Det finns ett universum inne i vår hjärna

                                                    Universums struktur

                                                    Hjärnans struktur

Universum

Universum uppstod för 13,8 miljarder år sedan. Före dess fanns det ingenting, vare sig tid eller rum.

Vid det som kallas Big Bang expanderade universum. På mindre än 1 minut var universum 1,6 miljoner miljarder kilometer i diameter och växte snabbt. Temperaturen var 10 miljarder grader. På tre minuter skapades 98 procent av all materia som nu finns. Efter 300 000 år hade temperaturen sjunkit till 3000 grader och det fanns då en glödande och ogenomskinlig väteplasma.

Rester av detta sken upptäcktes av en händelse av Arno Penzias och Robert Wilson 1964. För denna sensationella upptäckt belönades de år 1978 med Nobelpriset i fysik.

När plasman svalnade bildades väte- och en del heliumatomer. De samlades i gasmoln som var ojämnt fördelade och så småningom klumpade det ihop sig och bildade stjärnor och planeter samlade i galaxer.

Alla grundämnen tyngre än väte och helium bildades i döende exploderande stjärnor. Atomerna i våra kroppar och i naturen kommer från stjärnstoft.

Galaxerna i universum rör sig med allt större hastighet ifrån varandra och universums ålder har man fått genom att räkna tiden bakåt med utgångspunkt från nuvarande hastigheter.

Vintergatan

Alla stjärnor vi kan se med blotta ögat på himlen finns i vår egen hemgalax, Vintergatan. Galaxen är formad som en platt skiva med fyra spiralformade armar. Vårt solsystem ligger ungefär två tredjedels väg mellan centrum och ytterområdena i galaxen. Fram till 1923 trodde man att detta var hela universum. Edwin Hubble kunde då visa att den svagt lysande ljusfläcken Andromeda inte låg i Vintergatan utan i själva verket var en fjärran galax med miljarder stjärnor. Han slog vidare fast att tusentals andra nebulosor också är galaxer. Hubble upptäckte även att galaxerna rör sig från varandra, ju längre bort desto större hastighet. Numera vet vi att det finns hundratals miljarder galaxer och att de ligger samlade i stora hopar. I galaxer finns det svarta hål där stjärnor sugs in av en gigantisk gravitation och bara försvinner. Även i Vintergatan finns det sådana, den största finns i dess centrum.

Avstånden till stjärnorna är så stora att det tar tusentals och miljontals år för ljuset att nå fram till oss. När vi tittar upp mot stjärnhimlen tittar vi tillbaka i tiden.

Edwin Hubble betraktas som den utomgalaktiska astronomins grundare och det är honom som Hubbleteleskopet, ett rymdteleskop som sköts upp 1989, är döpt efter. Märkligt nog fick han aldrig Nobelpriset eftersom reglerna var sådana att astronomi vid den tiden inte räknades som fysik. Reglerna är numera ändrade.

Solsystemet

För 4,6 miljarder år sedan började en stor virvel av vätgas och stoft att klumpa ihop sig och nästan alltsammans, 99,9 procent av massan, gick åt till att skapa solen. Det övriga gick åt till att bilda planeterna. Solen består till största delen av vätgas som glöder i kärnan där väteatomer av gravitationen pressas samman till helium, fusion, under stark värmeutveckling. Mängden väte räcker i ytterligare 4,5 miljarder år. Då exploderar vår sol. Efter det kollapsar den och bildar en vit dvärgstjärna.

Sedan antiken har man känt till planeterna Merkurius, Venus, Mars, Jupiter och Saturnus. Uranus var den första planeten som upptäcktes med teleskop 1781. Den hade observerats tidigare men då tolkades den som en stjärna. Neptunus upptäcktes 1846. Även Neptunus hade observerats tidigare av Galileo Galilei men han misstog det för en stjärna.

Nicolaus Copernikus, Tyko Brahe, Johannes Kepler och Galileo Galilei var först med att placera solen i centrum för vårt planetsystem.

Isaac Newton kunde med matematiska formler förklara hur det var gravitationen som styrde jordens och övriga planeters banor runt solen.

Newton visade även att ljus kan brytas i ett prisma och består av olika färger.

Han var också en framstående matematiker och först med att beskriva infinitesimalkalkylen.

Jorden

Jorden var först ett glödande klot. För ungefär 4,4 miljarder år sedan, kraschade ett föremål av mars storlek in i jorden och sprängde loss tillräckligt material för att åstadkomma ett beledsagande klot, månen. I jordklotet samlades de tyngsta ämnena (järn, nickel, uran m.fl.) i jordklotets mitt av tyngdkraften, gravitationen. Vissa av dessa, uran m.fl. är radioaktiva och i jordens kärna pågår sedan dess ett radioaktivt sönderfall som värmer upp jordklotet. Temperaturen i den fasta kärnan är drygt 5000 grader. Utanför denna är kärnan i ett flytande tillstånd. Mellan kärnan och jordskorpan finns den halvflytande, plastiska manteln. Jordskorpan hängde i början ihop och bildade kontinenten Pangea. Den har sedan spruckit isär för att idag bestå av ett antal kontinentalplattor som rör sig i förhållande till varandra och ger upphov till jordbävningar och tsunamier.

Jordklotet har genomgått ett antal större och mindre istider. En enorm nedisning ägde rum för omkring 2,2 miljarder år sedan, följd av någon miljard år med värme. Sedan en istid som var ännu längre än den första – så stor att hela jorden omfattades. Senaste istiden varade i 80 000 år och avslutades för drygt 10 000 år sedan. Nästa istid förutses inträffa om mellan 20 000 och 40 000 år. Kanske den nuvarande globala uppvärmningen påverkar? Vad som faktiskt orsakar istiderna är så komplext att vetenskapen inte har några säkra förklaringar.

Fast vi inte märker av det är allting i i rörelse i vår omvärld.

Jorden snurrar runt sin axel under dygnet med en hastighet av ca 900 km i timmen på Uddevallas breddgrad och ca 1700 km i timmen vid ekvatorn.

Jordklotet susar årligen runt solen med en hastighet av 110 000 km i timmen.

Vårt solsystem och vår del av spiralarmen rör sig med hastighet runt galaxens centrum av 800 000 km/h. Ändå tar ett vintergatsvarv ungefär 230 miljoner år.

Vintergatan rör sig med 2 miljoner km/h mot stjärnbilden Hydrus.

Livets uppkomst

I begynnelsen fanns aminosyror och proteiner. Den första livsformen uppstod för miljarder år sedan på något mirakulöst sätt och blev en bakteriecell. Denna måste ha haft förmåga att dela sig och i nästa skede uppstod flercelliga livsformer. Under de följande 4 miljarder åren gick evolutionen vidare och utvecklade allt mer komplexa varelser med början i haven och sedan på land. Människokroppen är sammansatt av 10 000 biljoner samverkande celler. Allt styrs av gener och det DNA som finns lagrat i cellkärnan.

Bakterier och mikrober är genom sitt antal de dominerande livsformerna på jorden. Upprepade gånger har nästan allt liv utplånats på jordklotet och fått börja om på nytt men mikroberna har alltid överlevt. De finns ständigt närvarande, inte minst på vår egen hud, och de hjälper oss att bryta ner maten till näringsämnen i våra tarmar. En del är visserligen sjukdomsframkallande men de flesta är nyttiga och vi skulle inte överleva utan dem.

Finns det liv någon annanstans i universum? Rent statistiskt tycks det vara ganska sannolikt. Men med tanke på rymdens storlek antas medeldistansen mellan möjliga civilisationer i så fall vara minst 200 ljusår. Om sådana eventuella varelser skulle kunna iaktta oss i ett avancerat teleskop skulle de se ljus som lämnade oss för 200 år sedan. De skulle se tiden för den franska revolutionen och människor i sidenstrumpor och pudrade peruker.

Människan

För ungefär sju miljoner år sedan började en ny grupp av varelser i Afrikas tropiska skogar att förflytta sig över den öppna savannen istället för att klättra omkring i träden. De var de första apmänniskorna, homoiderna. 1974 hittade man 3,2 miljoner år gamla kvarlevor av en homoid i Etiopen. Skelettet blev känt som Lucy efter Beatleslåten "Lucy in the Sky with Diamonds". Det har starkt ifrågasatts om just Lucy var en föregångare till människan men det kan ha varit liknande varelser som hade genomgått en liknande utveckling. Att gå på två fötter innebär att bäckenet måste bli starkare för att bära hela tyngden av kroppen. Bäckenkanalen hos honan blir då trång och innebär stor smärta att föda barn. För att få ut barnets huvud genom ett så trångt utrymme måste barnet födas när dess hjärna är liten – och våra människobarn är därmed mer hjälplösa än vid en jämförelse med övriga djurvärlden. Homoidgrenen Homo uppträdde för 2 miljoner år sedan. Homo habilis var först med att använda enkla verktyg. Den efterträddes av Homo erectus som var först med att jaga, använda eld, tillverka komplexa verktyg och först med att ta hand om de svaga och klena. Hjärnorna var betydligt mer utvecklade. De spred sig från Afrika ut i övriga världen för närmare1,5 miljoner år sedan. En del av dessa men mycket senare var neanderthalarna.

För omkring 200 000 år sedan utvecklades föregångarna till oss som lever idag, Homo Sapiens. De spred sig för 70 000 år sedan i den andra vågen över världen och konkurrerade ut neanderthalarna genom att vara klyftigare och vigare. Homo Sapiens hjärna var mindre än Neanderthalarnas men ändå effektivare. De senaste 11000 åren har vi varit de enda kvarvarande exemplaren av människosläktet.

Så vitt vi vet är människan den enda djurart som har ett medvetande och kan tänka. Trots vår obetydliga existens i det ofattbara enormt stora universum kan vi spekulera och fundera över såväl kosmos som atomernas kvantvärld. Den mänskliga hjärnan kan lagra och behandla mirakulösa mängder av information. Människan är paradoxalt nog mycket motsägelsefull. Vi lyckas med otrolig precision sända farkoster till månen och det yttre planetsystemet. På samma gång är vi så primitiva att vissa av oss fortfarande ägnar sig åt krigföring, våld och mord.

Mikrokosmos

Universum fascinerar genom sin enorma storlek.

Motsatsen är atomernas värld som är så ofattbart litet. Väte-, Helium- och Litium-atomer var det som fanns från början i universum. De andra grundämnena skapades när de största stjärnorna dog ut och exploderade till supernovor.

I atomernas mikrokosmos råder nästan spökliga förhållanden. I atomens inre är det mesta ett stort tomrum. Atomkärnornas protoner och neutroner kan nedbrytas ytterligare i kvarkar och leptoner. De studeras i världens största och kraftigaste partikelaccelator, LHC, nära Geneve i Schweiz.

Våra vardagliga logiska lagar gäller inte i den här lilla världen. I kvantfysiken är det sannolikheten som styr. De minsta partiklarna kan finnas på flera ställen samtidigt och vara sammankopplade på långa avstånd. Partiklar kan plötsligt uppstå eller försvinna i kvantfält eller det som vi uppfattar som tomma rymden. Partiklar uppträder i olika sammanhang som vågrörelser.

Matematikens betydelse

Det märkliga med matematiken är dess enastående förmåga att beskriva allt inom naturvetenskapen.

Matematiken historia börjar redan före antiken. Alla tidiga civilisationer utvecklade ett matematiskt kunnande för att kunna lösa praktiska problem i samband med bokföring, astronomi, jordbruk och konstruktion. Egyptierna behövde kunna beräkna odlingsbar mark efter Nilens årliga översvämningar. Den var också en förutsättning för att kunna bygga pyramiderna. Greken Eratosthenes kunde genom vinkelmätning beräkna jordens storlek för över 2200 år sedan. Aristarchos från Grekland gjorde ganska samtidigt en grov beräkning av avståndet till solen.

I Europa dröjde det till renässansen innan matematiken fick ett genombrott. Den vetenskapliga revolutionen började omkring 1600, då Johannes Kepler och Galileo använde matematiska samband för att beskriva fysikaliska förhållanden i solsystemet.

Den nutida vetenskapen använder matematiska termer för att beskriva allt från universums skapelse och utveckling till kvantfysikens mikrokosmos.

Det är lätt att tro att universum enbart består av sådant vi kan se. Matematiska beräkningar tycks visa att den synliga massan bara utgör ca fem procent. Resten består av 27 procent mörk osynlig materia och 68 procent mörk energi.

Vi vet inte mycket om mörk materia och ännu mindre om mörk energi. Men i stora drag kan man säga att mörk materia genom gravitationen drar ihop universum medan mörk energi trycker isär universum.

Sverige

De första människorna som kom till Skåne för kanske 14 000 år sedan mötte ett nyss avfrostat landområde som hängde ihop med den europeiska kontinenten. Öresund fanns inte då. Under den senaste istiden var istäcket 2000 m tjockt i söder och 3000 m tjockt i norr. Istiden hade varat i drygt 100 000 år. Landhöjningen påbörjades efter att isen hade smält och pågår än idag. En del av smältvattnet samlades i en stor sjö, Anculyssjön (nuvarande Östersjön). Vattnet i sjön steg efter hand och vid Kuröd i Uddevalla uppstod för 9300 år sedan en av flera tidiga förbindelser via Vänern mellan Ancylussjön och västerhavet. I Uddevallasundet bildades världens största kända skalbankar. Skalgruset användes i många år till vägbyggen och hönsfoder och idag återstår bara ca 10 %. Utloppet vid Öresund tillkom senare, för ca 6500 år sedan.

De första människorna efter istiden som kom till Bohuslän var renjägare. För 6000 år sedan blev de istället bönder.

Det ursprungliga Sverige bildades under medeltiden. Norden enades under Kalmarunionen 1397. Gustav Vasa upplöste denna union 1523. Skåne och Bohuslän blev svenskt genom freden i Roskilde 1658. Stormaktstiden inleddes med Gustav II Adolf genom anfallskrig på 1600-talet i Baltikum och i de tyska smårikena närmast Östersjön. Finland hade tillhört Sverige i mer än 600 år, men förlorades till Ryssland 1809. Finland var ryskt i 108 år fram till 1917 då de förklarade sig självständigt i samtidigt med den ryska revolutionen. Som kompensation påtvingade Sverige sitt grannland Norge en union som varade mellan 1814 och 1905.