om Vulcan.

Det førte dog ikke til et opgør med Newton, men til fantasifulde forklaringer som at solen måske var lidt ekstra tyk om maven, og at dét kunne forklare Merkurs mærkelige bane. Eller måske det var en masse støv, der trak i Merkur. Eller også skulle man bare korrigere en lillebitte smule i Newtons arbejde og tilføje et par decimaler langt ude, så passede pengene for Merkur – men hov, dog ikke for Månen. Alle løb panden mod muren i stedet for at rette energien mod at rokke ved Newtons piedestal. Naturen fik ikke lov til at være den ultimative dommer over teorien. Indtil en ny stjerne dukkede op på fysikkens himmel.

Ommøblering af universet

Mange videnskabsfolk ville ofre en hel karriere på at komme i nærheden af bare en af de opdagelser, som en temmelig ukendt embedsmand ved patentkontoret i Bern i Schweiz offentliggjorde i 1905. Hele fire skelsættende videnskabelige artikler udgav Albert Einstein det år.

En af opdagelserne var den såkaldte specielle relativitetsteori, der sagde, at uanset hvor hurtigt man bevægede sig i en lige linje, ville man altid måle lyset til at have samme hastighed. Det kunne umiddelbart lyde ret fordøjeligt, men implikationerne var vilde, for hvis lysets hastighed skulle være en konstant, så ville andre konstanter falde – for eksempel tiden. Ja, selveste tiden, den evige kværn, som Newton havde fastslået var sand, absolut og matematisk og ikke forholdt sig til noget ydre.

Men den specielle relativitetsteori viste, at tiden ville gå forskelligt for to personer med forskellig hastighed. Det ville først blive rigtig tydeligt, når det gik ustyrligt hurtigt, men det var omstyrtende hele vejen ned: Tiden var dynamisk, og det gav lige så lidt mening at definere en rigtig tid som at diskutere, om dollarens værdi i kroner var mere rigtig end kronens værdi i dollar.

Efter den omgang kastede Einstein sig over den helt tunge naturkraft: tyngdekraften.

Det tog ti år og en hel del matematisk assistance at udvikle det, der betragtes som Einsteins mesterstykke: den generelle relativitetsteori. Det fører for vidt at forklare den i detaljer, men de allervigtigste principper kommer her:

Det første, man skal forstå, er, at rummet og tiden hænger sammen i det, man kalder rumtiden. Vores tre dimensioner, længde, bredde og højde, har altså en ekstra dimension, som er tiden. Det kan man ikke se for sig, men hvis man forestiller sig, at vores verden kun havde to dimensioner – længde og bredde – og tiden så var højden, så står det i hvert fald klart, at den tilføjer ret meget ekstra.

Einstein forstod desuden, at denne rumtid var en dynamisk størrelse, der kunne krumme og dermed bestemme, hvordan ting bevægede sig. Den mest udbredte forsimpling, som er bare nogenlunde begribelig, er at se rumtiden som en udstrakt, elastisk flade ligesom en stor trampolin. Solen er nu som en stor, tung kanonkugle, der skaber en fordybning midt på rumtidstrampolinen, så tingene ligesom triller ind mod den. Man kan så forestille sig planeterne som nogle glaskugler, der er på vej over trampolinen, men indfanges af fordybningen og nu drøner rundt om kanonkuglen. På en måde flyver de stadig lige ud, men på grund af krumningen er det lidt ligesom, hvis man her på Jorden flyver lige ud og ender samme sted, fordi kloden er rund.

Det er altså ikke en mystisk trækkraft; det er rummets geografi, der udgør tyngdekraften. Og det er ikke kun objekter, der bliver påvirket af krumningen. Lyset, som ingen vægt har, gør også. Og tiden med. Den går langsommere, jo tættere du er på det tunge objekt. Selv her på Jorden går tiden lidt hurtigere oppe i bjergene end nede i dalene, men det er nu meget, meget lidt. Alligevel er vores GPS’er i dag nødt til at korrigere for tidens omskiftelige tempo for ikke at vise helt forkert.

Kongen af kosmos

Det lyder ret langt ude og ville nok også være blevet afvist som sådan, hvis ikke Einstein kunne basere det på noget ganske overbevisende matematik. Den generelle relativitetsteori er i sin essens en ligning, hvor man på den ene side af lighedstegnet har stoffet og på den anden rumtidens krumning. Har du for eksempel et sort hul omgivet af vakuum på den ene side af lighedstegnet, så kan du ved at løse ligningen finde rumtidens krumning ovre på den anden side og derudfra beregne, hvordan objekter opfører sig i dette område af rummet. Det er selvfølgelig ret cool, men beviser jo ikke noget i sig selv.

Teorien skulle gerne kunne testes ved observation, og Einstein havde udset sig et fedt bevis.

Ifølge teorien måtte stjernernes lys slå et sving, når det passerede forbi solens store fordybning i rumtiden. Udfordringen var altså at fotografere nogle stjerner, der befandt sig i Solens sigtelinje og vise, at deres lys var blevet afbøjet. Det krævede en solformørkelse for at kunne ses, og i 1914 var der sådan én på Krimhalvøen.

Einstein, der samme år var flyttet til Berlin og var blevet en stor kanon, sendte et hold afsted. På Krim mødte observatørerne sjovt nok et argentinsk forskerhold, som var taget af sted for endelig at finde den myteomspundne planet kaldet Vulcan. Men Første Verdenskrig brød ud, Einsteins hold blev fængslet, og det blev i øvrigt overskyet på solformørkelsesdagen, så der måtte findes et andet bevis.

Her kom Merkur til hjælp. Dens lille bitte afvigelse fra banen udgjorde et passende mysterium. Med Newtons mekanik var afvigelsen uforklarlig. Efter Einsteins oplæg i Det Preussiske Videnskabsakademi i november 1915, var den det ikke længere. Det var en god begyndelse. Da det ved en solformørkelse i 1919 lykkedes at fotografere bøjningen af stjernelyset om Solen, betragtedes teorien som temmelig valid.

Sådan indtog en ny teori om tyngdekraften tronen som kongen af kosmos. Indtil videre.

Jesse Jacob

Læs mere: ’The Hunt for Vulcan’ af Thomas Levenson.

Yderligere kilder: 'En kort historie om tid' af Stephen Hawking, 'Tidens Orden' af Carlo Rovelli. Mundtlige kilder: Sofie Marie Koksbang, postdoc og forsker i relativitetsteori, SDU, Mads Toudal Frandsen, partikelfysiker, SDU. 

Serie

Vi fortæller naturvidenskaben forfra

Naturvidenskaben er en nøgle til at forstå vor tids største udfordringer, fra corona- til klimakrisen, og dens historie er fyldt med fortællinger om usandsynlige gennembrud, vilde fejlskud og store erkendelser.

I denne serie ser vi året igennem på verden med videnskabens øjne for at forstå naturens komplicerede sammenhænge, og hvordan de former vores liv.

Hele serien findes også som oplæste artikler – du kan høre dem ved at klikke på afspilleren inde i selve artiklen.

Serien er støttet af Carlsbergfondet.

Seneste artikler

Følg disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk, seriøs og troværdig.
Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her

Morten Balling

"...hvilket var en ret stille og rolig måde at fortælle, at verden ikke længere var den samme"

Jep! Dér stod Albert og viftede med langemanden.

Einsteins teori er en model af virkeligheden, ligesom Newton's teori var. Det er lidt som hvis to malere malede virkeligheden. Den enes billede ville være mere nøjagtigt end det andet, og der kan snildt komme en tredie maler på banen.

Historien om Vulkan går til dels igen i debatten om Dark Matter i øjeblikket. Det er fascinerende.

https://www.youtube.com/watch?v=mvmwqx5vjps&ab_channel=Dr.Becky

Maj-Britt Kent Hansen og Mikkel Vuorela anbefalede denne kommentar