Þversögn Olbers Hvers vegna er himinninn svartur á næturnar?

Hvers vegna er himinninn svartur á næturnar? Þversögn Olbers vafðist mjög fyrir heimspekingum og náttúrufræðingum í langan tíma þrátt fyrir að vera ótrúlega einföld. Þversögninni var fyrst almennt lýst af þýska stjörnufræðingnum Heinrich Olbers (1758-1840) árið 1826 þótt margir þekktir náttúrufræðingar hafi vakið athygli á henni fyrr, til dæmis Jóhannes Kepler árið 1610 auk Edmunds Halleys á átjándu öld. Þversögn Olbers byggir á þeirri einföldu athugun að himinninn er dimmur á næturnar en ekki skínandi bjartur. Hvers vegna?

Í óendanlegum alheimi myndu allar sjónlínur enda á stjörnu. Við þær kringumstæður ætti himinninn að vera bjartur á næturnar.

Ef alheimurinn er óendanlegur og einsleitur, þ.e. stjörnur dreifast jafnt um alheiminn, myndi hver einasta sjónlína enda á stjörnu. Með öðrum orðum, sama hvert litið er út í geiminn, myndum við á endanum sjá skínandi stjörnu. Þess vegna ætti næturhiminninn að vera skínandi bjartur! Þetta er augljóslega ekki raunin þar sem við sjáum ákveðinn fjölda stjarna og greinilega dimm svæði milli þeirra á himninum. Margir myndu væntanlega reyna að sneiða framhjá þversögninni og segja að gasský í geimnum hylji fjarlægar stjörnur líkt og gluggatjöld og þess vegna sé dimmt á næturnar. Þetta á sér vitaskuld stað úti í geimnum en á óendanlega löngum tíma myndi ljósið frá stjörnunum hita gasskýið upp og byrja smám saman að glóa (í samræmi við fyrsta lögmál varmafræðinnar) og verða jafn bjart stjörnunum.

Aðrir myndu benda á þá staðreynd að því lengra sem við horfum út í geiminn þeim mun daufari eru stjörnurnar. Við nánari athugun sjáum við að þetta gengur heldur ekki upp. Eftir því sem við horfum lengra út í óendanlegan einsleitan alheim því fleiri stjörnur sjáum við og endum enn á ný með glóandi bjartan næturhiminn.

Þótt ótrúlegt megi virðast barst lausnin á þversögninni úr heldur óvæntri átt. Árið 1848 birti bandaríski rithöfundurinn og ljóðskáldi Edgar Allan Poe (1809-1849) prósaljóðið Eureka þar sem hann segir meðal annars:

Væri framvinda stjarnanna óendanleg, myndi bakgrunnur himinsins birtast okkur einsleitur og bjartur, líkt og Vetrarbrautin birtist okkur – þar sem enginn staður getur verið, í bakgrunninum öllum, þar sem ekki skín stjarna. Við slíkar aðstæður, gæti eina lausnin þar af leiðandi verið, þar sem við gætum skilið eyðurnar sem sjónaukarnir okkar sjá í óteljandi áttir, að gera ráð fyrir að fjarlægð bakgrunnsins ósýnlega sé svo geysileg að ekki nokkur geisli frá honum hefur enn náð til okkar.

Þetta er lykillinn að réttu svari þótt höfundurinn sjálfur hafi hugsanlega ekki gert sér fulla grein fyrir því þá! Poe segir að ástæða þess að við sjáum ekki stjörnur, hvert sem litið er, sé sú að ljósið frá þeim hefur ekki haft nægan tíma til að berast til okkar. Alheimurinn er með öðrum orðum of ungur til að himinninn sé logandi bjartur. (Önnur ástæða sem spilar þarna líka inn í er endanleg ævi stjarna sem mælist í milljónum og milljörðum ára.)

Það er ótrúlegt að hugsa til þess að svo einfaldur og sjálfsagður hlutur eins og myrkur næturinnar skuli hafa svona miklar heimsfræðilegar afleiðingar í för með sér. Út frá þessari staðreynd getum við dregið þá ályktun að a) óendanlega stór og óendanlega gamall alheimur er ómögulegur.

Eftir sitjum við með tvo möguleika: Annað hvort er alheimurinn a) endanlega gamall og óendanlega stór, eða b) endanlega gamall og endanlega stór. Til að öðlast betri innsýn í þetta þurfum við að skoða Miklahvellskenninguna og útþenslu alheimsins.

Sjá nánar: Miklihvellur 

Heimildir:

1. Caroll, Bradley og Ostlie, Dale. 1996. An Introduction to Modern Astrophysics. Addison Wesley, New York.
2. Freedman, Roger og Kaufmann, William. 2004. Universe, 7th Edition. W. H. Freeman, New York.
3. Kaku, Michio. 2005. Parallel Worlds: A Journey Through Creation, Higher Dimensions, and the Future of the Cosmos. Doubleday, New York.
4. Jones, Mark og Lambourne, Robert. 2004. An Introduction to Galaxies and Cosmology. Cambridge University Press, New York.
5. Sagan, Carl. 1980. Cosmos. Random House, New York.