Finjusterte naturkonstanter og livsbetingelser Av Professor Ingolf Kanestrøm Institutt for geofag, Universitetet i Oslo
I de senere årene er det naturvitenskapelige samfunn blitt overveldet ved oppdagelsen av hvor komplekst og følsomt samspillet mellom ulike elementer må være for at intelligent liv skal utfolde seg på jorda. Faktisk synes universet å være utrolig finjustert helt fra starten. Innen de forskjellige områdene av fysikk og astrofysikk, klassisk kosmologi, kvantemekanikk og biokjemi har en mengd observasjoner gjentatte ganger brakt for dagen at karbonbasert liv på jorda er betinget av en delikat balanse mellom fysiske og kosmologiske størrelser. I følge fysikernes verdensbilde er naturprosessene styrt av naturlovene, og resultatene av naturprosessene er svært avhengig av verdiene av naturkonstantene som inngår i naturlovene. Dersom en av disse størrelsene ble litt forandret, ville balansen bli ødelagt, og livet kunne ikke eksistere. Disse oppdagelsene har fått mange forskere til å konkludere at en slik balanse ikke kan bero på en tilfeldighet, men det krever en form for forklaring. Tradisjonelt ville slike kjensgjerninger bli tatt som bevis på en guddommelig design, som Paleys teologiske argument fremsatt i Natural Theology. Vi skal ikke gå inn på dette her, men vi skal se litt på det som kalles det antropiske prinsipp.
6
Sterk (kjerne)kraft = 15 Svak kraft = 7,03 * 10-3 Elektromagnestisk kraft = 3,03 * 10-12 Gravitasjonskraften = 5,90 * 10-39 x -x (10 betyr 1 med x nuller bak. 10 betyr 1/10x). Det faktum at gravitasjonskraften er 39 størrelsesordener mindre enn den sterke kraften, er nødvendig for den kosmiske ordningen. Spesielt er det avgjørende for å danne stabile stjerner og planetbaner. Dersom gravitasjonskraften hadde vært en faktor 1012 sterkere, ville universet vært langt mindre og livshistorien mye kortere. En midlere stjerne ville hatt en masse av størrelsesorden 10 12 solens masse, og levetiden ville bli ca. et år. På den andre siden, dersom gravitasjonskraften hadde vært litt svakere, så ville ikke noen stjerne eller galakse bli dannet i det hele. Dersom den sterke kraften hadde vært bare litt svakere, ville kun hydrogenatomer eksistere. Dersom den hadde vært litt sterkere i forhold til den elektromagnetiske kraften, ville en atomkjerne bestående av to protoner være et stabilt trekk ved universet. Dette betyr at det ikke ville være noe hydrogen. Det er tvilsomt om noen stjerner eller galakser da kunne dannes. For at liv skal være mulig, må mer enn 40 elementer kunne bindes sammen til å danne molekyler. Et molekyl består av flere atomer, og atomene har en kjerne bestående av nukleoner (protoner og nøytroner). Vi skal nå se litt nærmere på hvordan man kan få de rette nukleoner, elektronene, atomene og molekylene.
Hvor kritisk er verdiene av naturkonstantene?
Riktig antall nukleoner
For at liv skal eksistere på jorda, må universet frembringe de nødvendige byggeelementene og de naturlige prosessene som er nødvendig for liv. Fysikerne har kartlagt fire fundamentale krefter. Disse kreftene bestemmer hovedtrekkene ved universet. De fire kreftene er den sterke kjernekraften, den svake kraften, den elektromagnetiske kraft og gravitasjonskraften (tyngdekraften). Styrken av kreftene er gitt som:
I det første øyeblikket etter dannelsen inneholdt universet nukleoner og anti-nukleoner. Anti-nukleonene utslettet tilsvarende antall nukleoner og genererte energi. Alle stjerner og galakser er dannet av de nukleonene som ble til overs. Men for at det skulle bli nukleoner til overs, måtte det i utgangspunktet være flest av disse. Dersom den overskytende delen i utgangspunktet hadde vært mindre, ville det ikke blitt nok materie til å danORIGO 110
