Svar:
Hej Thomas!

Det finns ingen definition på detta. Man kan välja där Oorts moln tar slut, där solens gravitation inte dominerar eller, kanske det bästa, där solens plasma (joner och elektroner som solen skickar ut) övergår i det interstellära mediet.

Fråga 2: Vad menar du egentligen? Man letar efter exoplaneter både bland närbelägna stjärnor och bland avlägsna. De närbelägna är intressanta eftersom de i en framtid kan tänkas studeras närmre (direkt avbildning, spektra). De avlägsna är intressanta för att de är så många - man kan lära sig hur planetsystem uppkommer genom att studera många system.

Tillägg 10/12/08:

För det första letar man inte exoplaneter bara för att hitta liv. Det hade naturligtvis varit en fantastisk upptäckt, men man kan även förhoppningsvis bättre förstå hur planetsystem bildas och utvecklas. Vad gäller sökande efter liv, så är det inriktat på livsformer som liknar det som finns på jorden, dvs livsformer som behöver flytande vatten (0-100^oC). Detta kan vara kortsynt, men problemet är att vi inte vet hur avvikande livsformer ser ut, så det är svårt att leta efter dem.

I science fiction litteraturen finns det emellertid exempel på större fantasi. Här är ett par av klassikerna: The_Black_Cloud av Fred Hoyle och Dragon's_Egg av Robert Forward. I Carl Sagans Contact_(film) undviks på ett subtilt sätt att avslöja hur utomjordingarna ser ut.

Nedanstående bild från Wikimedia Commons visar hur en exoplanet skulle kunna se ut. Se Exoplanet och Exoplanets för mer om exoplaneter.

/Peter E 2008-12-09

Svar:
Hej Fanny! Vi svarar på alla bra frågor! Och detta är en mycket bra fråga!

För att vi skall ha ett solsystem så behöver vi en sol, dvs en stjärna. Planetsystem bildas samtidigt som stjärnor bildas, så man tror inte att planeter bildas utan en stjärna. Frågan kan då formuleras som: varför samlas stjärnor i galaxer?

Detta är en svår men mycket grundläggande fråga som man ännu inte har något fullständigt svar på. Efter universums skapelse (big bang) bestod universum av gas (väte och helium) och strålning. Av skäl som är ganska svårt att förstå var fördelningen av gas inte helt jämn - det fanns liksom klumpar av lite mer gas på vissa ställen. Dessa klumpar drog sig samman på grund av tyngdkraften och bildade galaxer. I galaxerna drog sig mindre gasklumpar samman och bildade stjärnor och planetsystem.

Hur galaxer skapas och utvecklas är mycket mindre känt än hur individuella stjärnor utvecklas. Lite kan man dock säga:

Galaxer förekommer mest i hopar som bildar trådformiga strukturer på mycket stor skala, se fråga [13703].

Galaxer innehåller ofta både gamla och unga stjärnor. Gamla typiskt i centrum och i klotformiga stjärnhopar. Unga stjärnor typiskt i spiralarmarna (i områden där det finns gas).

Galaxer ligger tätt ihop jämfört med deras storlek, så utvecklingen påverkas av frekventa kollisioner och sammanslagningar (mergers).

Det finns antagligen en massa små galaxer som hela tiden faller in i större och påverkar deras utseende.

Det är ganska klart att sluttillståndet är jättestora elliptiska galaxer utan gas och stoft.

Se Galaxy_evolution för mer om galaxutveckling.

Ungefär 9 miljarder år efter big bang bildas en liten oanseelig stjärna och ett planetsystem i utkanten av en galax vi kallar Vintergatan - solen och jorden har bildats.

Bilden nedan (från Wikimedia Commons) visar olika typer av galaxer. Det är antagligen så att galaxer börjar sitt liv som spiralgalaxer (till höger) som med tiden och efter kollisioner blir elliptiska galaxer (till vänster).

Se fråga [13703] för frågan om planetsystem utanför galaxen.

För lite mer avancerat i ämnet se galax, stjärnors utveckling, big bang, exoplaneter och Galaxy_formation_and_evolution.

/Peter E 2009-03-23

Svar:
Julia! Det finns information om faran med kometer i frågorna 8843 och 5029 nedan och i Wikipedia: Near-Earth_object, Impact_event och Asteroid_deflection_strategies. Den senare behandlar mer eller mindre fantasifulla sätt att rädda jorden från en kollision.

Man kan inte stoppa en komet eller asteroid i dag. Man har emellertid bevakning på potentiellt farliga objekt (se nedan) så lite förvarning skulle vi få. Sannolikheten för katastofalt stora objekt (asteroider är vanligare än kometer) är emellertid mycket liten - det senaste var för 65 miljoner år sedan när dinosaurerna utrotades.

Det finns fler kometfrågor (komet) med länkar till mer information. Länk 1 innehåller information om några kända kometer. Länk 2 är till ett projekt som letar efter potentiellt farliga kometer eller asteroider 'Near Earth Object Program'. Tyvärr är det mesta på engelska.

Sajten Spaceweather.com är en nyhetsservice med information om aktuell solaktivitet, aktuella kometer/asteroider mm. Man kan prenumerera på SpaceWeather Alerts och få ett e-postmeddelande när något intressant händer.

Bilden nedan är på komet Hale-Bopp från 1997 (fri bild från Wikimedia Commons).

/Peter E 2009-04-14

Svar:
Hej Elin och Petter! Eftersom era frågor är så lika tog jag mig friheten att sätta ihop dem.

Korta rymdresor (några veckor)

All mat och syre som behövs tas med från jorden. Maten är ofta frystorkad, så den är lätt att förvara. För att göra den ätlig blandar man bara i vatten och värmer. Se länk 1 för en artikel om mat av vår svenske astronaut Christer Fuglesang. Enligt honom är rymdmaten numera ganska hygglig.

Långa rymdresor nära jorden (t.ex. ISS)

Som för korta rymdresor, men förnödenheterna tas regelbundet upp med amerikanska eller ryska transporter. Allt vatten renas och återanvänds. Koldioxid (som bildas när astronauterna andas) rensas bort och kastas. En del av vattnet elektrolyseras till väte (som kastas) och syre (som används). Elektricitet kommer från solpanelerna. En astronaut behöver c:a 2 kg mat (inklusive förpackningar) per dag.

Långa rymdresor till månen

Man måste ta med allt man behöver. Om man bygger en permanent rymdbas kanske man kan hitta is. I så fall har man tillgång till vatten och (med elektrolys) syre. Elektricitet från kärnenergi eller solpaneler.

LÃ¥nga rymdresor

Är den verkliga utmaningen. Man måste ha med allt man behöver under uppemot två år för en resa till Mars. Möjligen kan man hitta vatten på Mars. Att odla grönsaker eller föda upp djur man kan äta hjälper egentligen inte - även dessa skall ju ha näring som måste tas med om man inte kan konstruera ett bra system för återanvändning!

Mer information finns på engelska: länk 2 och Space_food. Se även fråga 12874 nedan.
/Peter E 2009-05-18

Svar:
Intressant fråga! Låt oss beakta två aspekter på frågan: var uttrycket kommer ifrån och vilka egenskaper skulle ET ha om vi skulle möta honom?

Uttrycket "Little green men"

Det finns en lång och mycket initierad artikel i Wikipedia om var uttrycket "little green men" kommer ifrån, se Little_green_men. Det är klart att uttrycket är mycket äldre än man skulle kunna vänta sig - omkring sekelskiftet 1800-1900 - och att ursprunget är svårt att spåra.

Uttrycket var populärt på 1950-talet då det gjordes en hel del Science Fiction kalkonrullar, även om dessa för det mesta var i svart/vitt. Jag skulle ha gissat på att uttrycket uppkom som en nedsättande beteckning på de varelser som kom hit med de flygande tefat som förekom i media mycket på 1950-talet. Anledningen till att de blev gröna var kanske att grön är en färg som inte förekommer på människor.

Uttrycket är emellertid mycket välkänt. En av de mer kända användningarna var 1967 då Jocelyn Bell Burnell and Antony Hewish från Cambridge, UK i sin loggbok kallade den först upptäckta pulsaren för LGM-1 ("Little Green Men") för att de snabba, regelbundna signalerna skulle kunna komma från intelligenta varelser. Beteckningen ändrades senare till CP 1919, och heter nu det fantasilösa PSR B1919+21 (Pulsating Source of Radio). Se Pulsar.

Hur skulle en extraterrest varelse kunna se ut?

[Idéerna i detta avsnitt kommer till en del från det mycket intressanta sista kapitlet i Lewis Dartnells bok Life in the Universe (Oneworld, Oxford, 2007).]

Låt oss kalla vår vän ET. Hon/han/det (ET behöver inte föröka sig sexuellt, även om detta är den dominerande metoden på jorden) är en intelligent utomjording med utvecklad teknologi.

Bakgrund

Jorden och solsystemet skapades ur ett gas/stoftmoln för c:a 4.6 miljarder år sedan. Eukaryoter (bestående av celler med cellkärna) har funnits på jorden i över 2 miljarder år. Komplexa djur/växter har funnits c:a 0.5 miljarder år. Någon sorts enkelt encelligt liv (prokaryoter) kan ha funnits för 3.5-3.8 miljarder år sedan.

Man kan se på utvecklingen av liv att Moder Natur snarare är en knåpare (eng. tinkerer) än en uppfinnare (eng. inventor). Lösningar återanvändes snarare är att det kommer fram nya, och utvecklingen sker i små steg. Grunderna för det liv som vi ser i dag fanns redan i början.

Möjliga lösningar begränsas av naturlagarna, vilket betyder att samma lösning på ett problem kommer upp i flera sammanhang. Ögat som däggdjur har med en lins och en ljuskänslig yta har t.ex. uppkommit vid flera tillfällen oberoende av varandra,
se ÖgaÖgats_evolutionära_utveckling. Naturligt urval hos vitt skilda organismer har konvergerat mot en och samma lösning. Detta bör även gälla extraterrest liv eftersom naturlagarna är desamma - detta är åtminstone vad vi antar.

Vilka fler egenskaper kan på detta sätt tänkas vara universella hos ET?

Universella egenskaper

Flygförmåga är sannolikt en egenskap som utvecklas av några arter på en jordliknande planet eftersom det ger stora fördelar för att undvika rovdjur och för att söka föda. Tvärtemot vad man kanske väntar sig bör flygförmåga vara svårare på en liten planet med låg tyngdkraft. Detta eftersom en sådan planet antagligen har en tunn atmosfär. På en större planet med tjockare atmosfär skulle det vara enklare att flyga eftersom man får tillräcklig lyftkraft med rimligt stora vingar. ET som intelligent varelse kan antagligen inte flyga eftersom överlevnadsvärdet är marginellt - ET kan säkert försvara sig på andra sätt.

En annan egenskap som antagligen är universell är att de flesta djur består av en matsmältningskanal med en ingång och en utgång. Detta är ett effektivt sätt att få i sig den näring som krävs för att dels upprätthålla kroppstemperaturen (vi antar att intelligenta varelser inte kan vara växelvarma), hålla igång en hjärna och driva extremiteter för transport och manipulation.

I detta sammanhang kan vi observera att det är svårt att tänka sig högre stående djur utan växtlighet som kan ge näring. Fotosyntesen ger visserligen energi, men den är alltför ineffektiv (c:a 8% verkningsgrad) för att ett djur skall kunna använda den direkt. Växterna kräver mycket lite energi, så de klarar uppgiften att producera syre och kolhydrater som sedan djuren kan dra nytta av.

Vad gäller växter bör följande egenskaper optimeras: möjlighet att ta upp och lagra vatten, utbyte av gaser med atmosfären, infångandet av solljus, spridande av sporer (frön) och mekanisk stabilitet.

ET bör dessutom ha något sorts internt transportsystem för syre och energi. Hemoglobin innehållande järn är det vanligaste för syretransport, men man kan tänka sig andra transportämnen - vissa krabbor har t.ex. blått blod innehållande koppar.

Hörsel och känsel är självklara sinnen som bör utvecklas som komplement till synen (se ovan). Det krävs också en hjärna för att behandla komplicerade sinnesintryck och för att utveckla intelligens. För att minimera reaktionstiden kan sinnesorganen och hjärnan samlas på ett ställe, som vi kan kalla huvud. Hur sinnesorganen ordnas kan variera, men för både syn och hörsel är mer än ett sinnesorgan en fördel (stereoeffekt). Antal och typ av extremiteter, mönster/färg på huden kan även variera, men intelligenta varelser som utvecklar teknologi måste ha god förmåga att manipulera föremål. (Det är svårt att se hur delfiner skulle kunna utveckla teknologi.)

Hur ser ET ut?

ET måste ganska säkert vara ett landdjur. Eftersom ET förbrukar mycket energi är han antagligen åtminstone delvis köttätare. ET kan ha vilken färg som helst. Grön indikerar antingen att ET är fotosyntiserande (inte troligt, se ovan) eller kamouflerad för att gömma sig bland växter (det behöver han knappast). Dessutom är färger subjektiva för människan eftersom vi utvecklat tre sensorer känsliga för specifika våglängder i för oss synligt ljus (se fråga [16135]).

ET har antagligen linsögon som vi, och om hans centralstjärna har lite lägre temperatur än solen skulle han säkert ha sensorer för infrarött.

Övriga egenskaper

Ett ytterligare skäl att ET troligen är köttätare är utvecklingstrycket: en jägare måste utvecklas för att lura sitt byte medan ett betande djur inte har samma behov till utveckling.

ET måste vara social och kunna leva i ett samhälle där man kan samla kunskap och föra den vidare till senare generationer. För detta krävs ett språk (tal eller tecken) och antagligen något sorts skriftspråk.

ET bör inte vara alltför aggressiv mot sina artfränder - då hade han säkert utrotat sig själv på ett tidigt stadium.

Andra former av liv

Ovanstående bygger på att liv är någotsånär som på jorden, dvs kol/vatten-baserat. Man kan naturligtvis tänka sig helt annorlunda livsformer, se ett par exempel i fråga [15912]. Att identifiera sådant liv - när vi inte vet vad vi skall leta efter - kan emellertid vara svårt.

Se vidare Extraterrestrial_life och Utomjordiskt_liv.

Bilden nedan är från Wikimedia Commons (länk 1 nedan).

/fa2010_3

/Peter E 2009-10-29

Svar:
Hej Mattias och Maria! Bra fråga, för det är ju så att en stor andel av alla stjärnor är medlemmar i dubbelstjärne-system eller system med ännu fler stjärnor.

Problemet är inte att det nödvändigtvis skulle bli alltför varmt utan att en planetbana är mycket instabil i ett dubbelstjärne-system. Planeten kommer att slingra omkring slumpmässigt på olika avstånd från stjärnorna, och det är tom risk att planeten kastas ut ur systemet eller in i en av stjärnorna. Det finns två gränsfall för vilka man kan tänka sig stabil bana för en planet: om solarna kretsar mycket nära varandra eller om de är långt ifrån varandra.

Om det skall kunna finnas liv på en planet, så måste den under mycket lång tid (miljarder år) befinna sig på "lagom" avstånd till en stjärna. Man brukar anta att liv som vi känner det kan förekomma om det finns flytande vatten, dvs mellan 0 och 100^oC. Avstånd från stjärnan som uppfyller detta brukar kallas beboelig zon (Habitable_zone), se nedanstående bild från Wikimedia Commons.

Bilden visar att solsystemets beboeliga zon är ganska bred och sträcker sig nästan från Venus till Mars. För en mindre stjärna (som skulle vara svalare än solen och röd), är den beboeliga zonen mycket smal. (Detta låter kanske konstigt om man bara tittar hastigt på figuren, men observera att avståndsskalan längst ner är logaritmisk. För solen är den beboeliga zonen 0.8 till 1.3, medan den för en röd dvärgstjärna är 0.1 till 0.3.)

Ett annat problem med en röd dvärgstjärna är att en planet som befinner sig så nära en stjärna utsätts för så starka tidvattenskrafter att planeten får bunden rotation. Detta innebär att den alltid vänder samma sida mot stjärnan, så ena sidan av planeten blir mycket varm och den andra mycket kall.

För en större stjärna som strålar mer än solen är den beboeliga zonen visserligen stor, men förutsättningarna är ändå dåliga del pga den starka UV-strålningen som är skadlig för liv, och dels för att en tung stjärna inte blir tillräckligt gammal för att liv skall hinna utvecklas.

Man tror alltså att största chansen att hitta liv är på planeter runt solliknande enkla stjärnor. Det låter som en mycket stor begränsning, men eftersom det finns så enormt många stjärnor i Vintergatan (c:a 200 miljarder), finns det ändå många möjligheter.

Länk 1 är en animering (på engelska) där man kan studera vad som påverkar en planets temperatur.

En planet kan i princip ha nästan hur många månar som helst, men med riktigt många kommer de att börja påverka varandra och kastas ut ur systemet, in i planeten eller kollidera så de splittras och bildar ringar.

/Peter E 2009-11-12

Svar:
Hej Erik och Johan! För det första är denna rörelse ganska komplicerat - man måste alltid ha klart för sig vad rörelsen är i förhållande till. Låt oss börja på jorden och se hur den rör sig och sedan gå succesivt utåt:

1. Jordens rotation kring sin axel
   
2. Jordens rörelse i en bana kring solen
   
3. Solens (och solsystemets) rörelse kring vintergatans centrum
   
4. Vintergatans rörelse i förhållande till den lokala gruppen av galaxer
   
5. Den lokala gruppens rörelse i förhållande till "universum" (den kosmiska bakgrundsstrålningen).
   

1 Om du står på norra halvklotet och tittar mot söder så rör sig alla himlakroppar (solen, månen, planeter, stjärnor) långsamt från öster mot väster (från vänster till höger). Detta orsakas av jordens rotation i motsatt riktning (jorden roterar från väster till öster). Jorden roterar ett varv på 24 timmar (nästan definitionsvis eftesom sekunden utspungligen definierades efter jordens rotation så att dygnet skulle innehålla 246060 = 86400 sekunder).

Vid ekvatorn motsvarar rotationen en hastighet av 0.5 km/s. Denna väst-östliga rotation är orsaken till att de flesta satelliter har banor från väster till öster - man vinner ju upp till 0.5 km/s (av erforderliga 8 km/s) om man skjuter upp satelliten i den riktningen.

2 Om vi kunde stå på solens "nordpol" skulle vi kunna se att jorden (den tredje, blå planeten i animeringen nedan) rör sig runt solen i en nästan cirkulär bana från höger till vänster (moturs). Hastigheten i banan är nära 30 km/s i förhållande till solen.

3 Solen går i en bana runt vintergatans centrum på ett avstånd av c:a 26000-28000 ljusår. Ett varv kring centrum tar 225-250 miljoner år med en hastighet av 220 km/s. Riktningen hos denna rörelse är mot stjärnbilden Herkules nära den ljusa stjärnan Vega. Se Milky_WaySun.27s_location_and_neighborhood för detaljer om denna rörelse.

4 I den lokala gruppen av galaxer rör sig vintergatan mot andromedagalaxen (M31) med en hastighet av 300 km/s. Trösten är att det tar mycket lång tid innan de kolliderar: Eftersom hastigheten är en tusendel av ljushastigheten och eftersom avståndet är 2.5 miljoner ljusår kommer det ta mer är 2 miljarder år innan M31 kolliderar med vintergatan.

5 Från studier av den kosmiska bakgrundsstrålningen kan man se att jorden, solen och vintergatan rör sig i förhållande till bakgrundsstrålningen med en hastighet av 552 km/s i riktning mot stjärnbilden Vattenormen (RA 10.5 h, Dekl -24^o) på södra stjärnhimlen. Bilden nedan (och den översta bilden i fråga [15347]) visar detta. Vi rör oss alltså från det röda området mot det blå. Om man så vill kan man definiera bakgrundsstrålningen som universum, så att rörelsen 552 km/s är en absolut hastighet i förhållande till universum.

Ja Erik, jag sa det var komplicerat! Jag hoppas du ändå fick ut något av svaret :-).

Se vidare Planetary Fact Sheets, Milky_Way och Andromeda_Galaxy för de olika rörelserna.

Kommentar till punkt 5


Framställningen i länk 1 (av Ethan Siegel, som är en pålitlig källa) är i stort set konsistent med ovanstående. Vad gäller rörelsen i punkt 5 ger länk 1 värdet 368 ± 2 km/s för solsystemets hastighet relativt den kosmiska bakgrundsstrålningen. Diskrepansen med ovanstående värde är antagligen att man i varierande mån tagit hänsyn till övriga rörelser som solens rörelse i vintergatan och vintergatans rörelse.

/Peter E 2010-01-07

Svar:
Ellinor! Jag antar du syftar på asteroiden Apophis, se länk 1 och 99942_Apophis. Om denna skulle träffa jorden skulle den säkert ställa till stora skador.

Det är emellertid mycket osannolikt att Apophis (som är c:a 500 m i diameter) kommer att träffa jorden. Den senaste uppskattningen är 1 chans på 250000 för en kollision 30 april 2036.

Anledningen till osäkerheten är att det är omöjligt att exakt beräkna banan så långt framåt i tiden. Det är som den s.k. fjärilseffekten (se fråga [951]) för väderförutsägelser - osäkerheten i startdata gör det omöjligt att förutsäga vädret mycket mer än 10 dagar i förskott.

Det finns i dag en organisation (se länk 1) med bland annat NASA inblandat för att spåra NEO (fråga [15333]) som skulle kunna kollidera med jorden. Med tiden kan det tänkas att vi utvecklar teknik att knuffa farliga NEO ur banan. Det är naturligtvis även en fördel om vi kan förutsäga en kollision åtminstone några dagar i förväg. Mest sannolikt hamnar en meteorit i havet eller obebodda trakter, så även en relativt stor NEO kan ge begränsade skador.

Figuren nedan från länk 2 visar en uppskattning av hur ofta meteoritnedslag av olika storlekar inträffar.

Se 99942_ApophisPossible_impact_effects för mer om följderna av en kollision med Apophis. Effekterna av en kollision beror på Apophis sammansättning, var den träffar och under vilken vinkel. Ett nedslag skulle ge mycket stora skador över tusentals kvadratkilometer, men skulla antagligen inte ge några långvariga globala effekter. Med varning i god tid borde det gå att utrymma ett tillräckligt stort område.

Meteorite_impact och Impact_eventSizes_and_frequencies ger mer om meteoritnedslag.

/Peter E 2010-03-21

Svar:
Den grundläggande anledningen till planetsystemets stabilitet är att planetbanorna är utspridda och ganska cirkulära. Det är alltså viktigt att stora planeter inte kommer för nära varandra. Det är även viktigt att förhållandet mellan omloppstider inte är hela tal - då kan man få stora effekter pga s.k. resonanser.

Månens rörelse bort från jorden beror som du säger på tidvattnet, se fråga [8359].

Från geologiska data kan vi säga att jordens bana varit mycket stabil i miljarder år - det har t.ex. funnits vatten och enkelt liv i c:a 3.5 miljarder år (solsystemet är c:a 4.5 miljarder år gammalt). Jordens medelavstånd till solen har alltså varit mycket stabilt. Däremot varierar excentriciteten (hur avlång banan är) pga störningar från jätteplaneterna Jupiter och Saturnus. Denna ändring i excentricitet är antagligen den dominerande orsaken till att vi får istider med ganska jämna mellanrum, se fråga [830].

Även om man mätt upp planeternas banor och massor ganska exakt, så är det inte ett trivialt problem att beräkna hur stabilt systemet är, eftersom det faktiskt på längre sikt är ett kaotiskt system (se kaos). Systemet är alltså i princip oförutsägbart eftersom en liten variation i ingångsvärdena kan medföra stora skillnader i sluttillståndet.

Som solsystemet ser ut i dag så är det emellertid ganska stabilt. Antingen har det bildats på det sättet eller så har de planeter som från början "ställde till problem" kastats ut ur solsystemet eller kastats in i solen. Om ett större objekt (jordstorlek) skulle komma in i det inre solsystemet skulle situationen kunna bli besvärlig eftersom de inre planeternas banor skulle störas. Detta är emellertid mycket osannolikt på kort sikt (miljoner år) - de enda objekt som kommer in i det inre solsystemet utifrån är kometer. Dessa har så liten massa att allt utom en direkt kollision är ofarligt.

Bilden nedan (från Wikimedia Commons, länk 1) visar resultatet av räkningar på solsystemet. Man har gått 10 miljarder år tillbaka (helt teoretiskt naturligtvis eftersom solsystemet existerat i mindre än 5 miljarder år) och 15 miljarder år framåt i tiden. För varje planet plottas excentriciteten hos banan - egentligen maximum under varje 10 miljon år. Eftersom systemet är kaotiskt är det inte direkta förutsägelser som plottas - det är vad som sannolikt skulle kunna hända. För lite annorlunda startvärden skulle detaljerna i plottarna (var topparna ligger) kunna vara annorlunda.

Som synes händer inget med de stora planeterna, men de minsta huvudplaneterna uppvisar ett mycket intressant beteende. Merkurius' bana får en excentricitet som skulle göra kollisioner mellan Merkurius och Venus möjliga. Mars påverkas ganska mycket, medan Venus och jorden inte påverkas särskilt mycket. Intressant är emellertid att Venus och jorden tycks ändra excentricitet i takt med varandra!

Dina funderingar om elektroner i atomer är inte korrekta. För det första är det inte bra att föreställa sig att elektronerna rör sig i banor runt kärnan som planeter runt solen. Det är bättre att föreställa sig att att elektronens position styrs av ett "sannolikhetsmoln", se fråga [13733]. För det andra så är de lägsta tillstånden stabila - det finns enligt kvantmekanikens lagar inget lägre tillstånd att hamna i och energins bevarande vill vi inte ge upp!

Se även fråga [108], fråga [16606] och länkarna nedan.

/Peter E 2010-04-21

Svar:
Axel! Detta är mycket svåra men aktuella frågor. Eftersom Stephen Hawking och Leonard Mlodinow just kommit ut med en bok, The Grand Design (länk 1), kan det vara på sin plats att sammanfatta var strängteorin står i dag. Nedanstående är till en del baserat på en artikel i Sunday Times vetenskapsbilaga Eureka från september 2010.

Strängteorin innebär att man beskriver elementarpartiklar som små endimensionella strängar. Dessa strängar vibrerar med olika frekvenser för att bilda olika partiklar. Det visade sig att det finns minst fem olika sträng-teorier med 10 rum/tid-dimensioner. Så småningom kom man fram till att alla var ekvivalenta med en teori med 11 dimensioner: M-teorin.

M-teorin

Enligt vissa teoretiker är M-teorin den ultimata TOE (Theory of Everything). Hawking ser M-teorin som ett underliggande karta som håller ihop olika teorier som beskriver alla naturlagar.

Det tycks som om ingen vet vad M-et i namnet kommer ifrån. Förutom Maybe (kanske) har jag sett Master (huvud-), Miracle (mirakulös) och Mystery (mysterium). Det tycks som om M-teorin är allt detta :-)!

I M-teorin har man alltså 11 rum/tid-dimensioner. Anledningen till att vi bara ser tre rumsdimensioner är att de övriga är kollapsade (eller kanske mer exakt, de har inte expanderat som de tre vi ser).

I M-teorin är man inte begränsad till endimensionella strängar, utan man kan ha vibrerande objekt (supersträngar) i 2 dimensioner (membran), 3 dimensioner (blobbar) och upp till 9 dimensioner.

Två fundamentala problem i dagens fysik är den spöklika obestämdheten hos kvantmekaniken (en atom kan befinna sig i flera tillstånd samtidigt) och det faktum att naturlagarna tycks vara finjusterade så att universum kunde utvecklas till ett universum som ger plats för liv - även om det bara finns på ett ställe, se diskussionen nedan.

M-teorin tillÃ¥ter kanske 10⁵⁰⁰ olika universa med varierande naturlagar. Teorin tillÃ¥ter, med hjälp av gravitationen, att universa skapas ur ingenting.

Universums utveckling och Guds existens

Mycket av diskussionen om Hawkings bok har handlat om behovet av en högre makt. Om man studerar universums utveckling från Big Bang till vad vi observerar i dag, visar det sig att många av naturlagarna verkar avstämda för att producera en värld där liv är möjligt. Några exempel (bland många) på denna finjustering av naturlagarna är

1. Om den starka kärnkraften bara varit lite starkare sÃ¥ hade ²He varit stabilt och stjärnor hade inte kunnat bildas.
   
2. Om det inte funnits ett tillstÃ¥nd i ¹²C som precis passar till energin hos 3 a-partiklar, sÃ¥ hade ämnen tyngre än kol (som behövs för liv) inte kunnat bildas.
   
3. Endast ett universum med 3 utvecklade rumsdimensioner tillåter stabila planetbanor och följaktligen liv, åtminstone som vi känner det.
   

Ovanstående egenskaper kan förklaras på ett av tre sätt

1. Det finns en högre makt som bestämt att det skall vara så (den klassiska religiösa skapelseteorin).
   
2. Det är en ytterst osannolik slump.
   
3. Det finns massor av universa med olika egenskaper. Ett av dessa är vårt med de nödvändiga egenskaperna. De övriga "misslyckade" universa finns, men de innehåller inget intelligent liv som kan fundera på varför deras värld ser ut som den gör.
   

Hawking förespråkar punkt 3: Gud i punkt 1 behövs inte.

NÃ¥gra kommentarer

Eftersom M-teorin ännu inte kan knytas till observationer kan man ha olika åsikter om teorin:

Den är "Kejsarens nya kläder" eller pseudovetenskap av noll och intet värde. Eller Hawkings optimistiska åsikt att det kan vara den ultimata teorin som förklarar allting: "Philosophy is dead and there is no need for the God hypothesis: modern cosmology has all the answers".

Jag tror att de flesta av dagens fysiker anser att det är en lovande början och låter teoretikerna hållas ett tag till så de får en chans att komma upp med några förutsägelser som kan testas med experiment. Bilden nedan från ett föredrag av Lawrence M Krauss (se fråga [18978]) är en mindre positiv synpunkt.

Jag har en kanske naiv uppfattning att en modell eller teori skall vara behjälplig för att "förstÃ¥" ett fysikaliskt fenomen. För mig uppfyller M-teorin inte detta kriterium med sina 10⁵⁰⁰ universa. Men för all del, redan kvantmekaniken är obegriplig.

Vad gäller din sista fråga, så har jag inte sett uttrycket, men jag tror din tolkning är korrekt: helt enkelt att kraften är proportionell mot massan, F=mg.

/Peter E 2010-09-13