Stephen Hawking- Bild av universum

VÅR UTVECKLING bild av universum 
ÄVEN så sent som den tid av Christopher Columbus var det vanligt att hitta folk 
som trodde att jorden var platt (och du kan även hitta 
några sådana människor idag), kan vi spåra rötterna till moderna astronomins 
tillbaka till de gamla grekerna. Omkring 340 B. C, den grekiske filosofen 
Aristoteles skrev en bok som heter i himlen. I den boken gjorde Aristoteles goda
argument för att tro att jorden var en sfär snarare än platt 
som en platta. 
Ett argument byggde på förmörkelser av månen. Aristoteles insåg att dessa 
förmörkelser orsakades av jorden som kommer mellan solen och 
månen. När det hände, skulle jorden kastade sin skugga på månen, orsakar 
förmörkelsen. Aristoteles såg att jordens skugga var 
alltid runda. Detta är vad du kan förvänta dig om jorden var en sfär, men inte 
om det var en platt skiva. Om jorden var en platt skiva, skulle dess skugga vara

runt om förmörkelsen skedde vid en tidpunkt då solen var direkt under mitten av 
skivan. Vid andra tillfällen skuggan skulle förlängas 
-I form av en ellips (en ellips är en långsträckt cirkel). 
Grekerna hade ett argument för att jorden är rund. Om jorden var platt, skulle 
du förvänta dig ett skepp närmar sig från horisonten till 
visas först som en liten, enfärgat prick. Då, som det seglade närmare, skulle du
gradvis kunna göra mer detaljerad information, till exempel dess segel och 
skrov. Men 
det är inte vad som händer. När ett fartyg visas på horisonten, de första 
sakerna du ser är fartygets segel. Först senare ser du dess skrov. Det faktum 
att 
ett fartygs master, stigande högt över skrovet, är den första delen av fartyget 
för att peta upp över horisonten finns bevis för att jorden är en boll. 
Grekerna betalade också en hel del uppmärksamhet på natthimlen. Av Aristoteles 
tid, hade människor i århundraden varit inspelning hur ljusen i natthimlen 
flyttas. De märkte att även om nästan alla av de tusentals ljusen de såg verkade
röra sig tillsammans över himlen, fem av dem (inte räknar 
månen) inte gjorde det. De skulle ibland vandra från en vanlig öst-västlig bana 
och dubbelklicka sedan tillbaka. Dessa lampor namngavs planeter-den 
Grekiska ordet för "vandrare". Grekerna observerades endast fem planeter 
eftersom fem är allt vi kan se med blotta ögat: Merkurius, Venus, Mars, 
Jupiter och Saturnus. Idag vet vi varför planeterna vidta sådana ovanliga vägar 
över himlen: även om stjärnor rör sig knappt alls i jämförelse med 
vårt solsystem, planeterna kretsar runt solen, så deras rörelse på natthimlen är
mycket mer komplicerad än rörelse avlägsna stjärnor. 
Kommer över horisonten 
Eftersom jorden är ett klot, masten och seglen på ett fartyg som kommer över 
horisonten visa sig innan dess skrov 
Aristoteles trodde att jorden var stilla och att solen rörde månen, planeterna 
och stjärnorna i cirkulära banor kring jorden. Han 
trodde detta eftersom han kände för mystiska skäl att jorden var centrum av 
universum och att cirkelrörelse var den mest perfekta. I 
talet e.Kr. annan grekisk, Ptolemaios, blev denna idé till en komplett modell av
himlen. Ptolemaios var passionerad om hans studier. 
"När jag följer på min glädje den serried många av stjärnorna i deras cirkulär 
kurs", skrev han, "mina fötter inte längre vidrör marken." 
I Ptolemaios modell, omgiven åtta roterande sfärer jorden. Varje sfär successivt
större än den föregående, något som en 
Rysk bygga docka. Jorden var i centrum för sfärerna. Vad som fanns bortom den 
sista sfären aldrig mycket tydligt, men det var sannerligen inte 
del av mänsklighetens observerbara universum. Således yttersta sfären var ett 
slags gräns, eller behållare, för universum. Stjärnorna ockuperade fast 
positioner på detta område, så när det roteras, stannade stjärnorna i samma 
positioner i förhållande till varandra och roteras tillsammans som en grupp, 
över 
himlen, precis som vi observerar. De inre sfärerna som planeterna. Dessa var 
inte fäst sina respektive som stjärnorna var, men flyttade 
på deras sfärer i små cirklar som kallas epicycles. Eftersom de planetariska 
sfärer roteras och planeterna själva flyttade på sina områden, de 
vägar de tog i förhållande till jorden var komplexa. På detta sätt var 
Ptolemaios kunna redogöra för det faktum att de observerade vägar för 
planetswere mycket mer komplicerat än enkla cirklar över himlen. 
Ptolemaios modell gav en ganska exakt system för att förutsäga positioner 
himlakroppar på himlen. Men för att förutsäga dessa 

Sida 1

Stephen Hawking- Bild av universum

positioner korrekt hade Ptolemaios att göra ett antagande om att månen följde en
väg som ibland tog det dubbelt så nära jorden som på 
andra tider. Och det innebar att månen borde ibland visas två gånger så stor som
vid andra tillfällen! Ptolemaios erkände detta fel, men 
ändå hans modell var i allmänhet, men inte allmänt accepterade. Den antogs av 
den kristna kyrkan som bilden av universum som 
var i enlighet med Skriften, ty det hade den stora fördelen att den lämnade 
massor av utrymme utanför området för fasta stjärnor för himmel och helvete. 
Ptolemaios modell 
I Ptolemaios modell, stod jorden i centrum av universum, omgiven av åtta sfärer 
bär alla kända himlakroppar 
En annan modell var dock föreslogs i 1514 av en polsk präst, Nicolaus 
Copernicus. (Till en början kanske av rädsla för att bli stämplad som kättare av

hans kyrka, cirkulerade Copernicus hans modell anonymt.) Copernicus hade den 
revolutionära idén att inte alla himlakroppar måste kretsa kring jorden. 
I själva verket var hans idé att solen var stillastående i mitten av solsystemet
och att jorden och planeterna flyttade cirkulära banor runt 
Sön Liksom Ptolemaios modell arbetade Copernicus modell väl, men det gjorde inte
helt stämmer observation. Eftersom det var mycket enklare än Ptolemaios 
modell, dock kan man ha förväntat sig människor att anamma den. Men nästan ett 
sekel förflutit innan denna idé togs på allvar. Sedan två 
astronomer, tyska Johannes Kepler och italienska Galileo Galilei startas 
offentligt stödja Kopernikus teori. 
År 1609 började Galileo observera natthimlen med ett teleskop, som just hade 
uppfunnits. När han såg på planeten Jupiter, Galileo 
fann att det åtföljdes av flera små satelliter eller månar som kretsade runt 
den. Detta innebar att allt inte behövde kretsa direkt 
runt jorden, hade som Aristoteles och Ptolemaios trodde. Samtidigt förbättrades 
Kepler Copernicus teori, vilket tyder på att planeterna rörde 
inte i cirklar utan i ellipser. Med denna förändring förutsägelser teorin 
matchas plötsligt iakttagelser. Dessa händelser var död blåser 
till Ptolemaios modell. 
Även elliptiska banor förbättrade Copernicus modell, så långt som Kepler gällde 
var de bara en provisorisk hypotes. Det är 
eftersom Kepler hade förutfattade meningar om naturen som inte bygger på någon 
iakttagelse: som Aristoteles, trodde han helt enkelt att ellipser var 
mindre perfekt än cirklar. Tanken att planeter skulle röra sig så ofullkomliga 
vägar slog honom för ful för att vara den slutliga sanningen. En annan sak som 
brytt Kepler var att han inte kunde göra elliptiska banor i överensstämmelse med
sin idé om att planeterna gjordes för att kretsa solen av magnetiska krafter. 
Även om han hade fel om magnetiska krafter är orsaken till planeternas banor, 
måste vi ge honom kredit för att inse att det måste finnas en 
tvinga ansvarig för rörelsen. Den sanna förklaringen till varför planeterna 
kretsar runt solen som först långt senare, år 1687, då Sir Isaac 
Newton publicerade sin Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, förmodligen
den viktigaste enskilda verk som någonsin publicerats i den fysiska 
vetenskaper. 
I Principia presenterade Newton en lag om att alla objekt i vila naturligt 
stannar i vila om en kraft verkar på dem och beskrev hur 
effekter av kraft orsakar ett objekt att flytta eller ändra ett objekts rörelse.
Så varför flyttar planeterna i ellipser runt solen? Newton sade att en 
särskild kraft var ansvarig, och hävdade att det var samma kraft som gjorde 
föremålen faller till jorden snarare än att stanna kvar i vila när du låter 
taget om dem. Han heter den kraften gravitation (före Newton ordet gravitation 
innebar endast ett allvarligt humör eller en kvalitet av tyngd). Han också 
uppfann den matematik som visade numeriskt hur objekt reagerar när en kraft 
såsom tyngdkraften drar på dem, och han löste den resulterande 
ekvationer. På detta sätt kunde han visa att på grund av allvaret i solen bör 
jorden och andra planeter rör sig i en ellips, precis som Kepler 
hade förutspått! Newton hävdade att hans lagar tillämpas allt i universum, från 
en fallande äpple till stjärnorna och planeterna. Det var den första gången i 
historia någon hade förklarat rörelse av planeterna i termer av lagar som också 
avgör rörelse på jorden, och det var början på båda 
modern fysik och modern astronomi. 
Utan begreppet Ptolemaios sfärer, fanns det inte längre någon anledning att anta
att universum hade en naturlig gräns, den yttersta sfären. 
Eftersom stjärnor inte verkade ändra sina positioner förutom en rotation över 
himlen som orsakas av jordens snurrar på sin axel, den 

Sida 2

Stephen Hawking- Bild av universum

blev naturligt att anta att stjärnorna var objekt som vår sol, men mycket längre
bort. Vi hade gett upp inte bara tanken att jorden är 
centrum av universum men även tanken att vår sol, och kanske vårt solsystem, var
unika egenskaper kosmos. Denna förändring inworldview representerade en djup 
övergång i människans tanke: i början av vår moderna vetenskapliga förståelsen 
av universe.3 
Karaktären av en vetenskaplig teori 
För att tala om vilken typ av universum och att diskutera sådana frågor som 
huruvida det har en början eller ett slut, måste du vara 
tydlig med vad en vetenskaplig teori är. Vi skall ta simpleminded att en teori 
är bara en modell av universum, eller en begränsad del av den, 
och en uppsättning regler som gäller kvantiteter i modellen för observationer 
som vi gör. Det finns bara i våra sinnen och inte har någon annan verklighet 
(Vad det nu kan betyda). En teori är en bra teori om det uppfyller två krav. Det
måste noggrant beskriva en stor klass av synpunkter på 
grundval av en modell som innehåller endast ett fåtal godtyckliga element, och 
det måste göra bestämda förutsägelser om resultatet av framtida observationer. 
För 
Exempelvis trodde Aristoteles Empedokles teori om att allt gjordes av fyra 
element: jord, luft, eld och vatten. Detta var tillräckligt enkel 
men inte göra några bestämda förutsägelser. Å andra sidan var Newtons teori om 
gravitationen baserad på en ännu enklare modell, där organ 
attraherade varandra med en kraft som var proportionell mot en mängd kallas 
deras massa och omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet 
mellan dem. Ändå förutspår rörelser solen, månen och planeterna till en hög grad
av noggrannhet. 
Varje fysisk teori är alltid preliminär, i den meningen att det bara är en 
hypotes: du kan aldrig bevisa det. Oavsett hur många gånger resultatet av 
experiment håller med några teori, kan du aldrig vara säker på att nästa gång 
ett resultat inte kommer att motsäga teorin. Å andra sidan, kan man 
motbevisa en teori genom att hitta en enda observation som inte håller med 
förutsägelser av teorin. Som filosof av vetenskap Karl Popper har 
betonade, är en bra teori kännetecknas av det faktum att det är ett antal 
förutsägelser som i princip skulle kunna motbevisas eller förfalskade av 
observation. Varje gång nya experiment observeras att komma överens med 
förutsägelser, överlever teorin och vårt förtroende för det ökar, men om 
någonsin en ny observation befinns oense, måste vi överge eller modifiera 
teorin. 
Åtminstone det är vad som ska hända, men du kan alltid ifrågasätta kompetensen 
hos den person som utförde observationen. 
I praktiken vad som ofta händer är att en ny teori fram som verkligen är en 
förlängning av tidigare teori. Till exempel, mycket noggrann 
observationer av planeten Merkurius avslöjade en liten skillnad mellan dess 
rörelse och förutsägelser Newtons teori om gravitationen. Einsteins 
allmänna relativitetsteorin förutspådde en något annorlunda rörelse än Newtons 
teori gjorde. Det faktum att Einsteins förutsägelser matchade vad var 
sett, medan Newtons inte var en av de avgörande bekräftelser av den nya teorin. 
Men använder vi fortfarande Newtons teori för mest praktiska 
syften eftersom skillnaden mellan dess förutsägelser och de i den allmänna 
relativitetsteorin är mycket liten i de situationer som vi normalt hanterar. 
(Newtons teori har också den stora fördelen att det är mycket enklare att arbeta
med än Einsteins!) 
Det slutliga målet för vetenskapen är att tillhandahålla en enda teori som 
beskriver hela universum. Men det tillvägagångssätt de flesta vetenskapsmän 
faktiskt 
följa är att separera problemet i två delar. Först finns det lagar som berättar 
hur universum förändras med tiden. (Om vi 

vet vad 

universum är som vid någon tidpunkt, dessa fysiska lagar berätta hur det kommer 
att se vid ett senare tillfälle.) För det andra frågan om det initiala 
tillståndet för 
universum. Vissa människor känner att vetenskapen ska vara fråga endast den 
första delen, de betraktar frågan om utgångsläget som en fråga för 
metafysik eller religion. De skulle säga att Gud, som är allsmäktig, kunde ha 
startat universum från något sätt han ville. Det kan så vara, men i 
Då Gud också kunde ha gjort det utvecklas på ett helt godtyckligt sätt. Ändå 
verkar det som Gud valde att göra det utvecklas på ett mycket regelbundet sätt, 
enligt vissa lagar. Det förefaller därför lika rimligt att anta att det också 
finns lagar som reglerar det ursprungliga tillståndet. 
Det visar sig vara mycket svårt att ta fram en teori för att beskriva universum 

Sida 3

Stephen Hawking- Bild av universum

alla på en gång. Istället bryter vi problemet upp i bitar och uppfinna en 
antal partiella teorier. Var och en av dessa partiella teorier beskriver och 
förutspår en viss begränsad klass av observationer, försumma effekterna av 
andra storheter, eller företräder dem med enkla uppsättningar siffror. Det kan 
vara så att detta tillvägagångssätt är helt fel. Om allting i universum 
beror på allt annat på ett grundläggande sätt, kan det vara omöjligt att komma 
nära en fullständig lösning genom att undersöka delar av problemet i 
isolering. Ändå är det säkert så att vi har gjort framsteg i det förflutna. Det 
klassiska exemplet är återigen den newtonska gravitationsteori, 
vilket berättar att gravitationskraften mellan två kroppar beror bara på en som 
är associerat med varje organ, dess massa, och är i övrigt 
oberoende av vad kroppar är gjorda av. Därför behöver vi inte ha en teori om 
strukturen och uppbyggnaden av solen och planeterna i 
För att beräkna sina banor. 
Idag forskarna beskriver universum i form av två grundläggande partiella 
teorier-det allmänna relativitetsteorin och kvantmekaniken. De är 
stora intellektuella prestationer i den första hälften av nittonhundratalet. Den
allmänna relativitetsteorin beskriver gravitationskraften och 
storskaliga struktur av universum, det vill säga strukturen på skalor från bara 
några miles till så stor som en miljon miljoner miljoner miljoner (1 med 20- 
fyra nollor efter den) miles, storleken på det observerbara universum. 
Kvantmekanik, å andra sidan, behandlar fenomen på extremt små 
skalor, såsom en miljondels miljondels en tum. Men tyvärr är dessa två teorier 
kända för att vara oförenlig med varandra, de 
kan inte båda vara korrekt. En av de stora ansträngningar i fysik i dag, och den
stora temat i denna bok, är sökandet efter en ny teori som kommer att 
införliva dem båda, en kvantmekaniska teorin för gravitation. Vi har ännu inte 
en sådan teori, och vi kan fortfarande vara en lång väg från att ha en, men vi 
gör 
redan vet att många av de egenskaper som den måste ha. Och vi ska se i senare 
kapitel som vi redan vet en hel del om förutsägelser en 
kvantmekaniska teorin för gravitation måste make.Atoms till galaxer 
Under första hälften av nittonhundratalet, förlängd fysiker räckhåll för sina 
teorier från vardagen av Isaac Newton till både den minsta 
och de största ytterligheter av vårt universum. 
Nu, om du tror att universum inte är godtyckligt utan styrs av bestämda lagar, 
måste du i slutändan att kombinera de partiella teorier i en 
komplett enhetlig teori som beskriver allt i universum. Men det finns en 
grundläggande paradox i sökandet efter en sådan komplett enhetligt 
teori. De idéer om vetenskapliga teorier som beskrivits ovan antar vi är 
rationella varelser som är fria att observera universum som vi vill och att 
dra logiska avdrag från vad vi ser. I ett sådant system är det rimligt att anta 
att vi kan utvecklas allt närmare mot lagar som 
styra vårt universum. Men om det verkligen fanns en komplett enhetlig teori, 
skulle det också förmodligen avgöra vår verksamhet, så teorin själv skulle 
att avgöra resultatet av vårt sökande efter det! Och varför skulle det bestämma 
att vi kommer till rätt slutsatser av bevisningen? Kan det inte 
lika väl bestämma att vi drar fel slutsats? Eller ingen slutsats alls? 
Det enda svar som vi kan ge till detta problem är baserad på Darwins princip om 
det naturliga urvalet. Tanken är att i varje population av själv- 
reproducerande organismer, kommer det att finnas variationer i arvsmassan och 
uppfostran att olika individer har. Dessa skillnader innebär 
att vissa individer är bättre än andra att dra de rätta slutsatserna om världen 
omkring dem och agera därefter. Dessa 
individer kommer att vara mer benägna att överleva och reproducera, så deras 
beteendemönster och tanke kommer att dominera. Det har verkligen varit sant i 
det förflutna som det vi kallar intelligens och vetenskapliga upptäckter har 
förmedlat en överlevnadsfördel. Det är inte så klart att detta fortfarande är 
fallet: vår 
vetenskapliga upptäckter kan mycket väl förstöra oss alla, och även om de inte 
gör det, kan en komplett enhetlig teori inte göra mycket skillnad för våra 
möjligheter 
överlevnad. Men förutsatt att universum har utvecklats på ett regelbundet sätt, 
kan vi förvänta oss att det resonemang förmågor som naturligt urval har gett 
vi skulle också gälla i vårt sökande efter en komplett enhetlig teori och så 
skulle inte leda oss till felaktiga slutsatser. 
Eftersom de partiella teorier som vi redan har är tillräckliga för att göra 
korrekta prognoser i alla utom de mest extrema situationer, sökandet efter 
den ultimata teori om universum verkar svårt att motivera praktiska skäl. (Det 

Sida 4

Stephen Hawking- Bild av universum

är värt att notera dock att liknande argument skulle ha kunnat 
användas mot både relativitet och kvantmekanik, och dessa teorier har gett oss 
både kärnkraft och mikroelektronik revolutionen.) 
Upptäckten av en komplett enhetlig teori därför inte kan hjälpa överlevnad vår 
art. Det kanske inte ens påverka vår livsstil. Men ända sedan 
civilisationens har människor inte med att se händelser som osammanhängande och 
oförklarligt. Vi har craved en förståelse av 
underliggande ordning i världen. Idag har vi fortfarande längtar efter att veta 
varför vi är här och vart vi kom ifrån. Mänsklighetens djupaste önskan om 
kunskap är 
Motivering tillräckligt för vår fortsatta strävan. Och vårt mål är inget mindre 
än en fullständig beskrivning av universum vi lever in.4 
Newtons universum 
Våra nuvarande idéer om rörelse kroppar går tillbaka till Galileo och Newton. 
Innan dem, trodde folk Aristoteles, som sade att 
naturligt tillstånd hos en kropp skulle vara i vila, och att den flyttas endast 
om drivs av en kraft eller impuls. Det följde att en tyngre kropp skulle falla 
snabbare 
än en lätt en, eftersom det skulle ha en större drag mot jorden. Den 
aristoteliska traditionen höll också att man kunde räkna ut alla de lagar som 
styr universum av ren tanke: det var inte nödvändigt att kontrollera genom 
observation. Så ingen förrän Galileo brytt sig om att se om de organ 
olika vikter faktiskt faller i olika hastigheter. Det sägs att Galileo visade 
att Aristoteles uppfattning var falsk genom att släppa vikter från 
Lutande tornet i Pisa i Italien. Denna berättelse är nästan säkert sant, men 
Galileo gjorde något likvärdigt, han rullade bollar av olika vikter ned 
en slät lutning. Situationen är liknande den i tunga kroppar faller vertikalt, 
men det är lättare att observera eftersom hastigheterna är mindre. 
Galileos mätningar visade att varje kropp ökade sin hastighet i samma takt, 
oavsett dess vikt. Till exempel, om du släpper en 
boll på en sluttning som sjunker med en meter per tio meter du går längs, kommer
bollen att resa nedför sluttningen med en hastighet av ungefär en meter 
per sekund efter en sekund, två meter per sekund efter två sekunder, och så 
vidare, men tung bollen. Naturligtvis en blyvikt skulle falla 
snabbare än en fjäder, men det är bara för att en fjäder är bromsas av 
luftmotståndet. Om du släpper två kroppar som inte har mycket luftmotstånd, 
såsom två olika blyvikter, faller de i samma takt. (Vi kommer att se varför 
snart.) På månen, där det inte finns någon luft att sakta ner saker, det 
astronauten David R. Scott utförde fjäder-och bly-vikt experiment och fann att 
de faktiskt gjorde med marken samtidigt. 
Galileos mätningar användes bv Newton som grund för sina rörelselagar. I 
Galileos experiment som ett organ rullade nerför backen den 
var alltid påverkas av samma kraft (dess vikt), och effekten var att göra det 
hela tiden snabbare. Detta visade att den verkliga effekten av en kraft 
alltid att ändra hastigheten av en kropp, snarare än att bara ställa in den att 
flytta, var som man tidigare trott. Det innebar också att när en kropp inte 
agerat 
på av någon kraft, kommer det att hålla på sig i en rak linje vid samma 
hastighet. Denna idé var först uttryckligen anges i 1687, i Newtons Principia 
Mathematica, och är känd som Newtons första lag. Vad händer med en kropp när en 
kraft agerar på det ges av Newtons andra lag. Detta 
anges att kroppen kommer att accelerera, eller ändra dess hastighet, i en takt 
som är proportionell mot kraften. (Till exempel, är accelerationen dubbelt så 
stor om 
kraften är dubbelt så stor.) Accelerationen är också mindre ju större massan 
(eller mängd material) av kroppen. (Samma kraft som verkar på en 
organ dubbla massa kommer att producera halv accelerationen) Ett välbekant 
exempel är en bil:. den starkare motorn, desto större 
acceleration, men den tyngre bilen, desto mindre acceleration för samma motor. 
Förutom sina rörelselagar, som beskriver hur organisationer reagerar på krafter,
beskriver Newtons teori om gravitationen hur man bestämmer styrkan 
av en viss typ av kraft, gravitation. Som vi har sagt, att teori säger att varje
kropp lockar varje annat organ med en kraft som är proportionell 
till massan av varje organ. Således skulle kraften mellan två kroppar vara 
dubbelt så starkt om en av kropparna (säg, kropp A) hade dess massa fördubblats.

Detta är vad man kan förvänta sig, eftersom man kan tänka det nya organet A som 
görs av två kroppar, alla med den ursprungliga massan. Alla dessa 
skulle locka kropp B med det ursprungliga kraft. Sålunda den totala kraften 

Sida 5

Stephen Hawking- Bild av universum

mellan A och B skulle vara två gånger den ursprungliga kraften. Och om, säg, ett
av de organ 
hade sex gånger massan, eller en hade dubbla massa och den andra hade tre gånger
massan, då kraften mellan dem skulle vara sex gånger så 
stark. 
Nu kan du se varför alla kroppar faller i samma takt. Enligt Newtons lag av 
gravitation, en kropp med två gånger vikten har dubbelt kraft 
gravitation drar ner det. Men det kommer också att ha dubbla massa och därmed, 
enligt Newtons andra lag, halv accelerationen per kraft. 
Enligt Newtons lagar, dessa två effekter exakt ut varandra, så accelerationen 
kommer att vara densamma oavsett vikt. 
Gravitationskraften av Composite organ 
Om massan av en kropp fördubblas, så är gravitationskraften att exertsNewton 
gravitationslag också berättar att ju längre isär organ, mindre kraft. Lagen 
säger att den gravitationella attraktion av en stjärna är 
exakt en fjärdedel som av en liknande stjärna på halva avståndet. Denna lag 
förutspår banor jorden, månen och planeterna med stor noggrannhet. 
Om lagen var att den gravitationella attraktion av en stjärna gick ned snabbare 
eller långsammare med avståndet skulle planeternas banor inte elliptisk, de 
skulle antingen spiral mot solen eller fly från solen. 
Den stora skillnaden mellan idéer Aristode och de av Galileo och Newton är att 
Aristoteles trodde på en föredragen vilotillstånd, som varje 
kropp skulle ta upp om det inte drevs av någon kraft eller impuls. Framför allt 
tyckte han att jorden var stilla. Men det följer Newtons lagar 
att det inte finns någon unik standard vila. Man kan lika gärna säga att kroppen
A var i vila och kroppen B rörde sig med konstant hastighet i förhållande 
till kroppen A eller det organet B var i vila och kroppen A rörde sig. Till 
exempel, om du avsätter en stund rotationen av jorden och dess bana 
runt solen, kan man säga att jorden var stilla och att ett tåg på det färdades 
norrut på 90 miles per timme eller att tåget var i vila 
och jorden rörde sig söderut vid 90 miles per timme. Om du genomfört experiment 
med rörliga kroppar på tåget, alla Newtons lagar skulle fortfarande 
håll. Är Newton rätt eller är Aristoteles, och hur du berätta? 
Ett test skulle vara så här: tänk att du är inneslutna i en låda, och du inte 
vet om boxen vilar på golvet i ett tåg i rörelse eller 
fast jord, den sistnämnda är standarden på resten enligt Aristoteles. Finns det 
något sätt att avgöra vilken det är? Om så är fallet, kanske Aristoteles var 
korrekt, 
vara i vila på jorden är speciell. Men om du genomfört experiment i din box på 
tåget, skulle de bli exakt samma som de skulle 
inom din ruta på "stationär" tåg plattform (förutsatt att inga gupp, svängar, 
eller andra defekter i tåg). Spela pingis på tåget, 
skulle du finna att bollen uppträdde precis som en boll på en pingisbord från 
spåret. Och om du är i din box och spela spelet vid olika 
hastigheter i förhållande till jorden, säger noll, 50 och 90 miles per timme, 
kommer bollen beter sig på samma i alla dessa situationer. Det är hur världen 
beter, och det är vad matematik Newtons lagar reflekterar: det finns inget sätt 
att berätta om det är tåget eller jorden som rör sig. Den 
Begreppet rörelse är meningsfull endast det avser andra objekt. 
Spelar det någon roll egentligen om Aristoteles eller Newton är korrekt? Detta 
är bara en skillnad i synsätt eller filosofi, eller är det en fråga viktigt att 
vetenskap? Egentligen har avsaknaden av en absolut standard vila djupa 
konsekvenser för fysik: det innebär att vi inte kan avgöra om två händelser 
som ägde rum vid olika tidpunkter förekom i samma position i rymden. 
Att föreställa detta antar någon på ett tåg studsar en pingisboll rakt upp och 
ner, slå av tabellen två gånger på samma ställe en sekund 
isär. Till den personen, kommer placeringen av den första och andra studsar har 
en rumslig separation av noll. Till någon som står bredvid banan, 
de två studsar verkar ske ungefär 40 meters mellanrum, eftersom tåget skulle ha 
rest denna sträcka ner på spåret mellan 
de studsar. Enligt Newton de två observatörerna har lika rätt att betrakta sig 
själva i vila, så båda vyerna är lika acceptabla. 
Man är inte gynnas framför en annan, som Aristoteles hade trott. De observerade 
positioner evenemang och avstånden mellan dem skulle vara olika för 
en person på tåget och en bredvid spåret och det skulle finnas någon anledning 
att föredra en persons yttranden till den andres. 
Newton var mycket orolig av denna brist på absolut position, eller absolut 
utrymme, som det hette, eftersom det inte överensstämmer med hans idé om en 
absolut Gud. I själva verket vägrade han att acceptera bristen på absoluta 

Sida 6

Stephen Hawking- Bild av universum

utrymme, även om hans lag innebar det. Han var hårt kritiserad för denna 
irrationella 
tro av många människor, framför allt av biskop Berkeley, en filosof som ansåg 
att alla materiella ting och utrymme och tid är en illusion. 
När den berömda Dr Johnson fick veta om Berkeley anser han ropade: "Jag 
motbevisa det alltså!" och stubbed hans tå på en stor sten. 
Relativitet Avstånd 
Avståndet-och banan-som ett objekt resor kan se olika ut för olika observatörer.

Både Aristoteles och Newton trodde på absolut tid. Det är, trodde de att en 
entydigt kunde mäta tidsintervallet mellan 
två händelser och att denna gång skulle vara samma vem mätte den, förutsatt att 
personen använt en bra klocka. 
Till skillnad från absolut utrymme, absolut 
tid var förenligt med Newtons lagar. Och det är vad de flesta människor skulle 
ta vara förnuftig uppfattning. Emellertid, i det tjugonde århundradet 
fysiker insåg att de var tvungna att ändra sina idéer om både tid och rum. Som 
vi kommer att se, upptäckte de att tiden mellan 
händelser, liksom avståndet mellan de punkter där pingisboll studsade, beror på 
observatören. De upptäckte också att tiden inte var 
helt separat från och oberoende av rymden. Nyckeln till dessa insikter var ny 
inblick i ljusets egenskaper. De kan tyckas 
mot vår erfarenhet, men även om våra till synes sunt förnuft föreställningar 
fungerar bra när det handlar om saker som äpplen, eller planeter thattravel 
jämförelsevis långsamt, de fungerar inte alls för saker och ting vid eller nära 
hastigheten light.5 
RELATIVITET 
DET FAKTUM ATT LÄTTA färdas med en ändlig men mycket hög hastighet först 
upptäcktes i 1676 av den danske astronomen Ole Christensen 
Roemer. Om du observera månar Jupiter, kommer du att märka att från tid till 
annan försvinner ur sikte eftersom de passerar bakom jätten 
planet. Dessa förmörkelser av Jupiters månar borde ske med jämna mellanrum, men 
Roemer konstateras att förmörkelser inte var jämnt fördelade. Gjorde 
månar påskynda något upp och sakta ner i sina banor? Han hade en annan 
förklaring. Om ljuset reste med oändlig hastighet, så vi på jorden 
skulle se solförmörkelser med jämna mellanrum, vid exakt samma tid som de 
inträffade, liksom fästingar av en kosmisk klocka. Eftersom ljus skulle korsa 
valfritt avstånd omedelbart skulle situationen förändras inte om Jupiter närmat 
sig jorden eller längre från den. 
Tänk dig nu att ljus färdas med ändlig hastighet. Om så är fallet kommer vi att 
se varje solförmörkelse tid efter det hände. Denna fördröjning beror på 
hastigheten 
av ljus och på avståndet av Jupiter från jorden. Om Jupiter inte ändrade dess 
avstånd från jorden, skulle förseningen vara samma för varje 
Eclipse. Emellertid flyttar Jupiter ibland närmare jorden. I sådana fall har den
"signal" från varje successiv förmörkelse mindre 
avstånd att resa, så det kommer successivt tidigare än om Jupiter hade legat på 
en konstant avstånd. För analoga skäl, när Jupiter är 
avlägsnar sig från jorden, ser vi överskuggar successivt senare. Graden av denna
tidiga och sena ankomst beror på ljusets hastighet, och detta 
ger oss möjlighet att mäta det. Detta är vad Roemer gjorde. Han märkte att 
förmörkelser av en av Jupiters månar dök tidigare på de tider på året då 
jorden närmade Jupiters bana och senare vid de tillfällen då jorden rör sig 
bort, och han använde denna skillnad för att beräkna 
ljusets hastighet. Men var hans mätningar av variationer i avståndet jorden från
Jupiter inte särskilt exakt, så hans värde för 
ljusets hastighet var 140.000 miles per sekund, jämfört med den moderna värdet 
av 186.000 miles per sekund. Trots Roemer prestation, 
inte bara bevisa att ljuset färdas med en ändlig hastighet, men också för att 
mäta denna hastighet, var anmärkningsvärt, kommer som det gjorde elva år innan 
Newtons publicering av Principia Mathematica. 
Ljusets hastighet och tidpunkten för Förmörkelser 
De observerade tider för förmörkelser av Jupiters månar är beroende både den 
faktiska tiden för solförmörkelser och den tid det tar sitt ljus att resa från 
Jupiter till jorden Således solförmörkelser tycks synas oftare när Jupiter går 
mot jorden, och mindre ofta när det är 
väg bort Denna effekt är överdriven här för tydlighetens skull 
En riktig teori för spridning av ljuset kom inte förrän 1865, då den brittiske 
fysikern James Clerk Maxwell lyckades förena 

Sida 7

Stephen Hawking- Bild av universum

partiella teorier som upp sedan hade använts för att beskriva krafter 
elektricitet och magnetism. Även om både elektricitet och magnetism hade 
känd sedan urminnes tider, var det inte förrän på sjuttonhundratalet som 
brittisk kemist Henry Cavendish och franska fysikern Charles-Augustin de 
Coulomb etablerade kvantitativa lagar som reglerar den elektriska kraften mellan
två laddade kroppar. Några decennier senare, i början av 19. 
talet etablerat ett antal fysiker analoga lagar för magnetiska krafter. Maxwell 
visade matematiskt att dessa elektriska och magnetiska 
krafter uppstår inte från partiklar som verkar direkt på varandra, utan skapar 
varje elektrisk laddning och ström ett fält i det omgivande utrymme som 
utövar en kraft på vartannat laddning och ström ligger inom det utrymmet. Han 
fann att ett enda fält bär de elektriska och magnetiska krafter, alltså, 
elektricitet och magnetism är oskiljaktiga aspekter av samma kraft. Han kallade 
denna kraft den elektromagnetiska kraften, och fältet som bär det 
theelectromagnetic fältet. 
Maxwells ekvationer förutspådde att det kunde finnas vågliknande störningar i 
det elektromagnetiska fältet och att dessa vågor skulle resa till fast 
hastighet, som ringar på en damm. När han räknat denna hastighet, fann han det 
för att matcha exakt ljusets hastighet! Idag vet vi att Maxwells vågor 
är synliga för det mänskliga ögat som ljus när de har en våglängd av mellan 40 
och åttio miljondels centimeter. (En våg är en följd av 
kammar och vågdalar,. våglängden är avståndet mellan vågtoppar eller tråg) Vågor
med våglängder kortare än synligt ljus är 
nu kallas ultraviolett ljus, röntgenstrålar och gamma-strålar. Vågor med längre 
våglängder kallas radiovågor (en meter eller mer), mikrovågsugnar 
(Runt en centimeter), eller infraröd strålning (mindre än en tiotusendels av en 
centimeter men mer än det synliga området). 
Våglängd 
Våglängden för en våg är avståndet mellan successiva toppar eller dalar. 
Maxwells teori innebar att radio eller ljusvågor skulle resa med en viss bestämd
hastighet. Detta var svår att förena med Newtons teori att 
Det finns ingen absolut standard för vila, för om det inte finns någon sådan 
standard kan det inte finnas någon allmän enighet om hur snabbt ett objekt. Till

förstå varför, återigen tänka dig att spela pingis på tåget. Om du träffar 
bollen mot främre delen av tåget med en hastighet din motståndare 
åtgärder som skall tio miles per timme, då du kan förvänta en observatör på 
plattformen för att uppfatta bollen rör sig hundra miles per timme, det 
tio den rör sig i förhållande till tåget, plus 90 tåget rör sig i förhållande 
till plattformen. Vad är hastigheten på bollen, tio miles per timme eller en 
hundra? Hur definierar du det-förhållande till tåget eller i förhållande till 
jorden? Med ingen absolut standard för vila, kan du inte tilldela bollen ett 
absolut hastighet. Samma boll lika gärna skulle kunna sägas ha någon hastighet, 
beroende på referensram där hastigheten 
mätas. Enligt Newtons teori bör samma håll för ljus. Så vad betyder det i 
Maxwells teori för ljusvågor att resa på en 
vissa fasta hastighet? olika hastigheter för pingisbollar 
Enligt relativitetsteorin, även om de kanske inte håller, är varje observatör 
mätning av ett objekts hastighet lika giltiga 
För att förena Maxwells teori med Newtons lagar, föreslogs det att det var ett 
ämne som kallas etern som var närvarande 
överallt, även i vakuum "tomma" utrymmet. Idén om etern hade en viss extra 
attraktion för forskare som kände i alla fall att bara 
som vatten vågor kräver vatten eller ljudvågor kräver luft, måste vågor av 
elektromagnetisk energi kräver en viss medel att genomföra dem. I den här vyn, 
lätta vågor färdas genom etern som ljudvågor färdas genom luften, och deras 
"hastighet" som härstammar från Maxwells ekvationer bör därför 
mätt i förhållande till etern. Olika bedömare skulle se ljus komma emot dem med 
olika hastigheter, men ljusets hastighet i förhållande till etern 
skulle förbli fast. 
Denna idé kunde testas. Tänk dig ljus som emitteras från någon källa. Enligt 
etern teorin, färdas ljuset genom etern med den hastighet 
av ljus. Om du flyttar mot den genom etern, den hastighet med vilken du närmar 
ljuset kommer att vara summan av ljusets hastighet genom eter och 
din hastighet genom etern. Ljuset kommer att närma dig snabbare än om, säg, att 
du inte flytta eller du flyttade i någon annan riktning. Ännu eftersom den 
ljusets hastighet är så stor jämfört med de hastigheter vid vilka vi kan gå mot 
en ljuskälla, var denna skillnad i hastighet ett mycket svårt effekt 
att mäta. 

Sida 8

Stephen Hawking- Bild av universum

År 1887 genomförde Albert Michelson (som senare blev den första amerikanska att 
ta emot Nobelpriset i fysik) och Edward Morley ut en mycket 
noggrann och svåra experiment vid Case School of Applied Science (nu Case 
Western Reserve University) i Cleveland. De insåg att 
eftersom jorden kretsar kring solen med en hastighet av nästan 20 miles per 
sekund, måste deras labb självt rör sig med en relativt hög hastighet 
genom etern. Naturligtvis visste ingen i vilken riktning och hur fort etern kan 
röra sig med avseende på solen, eller om det rörde sig 
alls. Men genom att upprepa ett experiment vid olika tider på året, då jorden 
var i olika positioner längs dess bana, kan de hoppas på att 
hänsyn till denna okända faktor. Så Michelson och Morley skapa ett experiment 
för att jämföra ljusets hastighet mätt i riktningen för 
jordens rörelse genom eter (när vi går mot ljuskällan) till ljusets hastighet 
vinkelrätt mot denna rörelse (när vi 
inte rör sig mot källan). Till deras stora förvåning fann de hastigheten i båda 
riktningarna var exakt samma! 
Mellan 1887 och 1905 fanns det flera försök att rädda etern teorin. Det mest 
anmärkningsvärda var av den nederländska fysikern Hendrik Lorentz, 
som försökte förklara resultatet av Michelson-Morleys experiment i form av 
föremål upphandlande och klockor saktar ner när de flyttade 
genom etern. Men i en berömd papper i 1905, pekade en hittills okänd kontorist i
schweiziska patentverket, Albert Einstein, att w 
hål idén om en eter var onödigt, förutsatt en var villig att överge tanken på 
absolut tid (vi får se varför snart). En ledande fransk 
matematiker, Henri Poincaré, gjorde en liknande punkt några veckor senare. 
Einsteins argument var närmare fysik än Poincaré, som 
betraktas detta problem som rent matematiskt och hans dödsdag accepterade inte 
Einsteins tolkning av teorin. 
Einsteins grundläggande postulat om relativitetsteorin, som det hette, 
förklarade att vetenskapens lagar bör vara samma för alla fritt rörliga 
observatörer, oavsett vad deras hastighet. Detta var sant för Newtons 
rörelselagar, men nu Einstein utvidgade idé att ta Maxwells teori. I 
andra ord, eftersom Maxwells teori säger att ljusets hastighet har ett givet 
värde, måste alla fritt rörliga observatörer mäter samma värde, ingen 
roll hur snabbt de rör sig mot eller bort från sin källa. Denna enkla idé 
förklarade-utan säkert användning av eter eller något annat 
föredras referensram, innebörden av ljusets hastighet i Maxwells ekvationer, men
det hade också några anmärkningsvärda och ofta bakvända 
konsekvenser. 
Till exempel kravet på att alla observatörer måste komma överens om hur snabbt 
ljuset färdas tvingar oss att ändra vår uppfattning om tid. Bild igen 
fortkörning tåg. I kapitel 4, såg vi att även någon på tåget studsar en 
pingisboll upp och ner kan säga att bollen reste onlya några inches, någon som 
står på plattformen skulle uppfatta bollen som reser omkring 40 meter. Likaså om
observatören på tåget lyste 
en ficklampa, skulle de två observatörerna oense på avståndet ljuset rest. 
Eftersom hastigheten är avståndet dividerat med tiden, om de är oense om den 
avstånd ljuset har färdats, är det enda sättet för dem att komma överens om 
ljusets hastighet för dem att även oeniga om när resan har tagit. I 
andra ord kräver relativitetsteorin oss att sätta stopp för idén om absolut tid!
Istället måste varje observatör ha sin egen mått 
tid, som registrerats av en klocka bar med sig, och identiska klockor bärs av 
olika bedömare behöver inte hålla med. 
I relativitetsteorin finns det inget behov av att införa idén om en eter, vars 
närvaro, som Michelson-Morley experiment visade, inte kan detekteras. 
Istället tvingar relativitetsteorin oss att ändra grunden våra idéer om tid och 
rum. Vi måste acceptera att tiden inte är helt separata 
från och oberoende av utrymme men kombineras med den för att bilda ett föremål 
som kallas rumtiden. Detta är inga lätta tankar att förstå. Relativitet tog år 
att bli allmänt accepterad även inom fysik samhället. Det är ett bevis på 
Einsteins fantasi om att han kunde tänka det, och 
till hans förtroende i sin egen logik som han utarbetade dess konsekvenser trots
udda slutsatser mot vilken den tycktes vara ledande. 
Det är en fråga om gemensamma erfarenheter som vi kan beskriva läget för en 
punkt i rymden med tre siffror eller koordinater. Till exempel, kan vi 
säga att en punkt i ett rum är sju meter från en vägg, tre meter från en annan, 
och fem meter över golvet. Eller vi kan ange att en 
punkten är vid en viss latitud, longitud och en viss höjd över havet. Vi är fria
att använda alla tre lämpliga koordinater, även om de 

Sida 9

Stephen Hawking- Bild av universum

har endast ett begränsat antal giltighet. Det skulle inte vara praktiskt att 
ange positionen för månen i form av miles norr och miles väster om Piccadilly 
Circus och meter över havet. Istället kan vi beskriva den i termer av avstånd 
från solen, avstånd från planet för planeternas banor, 
och vinkeln mellan den linje som förbinder månen till solen och den linje som 
förbinder solen till en närliggande stjärna som Proxima Centauri. Även dessa 
Koordinaterna skulle inte vara till stor nytta för att beskriva läget för solen 
i vår galax eller positionen av vår galax i den lokala gruppen av galaxer. 
I själva verket kan vi beskriva hela universum i form av en samling överlappande
fläckar. I varje lapp, kan vi använda en annan uppsättning av tre 
koordinater för att ange positionen för en punkt. 
Koordinater i rymden 
När vi säger att rymden har tre dimensioner, menar vi att det tar tre siffror 
eller koordinater, för att ange en punkt. Om vi 

lägger tid på vår 

beskrivning, då utrymmet blir rumtiden, med fyra dimensioner. 
I rumtid relativitet, alla händelser, det vill säga allt som händer vid en viss 
punkt i rymden, och vid en viss tidpunkt, kan specificeras 
med fyra siffror eller koordinater. Återigen är valet av koordinaterna 
godtyckligt: 

vi kan använda tre väldefinierade rumsliga koordinater och 

eventuella 
mått på tid. Men i relativitet finns det ingen verklig skillnad mellan utrymme 
och tid koordinater, precis som det inte finns någon verklig skillnad mellan 
helst två rymdkoordinater. Vi kunde välja en ny uppsättning koordinater som, 
säg, var det första utrymmet koordinaten en kombination av den gamla 1. 
och andra utrymmet koordinater. Så istället för att mäta positionen av en punkt 
på jorden i miles norr om Piccadilly och miles väster om Piccadilly, 
vi kunde använda miles nordost om Piccadilly och miles nordväst om Piccadilly. 
På samma sätt kan vi använda en ny tid koordinat som var den gamla tiden (i 
sekunder) plus avståndet (i ljus-sekunder) norr om Piccadilly 
En annan välkänd följd av relativitetsteorin är likvärdiga massa och energi, 
sammanfattas i Einsteins berömda ekvation E = mc2 (där E 
är energi, m är massan, och c är ljusets hastighet). Människor använder ofta 
denna ekvation för att beräkna hur mycket energi skulle bli fallet om, säg, en 
bit 
materia omvandlades till ren elektromagnetisk strålning. (Eftersom ljusets 
hastighet är ett stort antal, är svaret en hel-vikt 
roll omvandlas till energi i bomben som förstörde staden Hiroshima var mindre än
ett uns.) Men ekvationen också berättar att om 
energi av ett objekt ökar, så ökar dess massa, dvs dess motståndskraft mot 
acceleration, eller förändring i hastighet. 
En form av energi är energin av rörelse, som kallas kinetisk energi. Precis som 
det tar energi att få din bil att flytta, det tar energi att öka 
hastighet av något föremål. Den kinetiska energin hos ett rörligt föremål är 
identisk med energi måste förbruka för att orsaka den att röra sig. Därför, ju 
snabbare en 
objektet flyttas, desto mer kinetisk energi den har. Men enligt likvärdighet av 
energi och massa, tillägger kinetisk energi till ett objekts 
massa, så de snabbare ett objekt rör sig, desto svårare är det att ytterligare 
öka objektets hastighet. 
Denna effekt är verkligen signifikant endast för objekt som rör sig med 
hastigheter nära ljusets hastighet. Till exempel, vid 10 procent av ljusets 
hastighet, är anobject massa endast 0,5 procent mer än normalt, medan vid 90 
procent av ljusets hastighet skulle det vara mer än två gånger dess normala 
massa. Som ett 
objekt närmar sig ljusets hastighet stiger dess massa allt snabbare, så det tar 
mer och mer energi för att påskynda den ytterligare. Enligt 
relativitetsteorin, kan ett objekt i själva verket aldrig når ljusets hastighet,
eftersom då dess massa skulle ha blivit oändlig, och av 
likvärdighet av massa och energi, skulle det ha tagit en oändlig mängd energi 
för att få det där. Detta är anledningen till att en normal objekt är alltid 
begränsas av relativitetsteorin att röra sig långsammare än ljusets hastighet. 
Endast ljus eller andra vågor som inte har någon inneboende massa, kan röra sig 
med hastigheten 
av ljus. 
Einsteins 1905 relativitetsteorin kallas speciella relativitetsteorin. Det är 
därför, även om det var mycket framgångsrik i att förklara att ljusets hastighet

var samma för alla observatörer och att förklara vad som händer när saker och 
ting rör sig i hastigheter nära ljusets hastighet, det var förenligt med 

Sida 10

Stephen Hawking- Bild av universum

Newtonska teorin om gravitationen. Newtons teori säger att vid varje given 
tidpunkt objekt dras till varandra med en kraft som beror på 
Avståndet mellan dem vid den tidpunkten. Detta innebär att om man flyttade ett 
av objekten, skulle kraften på den andra förändras momentant. Om, 
säga, solen plötsligt försvann, berättar Maxwells teori oss att jorden inte 
skulle få mörkt i ca ytterligare åtta minuter (eftersom det är hur länge 
det tar ljuset att nå oss från solen), men enligt Newtonsk gravitation, skulle 
jorden omedelbart upphöra att känna solens attraktion och flyger ut 
av omloppsbana. Den gravitationens inverkan av försvinnandet av solen skulle 
således ha nått oss med oändlig hastighet, istället för vid eller under 
hastighet 
ljus, den speciella relativitetsteorin krävs. Einstein gjorde ett antal 
misslyckade försök mellan 1908 och 1914 för att hitta en teori om 
gravitation som var förenligt med speciella relativitetsteorin. Slutligen, år 
1915, föreslog han ännu mer revolutionär teori vi nu kallar den allmänna teorin 
om 
relativity.6 
Krökta rum 
Einsteins allmänna relativitetsteorin baseras på de revolutionära förslaget att 
gravitationen inte är en kraft som andra krafter, men en 
konsekvens av det faktum att rumtiden är inte platt, såsom tidigare hade 
antagits. I allmänna relativitetsteorin är rumtiden krökt eller "skev" av 
distribution av massa och energi i den. Organ som jorden är inte gjorda för att 
gå på böjda banor bv en kraft som kallas gravitation, utan de rör sig i 
böjda banor eftersom de följer det närmaste en rak väg i en böjd yta, som kallas
en geodetisk. Tekniskt sett en 
geodetisk definieras som den kortaste (eller längsta) vägen mellan två platser. 
En geometrisk plan är ett exempel på en tvådimensionell platt utrymme, på vilken
geodesics är linjer. Ytan av jorden är en två- 
dimensionell krökt utrymme. En geodetisk på jorden kallas en stor cirkel. 
Ekvatorn är en stor cirkel. Så är alla andra cirkel på jordklotet som 
centrum sammanfaller med centrum av jorden. (Termen "stor cirkel" kommer från 
det faktum att dessa är de största cirklar du kan rita på 
världen.) Eftersom geodetiska är den kortaste vägen mellan två flygplatser, är 
detta den väg ett flygbolag navigator berättar piloten att flyga tillsammans. 
Till exempel, du 
kunde flyga från New York till Madrid genom att följa din kompass för 3.707 
miles nästan rakt öster, längs deras gemensamma linje av latitud. Men du kan 
få det i 3.605 miles om du flyger längs en storcirkel, rubrik 1. nordost, sedan 
gradvis vänder österut och sedan sydost. Utseendet på 
Dessa två vägar på en karta, där ytan av jordklotet har missuppfattats (planat 
ut), är lura. När du flyttar "rak" öst är du 
inte riktigt röra rakt, åtminstone inte direkt i den mening som den mest direkta
vägen, den geodetiska. 
Avstånd på Globen 
Det kortaste avståndet mellan två punkter på jorden är längs en stor cirkel, som
inte motsvarar en rät linje om du tittar på en lägenhet 
karta. 
I allmänna relativitetsteorin, organ alltid följa geodesics i fyrdimensionell 
rumtid. I avsaknad av materia, dessa geodesics i fyra- 
dimensionell rymd-tid motsvarar raka linjer i tredimensionella rymden. I närvaro
av materia, är fyra-dimensionell rymd-tid 
förvrängd, vilket gör att vägar kroppar i tre-dimensionell rymd till kurvan på 
ett sätt som i den gamla Newtonska teorin förklaras av 
effekter av gravitationskraften. Detta är ungefär som att titta på ett flygplan 
som flyger över kuperad terräng. Planet kan röra sig i en rak linje genom 
tre-dimensionell rymd, men ta bort den tredje dimensionen, höjd-och du upptäcker
att dess skugga följer en krökt bana på den kuperade tvådimensionella 
jord. Eller tänk ett rymdskepp som flyger i en rak linje genom rymden och 
passerar direkt över Nordpolen. Projekt sin väg ner på två- 
dimensionell jordytan och du tycker att det följer en halvcirkel, spåra en linje
av longitud över norra halvklotet. Även om 
fenomen är svårare att bilden, kröker massan av solen rymd-tid på ett sådant 
sätt att även jorden följer en rak bana i fyra- 
dimensionell rymd-tid förefaller det oss att röra sig längs en nästan cirkulär 
bana i tredimensionell space.Path av en rymdfarkost skuggar 
Projiceras på den tvådimensionella världen, kommer banan av en rymdfarkost som 
flyger längs en rät linje i rymden verkar böjda 
Faktiskt, även om de är härledda annorlunda banor planeternas förutsägs av den 

Sida 11

Stephen Hawking- Bild av universum

allmänna relativitetsteorin är nästan exakt desamma som de 
förutsägs av den newtonska teorin om gravitationen. Den största avvikelsen är i 
Merkurius omloppsbana, som är planeten närmast solen, känns 
starkaste gravitationella effekter och har en ganska långsträckt elliptisk bana.
Allmänna relativitetsteorin förutsäger att den långa axeln av ellipsen ska 
rotera 
om solen med en hastighet av cirka en grad per tiotusen år. Små men denna effekt
är, hade man märkt (se kapitel 3) långt innan 
1915, och den fungerade som en av de första bekräftelser av Einsteins teori. 
Under de senaste åren, de ännu mindre avvikelser av banor av andra 
planeter från Newtons förutsägelser har mätts med radar och fann att komma 
överens med förutsägelser allmän relativitetsteori 
Ljusstrålar måste också följa geodesics i rumtiden. Återigen innebär det faktum 
att utrymmet är krökt att ljus inte längre verkar färdas i raka 
linjer i rymden, så allmänna relativitetsteorin förutsäger att gravitationsfält 
ska böja ljus. Till exempel, förutsäger teorin att vägen för ljus nära 
sol skulle vara lätt böjda inåt, på grund av massan av solen. Detta innebär att 
ljuset från en avlägsen stjärna som råkade passera nära solen 
skulle böjas genom en liten vinkel, vilket gör att stjärnan ska visas i en annan
position för en observatör på jorden. Naturligtvis, om ljuset från 
stjärnan alltid gått nära solen, skulle vi inte kunna avgöra om ljuset var som 
böjs eller om i stället stjärnan var verkligen där vi 
verkar se det. Men eftersom jorden banor runt solen, olika stjärnor verkar 
passera bakom solen och har sitt ljus böjs. De 
därför förändras deras uppenbara position i förhållande till andra 
stars.Precession av Merkurius omloppsbana 
Som Merkurius upprepade kretsar kring solen, roterar den långa axeln av sin 
elliptiska bana långsamt, kommer cirkeln ungefär var 360.000 år 
Bockning av ljus nära solen 
När solen ligger nästan direkt mellan jorden och en avlägsen stjärna, böjer sitt
gravitationsfält stjärnans ljus, förändrar dess skenbara position. 
Det är normalt mycket svårt att se denna effekt, eftersom ljuset från solen gör 
det omöjligt att observera stjärnor som visas nära solen i 
himmel. Det är dock möjligt att göra det under en solförmörkelse, då månen 
blockerar solens ljus. Einsteins förutsägelse av ljus avböjning kan 
inte testas omedelbart 1915, eftersom första världskriget pågick. Det var inte 
förrän 1919 som en brittisk expedition, observera en 
Eclipse från kusten i Västafrika, visade att ljuset verkligen avböjdes av solen,
precis som förutspåtts av teorin. Detta bevis av en tysk 
teori av brittiska forskare hyllades som en stor handling av försoning mellan de
två länderna efter kriget. Det är ironiskt, därför att senare 
undersökning av fotografier tagna på den expeditionen visade felen var lika stor
som effekten de försökte mäta. Deras 
mätning hade varit ren tur, eller kanske ett fall av att veta det resultat de 
ville få inte en ovanlig företeelse i vetenskapen. Ljuset 
avböjning har emellertid blivit noggrant bekräftats av ett antal senare 
observationer. 
En annan förutsägelse av den allmänna relativitetsteorin är att tiden ska visas 
för att köra långsammare nära en massiv kropp som jorden. Einstein först insåg 
detta 
år 1907, fem år innan han insåg att gravitation också ändrat form av utrymme, 
och åtta år innan han avslutade sin teori. Han härstammar den 
effekt med sin likvärdighetsprincipen, som spelade rollen i den allmänna 
relativitetsteorin att den grundläggande postulat spelas i speciella teorin. 
Minns att den grundläggande postulat speciella relativitetsteorin uppgav att 
vetenskapens lagar bör vara samma för alla fritt rörliga observatörer, ingen 
roll vilken hastighet de rör sig. Grovt sett utvidgar principen om likvärdighet 
detta till de observatörer som inte fritt rörliga 
men är under inflytande av ett gravitationsfält. I en exakt redogörelse för den 
princip finns det några tekniska punkter, till exempel det faktum att om 
gravitationsfält är inte enhetlig, måste du tillämpa principen separat till en 
serie små, överlappande fläckar, men vi kommer inte att beröra oss 
med det här. För våra syften, kan vi konstatera att principen på detta sätt: i 
tillräckligt små delar av rymden, är det omöjligt att säga om du är i vila i ett

gravitationsfält eller jämnt accelerera i tomma rymden. 
Föreställ dig att du befinner dig i en hiss i tomma rymden. Det finns ingen 
gravitation, ingen "upp" och ingen "ned". Du flyter fritt. Nu hissen börjar 
flytta med konstant acceleration. Du känner plötsligt vikt. Det är, du känner en

Sida 12

Stephen Hawking- Bild av universum

dragning mot ena änden av hissen verkar som plötsligt till dig att 
vara golvet! Om du nu hålla ut ett äpple och släppa taget, sjunker den till 
golvet. Faktum är nu att du accelererar, allt som händer inne i 
hiss kommer att utvecklas precis som den skulle om hissen inte rör sig alls, men
i vila på ett enhetligt gravitationsfält. Einstein insåg att precis som du 
kan inte säga inifrån ett tåg om du flyttar enhetligt, du också inte kan berätta
inifrån hissen om du är jämnt 
accelererar eller i en enhetlig gravitationsfält. Resultatet var hans 
likvärdighetsprincipen. 
Likvärdighetsprincipen, och ovanstående exempel på det, är sant bara om 
tröghetsmassa (massan i Newtons andra lag som bestämmer hur 
mycket du accelererar som svar på en kraft) och gravitationell massa (massan i 
Newtons gravitationslag som bestämmer hur mycket gravitations 
tvingar dig att känna) är samma sak (se kapitel 4). Det beror om båda typer av 
massa är desamma, då alla objekt i ett gravitationsfält faller 
i samma takt, oavsett vad deras massa. Om denna likvärdighet inte var sant, 
sedan under inverkan av tyngdkraften vissa objekt skulle falla snabbare än 
andra, vilket skulle innebära att du kan urskilja gravitationskraften från en 
enhetlig acceleration där allt faller i samma takt. 
Einsteins användning av likvärdiga tröga och gravitationell massa att härleda 
hans likvärdighetsprincipen och så småningom hela den allmänna 
relativitetsteorin, 
uppgår till en obeveklig marsch logiska resonemang oöverträffad i historien om 
människans tänkande. 
Nu när vi vet likvärdighetsprincipen, kan vi börja att följa Einsteins logik 
genom att göra en annan tankeexperiment som visar varför tiden 
skall påverkas av tyngdkraften. Föreställ dig en raket ut i rymden. För 
enkelhetens skull tänka mig att raketen är så lång att ljuset tar en sekund 
att korsa den från topp till botten. Slutligen antar att det finns en observatör
vid tak raketen och en annan på golvet, var och en med samma 
klockor som tickar fram en gång varje sekund. 
Antag taket observatörer w aits för klockan att kryssa, och sedan omedelbart 
skickar en ljussignal ner till golvet observatör. Taket 
observatör gör detta en gång nästa gång klockan fästingar. Enligt denna 
inställning, reser varje signal i en sekund och sedan tas emot av 
golv observatör. Så precis som taket observatör skickar två ljussignaler en 
sekunds mellanrum får golvet observatören två, en sekunds mellanrum. 
Hur skulle denna situation skiljer sig om raketen vilade på jorden, under 
inflytande av tyngdkraften, i stället för att flyta fritt ut i rymden? 
Enligt Newtons teori, har tyngdkraften ingen effekt på denna situation. Om 
observatören på taket skickar signaler en sekunds mellanrum, betraktaren kommer 
emot dem en sekunds mellanrum. Men principen om likvärdighet inte göra samma 
förutsägelse. Vi kan se vad som händer, säger denna princip 
oss, genom att betrakta verkan av likformig acceleration stället för verkan av 
tyngdkraften. Detta är ett exempel på hur Einstein använde principen 
likvärdighet skapa sin nya teori om gravitation. 
Så låt oss nu anta att raketen accelererar. (Vi kommer att tro att det 
accelererar långsamt, så vi inte närma ljusets hastighet!) 
Eftersom den raketen rör sig uppåt, kommer den första signalen har mindre 
avstånd att färdas än tidigare och så anländer tidigare än en sekund senare. Om 
den raketen rörde sig med konstant hastighet skulle den andra signalen anländer 
exakt samma tid förr, så tiden mellan 
två signaler skulle förbli en sekund. Men på grund av accelerationen, kommer 
raketen att röra ännu snabbare när den andra signalen sänds än det 
var när den första signalen sändes, så den andra signalen kommer att ha ännu 
mindre avstånd att färdas än den första och kommer att anlända i ännu mindre 
tid. Den 
observatör på golvet kommer därför mäta mindre än en sekund mellan signalerna, 
inte instämmer med taket observatör, som påstår sig ha 
skickade dem exakt en sekund isär. 
Detta är förmodligen inte uppseendeväckande när det gäller den accelererande 
raket fartyg trots allt, vi bara förklarade det! Men kom ihåg, att principen om 
likvärdighet 
säger att det också gäller en raket i vila i ett gravitationsfält. Det betyder 
att även om raketen inte accelererar, men säg, sitter 
på en språngbräda på jordens yta, om taket observatören skickar signaler mot 
golvet med intervall på en varje sekund (enligt hans 
klocka) kommer golvet observatör emot signalerna med kortare mellanrum (enligt 
hans klocka). Det är häpnadsväckande! 

Sida 13

Stephen Hawking- Bild av universum

Du kan fortfarande fråga om detta innebär att gravitation förändras tiden, eller
om det bara ruiner klockor. Antag golvet observatören klättrar upp till 
taket, där han och hans partner jämföra deras klockor. De är identiska klockor, 
och visst kommer båda observatörerna finna att de nu komma överens om 
längden av en sekund. Det är inget fel med golvet observatör klocka: det mäter 
lokal flödet av tid, varhelst det råkar vara. Så bara 
som speciella relativitetsteorin berättar att tiden går olika för observatörer i
relativ rörelse, berättar allmän relativitetsteori oss att tiden går olika för 
observatörer 
vid olika höjder i ett gravitationsfält. Enligt allmänna relativitetsteorin, 
mätt golvet observatör mindre än en sekund mellan signalerna 
eftersom tiden går långsammare närmare jordytan. Ju starkare fältet, desto 
större denna effekt. Newtons rörelselagar sätta stopp för 
idén om absoluta position i rymden. Vi har nu sett hur relativitetsteorin gör 
sig av absolut tid. 
Denna förutsägelse testades i 1962, med användning av ett par av mycket 
noggranna klockor monterade vid toppen och botten av ett vattentorn. Klockan på 
botten, 
som var närmare jorden, visade sig köra långsammare, i exakt överensstämmelse 
med den allmänna relativitetsteorin. Effekten är en liten en-en klocka på ytan 
av 
solen skulle få bara en minut per år jämfört med en på ytan av jorden. Men med 
tillkomsten av mycket noggrann navigering 
system baserade på signaler från satelliter, är skillnaden i hastighet av 
klockor på olika höjd över jorden nu av betydande praktisk 
betydelse. Om du ignorerade förutsägelser allmänna relativitetsteorin, den 
position som du räknat skulle vara fel av flera miles! 
Våra biologiska klockor är lika påverkas av dessa förändringar i flödet av tid. 
Tänk ett par tvillingar. Antag att en tvilling går att leva på 
toppen av ett berg, medan de andra vistelser vid havsnivå. Den första tvilling 
skulle åldras snabbare än den andra. Om sålunda, möttes igen, skulle man vara 
äldre 
än den andra. I detta fall skulle skillnaden i åldrarna är mycket liten, men det
skulle vara mycket större om en av tvillingarna gick för en lång resa i en 
rymdskepp där han accelererade till nästan ljusets hastighet. När han återvände,
skulle han vara mycket yngre än den som bodde på jorden. 
Detta kallas tvillingarna paradox, men det är en paradox endast om du har tanken
på absolut tid på baksidan av ditt sinne. I relativitetsteorin 
det finns ingen unik absolut tid, utan har varje individ sin egen personliga 
tidsmått som beror på var han är och hur han är 
rörelse. 
Före 1915 var tid och tänkt som en fast arena där händelserna ägde rum, men som 
inte påverkades av vad som hände i den. Detta 
gällde även den speciella relativitetsteorin. Kroppar flyttas, krafter lockas 
och stöts, men tid och rum bara fortsatt opåverkade. Den 
var det naturligt att tro att rymden och tiden gick evigt. Situationen är dock 
helt annorlunda i den allmänna relativitetsteorin. Rum och tid 
nu dynamiska storheter: När en kropp rör sig eller en agerar kraft, påverkar det
krökning av rymd och tid och i sin tur struktur rumtiden 
påverkar det sätt på vilket organ flytta och krafter verkar. Rum och tid inte 
bara påverkar utan också påverkas av allt som händer i univ 
ERSE. Precis som vi inte kan tala om händelser i universum utan begreppen tid 
och rum, så i allmän relativitetsteori blev meningslöst att 
tala om tid och rum utanför gränserna för universum. Under årtiondena efter 1915
var detta ny förståelse av tid och rum till 
revolutionera vår syn på universum. Som vi kommer att se, den gamla idén om en i
huvudsak oföränderlig universum som kunde ha funnits för evigt, och kan 
fortsätter att existera för evigt, ersattes av begreppet en dynamisk, 
expanderande universum som tycktes ha börjat en ändlig tid sedan och som 
kan sluta vid en ändlig tid i future.7 
DEN expanderande universum 
Om man tittar på himlen en klar, månlös natt, den ljusaste objekten du ser är 
sannolikt planeterna Venus, Mars, Jupiter och Saturnus. 
Det kommer också att finnas ett mycket stort antal stjärnor, som är precis som 
vår egen sol men mycket längre från oss. Vissa av dessa fasta stjärnor gör i 
själva verket, 
verkar ändras mycket litet sina positioner i förhållande till varandra som 
jorden kretsar runt solen. De är egentligen inte fast alls! Detta är 
eftersom de är jämförelsevis nära till oss. Eftersom jorden går runt solen, ser 

Sida 14

Stephen Hawking- Bild av universum

vi närmare stjärnor från olika positioner mot 
bakgrund av mer avlägsna stjärnor. Effekten är densamma som du ser när du kör 
ner en öppen väg och de relativa positionerna för närliggande 
träd verkar ändra mot bakgrund av allt som är på horisonten. Ju närmare träden, 
desto mer verkar de flytta. Denna förändring i 
relativa position kallas parallax. (Se bild på sidan 52.) När det gäller 
stjärnor är det tur, eftersom det ger oss möjlighet att mäta direkt 
avstånd av dessa stjärnor från oss. 
Som vi nämnde i kapitel 1, är den närmaste stjärnan, Proxima Centauri, ungefär 
fyra ljusår, eller 23 miljoner miljoner miles, bort. De flesta av 
de andra stjärnor som är synliga för blotta ögat ligger inom några hundra ljusår
från oss. Vår sol, som jämförelse, är bara åtta ljus-minuter 
bort! De synliga stjärnorna återfinns spridda över hela natthimlen, men är 
särskilt koncentrerade till ett band som vi kallar Vintergatan. Så länge sedan 
som 1750, har vissa astronomer tyder på att utseendet på Vintergatan kan 
förklaras om de flesta av de synliga stjärnor ligger i ett enda 
disklike konfiguration, ett exempel på vad vi nu kallar en spiralgalax. Bara 
några decennier senare bekräftade astronomen Sir William Herschel 
denna idé genom att mödosamt katalogisering positioner och avstånd av ett stort 
antal stjärnor. Ändå fick denna idé helt acceptans endast 
i början av nittonhundratalet Vi vet nu att Vintergatan-vår galax-är cirka 
100.000 ljusår tvärs över och långsamt roterande; 
stjärnorna i sin spiralarmar omloppsbana runt sitt centrum ungefär en gång per 
några hundra miljoner år. Vår sol är bara en vanlig, medelstor gul 
stjärna nära den inre kanten av en av spiralarmarna. Vi har kommit säkert en 
lång väg sedan Aristoteles och Ptolemaios, när vi trodde att jorden 
var centrum av universum! 
Vår moderna bilden av universum går tillbaka bara för 1924, när den amerikanska 
astronomen Edwin Hubble visade att Vintergatan var 
inte den enda galaxen. Han fann i själva verket många andra med vidsträckta 
tomma utrymmet mellan dem. För att bevisa detta, behövde Hubble till 
bestämma avstånd från jorden till andra galaxer. Men dessa galaxer var så långt 
borta att, till skillnad närliggande stjärnor, deras positioner verkligen 
verkar fast. Eftersom Hubble inte kunde använda parallaxen på dessa galaxer, var
han tvungen att använda indirekta metoder för att mäta deras avstånd. En 
uppenbara mått på en stjärnas avstånd är dess ljusstyrka. Men den skenbara 
ljusstyrkan av en stjärna beror inte bara på dess avstånd, men också på hur 
mycket 
tända den utstrålar (dess luminositet). En svag stjärna, om nära nog kommer 
överglänsa den ljusstarkaste stjärnan i en avlägsen galax. Så för att kunna 
använda uppenbara 
ljusstyrka som ett mått på dess avstånd, måste vi veta en stjärnas luminositet. 
Ljusstyrkan av närliggande stjärnor kan beräknas från deras synbara ljusstyrkan 
eftersom deras parallaxen gör att vi kan känna sin distance.Parallax 
Oavsett om du flyttar en väg eller genom rymden, den relativa positionen för 
närmare och längre föremål ändras när du går Ett mått på det 
förändring kan användas för att bestämma det relativa avståndet av föremålen 
Hubble noterade att dessa närliggande stjärnor kan delas in i vissa typer av den
typ av ljus de avger. Samma typ av stjärnor har alltid 
Samma ljusstyrka. Han hävdade då att om vi hittade dessa typer av stjärnor i en 
avlägsen galax, skulle vi anta att de hade samma ljusstyrka som 
liknande Stjärnor närheten. Med den informationen kan vi beräkna avståndet till 
den galax. Om vi 

kunde göra detta för ett antal stjärnor i samma galax 

och våra beräkningar gav alltid samma avstånd, vi kunde vara ganska säker på vår
uppskattning. På detta sätt arbetade Hubble ut avstånden till 
nio olika galaxer. 
Idag vet vi att stjärnor som är synliga för blotta ögat utgör bara en minut 
bråkdel av alla stjärnor. Vi kan se om 5000 stjärnor, endast 
cirka 0,0001 procent av alla stjärnor på bara vår egen galax, Vintergatan. 
Vintergatan själv är bara en av mer än 100 miljarder galaxer som 
kan ses med hjälp av moderna teleskop-och varje galax innehåller i genomsnitt 
cirka 100 miljarder stjärnor. Om en stjärna skulle en nypa salt, du 
skulle kunna passa alla stjärnor som är synliga för blotta ögat på en tesked, 
men alla stjärnor i universum skulle fylla en boll mer än åtta miles bred. 
Stjärnor är så långt bort att de verkar för oss att vara bara pekar av ljus. Vi 
kan inte se deras storlek eller form. Men som Hubble upptäckte, finns 
många olika typer av stjärnor, och vi kan skilja dem åt genom färgen på deras 
ljus. Newton upptäckte att om ljuset från solen passerar genom en 
triangulära glasbit som kallas ett prisma, bryter upp i sina beståndsdelar 

Sida 15

Stephen Hawking- Bild av universum

färger i en regnbåge. De relativa intensiteterna för de utsända olika färger 
av en given ljuskälla kallas dess spektrum. Genom att fokusera ett teleskop på 
en enskild stjärna eller galax, kan man observera spektrum av ljuset 
från stjärna eller galax. 
En sak detta ljus berättar är temperaturen. År 1860 insåg den tyska fysikern 
Gustav Kirchhoff att alla materiella kroppen, t.ex. en stjärna, kommer att ge 
av ljus eller annan strålning vid upphettning, precis som kol glöd när de 
upphettas. Ljuset sådana glödande föremål avger beror på termisk rörelse 
av atomerna inom dem. Det kallas svartkroppsstrålning (även om de glödande 
föremål är inte svart). Spektrumet av svartkroppsstrålning är 
svårt att misstag: den har en distinkt form som varierar med temperaturen i 
kroppen. Det ljus som avges av en glödande föremål är därför som en 
termometer läsning. Spektrumet vi observerar från olika stjärnor är alltid i 
exakt denna form: det är ett vykort av den termiska tillstånd att star.Stellar 
Spectrum 
Genom att analysera de ingående färger stjärnljus, kan man bestämma både 
temperaturen hos en stjärna och sammansättningen av dess atmosfär. 
Om vi 

tittar närmare, säger starlight oss ännu mer. Vi finner att vissa mycket

specifika färger saknas, och dessa saknade färger kan variera från 
stjärna till stjärna. Eftersom vi vet att varje kemiskt grundämne absorberar en 
karakteristisk uppsättning av mycket specifika färger, genom att matcha dessa 
till dem som är 
saknas en stjärnas spektrum kan vi bestämma exakt vilka element som är 
närvarande i den stjärnans atmosfär. 
Svartkroppsspektrum 
Alla föremål, inte bara stjärnor-utsänder strålning till följd av den termiska 
rörelsen hos föremål "mikroskopiska beståndsdelar Fördelningen av frekvenser i 
denna strålning är karakteristiskt för ett objekts temperatur 
På 1920-talet, när astronomer började titta på spektra av stjärnor i andra 
galaxer, fann de något som de flesta märkliga: det var samma 
karakteristiska mönster av saknade färger som för stjärnor i vår egen galax, men
de var alla förskjutits mot den röda änden av spektrat av samma 
relativ mängd. 
För fysiker är förskjutning av färg eller frekvens kallas dopplereffekt. Vi är 
alla bekanta med den i sfären av ljudet. Lyssna på en bil 
passerar på vägen: när den närmar dess motor eller dess horn-ljud på en högre 
tonhöjd och efter det blir godkänt och är på väg bort, det låter på en lägre 
tonhöjd. Ljudet av dess motor eller horn är en våg, en följd av toppar och 
dalar. När en bil racing mot oss, kommer det att vara progressivt närmare 
för oss som den avger varje successiv vågtopp, så att avståndet mellan 
vågtoppar-våglängden för ljud-blir mindre än om bilen 
var stillastående. Ju mindre våglängd, desto mer av dessa fluktuationer nå vårt 
öra varje sekund, och ju högre tonhöjd eller frekvens av thesound. Motsvarande 
sätt, om bilen är på väg bort från oss, kommer våglängden vara större och 
vågorna når vårt öra med en lägre frekvens 
Ju snabbare bilen rullar, desto större effekt, så att vi kan använda 
Dopplereffekten att mäta hastigheten. Beteendet hos ljus eller radiovågor är 
liknande. Faktum är att polisen utnyttjar Dopplereffekten att mäta hastigheten 
av bilar genom att mäta våglängden av pulser av radiovågor 
reflekteras dem. 
Som vi noterade i kapitel 5, är våglängden för synligt ljus extremt liten, från 
40 till 80-miljondelar av en centimeter. De olika 
ljusvåglängder är vad det mänskliga ögat ser som olika färger, med de längsta 
våglängderna visas i den röda delen av spektrumet och 
kortaste våglängderna i den blå delen. Nu föreställa sig en ljuskälla på ett 
konstant avstånd från oss, såsom en stjärna, avger vågor av ljus vid en 
konstant våglängd. Våglängden av vågorna vi får kommer att vara densamma som den
våglängd vid vilken de avges. Sedan anta att 
källa börjar röra sig bort från oss. Såsom i fallet med ljud, innebär detta att 
ljuset kommer att ha sin våglängd långsträckt, och därmed dess spektrum 
kommer att förskjutas mot den röda änden av spektrumet. 
Under åren efter hans bevis för existensen av andra galaxer, spenderade Hubble 
sin tid katalogisering deras avstånd och observera deras spektra. 
På den tiden de flesta förväntade galaxerna röra runt ganska slumpmässigt, och 
så Hubble förväntas hitta så många blueshifted spektra 
som röd-skiftade sådana. Det var en överraskning, därför att finna att de flesta
galaxer verkade röd skiftat: nästan alla var på väg bort från oss! Mer 
överraskande var fortfarande slutsatsen att Hubble publicerades i 1929: även 
storleken på en galax röda skift är inte slumpmässigt utan är direkt 

Sida 16

Stephen Hawking- Bild av universum

proportionell mot 
galaxens avstånd från oss. Med andra ord är längre en galax, desto snabbare rör 
sig bort! Och det betydde att universum inte kunde vara statisk eller 
oföränderlig i storlek, som alla tidigare trott. Det är faktiskt expanderar, 
avståndet mellan de olika galaxerna ökar hela tiden. 
Dopplereffekt 
När en våg källa rör sig mot en observatör, dess vågor verkar ha en kortare 
våglängd Om vågkällan rör sig bort, dess vågor visas 
att ha en längre våglängd. Detta kallas Dopplereffekten 
Upptäckten att universum expanderar var en av de stora intellektuella 
revolutioner av det tjugonde århundradet. Med facit i hand är det lätt att 
undrar varför ingen hade tänkt på det förut. Newton och andra borde ha insett 
att en statisk universum skulle vara instabil, för det finns ingen 
jämförbar repulsiv kraft att balansera gravitationskraft att alla stjärnor och 
galaxer utövar på varandra. Även om någon gång i 
universum hade varit statisk, skulle det inte ha legat stilla eftersom det 
ömsesidiga dragningskraft på alla stjärnor och galaxer skulle snart ha 
började upphandlande. Faktum är att även om universum expanderar ganska 
långsamt, skulle tyngdkraften orsaka det så småningom att sluta expandera, och 
det 
skulle börja avtal. Men om universum expanderar snabbare än en viss kritisk 
hastighet, skulle gravitationen aldrig tillräckligt stark för att stoppa det, 
och det w Ould fortsätter att expandera för evigt. Detta är lite som vad som 
händer när du skjuter en raket uppåt från jordytan. Om raketen har 
en ganska låg hastighet, kommer gravitationen stannar till slut, och det kommer 
att börja falla tillbaka. Å andra sidan, om raketen har mer än en viss kritisk 
hastighet 
(Cirka sju miles per sekund), kommer gravitationen inte vara stark nog att dra 
tillbaka, så det kommer att hålla på väg bort från jorden för evigt. 
Detta beteende av universum kunde ha förutsetts av Newtons teori om 
gravitationen när som helst i det nittonde, den artonde, eller ens 
sen sextonhundratalet. Men så stark var tron 

på en statisk värld att 

framhärdade i början av nittonhundratalet. Även Einstein, när han 
formulerade den allmänna relativitetsteorin 1915, var så säker på att universum 
skulle vara statiskt att han ändrade sin teori att göra detta möjligt genom 
införa en fudge faktor, kallad den kosmologiska konstanten, i hans ekvationer. 
Den kosmologiska konstanten har effekten av en ny "antigravitation" 
kraft, som till skillnad från andra krafter, kom inte från någon särskild 
leverantör men inbyggd i själva strukturen i rumtiden. Som ett resultat av denna
nya 
kraft hade rumtiden en inbyggd tendens att expandera. Genom att justera den 
kosmologiska konstanten, kan Einstein justera styrkan i denna tendens. Han 
fann han kunde anpassa den till exakt balansera ömsesidig attraktion för all 
materia i universum, så skulle en statisk universum uppstå. Han lovat senare 
den kosmologiska konstanten, kallar detta fuskverk faktor hans "största 
misstag". Som vi snart ser vi i dag har anledning att tro att han kan ha 
varit rätt att införa det trots allt. Men vad som måste ha besvikna Einstein var
att han hade låtit sin tro på en statisk värld att åsidosätta vad 
hans teori tycktes förutsäga: att universum expanderar. Endast en människa, 
tycks det, var villig att ta denna förutsägelse av den allmänna 
relativitetsteorin på 
nominella värdet. Medan Einstein och andra fysiker letade efter sätt att undvika
allmänna relativitetsteorin är nonstatic universum, den ryska fysiker och 
matematikern Alexander Friedmann in i stället om att förklara det. 
Friedmann gjort två mycket enkla antaganden om universum: att universum ser 
identisk oavsett vilken riktning vi ser, och att detta 
skulle också vara sant om vi observera universum från någon annanstans. Från 
dessa två idéer enbart visade Friedmann, genom att lösa 
ekvationer allmän relativitetsteori, att vi inte bör förvänta universum vara 
statiskt. I själva verket, i 1922, flera år innan Edwin Hubbles upptäckt, 
Friedmann förutspådde exakt vad Hubble senare fann! 
Antagandet att universum ser likadant ut i alla riktningar är uppenbarligen inte
riktigt sant i verkligheten. Till exempel som vi har noterat, otherstars i vår 
galax utgör en distinkt band av ljus över natthimlen som kallas Vintergatan. Men
om vi tittar på avlägsna galaxer, det verkar vara mer 
eller mindre samma antal av dem i alla riktningar. Så universum verkar vara 
ungefär densamma i alla riktningar, förutsatt att vi visa det på 
stor skala jämfört med avståndet mellan galaxerna, och ignorera skillnader på 
små skalor. Föreställ stående i en skog där 

Sida 17

Stephen Hawking- Bild av universum

träd växer i slumpmässiga platser. Om du tittar i en riktning, kan du se 
närmaste träd på ett avstånd av en meter. I en annan riktning, den 
närmaste träd kan vara tre meter bort. I en tredje riktning, kan du se en 
träddunge vid två meter. Det verkar inte som om skogen ser 
samma i alla riktningar, men om du skulle ta hänsyn till alla träd inom en 
kilometers radie, skulle dessa typer av skillnader jämna ut och 
skulle du finna att skogen är densamma i den riktning du tittar. 
Isotropic Skog 
Även om träden i en skog jämnt fördelade, kan närliggande träd visas klungade. 
Likaså ser universum inte enhetlig i vår lokala 
grannskapet, men på stora skalor vår syn verkar identiska oavsett vilken 
riktning vi ser. 
Under lång tid var det jämn fördelning av stjärnor tillräcklig motivering för 
Friedmann antagande-som en grov uppskattning till den verkliga 
universum. Men mer nyligen en lycklig olycka avslöjade ett annat avseende som 
Friedmann antagande är faktiskt en anmärkningsvärt exakt 
beskrivning av vårt universum. 1965, två amerikanska fysiker vid Bell Telephone 
Laboratories i New Jersey, Arno Penzias och Robert Wilson, 
testade en mycket känslig mikrovåg detektor. (Kom ihåg att mikrovågor är precis 
som ljusvågor, men med en våglängd på cirka en centimeter.) 
Penzias och Wilson var oroliga när de fann att deras detektor plocka upp mer 
buller än det borde. De upptäckte fågelspillning i 
deras detektor och kontrolleras för andra möjliga fel, men de snart styrde ut 
dem. Bullret var egendomligt att det var samma dag 
och natt och under hela året, trots att jorden roterar kring sin axel och 
kretsar runt solen. Eftersom jordens rotation och omloppsbana 
pekade detektorn i olika riktningar i rummet, avslutade Penzias och Wilson att 
ljudet kom från utanför solsystemet och 
även från utanför galaxen. Det tycktes komma lika från alla håll i rymden. Vi 
vet nu att i den riktning vi ser detta 
buller aldrig varierar mer än en bråkdel så Penzias och Wilson hade omedvetet 
snubblat över ett slående exempel på Friedmann första 
antagandet att universum är densamma i alla riktningar. 
Vad är ursprunget till denna kosmiska bakgrundsbrus? Vid ungefär samma tid som 
Penzias och Wilson utredde buller i sin detektor, 
två amerikanska fysiker vid närliggande Princeton University, Bob Dicke och Jim 
Peebles, var också med intresse för mikrovågor. De var 
arbetar på ett förslag, från George Gamow (en gång en student av Alexander 
Friedmann), att den tidiga universum borde ha varit mycket varmt och 
tät, glödande vit varm. Dicke och Peebles hävdade att vi fortfarande ska kunna 
se skenet av det tidiga universum, eftersom ljus från mycket 
avlägsna delar av det skulle bara vara att nå oss. Innebar dock expansionen av 
universum som detta ljus ska vara så mycket röd-skiftade 
att det förefaller oss nu som mikrovågsstrålning, snarare än synligt ljus. Dicke
och Peebles förberedde att leta efter denna strålning när 
Penzias och Wilson hörde om deras arbete och insåg att de redan hade hittat den.
För detta har Penzias och Wilson Nobelpriset 
i 1978 (vilket verkar lite hårt på Dicke och Peebles, för att inte tala Gamow). 
Vid en första anblick, allt detta bevis på att universum ser likadan oavsett 
vilken riktning vi ser i kan tyckas att föreslå att det är något 
utmärkande om vår plats i universum. I synnerhet kan det tyckas att om vi 
betraktar alla andra galaxer som rör sig bort från oss, då måste vi 
vara i centrum av universum. Det finns dock en alternativ förklaring: universum 
kan se på samma sätt i alla riktningar sett från alla 
andra galax också. Detta är, som vi har sett, var Friedmann andra antagande. 
Vi har inga vetenskapliga bevis för eller emot den andra antagandet. Århundraden
sedan, skulle kyrkan ha ansett antagandet kätteri, 
eftersom kyrkans lära uppgav att vi intar en särskild plats i centrum av 
universum. Men idag tror vi Friedmann antagande för 
nästan motsatt anledning, ett slags blygsamhet: vi anser att det skulle vara 
mest anmärkningsvärda om universum såg samma i varje riktning omkring oss 
men inte runt andra punkter i universum! 
I Friedmann modell av universum, är alla galaxer rör sig direkt bort från 
varandra. Situationen är snarare som en ballong med en 
antal punkter målade på den stadigt sprängdes. Eftersom ballongen expanderar, är
avståndet mellan två fläckar ökar, men det ingen fläck 
som kan sägas vara centrum för expansionen. Såsom radien av ballongen stadigt 
ökar, desto längre isär fläckarna på 
ballong, desto snabbare kommer de att flytta isär. Anta exempelvis att radien av

Sida 18

Stephen Hawking- Bild av universum

ballongen fördubblas under en sekund. Två platser som var 
tidigare en centimeter isär nu kommer att vara två centimeter från varandra 
(mätt längs ytan av ballongen), så deras relativa hastighet är en 
centimeter per sekund. Å andra sidan kommer ett par av fläckar som separerades 
med tio centimeter nu separeras med 20, så att deras relativa 
hastigheten kommer att vara tio centimeter per sekund. Även i Friedmann modell 
den hastighet med vilken som helst två galaxer rör isär är proportionell tothe 
avståndet mellan dem, så han förutspådde att den röda förskjutningen av en galax
bör vara direkt proportionell mot dess avstånd från oss, precis som Hubble 
hittades. Trots framgångarna med hans modell och hans förutsägelse av Hubbles 
observationer förblev Friedmann arbete till stor del okända i väst förrän 
liknande modeller upptäcktes 1935 av den amerikanske fysikern Howard Robertson 
och den brittiska matematikern Arthur Walker, som svar på 
Hubbles upptäckt av den enhetliga universums expansion. 
Den expanderande ballong Universe 
Som en följd av expansionen av universum, är alla galaxer rör sig direkt bort 
från varandra över tiden, som fläckar på en blåsa ballong, 
galaxer som längre är isär öka deras separation mer än närmare galaxer Därför 
att en observatör i en given galax, mer avlägsna en 
galax är, desto snabbare tycks vara på väg 
Friedmann härrör endast en modell av universum. Men om hans antaganden är 
korrekta, det finns faktiskt tre möjliga typer av lösningar 
Einsteins ekvationer, det vill säga tre olika typer av Friedmann modeller-och 
tre olika sätt universum kan bete sig. 
I den första typen av lösning (som Friedmann hittades), är universum expanderar 
tillräckligt långsamt att dragningskraft mellan 
olika galaxer gör expansionen att sakta ner och så småningom sluta. Galaxerna 
börjar sedan röra sig mot varandra, och universum 
kontrakt. I den andra typen av lösning, universum expanderar så snabbt att 
gravitationskraften inte kan stoppa det, även om det inte sakta 
ner lite. Slutligen, finns det en tredje typ av lösning, i vilken universum 
expanderar bara tillräckligt snabbt för att undvika kollaps. 
Den hastighet med vilken den 
galaxer rör isär blir mindre och mindre, men aldrig riktigt når noll. 
Ett anmärkningsvärt inslag i den första typen av Friedmann modellen är att i det
universum inte är oändligt i rymden, men heller inte utrymme någon 
gräns. Gravity är så stark att utrymmet är böjd runt på sig själv. Detta är 
ungefär som ytan av jorden, som är ändlig, men har ingen gräns. Om 
du håller färdas i en viss riktning på ytan av jorden, kommer du aldrig upp mot 
en oframkomlig barriär eller faller över kanten, och du 
så småningom komma tillbaka till där du började. I denna modell finns utrymme 
precis som här, men med tre dimensioner i stället för två för jordens yta. Den 
Tanken att man kunde gå rätt runt universum och hamnar där du började gör bra 
science fiction, men det har inte mycket praktisk 
betydelse, eftersom det kan visas att universum skulle kollapsa till noll 
storlek innan du kan få runt. Det är så stor, skulle du behöva 
färdas snabbare än ljuset för att hamna där du började innan universum kom till 
slut, och det är inte tillåtet! Space också krökt i 
2. Friedmann modell, fast på ett annat sätt. Endast den tredje 
Friedmann-modellen motsvarar ett universum vars storskalig geometri är platt 
(Även om utrymmet är fortfarande krökt, eller skev, i närheten av massiva 
objekt). 
Vilken Friedmann modellen beskriver vårt universum? Kommer universum sluta så 
småningom expanderar och startar upphandlande, eller kommer den att expandera 
för evigt? 
Det visar sig att svaret på denna fråga är mer komplicerad än forskarna först 
trodde. Den mest grundläggande analysen beror på två saker: 
nuvarande graden av universums expansion, och dess nuvarande medeldensitet 
(mängden materia i en given volym av utrymme). Ju snabbare den nuvarande 
expansionstakt, desto större gravitationskraften som krävs för att stoppa den, 
och därmed större densitet av materia behövs. Om den genomsnittliga densiteten 
är 
större än ett visst kritiskt värde (bestäms av graden av expansion), kommer den 
gravitationella attraktion materia i universum lyckas 
stoppa dess expansion och bringa den att kollapsa-motsvarar den första Friedmann
modellen. Om den genomsnittliga densiteten är lägre än det kritiska värdet, 
det inte finns tillräckligt gravitationskraft för att stoppa expansionen och 
universum kommer att expandera för evigt-motsvarande Friedmann andra modell. 
Och om genomsnittlig täthet av universum är exakt det kritiska numret, då 

Sida 19

Stephen Hawking- Bild av universum

universum kommer alltid bromsa expansionen, allt gradvis 
närmar men aldrig når, en statisk storlek. Detta motsvarar den tredje Friedmann 
modellen. 
Så vilket är det? Vi kan bestämma den nuvarande expansionstakt genom att mäta 
hastigheter vid vilka andra galaxer rör sig bort från oss, 
med dopplereffekt. Detta kan göras mycket noggrant. Men avstånden till galaxerna
inte mycket väl känt eftersom vi kan 
mäta dem endast indirekt. Så allt vi vet är att universum expanderar med mellan 
5 procent och 10 procent vart miljard år. Vår 
osäkerhet om den nuvarande genomsnittlig täthet av universum är ännu större. Men
om vi lägger upp den stora massan av alla de stjärnor som vi kan se i vår 
galax och andra galaxer, är den totala mindre än en hundradel av den mängd som 
krävs för att stoppa utbyggnaden av universum, även för den lägsta 
uppskattning av expansionstakten. 
Men det är inte hela sanningen. Vår galax och andra galaxer måste också 
innehålla en stor mängd "mörk materia" som vi inte kan se direkt butwhich vi vet
måste vara där på grund av påverkan av sin dragningskraft på banor stjärnor i 
galaxer. Kanske det bästa beviset 
detta kommer från stjärnorna i utkanten av spiralgalaxer som vår Vintergatan. 
Dessa stjärnor kretsa sina galaxer mycket för fort att hållas i 
bana enbart genom den gravitationella attraktion av de observerade galaktiska 
stjärnor. Dessutom är de flesta galaxer finns i kluster, och vi kan på liknande 
sluta 
förekomsten av ännu mer mörk materia mellan galaxerna i dessa kluster av dess 
effekt på rörelse galaxerna. I själva verket, mängden av mörka 
materia överstiger kraftigt antalet vanlig materia i universum. När vi lägger 
ihop allt detta mörka materien får vi fortfarande bara omkring en tiondel av 
mängd frågor som krävs för att stoppa expansionen. Men det kan också vara andra 
former av mörk materia, fördelade nästan jämnt hela 
universum, att vi ännu inte har upptäckt och som kan höja den genomsnittliga 
tätheten av universum ännu mer. Till exempel, det finns en typ av 
elementär partikel som kallas neutrino, som interagerar mycket svagt med materia
och är extremt svårt att upptäcka (en ny neutrino experiment 
anställda en underjordisk detektor fylld med 50.000 ton vatten). Neutrinon 
vanligtvis trott masslösa, och därför att inte ha någon 
gravitationell attraktion, men experiment under de senaste åren visar att 
neutrinon faktiskt har en mycket liten massa som hade tidigare 
borta oupptäckt. Om neutriner har massa, kan de vara en form av mörk materia. 
Men även tillåter neutrino mörk materia, det verkar vara långt 
mindre materia i universum än vad som skulle behövas för att stoppa sin 
expansion, och så fram till nyligen de flesta fysiker skulle ha kommit överens 
om att den andra typen 
av Friedmann modell gäller. 
Sedan kom några nya observationer. Under de senaste åren har flera 
forskargrupper studerade små krusningar i bakgrunden mikrovågsugn 
strålning upptäcktes av Penzias och Wilson. Storleken på dessa vågor kan 
användas som en indikator på den storskaliga geometri universum, och 
de verkar indikera att universum är platt trots allt (som i den tredje 
Friedmann-modellen)! Eftersom det inte verkar vara tillräckligt materia och mörk

roll att redovisa detta har fysiker postulerade förekomsten av en annan ännu 
oupptäckt ämne att förklara det-mörk energi. 
För att ytterligare komplicera saker och ting, andra nya observationer tyder på 
att takten i expansionen av universum faktiskt inte avtar men 
påskynda. Ingen av Friedmann modeller gör detta! Och det är mycket märkligt, 
eftersom effekten av ärendet i rymden, om hög eller låg densitet, 
kan bara vara att bromsa expansionen. Gravity är ju attraktivt. För den kosmiska
expansionen att accelerera är något som viskning från en 
bomb få makt snarare än avleda efter explosionen. Vilken kraft skulle kunna 
ansvara för att skjuta kosmos isär allt snabbare? Ingen 
är säker ännu, men det kan vara tecken på att Einstein hade rätt om behovet av 
den kosmologiska konstanten (och dess antigravity effekter) trots allt. 
Med den snabba tillväxten av ny teknik och stora nya sat-burna teleskop, lär vi 
oss snabbt nya och överraskande saker om 
universum. Vi har nu en god uppfattning om dess beteende vid sen tid: universum 
fortsätter att expandera i en allt snabbare takt. Tiden kommer att gå på 
alltid, åtminstone för dem klokt nog att inte falla in i ett svart hål. Men hur 
mycket lång tid? Hur kom universum börjar och vad som är 
expanderar? 8 

Sida 20

Stephen Hawking- Bild av universum

Big Bang, svarta hål, och utvecklingen av universum 
I FRIEDMANN första modell av universum, den fjärde dimensionen, tid-liknande 
utrymme, är ändlig i omfattning. Det är som en linje med två ändar, eller 
gränser. Så tiden har ett slut, och det har också en början. Faktum är att alla 
lösningar till Einsteins ekvationer som universum har mängden 
roll vi ser aktien en mycket viktig funktion: någon gång i det förflutna (ca 
13,7 miljarder år sedan), avståndet mellan angränsande 
galaxer måste ha varit noll. Med andra ord var hela universum kläm i en enda 
punkt med noll storlek, som en sfär med radien noll. Vid 
Då skulle densitet universum och krökningen av rumtiden varit oändlig. Det är 
dags att vi kallar den stora smällen. 
Alla våra teorier om kosmologi formuleras på antagandet att rumtiden är jämn och
nästan platt. Det innebär att alla våra teorier bryter 
ner på Big Bang: en rumtid med oändlig krökning kan knappast kallas nästan 
platt! Så även om det fanns händelser före Big Bang, vi 
kunde inte använda dem för att avgöra vad som skulle hända efteråt, eftersom 
förutsägbarheten skulle ha brutit ner vid den stora smällen. 
Motsvarande sätt, om, vilket är fallet, vi vet bara vad som hänt sedan big bang,
kan vi inte avgöra vad som hände tidigare. Som 
långt vi är bekymrade, kan händelser före Big Bang har inga konsekvenser och bör
inte ingå i en vetenskaplig modell av universum. 
Vi bör därför skär dem ur modellen och säga att big bang var tidernas 
begynnelse. Detta innebär att frågor som som sätter upp 
villkoren för big bang är inte frågor som vetenskapen tar upp. 
En annan oändlighet som uppstår om universum har noll storlek är i temperatur. 
Vid den stora smällen själv, universum tros ha varit oändligt hett. 
Som universum expanderade minskade temperaturen hos strålningen. Eftersom 
temperaturen är helt enkelt ett mått på den genomsnittliga energi-eller 
hastighet- 
av partiklar skulle denna kylning av universum har en stor inverkan på frågan i 
den. Vid mycket höga temperaturer, skulle partiklar rör sig 
så snabbt att de kunde fly någon attraktion mot varandra till följd av nukleära 
eller elektromagnetiska krafter, men när de svalnat, vi skulle 
förvänta partiklar som dras till varandra att börja klumpa ihop. Även olika 
typer av partiklar, som finns i universum beror på temperaturen, 
och därmed på ålder, av universum. 
Aristoteles trodde inte att frågan var av partiklar. Han trodde att saken var 
kontinuerlig. Det är, enligt honom, en bit av materia 
kan delas upp i mindre och mindre bitar utan gräns: det kan aldrig vara ett korn
av materia som inte kunde delas ytterligare. Några 
Greker, men som Demokritos, ansåg att frågan var i sig kornig och att allt 
bestod av ett stort antal olika olika 
slag av atomer. (Ordet atom betyder "odelbar" på grekiska.) Vi vet nu att detta 
är sant, åtminstone i vår miljö, och i detta tillstånd 
av universum. Men atomerna i vårt universum inte alltid existerar, de är inte 
odelbara, och de bara utgör en liten del av de typer av 
partiklar i universum. 
Atomer är gjorda av mindre partiklar: elektroner, protoner, neutroner och. De 
protoner och neutroner själva är tillverkade av ännu mindre partiklar 
kallas kvarkar. Dessutom, motsvarande vardera av dessa subatomära partiklar det 
finns en antipartikel. Antipartiklar har samma massa som 
deras syskon partiklar men är motsatt i deras laddning och andra attribut. Till 
exempel, har antipartikel för en elektron, som kallas en positron, en 
positiv laddning, motsatt laddningen hos elektronen. Det kan vara hela 
antiworlds och antipeople gjorda av antipartiklar. Emellertid 
när en antipartikel och partikel möts, förintar de varandra. Så om du träffar 
din antisjälv, inte skaka hand, du skulle både försvinna i en stor 
blixt av ljus! 
Ljusenergi kommer i form av en annan typ av partikel, kallad en masslösa 
partikel en foton. Den närliggande nukleära ugn av solen är det 
största källan till fotoner för jorden. Solen är också en stor källa till en 
annan typ av partikel, den tidigare nämnda neutrino (och antineutrino). 
Men dessa extremt lätta partiklar nästan aldrig interagera med materia, och 
därmed de passerar genom oss utan verkan, med en hastighet av miljarder varje 
sekund. 
Allt som allt fysiker har upptäckt dussintals av dessa elementära partiklar. Med
tiden, som universum har genomgått en komplex evolution, 
makeup av denna djurpark av partiklar har också utvecklats. Det är denna 
utveckling som har gjort det möjligt för planeter som jorden och varelser som 

Sida 21

Stephen Hawking- Bild av universum

vi, 
att existera. 
En sekund efter Big Bang hade universum har expanderat tillräckligt för att få 
dess temperatur ner till ca 10 miljarder grader Celsius. 
Detta är ungefär tusen gånger temperaturen i mitten av solen, men temperaturer 
så höga som det nås i H-bomb explosioner. Vid detta 
tid universum skulle ha innehållit mestadels fotoner, elektroner och neutriner 
och deras antipartiklar, tillsammans med några protoner och neutroner. 
Dessa partiklar skulle ha haft så mycket energi att när de kolliderade, skulle 
de ha producerat många olika partikel / antipartikel par. För 
exempel kan kolliderande fotoner producera en elektron och dess antipartikel, 
positronen. Vissa av dessa nyligen bildade partiklarna skulle kollidera med 
en antipartikel syskon och förintas. Varje gång en elektron möter upp med en 
positron, kommer båda att förintas, men den omvända processen är inte så 
enkelt: för att två masslösa partiklar såsom fotoner för att skapa en partikel /
antipartikel par som en elektron och en positron, den kolliderande 
masslösa partiklar måste ha en viss minsta energi. Det beror en elektron och 
positron har massa, och detta nyskapade massan måste 
komma från energin hos de kolliderande partiklarna. Eftersom universum 
fortsätter att expandera och temperaturen att sjunka, kollisioner med 
tillräckligt med energi 
att skapa elektron / positron par skulle inträffa mindre ofta än den hastighet 
med vilken paren höll på att förstöras av förintelse. Så småningom flesta 
de elektroner och positroner skulle ha utplånat varandra för att producera fler 
fotoner, vilket innebär att endast relativt få elektroner. De neutriner och 
antineutrinos, å andra sidan, samverkar med varandra och med andra partiklar 
endast mycket svagt, så att de inte skulle förinta varandra nästan lika 
snabbt. De bör finnas kvar i dag. Om vi 

kunde observera dem, skulle det ge ett

bra test av denna bild av en mycket varm tidigt skede av 
universum, men tyvärr, efter miljarder år sin energi skulle nu vara för låg för 
att vi ska följa dem direkt (även om vi skulle kunna 
upptäcka dem indirekt) .Photon / Elektron / Positron Equilibrium 
I det tidiga universum, fanns en balans mellan par av elektroner och positroner 
kolliderar att skapa fotoner, och den omvända processen Eftersom 
temperatur av universum sjunkit, balansen ändrades för att gynna foton skapelse.
Så småningom de flesta elektroner och positroner i universum 
förintade varandra, vilket innebär att endast de relativt få elektronerna 
presenterar idag 
Om hundra sekunder efter Big Bang, skulle temperaturen i universum har sjunkit 
till en miljard grader, temperaturen inuti 
de hetaste stjärnorna. Vid denna temperatur, som kallas en kraft stark kraft 
skulle ha spelat en viktig roll. Den starka kraften, som vi kommer att diskutera
i 
närmare i kapitel 11, är en kort räckvidd attraktionskraft som kan orsaka 
protoner och neutroner att binda till varandra, bildar kärnor. Vid hög 
tillräckligt temperaturer, protoner och neutroner har tillräckligt med energi av
rörelse (se kapitel 5) att de kan ta sig ur sina kollisioner fortfarande fri och

oberoende. Men vid miljard grader, skulle de inte längre ha haft tillräckligt 
med energi för att övervinna attraktion av den starka kraften, och de 
skulle ha börjat att kombinera för att framställa kärnorna av atomer av 
deuterium (tungt väte), som innehåller en proton och en neutron. Den 
deuteriumkärnor skulle då ha i kombination med fler protoner och neutroner för 
att göra heliumkärnor, som innehåller två protoner och två neutroner, 
och även små mängder av ett par tyngre element, litium och beryllium. Man kan 
räkna med att i den varma big bang-modellen, ungefär en fjärdedel av 
de protoner och neutroner skulle ha omvandlats till heliumkärnor, tillsammans 
med en liten mängd tungt väte och andra element. Den 
kvarvarande neutroner skulle ha sönderfallit till protoner, som är kärnan av 
vanliga väteatomer. 
Denna bild av en het tidigt skede av universum först fram av forskaren George 
Gamow (se sidan 61) i en berömd uppsats skriven på 
1948 med en student av hans, Ralph Alpher. Gamow hade ganska sinne för humor, 
han övertalade kärnfysikern Hans Bethe lägga sitt namn till 
papperet för att göra en lista över författare Alpher, Bethe, Gamow, som de 
första tre bokstäverna i det grekiska alfabetet, alfa, beta, gamma och särskilt 
lämplig för ett dokument om början av universum! I detta dokument gjorde de 
märkliga förutsägelsen att strålning (i form av fotoner) 
från de mycket heta tidiga universum bör fortfarande vara runt idag, men med 

Sida 22

Stephen Hawking- Bild av universum

dess temperatur reduceras till endast ett par grader över den absoluta 
noll. (Absoluta nollpunkten, -273 grader Celsius, är den temperatur vid vilken 
ämnen innehåller ingen värmeenergi, och är därmed den lägsta möjliga 
temperatur.) 
Det var denna mikrovågsstrålning som Penzias och Wilson finns i 1965. Vid den 
tidpunkt då Alpher, Bethe och Gamow skrev sina papper, inte mycket 
var känt om kärnreaktioner av protoner och neutroner. Förutsägelser gjorda för 
proportionerna av olika element i det tidiga universum 
var därför ganska felaktiga, men dessa beräkningar har upprepats i ljuset av 
bättre kunskap och nu håller väl med vad vi 
observera. Det är dessutom mycket svårt att förklara på något annat sätt varför 
ungefär en fjärdedel av universums massa är i form av helium. 
Men det finns problem med den här bilden. I den varma big bang-modellen fanns 
inte tillräckligt med tid i det tidiga universum för värme att ha flödat från 
en region till en annan. Detta innebär att den initiala tillståndet i universum 
måste ha haft exakt samma temperatur överallt i syfte att 
hänsyn till det faktum att mikrovågs bakgrunden har samma temperatur i varje 
riktning vi ser. Dessutom, den initiala hastigheten för expansionen 
skulle ha väljas mycket exakt för expansionstakten fortfarande vara så nära den 
kritiska hastigheten för att undvika kollaps. Det skulle vara mycket 
svårt att förklara varför universum skulle ha börjat i just detta sätt, utom när
handlingen att en Gud som syftar till att skapa varelser som oss. I ett 
Försök att hitta en modell av universum där många olika initiala konfigurationer
kan ha utvecklats till något som den nuvarande universum, en 
forskare vid Massachusetts Institute of Technology, Alan Guth, föreslog att det 
tidiga universum kan ha gått igenom en period av mycket snabb 
expansionen. Denna expansion sägs vara inflationsdrivande, vilket innebär att 
universum en gång expanderat i en allt snabbare takt. Enligt Guth, den 
radie av universum ökade med en miljon miljoner miljoner miljoner miljoner-1 med
30 nollor efter gånger i endast en bråkdel av en sekund. Varje 
oegentligheter i universum skulle ha jämnas ut av denna expansion, precis som 
rynkor i en ballong jämnas bort när du blåser det 
upp. På detta sätt förklarar inflationen hur den nuvarande smidig och enhetlig 
tillstånd av universum kan ha utvecklats från många olika olikformig inledande 
stater. Så vi är därför ganska säker på att vi har rätt bild, åtminstone går 
tillbaka till ungefär en miljard biljoner triljondels en sekund efter 
Big Bang. 
Efter all denna inledande oro, inom bara några timmar av Big Bang, skulle 
produktionen av helium och några andra element som litium har 
stoppas. Och efter det, under de kommande miljoner åren eller så, skulle 
universum har bara fortsatt att expandera, utan att något mycket händer. 
Slutligen, när temperaturen hade sjunkit till några tusen grader och elektroner 
och kärnor inte längre hade tillräckligt med energi för rörelse till 
övervinna den elektromagnetiska attraktionen mellan dem, skulle de ha börjat 
samverkar för att bilda atomer. Universum som helhet skulle ha 
fortsatte att expandera och kyla, men i regioner som var något tätare än 
genomsnittet, skulle denna expansion har dämpats av den extra 
gravitationell attraktion. 
Denna attraktion skulle så småningom stoppa expansion i vissa regioner och få 
dem att börja att kollapsa. Medan de kollapsar, den gravitationella 
dra av materia utanför dessa regioner kan starta dem rotera något. Eftersom den 
kollapsande regionen fick mindre, skulle det snurrar snabbare precis som 
skridskoåkare 
spinning på is spinn snabbare när de drar i sina armar. Så småningom, när 
regionen blev tillräckligt liten skulle det snurra tillräckligt snabbt för att 
balansera theattraction av gravitation, och på så sätt disklike roterande 
galaxer föddes. Andra regioner som inte råkar plocka upp en rotation skulle bli 
oval 
föremål kallas elliptiska galaxer. I dessa skulle regionen sluta kollapsa 
eftersom enskilda delar av galaxen w Ould vara omloppsbana stabilt runt 
dess centrum, men galaxen skulle ha någon övergripande rotation. 
Allteftersom tiden gick, skulle väte och helium gas i galaxerna sönder i mindre 
moln som skulle kollapsa under sin egen tyngd. Som 
Dessa kontrakterade och atomerna i dem kolliderade med varandra, skulle 
temperaturen på gasen ökar, tills slutligen blev varm 
tillräckligt för att starta kärnfusion reaktioner. Dessa skulle omvandla väte 
till mer helium. Den värme som frigörs i denna reaktion, vilket är som en 
kontrollerad vätebomb explosion är vad som gör en stjärna lysa. Denna 
ytterligare värme ökar också trycket av gasen tills den är tillräckligt att 

Sida 23

Stephen Hawking- Bild av universum

balansera den gravitationella attraktion, och gasen slutar upphandlande. På 
detta sätt dessa moln smälter samman till stjärnor som vår sol, brännande vätgas

till helium och strålar den resulterande energin i form av värme och ljus. Det 
är lite som en ballong-det finns en balans mellan lufttrycket inuti, 
som försöker göra ballongen expanderar, och spänningen i gummit, vilket försöker
göra ballongen mindre. 
När moln av het gas smälter samman till stjärnor, kommer stjärnorna förbli 
stabila under en lång tid, med värme från kärnreaktioner balanserar 
gravitationell attraktion. Så småningom kommer emellertid stjärnan slut på dess 
väte och andra kärnbränslen. Paradoxalt nog, ju mer bränsle en stjärna börjar 
med, desto snabbare går ut. Detta beror på att mer massiva stjärnan är, desto 
varmare det måste vara att balansera dess dragningskraft. Och den 
varmare stjärnan, desto snabbare kärnfusion reaktion och ju förr den kommer att 
använda sin bränsle. Vår sol har förmodligen fått tillräckligt med bränsle för 
att hålla ytterligare fem 
miljarder år eller så, men mer massiva stjärnor kan använda upp sitt bränsle i 
så lite som hundra miljoner år, mycket mindre än universums ålder. 
När en stjärna får slut på bränsle, börjar det svalna och allvar tar över, 
vilket ledde till kontrakt. Denna sammandragning pressar atomerna tillsammans 
och 
gör stjärnan blir varmare igen. Som stjärnan värms upp ytterligare, skulle börja
att konvertera helium till tyngre element såsom kol eller 
syre. Detta skulle dock inte släppa mycket mer energi, så en kris skulle 
inträffa. Vad som sedan händer är inte helt klar, men det verkar troligt 
att de centrala delarna av stjärnan skulle kollapsa till en mycket tät 
tillstånd, såsom ett svart hål. Termen "svarta hål" är av mycket sent ursprung. 
Det var 
myntades 1969 av den amerikanske vetenskapsmannen John Wheeler som en grafisk 
beskrivning av en idé som går tillbaka åtminstone 200 år, till en tid 
när det fanns två teorier om ljus: en, som Newton gynnade, var att det var 
sammansatt av partiklar, och den andra var att det gjordes av 
vågor. Vi vet nu att faktiskt båda teorierna är korrekta. Som vi kommer att se i
kapitel 9, med vågen / partikel dualitet av kvantmekanik, ljus 
kan betraktas som både en våg och en partikel. Deskriptorerna våg och partikel 
är begrepp människor skapas, inte nödvändigtvis begrepp som 
naturen är skyldig att respektera genom att alla fenomen faller en kategori 
eller det andra! 
Enligt teorin att ljuset består av vågor, var det inte klart hur det skulle 
reagera på allvar. Men om vi tänker på ljus som bestående av 
partiklar kan vi förvänta oss dessa partiklar påverkas av tyngdkraften på samma 
sätt som kanonkulor, raketer och planeter är. I synnerhet om du 
skjuta en kanonkula uppåt från jordytan-eller en stjärna-liknande raketen på 
sidan 58, kommer det att sluta så småningom och sedan falla tillbaka om inte 
hastighet med vilken den börjar uppåt överstiger ett visst värde. Denna lägsta 
hastighet kallas flykthastighet. Den flykthastigheten av en stjärna 
beror på styrkan av dess gravitationskraft. Ju mer massiv stjärnan, desto större
flykthastigheten. Vid första trodde att partiklar av 
ljus reste oändligt snabbt, så gravitationen inte skulle ha kunnat sakta ner 
dem, men upptäckten av Roemer att ljus färdas i en ändlig hastighet 
innebar att tyngdkraften kan ha en viktig effekt: om stjärnan är tillräckligt 
massiv, kommer ljusets hastighet vara mindre än stjärnans flykthastigheten, och 
alla 
ljus emitterat av stjärnan kommer att falla tillbaka in i den. På detta 
antagande, i 1783 en Cambridge don, John Michell, publicerade ett papper i 
filosofiska 
Transaktioner av Royal Society of London där han påpekade att en stjärna som var
tillräckligt omfattande och kompakt skulle ha en sådan 
starkt gravitationsfält att ljuset kunde inte undgå: alla ljus som avges från 
ytan av stjärnan skulle dras tillbaka av stjärnans gravitationella 
attraktion innan det kunde bli mycket långt. Sådana objekt är vad vi nu kallar 
svarta hål, för det är vad de är: svart tomrum i rymden. 
Kanonkulor Above och Below Escape Velocity 
Vad går upp behöver inte komma ner om det är skjuten uppåt snabbare än 
flykthastighet 
En liknande förslag gjordes några år senare av en fransk vetenskapsman, Marquis 
de Laplace, tydligen oberoende av Michell. Intressant, 
Laplace ingår det bara i den första och andra upplagorna av hans bok Systemet av
världen, lämnar den ur senare utgåvor. Kanske han bestämde att det 

Sida 24

Stephen Hawking- Bild av universum

var en galen idé, partikel teorin om ljuset gick i onåd under artonhundratalet 
eftersom det verkade att allt kan förklaras 
använda vågen teorin. I själva verket är det inte riktigt konsekvent att 
behandla ljus som kanonkulor i Newtons teori om gravitationen, eftersom ljusets 
hastighet är fast. 
En kanonkula sparken uppåt från jorden kommer att bromsas av gravitationen och 
kommer så småningom att sluta och faller tillbaka, en foton, men måste fortsätta

uppåt med en konstant hastighet. En konsekvent teori om hur gravitationen 
påverkar ljus kom inte tillsammans förrän Einstein föreslog allmänna 
relativitetsteori 1915, 
och problemet med att förstå vad som skulle hända med en massiv stjärna, enligt 
allmänna relativitetsteorin, först lösas genom en ung amerikan, Robert 
Oppenheimer, 1939. 
Den bild som vi nu har från Oppenheimer arbete är som följer. Gravitationsfältet
av stjärnan förändrar vägar passerar ljusstrålar i 
rumtid från vad de skulle ha haft stjärnan inte varit närvarande. Detta är den 
effekt som ses i böjning av ljus från avlägsna stjärnor 
observeras under en förmörkelse av solen. De banor följde i rymd och tid med 
ljus är böjda något inåt nära ytan av stjärnan. Som stjärnan 
kontrakt, blir tätare, så gravitationsfältet vid dess yta blir starkare. (Du kan
tänka på gravitationsfältet som härrör från en 
punkt i mitten av stjärnan, som stjärnan krymper, punkter på dess yta komma 
närmare centrum, så att de känner ett starkare fält) Den starkare fält. 
gör lätta vägar nära ytan böja inåt mer. Så småningom, när stjärnan har krympt 
till en viss kritisk radie, gravitationsfältet vid 
ytan blir så stark att ljusbanorna böjs inåt till den punkt att ljus inte längre
kan undkomma. 
Enligt relativitetsteorin, kan ingenting färdas snabbare än ljuset. Alltså, om 
ljuset inte kan fly, inte heller kan något annat, allt är 
dras tillbaka av gravitationsfältet. Den kollapsade stjärnan har bildat en 
region av rumtiden kring det från vilket det inte är möjligt att fly till 
nå en avlägsen observatör. Denna region är det svarta hålet. Den yttre gränsen 
för ett svart hål kallas händelsen horisonten. Idag, tack vare Hubble 
Space Telescope och andra teleskop som fokuserar på röntgen och gammastrålning 
snarare än synligt ljus, vi vet att svarta hål är vanliga 
fenomen, mycket vanligare än man först trodde. En satellit upptäckte 1500 svarta
hål på bara en liten del av himlen. Vi 
har också upptäckt ett svart hål i mitten av vår galax, med en massa mer än en 
miljon gånger större än vår sol. Det supermassivt svart 
hål har en stjärna kretsande den vid omkring 2 procent ljusets hastighet, 
snabbare än den genomsnittliga hastigheten hos en elektron kretsande kärnan i en
atom! 
För att förstå vad du skulle se om du tittar på en massiv stjärna kollapsar för 
att bilda ett svart hål, är det nödvändigt att komma ihåg att i 
relativitetsteorin finns det ingen absolut tid. Med andra ord har varje 
observatör sin mått på tid. Tidens gång för någon på en 
stjärnans yta kommer att vara annorlunda än för någon på avstånd, eftersom 
gravitationsfältet är starkare på stjärnans yta. 
Antag att en intrepid astronaut är på ytan av en kollapsande stjärna och stannar
på ytan som den kollapsar inåt. 
Någon gång på sin vakt- 
säga 11:00-stjärnan skulle krympa under den kritiska radien där gravitationsfält
blir så stark att ingenting kan fly. Antag nu 
hans instruktioner är att sända en signal varje sekund, enligt hans klocka, ett 
rymdskepp ovan, som kretsar på något bestämt avstånd från 
stjärnans mitt. Han börjar sända vid 10:59:58, är att två sekunder innan 11:00. 
Vad kommer hans följeslagare på rymdskeppet rekord? 
Vi lärt oss trodde tidigare experiment ombord på raketen att tyngdkraften saktar
tid och ju starkare gravitation, desto större effekt. 
Astronauten på stjärnan är i en starkare gravitationsfält än sina kamrater i 
omloppsbana, så vad för honom är en sekund kommer att vara mer än en sekund 
på sina klockor. Och när han rider stjärnans kollaps inåt, kommer fältet han 
upplever växa sig starkare och starkare, så intervallet mellan hans 
signaler visas successivt längre dem på rymdskeppet. Denna sträckning av tid 
skulle vara mycket liten före 10:59:59, så den kretsande 
astronauterna skulle få vänta bara obetydligt mer än en sekund mellan 
astronauten 10:59:58 signal och en som han skickade när hans 
titta läst 10:59:59. Men de skulle få vänta för evigt på 11:00 signalen. 

Sida 25

Stephen Hawking- Bild av universum

Allt som händer på ytan av stjärnan mellan 10:59:59 och 11:00 (av astronauten 
klocka) skulle spridas ut över en oändlig 
tidsperiod, såsom sett från rymdskepp. Som 11:00 närmade tidsintervallet mellan 
ankomsten av successiva toppar och dalar av alla 
ljuset från stjärnan skulle få successivt längre, precis som intervallet mellan 
signalerna från astronauten gör. Eftersom frekvensen för ljuset är en 
mått på antal av dess toppar och dalar per sekund, de på rymdskeppet frekvensen 
av ljuset från stjärnan får successivt 
lägre. Således dess ljus förefaller rödare och rödare (och svagare och svagare).
Så småningom skulle stjärnan vara så mörk att den inte längre kunde ses 
från rymdskeppet: allt som skulle lämnas skulle vara ett svart hål i rymden. Det
skulle dock fortsätta att utöva samma gravitationskraften på 
rymdskepp, som skulle fortsätta att bana. 
Detta scenario är inte helt realistiskt, men på grund av följande problem. 
Gravity blir svagare ju längre du är från stjärnan, så 
gravitationskraft på våra intrepid astronaut fötter skulle alltid vara större än
kraften på hans huvud. Denna skillnad i krafter skulle sträcka 
honom som spagetti eller riva honom sönder innan stjärnan hade anlitats för att 
den kritiska radien som händelsen horisonten bildas! Vi tror dock 
att det finns mycket större objekt i universum, såsom de centrala delarna av 
galaxer, som också kan genomgå gravitationell kollaps för att producera 
svarta hål, liksom supertungt svart hål i centrum av vår galax. Astronaut på en 
av dessa skulle inte slits sönder innan det svarta hålet 
bildas. Han skulle inte i själva verket känner något speciellt när han nådde den
kritiska radien, och han kunde passera den punkt utan återvändo utan att märka 
det, 
Men till dem på utsidan, skulle hans signaler blir åter längre och längre från 
varandra, och så småningom sluta. Och inom bara några timmar (som 
mätt med astronauten), eftersom regionen fortsatte att kollapsa, skulle 
skillnaden i gravitationskrafter på hans huvud och hans fötter blivit så 
stark att återigen skulle slita honom apart.Tidal Forces 
Eftersom tyngdkraften försvagas med avståndet, drar jorden på huvudet med mindre
kraft än den drar på fötterna, som är en meter eller två närmare 
jordens centrum Skillnaden är så liten att vi inte kan känna det, men en 
astronaut nära ytan av ett svart hål skulle bokstavligen slits sönder. 
Ibland, när en mycket massiv stjärna kollapsar kan de yttre regionerna av 
stjärnan blir blåst bort i en enorm explosion som kallas en supernova. EN 
supernovaexplosion är så stor att den kan avge mer ljus än alla andra stjärnor 
tillsammans i sin galax. Ett exempel på detta är supernovan 
vars rester vi ser som Krabbnebulosan. Kineserna spelade in den i 1054. Även om 
stjärnan som exploderade var 5000 ljusår bort, det 
var synlig för blotta ögat i månader och lyste så klart att du kan se det även 
under dagen och läsas av den på natten. En supernova fem 
hundra ljusår bort-en tiondel så långt skulle vara hundra gånger starkare och 
kan bokstavligen vända natt till dag. För att förstå våldet 
en sådan explosion, bara anser att dess ljus skulle tävla med solen, trots att 
det är tiotals miljoner gånger längre bort. (Kom ihåg att vår sol 
ligger på grannsämja avstånd åtta ljus-minuter.) Om en supernova skulle inträffa
tillräckligt nära, kan det lämna jorden intakt men ändå avger 
tillräckligt strålning för att döda allt levande. I själva verket var det 
nyligen föreslagit att en die-off av marina varelser som inträffade vid 
gränsytan av 
Pleistocen och pliocen epoker omkring två miljoner år sedan orsakades av kosmisk
strålning strålning från en supernova i en närliggande kluster av stjärnor 
kallas Scorpius-Centaurus förening. Vissa forskare tror att avancerad livet är 
sannolikt att utvecklas endast i områden av galaxer där det 
är inte alltför många stjärnor, "zoner i livet" - eftersom tätare regioner 
fenomen som supernovor skulle vara gemensamt tillräckligt regelbundet snus 
ut eventuella evolutionära början. I genomsnitt hundratusentals supernovor 
exploderar någonstans i universum varje dag. En supernova 
händer i en viss galax ungefär en gång ett sekel. Men det är bara genomsnittet. 
Tyvärr, för astronomer vid minst den sista supernovan 
registreras i Vintergatan inträffade 1604, innan uppfinningen av teleskopet. 
Den ledande kandidaten för nästa supernova explosion i vår galax är en stjärna 
som heter Rho Cassiopeiae. Lyckligtvis är det en säker och bekväm 
10.000 ljusår från oss. Det är i en klass av stjärnor som kallas gula 
hypergiants, en av endast sju kända gula hypergiants i Vintergatan. 
Ett internationellt team av astronomer började studera denna stjärna 1993. Under
de närmaste åren som de observerade det genomgår periodiska temperatur 

Sida 26

Stephen Hawking- Bild av universum

fluktuationer i några hundra grader. Sedan sommaren 2000, rasade dess temperatur
snabbt från ca 7.000 grader till 4000 
grader Celsius. Under den tiden upptäckte de också titanoxid i stjärnans 
atmosfär, som de tror är en del av ett yttre lager kastat av 
från stjärnan av en massiv tryckvåg. 
I en supernova, är några av de tyngre delarna tillverkas i slutet av stjärnans 
liv kastade tillbaka in i galaxen och ger några av de råvaror 
material för nästa generations stjärnor. Vår egen sol innehåller cirka 2 procent
av dessa tyngre element. Det är en andra eller tredje generationens stjärna, 
bildade ungefär fem miljarder år sedan ur ett moln av roterande gas som 
innehåller skräp av tidigare supernovor. Merparten av gasen i denna molnet gick 
till 
bilda solen eller blev sprängdes bort, men små mängder av de tyngre delarna 
samlas ihop för att bilda de organ som nu kretsar kring solen som planeterna 
som jorden. Guldet i våra smycken och uran i våra kärnreaktorer är både rester 
av supernovor som inträffat före vår sol 
Systemet var född! 
När jorden var nyligen kondenserades, det var mycket varmt och utan en atmosfär.
Under tiden, kyldes den och fick en atmosfär 
från utsläpp av gaser från klipporna. Denna tidiga atmosfären var inte en där vi
kunde ha överlevt. Den innehöll inget syre, men det gjorde 
innehåller en hel del andra gaser som är giftiga för oss, såsom svavelväte (den 
gas som ger ruttna ägg deras lukt). Det finns dock andra 
primitiva former av liv som kan blomstra under sådana förhållanden. Man tror att
de utvecklat i haven, möjligen som ett resultat av slumpen 
kombinationer av atomer till stora strukturer, kallade makromolekyler, som var i
stånd att montera andra atomer i havet till liknande 
strukturer. De skulle alltså ha reproduceras sig och mångfaldigas. I vissa fall 
skulle det finnas fel i reproduktion. Mestadels dessa 
fel skulle ha varit så att den nya makromolekylen inte kunde reproducera sig och
så småningom skulle ha förstörts. Emellertid några 
felen skulle ha producerat nya makromolekyler som var ännu bättre på reproducera
sig själva. De skulle ha därför haft en 
fördel och skulle ha en tendens att ersätta de ursprungliga makromolekylerna. På
detta sätt kan en process för utveckling inleddes som ledde till 
utveckling av mer och mer komplicerade, självreproducerande organismer. De 
första primitiva livsformer konsumeras olika material, includinghydrogen sulfid 
och släppt syre. Detta förändrades gradvis atmosfären till kompositionen att den
har idag, och tillät utvecklingen 
av högre livsformer såsom fisk, reptiler, däggdjur och slutligen den mänskliga 
rasen. 
Det tjugonde århundradet såg människans syn på den transformerade universum: vi 
insåg obetydlighet av vår egen planet i de vidsträckta områden som 
universum, och vi upptäckte att tid och rum var böjda och oskiljbara, att 
universum expanderade och att det hade en början i 
tid. 
Bilden av ett universum som började mycket varmt och kyls när den expanderade 
byggde på Einsteins gravitation, allmän relativitetsteori. Att det är 
i samförstånd med alla de observationella bevis som vi har idag är en stor 
triumf för den teorin. Men eftersom matematik kan inte riktigt 
hantera oändligt antal, genom att förutsäga att universum började med Big Bang, 
en tid då universums täthet och krökningen av rymd- 
tid skulle ha varit oändligt, förutspår teorin om den allmänna 
relativitetsteorin att det finns en punkt i universum där teorin själv bryts 
ned, eller 
misslyckas. En sådan punkt är ett exempel på vad matematiker kallar en 
singularitet. När en teori förutsäger singulariteter såsom oändlig densitet och 
krökning, är det ett tecken på att teorin måste på något sätt ändras. Allmänna 
relativitetsteorin är en ofullständig teori eftersom det inte kan berätta för 
oss hur det 
universum började. 
Förutom allmänna relativitetsteorin, spawned nittonhundratalet också en annan 
stor del teori av naturen, kvantmekanik. Den teorin erbjudanden 
med fenomen som inträffar på mycket små skalor. Vår bild av big bang säger att 
det måste ha varit en tid i mycket tidiga universum när 
universum var så liten att även när man studerar den storskaliga struktur var 
det inte längre möjligt att bortse från de småskaliga effekter quantum 
mekanik. Vi kommer att se i nästa kapitel att vårt största hopp för att få en 
fullständig förståelse av universum från början till slut 

Sida 27

Stephen Hawking- Bild av universum

uppstår kombinera dessa två partiella teorier till en enda kvantmekaniska teorin
för gravitation, en teori som de vanliga lagarna vetenskapens håller 
överallt, inklusive i början av tid, utan att det finns någon singularities.9 
Kvantgravitationen 
FRAMGÅNGSRIKA vetenskapliga teorier, särskilt Newtons teori om gravitationen, 
ledde Marquis de Laplace i början av det nittonde 
talet för att hävda att universum var helt deterministisk. Laplace ansåg att det
bör finnas en uppsättning av vetenskapliga lagar som skulle tillåta oss- 
åtminstone i princip, att förutsäga allt som skulle hända i universum. Den enda 
ingången dessa lagar skulle behöva är en komplett tillstånd 
universum vid någon tidpunkt. Detta kallas för en initial tillstånd eller ett 
randvillkor. (En gräns kan innebära en gräns i tid eller rum, en gräns 
tillstånd i rymden är tillståndet av universum vid dess yttre gräns, om den har 
en.) Baserat på en komplett uppsättning lagar och lämpliga första eller 
randvillkor, Laplace trodde, vi ska kunna beräkna den fullständiga tillståndet 
av universum när som helst. 
Kravet på begynnelsevillkor är förmodligen intuitivt uppenbar: olika tillstånd 
av att vara närvarande kommer naturligtvis att leda till olika framtida 
tillstånd. 
Behovet av randvillkor i rymden är lite mer subtil, men principen är densamma. 
Ekvationerna som fysiska teorier är baserade 
kan i allmänhet ha mycket olika lösningar, och du måste lita på de ursprungliga 
eller randvillkor att avgöra vilka lösningar gäller. Det är lite som 
säger att ditt bankkonto har stora mängder går in och ut ur den. Oavsett om du 
hamnar i konkurs eller rik beror inte bara på de belopp som betalats i 
och ut men också på gränsen eller initiala tillstånd av hur mycket var i kontot 
för att börja med. 
Om Laplace hade rätt, då, med tanke på tillståndet i universum för närvarande 
skulle dessa lagar berätta tillståndet av universum både framtiden och 
det förgångna. Till exempel, med tanke på lägena och hastigheter av solen och 
planeterna, kan vi använda Newtons lagar för att beräkna tillstånd sol 
systemet vid någon senare eller tidigare tid. Determinism verkar ganska 
uppenbart i fallet planeterna-trots allt, astronomer är mycket exakt i sina 
förutsägelser av händelser såsom förmörkelser. Men Laplace gick vidare anta att 
det fanns liknande lagar som reglerar allt annat, inklusive mänskliga 
beteende. 
Är det verkligen möjligt för forskare att beräkna vad alla våra handlingar 
kommer att vara i framtiden? Ett glas vatten innehåller mer än 1024 molekyler 
(en 1 
följt av 24 nollor). I praktiken har vi aldrig kan hoppas att veta tillståndet 
för varje av dessa molekyler, mycket mindre fullständiga tillstånd 
universum eller ens i våra kroppar. Men att säga att universum är 
deterministiska innebär att även om vi inte har intellektuella resurser för att 
göra beräkningen, 
vår framtid är ändå förutbestämt. 
Denna doktrin av vetenskaplig determinism var starkt motstånd från många 
människor, som ansåg att det stred mot Guds frihet att göra världen köra som han

såg passform. Men det förblev standard antagandet av vetenskap till jarlen) år 
av det tjugonde århundradet. En av de första tecknen på att denna tro 
skulle behöva överges kom när de brittiska forskarna Lord Rayleigh och Sir James
Jeans beräknade mängden svartkroppsstrålning 
att en varm objekt såsom en stjärna måste utstråla. (Som nämndes i kapitel 7, 
material kropp, vid upphettning, ger ut svartkroppsstrålning.) 
Enligt lagar vi trodde då, en varm kropp borde avge elektromagnetiska vågor lika
vid alla frekvenser. Om detta vore sant, då 
det skulle utstråla en lika stor mängd av energi i varje färg av spektrumet av 
synligt ljus, och för alla frekvenser av mikrovågor, radiovågor, röntgenstrålar,

och så vidare. Minns att frekvensen av en våg är antalet gånger per sekund som 
vågen svänger upp och ner, det vill säga antalet vågor 
per sekund. Matematiskt, en varm kropp att avge vågor lika vid alla frekvenser 
innebär att en varm kropp ska utstråla samma mängd 
energi i vågor med frekvenser mellan noll och en miljon vågor per sekund som det
gör i vågor med frekvenser mellan miljoner och 
två miljoner vågor per sekund, två miljoner och tre miljoner vågor per sekund, 
och så vidare, pågår för evigt. Låt oss säga att en enhet av energi är 
utstrålas i vågor med frekvenser mellan noll och en miljon vågor per sekund, och
i vågor med frekvenser mellan miljoner och två 

Sida 28

Stephen Hawking- Bild av universum

miljoner vågor per sekund, och så vidare. Den totala mängden energi som 
utstrålas i alla frekvenser då skulle vara summan 1 plus 1 plus 1 plus ... pågår

evigt. Eftersom antalet vågor per sekund i en våg är obegränsad, är summan av 
energier en oändlig summa. Enligt detta resonemang är 
totala utstrålade vara oändlig. 
För att undvika detta uppenbarligen löjliga resultat föreslog den tyske 
forskaren Max Planck år 1900 att ljus, röntgenstrålning och annan 
elektromagnetisk 
vågor kan avges endast i vissa diskreta paket, som han kallade kvanta. Idag, som
nämns i kapitel 8, kallar vi ett stort ljus en 
foton. Ju högre frekvens av ljus, desto större dess energiinnehåll. Därför, även
om fotoner av en viss färg eller frekvens är alla identiska, 
Plancks teori säger att fotoner med olika frekvenser är olika i att de bär olika
mängder energi. Detta innebär att i quantum 
teori den blekaste bakgrund av en viss färg ljuset som bärs av en enda foton, 
har ett energiinnehåll som beror på dess färg. Till exempel, 
eftersom violett ljus har dubbelt så hög frekvens av rött ljus, har en quantum 
av violett ljus dubbelt energiinnehållet i ett kvantum av rött ljus. Således 
minsta möjliga bit av violett ljusenergi är dubbelt så stor som den minsta 
möjliga bitar av rött ljus energi. 
Hur löser detta svartkropp problemet? Den minsta mängden av elektromagnetisk 
energi en svartkropp kan avge i en given frekvens är att 
bärs av en foton av denna frekvens. Energin hos en foton är större vid högre 
frekvenser. Således minsta mängd energi en svartkropp 
kan avge är högre vid högre frekvenser. Vid tillräckligt höga frekvenser, kommer
mängden energi i en enda kvantum vara mer än en kropp har 
tillgängliga, i vilket fall inget ljus avges, slutar den tidigare oändliga 
summan. Alltså i Plancks teori, strålning vid höga frekvenser 
skulle minska, så den hastighet med vilken kroppen förlorade energi skulle vara 
ändlig, lösa problemet svart kropp. 
Quantum hypotesen förklarade den observerade graden av utsläpp av strålning från
varma kroppar mycket bra, men dess konsekvenser för determinism var 
inte insett förrän 1926, då en annan tysk forskare, Werner Heisenberg, 
formulerade sin berömda osäkerhet principle.Faintest möjliga ljus 
Svagt ljus innebär färre photons.The svagaste möjliga ljus av annan färg är 
ljuset som bärs av en enda foton 
Osäkerheten Principen säger att, i motsats till Laplaces tro, inte naturen 
sätter gränser för vår förmåga att förutsäga framtiden med hjälp vetenskaplig 
lag. 
Detta beror på att i syfte att förutsäga den framtida position och hastighet hos
en partikel, måste man kunna mäta dess initiala tillstånd, dvs, dess nuvarande 
position och dess hastighet, exakt. Det uppenbara sättet att göra detta är att 
lysa på partikeln. Några av vågor av ljus kommer att spridas av 
partikel. Dessa kan detekteras av observatören och indikerar partikelns 
position. Emellertid har ljus av en given våglängd begränsas endast 
känslighet: du kommer inte att kunna bestämma positionen hos partikeln mer exakt
än avståndet mellan vågtopparna i ljuset. Sålunda, 
För att mäta positionen för partikeln exakt, är det nödvändigt att använda ljus 
med en kort våglängd, som är av en hög frekvens. Av Plancks 
quantum hypotesen, men kan du inte använda en godtyckligt liten mängd ljus: du 
måste använda minst en kvantum, vars energi är högre vid 
högre frekvenser. Således, ju mer exakt du vill mäta positionen av en partikel, 
desto mer energisk quantum av ljus du måste skjuta 
på det. 
Enligt kvantteorin, kommer även en quantum av ljus störa partikeln: den kommer 
att ändra sin hastighet på ett sätt som inte kan förutsägas. Och 
de mer energiska quantum av ljus du använder, desto större den sannolika 
störningen. Det betyder att för mer exakta mätningar av läge, 
när du måste använda en mer energisk quantum kommer hastigheten hos partikeln 
bli störd av en större mängd. Så ju mer exakt du 
Försök att mäta positionen för partikeln, desto mindre exakt kan mäta dess 
hastighet, och vice versa. Heisenberg visade att osäkerheten i 
läget för partikel gånger osäkerheten i dess hastighet gånger massan hos 
partikeln aldrig kan vara mindre än en viss bestämd mängd. Att 
innebär till exempel om du halvera osäkerheten i position måste du dubbelklicka 
osäkerheten i hastighet, och vice versa. Naturen begränsar evigt oss 
att göra denna avvägning. 
Hur illa är denna avvägning? Det beror på det numeriska värdet av "viss bestämd 

Sida 29

Stephen Hawking- Bild av universum

kvantitet" vi nämnde ovan. Denna kvantitet kallas 
Plancks konstant, och det är ett mycket litet antal. Eftersom Plancks konstant 
är så liten, effekterna av kompromiss, och av kvantteori i allmänhet, 
är, liksom effekterna av relativitetsteorin, inte direkt märkbar i vår vardag. 
(Även kvantteorin inte påverkar våra liv, som grund för sådana 
områden som exempelvis modern elektronik.) Till exempel, om vi lokalisera 
positionen av en pingisboll med en massa på ett gram till inom en centimeter i 
någon riktning, då kan vi peka sin hastighet med en noggrannhet mycket större än
vi någonsin skulle behöva veta. Men om vi mäta positionen för en 
elektron med en noggrannhet av ungefär gränserna för en atom, då kan vi inte 
veta dess hastighet mer exakt än plus eller minus ettusen 
kilometer per sekund, vilket inte är särskilt exakt alls. 
Gränsen bestäms av osäkerheten princip inte beroende av det sätt på vilket man 
försöker mäta positionen eller hastighet partikeln eller på 
typen av partiklar. Heisenbergs osäkerhetsprincip är en fundamental, 
ofrånkomligt egendom i världen, och det har haft djupgående konsekvenser för 
det sätt på vilket vi betraktar världen. Även efter mer än 70 år har dessa 
konsekvenser inte helt uppskattat av många filosofer 
och är fortfarande föremål för mycket kontrovers. Osäkerheten Principen 
signalerade ett slut på Laplaces dröm om en vetenskapsteori, en modell av 
universum som skulle vara helt deterministisk. Vi absolut inte kan förutsäga 
framtida händelser precis om vi inte ens kan mäta nuvarande 
universum exakt! 
Vi kan fortfarande tänka sig att det finns en uppsättning lagar som bestämmer 
händelser helt för några övernaturlig varelse som, till skillnad från oss, kan 
observera 
nuvarande universum utan att störa den. Sådana modeller av universum är inte av 
stort intresse för oss vanliga dödliga. Det verkar 
bättre att använda principen om ekonomi kallas Occams rakkniv och skär ut alla 
funktioner i teorin som inte kan observeras. Detta tillvägagångssätt 
ledda Heisenberg, Erwin Schrödinger, och Paul Dirac på 1920-talet att 
omformulera Newtons mekanik till en ny teori som kallas kvantmekanik, 
baserat på osäkerheten principen. I denna teori, partiklar inte längre hade 
separata väldefinierade positioner och hastigheter. Istället hade de en 
kvanttillstånd, som var en kombination av position och hastighet definieras 
endast inom gränserna för den osäkerhet principen. 
En av de revolutionära egenskaperna hos kvantmekaniken är att det inte förutse 
en enda bestämd resultat för en observation. Istället förutsäger det 
ett antal olika möjliga utfall och berättar hur sannolikt alla dessa är. Det 
vill säga, om du har gjort samma mätning på en stor 
antal liknande system, som alla började på samma sätt, skulle du finna att 
resultatet av mätningen skulle vara en i en viss 
antal fall, B i ett annat antal, och så vidare. Du kunde förutse det ungefärliga
antalet gånger som resultatet skulle bli A eller B, men youcould inte förutsäga 
specifika resultat av en enskild mätning. 
Till exempel, tänk att du kastar en pil mot en darttavla. Enligt klassisk 
teorier, det vill säga de gamla nonquantum teorier, pilen kommer 
antingen träffa mitt i prick eller kommer det att sakna det. Och om du känner 
till hastighet pil när du kastar den, gravitationskraften, och andra sådana 
faktorer, kommer du att 
kunna beräkna om det kommer hit eller miss. Men kvantteorin säger att detta är 
fel, att man inte kan säga det med säkerhet. Istället, enligt quantum 
teori finns det en viss sannolikhet att pilen kommer att träffa mitt i prick, 
och även en noll sannolikhet att det kommer att landa i en viss annan del av 
ombord. Med tanke på ett objekt så stor som en pil, om den klassiska teorin i 
det här fallet Newtons lagar, säger pil kommer att drabba mitt i prick, då kan 
du vara 
säker i att anta det kommer. Åtminstone är chansen att det inte kommer (enligt 
kvantmekaniska teorin) är så små att om du gick på gungade pilen på exakt 
På samma sätt fram till slutet av universum, är det troligt att du fortfarande 
aldrig skulle observera dart saknade sitt mål. Men på atomnivå, 
frågor är olika. En pil består av en enda atom kan ha en 90 procents sannolikhet
att träffa mitt i prick med 5 procent chans att träffa 
annanstans i styrelsen, och en annan 5 procents chans att missa den helt. Man 
kan inte säga på förhand vilken av dessa det blir. Allt du kan säga 
är att om du upprepar experimentet många gånger, kan du förvänta dig att i 
genomsnitt 90 gånger av varje hundra gånger du upprepar experimentet 
pil kommer att drabba mitt i prick. 
Kvantmekanik införs därför en oundviklig del av oförutsägbarhet eller 

Sida 30

Stephen Hawking- Bild av universum

slumpmässighet i vetenskap. Einstein motsatte sig detta mycket 
starkt, trots den viktiga roll han spelat i utvecklingen av dessa idéer. I 
själva verket var han Nobelpriset för hans bidrag till 
kvantteorin. Ändå accepterade han aldrig att universum styrs av en slump, hans 
känslor sammanfattas i hans berömda uttalande 
"Gud spelar inte tärning." 
Utsmetad Quantum Position 
Enligt kvantteorin, kan en peka inte ett objekts position och hastighet med 
oändlig precision, inte heller kan man förutsäga exakt under 
framtida händelser. 
Testet av en vetenskaplig teori, som vi har sagt, är dess förmåga att förutsäga 
resultatet av ett experiment. Kvantteorin begränsar vår förmåga. Innebär detta 
innebära kvantteorin begränsar vetenskap? Om vetenskapen är att utvecklingen 
måste det sätt vi bär den på att dikteras av naturen. I detta fall, kräver 
naturen som 
Vi omdefinierar vad vi menar med förutsägelse: Vi kanske inte kan förutsäga 
resultatet av ett experiment precis, men vi kan upprepa experimentet 
många gånger och bekräfta att de olika möjliga utfall sker inom sannolikheterna 
förutsägs av kvantteorin. Trots osäkerheten 
princip därför finns det ingen anledning att ge upp tron 

på en värld som styrs

av fysiska lagar. I takt i slutändan var de flesta vetenskapsmän är villiga att 
acceptera kvantmekaniken just för att det kommit överens perfekt med experiment.

En av de viktigaste konsekvenserna av Heisenbergs osäkerhet princip är att 
partiklar beter sig vissa avseenden som vågor. Som vi har 
sett, har de inte en bestämd position utan "smetas ut" med en viss 
sannolikhetsfördelning. Likaså, fastän ljus består av vågor, 
Plancks quantum hypotes berättar också att i vissa sätt ljuset beter sig som om 
det bestod av partiklar: det kan avges eller absorberas endast i 
paket, eller kvanta. I själva verket är teorin om kvantmekanik bygger på en helt
ny typ av matematik som inte längre beskriver den verkliga 
världen när det gäller vare sig partiklar eller vågor. För vissa ändamål är det 
bra att tänka på partiklar som vågor och för andra ändamål är det bättre att 
tänka 
av vågor som partiklar, men dessa sätt att tänka är bara bekvämligheter. Detta 
är vad fysiker menar när de säger att det finns en dualitet mellan 
vågor och partiklar i kvantmekanik. 
En viktig konsekvens av vågliknande beteende i kvantmekanik är att man kan 
observera vad som kallas interferens mellan två uppsättningar av 
partiklar. Normalt är interferens tänkt som ett fenomen av vågor, det vill säga,
när vågor kolliderar, krönen av en uppsättning av vågor kan 
sammanfaller med dalarna i den andra uppsättningen, i vilket fall vågorna sägs 
vara ur fas. Om det händer de två vågorna avbryta sedan 
varandra, snarare än att lägga till upp till en starkare våg, som man kan 
förvänta sig. Ett välkänt exempel på störningar i fallet av ljus är färgerna 
som ofta ses i såpbubblor. Dessa orsakas av reflektion av ljus från de två 
sidorna av den tunna filmen av vatten bildar bubblan. Vit 
ljus består av ljusvågor av alla olika våglängder eller färger. För vissa 
våglängder krönen av vågorna som reflekteras från ena sidan av 
tvål-film sammanfaller med dalarna reflekteras från den andra sidan. Färgerna 
motsvarar dessa våglängder är frånvarande från det reflekterade ljuset, 
vilket förefaller därför vara colored.In och ur fas 
Om topparna och dalarna av två vågor sammanfaller, leder de en starkare våg, men
om en våg är kammar sammanfaller med andras tråg, de två 
vågor tar ut varandra. 
Men kvantteorin berättar att störningar kan också förekomma för partiklar, på 
grund av dubbelhet som införs genom kvantmekaniken. En berömd 
exempel är den så kallade två-slits experimentet. Föreställ dig en partition-en 
tunn vägg med två smala parallella slitsar i den. Innan vi ser vad som händer 
när partiklar skickas genom dessa slitsar, låt oss undersöka vad som händer när 
ljuset lyste på dem. 
På ena sidan av den partition du placerar en 
ljuskälla av en viss färg (som är av en särskild våglängd). Det mesta av ljuset 
kommer att träffa partitionen, men en liten mängd kommer att gå igenom 
slitsar. Antag nu att du placerar en skärm på den bortre sidan av skiljeväggen 
från ljuset. Varje punkt på den skärmen får vågor från båda slitsarna. 
Emellertid, i allmänhet, har avståndet ljuset att färdas från ljuskällan till 
den punkt via en av slitsarna kommer att vara annorlunda än för ljuset färdas 
via den andra slitsen. Eftersom avståndet rest skiljer kommer vågorna från de 

Sida 31

Stephen Hawking- Bild av universum

två slitsarna inte vara i fas med varandra när de anländer vid punkten. I 
vissa ställen dalar från en våg kommer att sammanfalla med topparna från den 
andra, och vågorna kommer ut varandra, med andra ställen 
kammar och dalar sammanfaller, och vågorna kommer att förstärka varandra, och på
de flesta håll situationen kommer att vara någonstans mittemellan. Resultatet 
är ett karakteristiskt mönster av ljus och mörker. 
Det märkliga är att du får exakt samma typ av mönster om du byter ut ljuskälla 
med en källa av partiklar såsom elektroner, 
som har en bestämd hastighet. (Enligt kvantteorin om elektronerna har en bestämd
hastighet motsvarande material vågorna har en bestämd 
våglängd.) Anta att du har bara en slits och börja skjuta elektroner på 
partitionen. De flesta av elektronerna kommer att stoppas av skiljeväggen, men 
en del kommer att gå genom slitsen och göra det till skärmen på den andra sidan.
Det kan tyckas logiskt att anta att öppna en andra slits i skiljeväggen 
skulle helt enkelt öka antalet elektroner slår varje punkt på skärmen. Men om du
öppnar den andra slitsen, antalet elektroner träffar 
Skärmen ökar på vissa ställen och minskar på andra, precis som om elektronerna 
skulle störa som vågor gör, snarare än att agera som partiklar. (Se 
illustrationen på sidan 97.) 
Path Avstånd och störningar 
I två-slam experimentet, varierar avståndet att vågorna måste färdas från de 
övre och undre slitsar till skärmen med höjden utmed skärmen för 
Resultatet är att vågorna förstärker varandra på vissa höjder och avbryta när 
andra, bildar en störning patternElectron Störningar 
På grund av störningar, motsvarar resultatet av att sända en stråle av 
elektroner genom två slitsar inte resultatet av skicka elektroner 
genom varje slits separat. 
Nu föreställa skicka elektroner genom slitsarna en åt gången. Finns det 
fortfarande störningar? Man kan förvänta sig att alla elektron att passera genom
en 
slits eller det andra, göra sig av med interferensmönstret. I själva verket, 
även när elektronerna skickas via en i taget, det 
interferensmönster fortfarande visas. Varje elektron, måste därför passera genom
båda slitsar samtidigt och interferera med sig själv! 
Fenomenet av interferens mellan partiklar har varit avgörande för vår förståelse
av strukturen av atomer, de grundläggande enheterna av vilka 
Vi, och allt omkring oss, görs. I början av nittonhundratalet var det tänkt att 
atomer var snarare som planeterna kretsar runt solen, med 
elektroner (partiklar av negativ elektricitet) omloppsbana runt en central 
kärna, som bar en positiv el. Attraktionen mellan de positiva 
och negativ elektricitet skulle hålla elektroner i sina banor på samma sätt som 
gravitationskraften mellan solen och 
planeter håller planeterna i sina banor. Problemet med detta var att de 
klassiska mekanikens lagar och el, före kvantmekanik, 
förutspådde att elektroner kretsar på detta sätt skulle avge strålning. Detta 
skulle leda till att de förlorar energi och därmed spiral inåt tills de 
kolliderade med kärnan. Detta skulle innebära att atomen, och faktiskt all 
materia, snabbt borde kollapsa till ett tillstånd med mycket hög densitet, 
vilket 
uppenbarligen inte händer! 
Den danska forskaren Niels Bohr hittade en partiell lösning på detta problem 
1913. Han föreslog att kanske elektronerna inte kunde bana på 
bara är avståndet från den centrala kärnan utan kunde kretsa endast vid vissa 
specificerade avstånd. Antar att endast en eller två elektroner kan 
bana på någon av dessa specificerade avstånd skulle lösa problemet med 
kollapsen, eftersom när det begränsade antalet inre banor var full, 
elektroner kunde inte spiral längre. Denna modell förklaras ganska väl struktur 
enklaste atomen, väte, som har endast en elektron 
kretsar runt kärnan. Men det var inte klart hur att utöka denna modell till mer 
komplicerade atomer. Dessutom idén om en begränsad uppsättning tillåtet 
banor verkade bara plåster. Det var ett trick som fungerade matematiskt, men 
ingen visste varför naturen bör uppträda på det sättet, eller vad djupare 
lagstiftning om någon-det representerade. Den nya teorin om kvantmekanik löst 
denna svårighet. Det visade sig att en elektron omloppsbana runt kärnan 
kunde ses som en våg, med en våglängd som berodde på dess hastighet. Föreställ 
vågen cirkling kärnan vid specificerade avstånd, som 
Bohr hade postulerade. För vissa banor, skulle omkrets omloppsbana motsvarar ett
heltal (i motsats till ett bråktal) av 
våglängder elektronen. För dessa banor vågtoppen skulle vara i samma läge varje 

Sida 32

Stephen Hawking- Bild av universum

gång, så vågorna skulle förstärka varandra 
andra. Dessa banor skulle motsvara Bohrs tillåtna banor. Emellertid, för banor 
vars längder var inte ett helt antal våglängder, vardera 
vågtoppen skulle så småningom upphävas av ett tråg som elektronerna gick runt. 
Dessa banor skulle inte tillåtas. Bohrs lag tillåtna och 
förbjudna omlopp hade nu en förklaring. 
Ett trevligt sätt att visualisera vågen / partikel dualitet är den så kallade 
summa över historier som införts av den amerikanske vetenskapsmannen Richard 
Feynman. I 
detta tillvägagångssätt en partikel inte är tänkt att ha en enda historia eller 
väg i rumtiden, eftersom det skulle i klassisk, nonquantum teori. Istället är 
det 
ska gå från punkt A till punkt B genom alla möjliga väg. Med varje väg mellan A 
och B, Feynman associerat ett par siffror. En 
representerar amplituden, eller storlek, på en våg. Den andra representerar 
fasen, eller läge i cykeln (det vill säga om det är på ett krön eller en tråg 
eller 
någonstans mellan). Sannolikheten för en partikel som går från A till B hittas 
genom att addera vågorna för alla vägar som förbinder A och B. I 
Generellt gäller att om man jämför en uppsättning angränsande vägar, kommer 
faserna eller positioner i cykeln skiljer sig mycket. Detta innebär att vågorna 
associerade 
med dessa vägar kommer nästan exakt ut varandra. För vissa grupper av 
angränsande vägar fasen inte varierar mycket mellan vägar, 
och vågorna för dessa vägar inte kommer att ta ut varandra. Sådana vägar 
motsvarar Bohrs tillåtna orbits.Waves i Atomic omloppsbanor 
Niels Bohr föreställde atomen som bestående av elektron vågor oändligt kretsande
atomkärnor i hans bild, bara banor med omkrets 
motsvarande en hel rad elektron våglängder kan överleva utan destruktiv 
interferens 
Med dessa idéer i konkret matematisk form, var det relativt enkelt att beräkna 
de tillåtna banor i mer komplicerade atomer och 
även i molekyler, som utgörs av ett antal atomer som hålls samman av elektroner 
i omloppsbanor som går runt mer än en kärna. Eftersom den 
struktur av molekyler och deras reaktioner med varandra bakom all kemi och 
biologi, ger kvantmekanik oss i princip att förutsäga 
nästan allt vi ser omkring oss, inom de gränser som osäkerheten princip. (I 
praktiken, kan vi dock inte lösa ekvationerna för alla 
atom förutom den enklaste ett, väte, som endast har en elektron, och vi använder
approximationer och datorer för att analysera mer komplicerade 
atomer och molekyler.) 
Många elektronbanoma 
I Richard Feynman: s formulering av kvantteorin, en partikel, som detta rör sig 
från källan till skärmen, tar varje möjlig väg. 
Kvantteorin har varit en enastående framgång teori och ligger till grund nästan 
alla av modern vetenskap och teknik. Den styr beteendet 
transistorer och integrerade kretsar, som är de viktigaste komponenterna i 
elektroniska anordningar såsom TV-apparater och datorer, och det är också 
grundval av modern kemi och biologi. De enda områden som naturvetenskapen i 
vilken kvantmekanik har ännu inte riktigt införlivats 
är allvar och den storskaliga strukturen av universum: Einsteins allmänna 
relativitetsteori, som nämnts tidigare, inte tar hänsyn till 
osäkerhet princip kvantmekanik, som det ska för överensstämmelse med andra 
teorier. 
Som vi såg i förra kapitlet, vet vi redan att den allmänna relativitetsteorin 
måste ändras. Genom att förutsäga punkter oändlig densitet-singulariteter- 
klassiska (dvs nonquantum) allmänna relativitetsteorin förutsäger sin egen 
undergång, precis som klassisk mekanik förutspådde dess undergång genom att 
antyda att 
blackbodies bör utstråla oändlig energi eller att atomer bör kollapsa till 
oändlig densitet. Och som med klassisk mekanik, hoppas vi att eliminera 
dessa oacceptabla singulariteter genom att göra klassiska allmänna 
relativitetsteorin till en kvantmekaniska teorin, det vill säga genom att skapa 
en kvantmekaniska teorin för gravitation. 
Om den allmänna relativitetsteorin är fel, varför har alla experiment hittills 
stött den? Anledningen till att vi ännu inte har märkt är skillnaden med 
iakttagelse är att alla de gravitationsfält som vi normalt upplever är mycket 
svaga. Men som vi har sett, bör gravitationsfältet få mycket 
stark när all materia och energi i universum pressas in i en liten volym i det 

Sida 33

Stephen Hawking- Bild av universum

tidiga universum. I närvaro av sådana starka fält, 
effekterna av kvantteorin vara viktigt. 
Även om vi ännu inte har en kvantmekaniska teorin för gravitation, vet vi ett 
antal funktioner som vi tror att det bör ha. En är att den bör 
införliva Feynman förslag att formulera kvantteorin i form av en summa över 
historier. En andra funktion som vi tror måste vara en del av något 
yttersta teori är Einsteins idé att gravitationsfältet representeras av krökta 
rumtiden: partiklar försöker följa det närmaste en rak 
väg i en böjd yta, men eftersom rumtiden är inte platt, deras vägar verkar vara 
böjd, som genom ett gravitationsfält. När vi tillämpar Feynman: s 
summan över historier till Einsteins syn på allvar, är analog historia en 
partikel nu ett komplett krökt rumtid som representerar thehistory av hela 
universum. 
I den klassiska teorin om gravitation, det finns bara två möjliga vägar 
universum kan uppträda: antingen den har funnits i en oändlig tid, annars hade 
med början vid en singularitet vid någon ändlig tid i det förflutna. Av skäl som
vi diskuterade tidigare, tror vi att universum inte har funnits för evigt. Ändå 
om det hade en början, enligt klassisk allmänna relativitetsteorin, för att veta
vilken lösning av Einsteins ekvationer beskriver vårt universum, vi 
måste veta sitt ursprungliga tillstånd, det vill säga exakt hur universum 
började. Gud kan ha ursprungligen bestämt naturlagarna, men det verkar som han 
har 
eftersom lämnade universum att utvecklas enligt dem och inte nu ingriper i det. 
Hur valde han det initiala tillståndet eller konfigurationen av 
universum? Vilka var randvillkoren i början av tiden? I klassisk allmänna 
relativitetsteorin detta är ett problem, eftersom klassisk allmänna 
relativitet bryter ner i början av universum. 
I den kvantmekaniska teorin för gravitation, å andra sidan, uppstår en ny 
möjlighet att, om sant, skulle avhjälpa detta problem. I den kvantmekaniska 
teorin är det 
möjligt för rymd-tid att vara ändlig i omfattning och ännu har inga 
singulariteter som bildade en gräns eller kant. Rumtid skulle vara ytan 
av jorden, endast med två dimensioner. Som påpekades tidigare, om du håller 
färdas i en viss riktning på ytan av jorden, du 
aldrig komma upp mot en oframkomlig barriär eller faller över kanten, men så 
småningom kommer tillbaka till där du startade, utan att köra in i en 
singularitet. 
Så om detta visar sig vara fallet, då den kvantmekaniska teorin för gravitation 
har öppnat en ny möjlighet i w hich det skulle finnas några singulariteter på W 
hich vetenskapens lagar bröt. 
Om det inte finns någon gräns för rymd-tid, finns det inget behov att 
specificera beteendet vid gränsen, utan att behöva känna initialtillstånd av 
universum. 
Det finns ingen kant rumtiden där vi skulle behöva vädja till Gud eller någon ny
lag för att ställa in randvillkoren för rumtiden. Vi kunde 
säger: "Det randvillkor av universum är att den inte har någon gräns." Universum
skulle vara helt fristående och inte påverkas av 
något utanför sig själv. Det skulle varken skapas eller förstöras. Det skulle 
bara vara. Så länge vi trodde universum hade en början, rollen av en 
skapare verkade klar. Men om universum är verkligen helt fristående, som inte 
har någon gräns eller kant, som har varken början eller slut, då 
Svaret är inte så uppenbart: vad är den roll som en skapare 10? 
Maskhål OCH Time Travel 
I tidigare kapitel har vi sett hur vår syn på vilken typ av tid har förändrats 
under åren. Fram till början av det tjugonde 
talet trodde människor i en absolut tid. Det är, kan varje händelse märkas med 
ett nummer som heter "tid" på ett unikt sätt, och alla goda klockor 
skulle komma överens om tidsintervallet mellan två händelser. Emellertid, 
upptäckten att ljusets hastighet föreföll samma för varje observatör, ingen 
roll hur han rörde sig, ledde till relativitetsteorin-och överger idén om att 
det var en unik absolut tid. Tiden för händelser 
kunde inte märkas på ett unikt sätt. Istället skulle varje observatör ha sin 
egen tidsmått som registrerats av en klocka som han bar, och 
klockor bärs av olika observatörer skulle inte nödvändigtvis överens. Sålunda 
tid blev en mer personlig koncept, i förhållande till observatören som 
mätte den. Ändå var tid betraktas som om det vore en rak järnvägslinje som du 
skulle kunna gå bara ett eller annat sätt. Men vad händer om järnvägen 
hade slingor och grenar, så ett tåg kan fortsätta framåt, men kommer tillbaka 
till en station hade redan gått? Med andra ord, kan det vara möjligt 

Sida 34

Stephen Hawking- Bild av universum

för någon att resa in i framtiden eller det förflutna? HG Wells i The Time 
Machine utforskade dessa möjligheter, liksom otaliga andra författare 
science fiction. Men många av de idéer science fiction, som ubåtar och resor 
till månen, har blivit frågor av vetenskap faktum. Så vad är 
utsikterna för tidsresor? 
Time Machine 
Författarna i en tidsmaskin 
Det är möjligt att resa till framtiden. Det är, visar relativitet att det är 
möjligt att skapa en tidsmaskin som hoppar du framåt i tiden. Du steg 
i tidsmaskinen, vänta, steg ut, och upptäcker att mycket mer tid har gått på 
jorden än vad som gått åt dig. Vi har inte 
tekniken idag för att göra detta, men det är bara en fråga om teknik: vi vet att
det kan göras. En metod för att bygga en sådan maskin skulle vara att 
utnyttja situationen vi diskuterade i kapitel 6 om tvillingarna paradoxen. I 
denna metod, medan du sitter i tidsmaskinen, utanför det blaster, 
accelerera till nästan ljusets hastighet, fortsätter en stund (beroende på hur 
långt fram i tiden du vill resa) och sedan återvänder. Den 
borde inte förvåna dig att tiden maskinen är också ett rymdskepp, för enligt 
relativitetsteorin är tid och rum närstående. I vilket fall som helst, så länge 
som 
du är orolig, det enda "plats" kommer du att vara under hela processen inuti 
tidsmaskin. Och när du kliver ut, kommer du att finna att mer 
tiden har gått på jorden än vad som gått åt dig. Du har rest till framtiden. Men
kan du gå tillbaka? Kan vi skapa förutsättningar 
nödvändigt att resa bakåt i tiden? 
Den första indikationen på att fysikens lagar verkligen kan tillåta människor 
att resa bakåt i tiden kom 1949 då Kurt Gödel upptäckt en ny 
lösning till Einsteins ekvationer, det vill säga en ny rumtiden tillåts av 
teorin om den allmänna relativitetsteorin. Många olika matematiska modeller av 
universum tillfredsställa Einsteins ekvationer, men det betyder inte att de 
motsvarar det universum vi lever i. De skiljer sig till exempel i sin 
ursprungliga eller 
randvillkor. Vi måste kontrollera de fysiska förutsägelser om dessa modeller för
att avgöra om de kan motsvara våra 
universum. 
Gödel var en matematiker som var känd för att bevisa att det är omöjligt att 
bevisa alla sanna påståenden, även om du begränsa dig till att försöka 
bevisa alla sanna påståenden i ett ämne som uppenbarligen skuren och torkad som 
aritmetik. Liksom den osäkerhet principen Gödels ofullständighetssats 
kan vara en grundläggande begränsning av vår förmåga att förstå och förutsäga 
universum. Gödel fick veta om den allmänna relativitetsteorin när han och 
Einstein tillbringade sina senare år vid Institute for Advanced Study i 
Princeton. Gödels rumtid hade nyfikna egenskapen att hela universewas roterar. 
Vad betyder det att säga att hela universum roterar? Om du vill rotera betyder 
att vända runt och runt, men inte att innebära att det finns en 
stationär referenspunkt? Så du kan fråga, "roterar med avseende på vad?" Svaret 
är lite tekniskt, men det är i princip att avlägsna materia 
skulle rotera med avseende på riktningar som små toppar eller gyroskop pekar på 
i universum. I Gödels rumtiden, en matematisk sida 
effekten av detta var att om du rest långt bort från jorden och återvände sedan,
skulle det vara möjligt att komma tillbaka till jorden innan du ställer 
ut. 
Att hans ekvationer kan tillåta denna möjlighet verkligen upprörd Einstein, som 
hade trott att den allmänna relativitetsteorin inte skulle tillåta tidsresor. 
Men även 
den uppfyller Einsteins ekvationer, motsvarar lösningen Gödel finns inte 
universum vi lever i eftersom våra observationer visar att vår 
universum inte roterar, åtminstone inte märkbart. Inte heller expandera Gödels 
universum som vårt gör. Men sedan dess har forskare studerar 
Einsteins ekvationer har hittat andra rymd-tid som tillåts av den allmänna 
relativitetsteorin som tillåter resor till det förflutna. Ändå observationer av 
mikrovågsugn bakgrund och av bestånd av grundämnen som väte och helium visar att
det tidiga universum inte hade den typ av 
krökning dessa modeller kräver för att ge tid resor. Samma slutsats följer på 
teoretiska grunder, om ingen gräns förslag 
korrigera. Så frågan är denna: om universum börjar utan den typ av krökning 
krävs för tidsresor, kan vi sedan varp lokala 
regioner av rymd-tid tillräckligt för att tillåta det? 
Igen, eftersom tid och rum hänger kanske inte förvåna dig att ett problem är 

Sida 35

Stephen Hawking- Bild av universum

nära relaterat till frågan om resor bakåt i tiden är det 
Frågan om huruvida man kan färdas snabbare än ljuset. Att tidsresor innebär 
snabbare än ljuset resor är lätt att se: genom att göra den sista fasen av 
resan en resa bakåt i tiden, kan du göra din totala resa på så kort tid som du 
vill, så du skulle kunna resa med obegränsad hastighet! Men, 
som vi ser, det fungerar även åt andra hållet: om du kan resa med obegränsad 
hastighet, kan du också resa bakåt i tiden. Man kan inte vara möjligt 
utan den andra. 
Frågan om snabbare än ljuset resor är ett problem för mycket intresse för 
författare science fiction. Deras problem är att enligt relativitetsteorin, om 
vi 
skickade ett rymdskepp till vår närmaste angränsande stjärna, Proxima Centauri, 
som är ungefär fyra ljusår bort, skulle det ta minst åtta år innan 
vi kan förvänta resenärer att återvända och berätta för oss vad de hade hittat. 
Och om expeditionen var till mitten av vår galax, skulle det vara minst en 
100.000 år innan det kom tillbaka. Inte en bra situation om du vill skriva om 
intergalaktiska krig! Ändå gör relativitetsteorin 
tillåter en tröst, återigen i linje med vår diskussion om tvillingarna paradox i
kapitel 6: är det möjligt för resan till verkar vara mycket 
kortare för rymdfarare än för dem som blir kvar på jorden. Men det skulle inte 
vara mycket glädje i att ha återvänt från ett utrymme resa några år 
äldre att finna att alla du hade lämnat var död och borta för tusentals år 
sedan. Så för att få någon mänsklig intresse för sina berättelser, 
science fiction författare hade att anta att vi en dag skulle upptäcka hur man 
färdas snabbare än ljuset. De flesta av dessa författare tycks inte ha 
insåg att om man kan färdas snabbare än ljuset, innebär relativitetsteorin du 
också kan resa tillbaka i tiden, vilket följande limerick säger: 
Det var en ung dam of Wight 
Som reste mycket snabbare än ljuset 
Hon avgick en dag, 
I en relativ sätt, 
Och kom på den föregående natten 
  
Nyckeln till detta sammanhang är att relativitetsteorin säger inte bara att det 
inte finns någon unik tidsmått som alla observatörer kommer överens, men 
att det under vissa omständigheter observatörer behöver inte ens komma överens 
om beställning av händelser. I synnerhet om två händelser, A och B, är så långt 
borta i 
utrymme som en raket måste färdas snabbare än ljusets hastighet för att ta sig 
från händelsen A till händelse B, sedan två observatörer avancerar i olika takt 
kan 
oense om huruvida händelsen A inträffat före B, eller händelse B har inträffat 
före händelsen A. Anta till exempel att händelsen A är slut för den slutliga 
hundra meter loppet av de olympiska spelen 2012 och händelse B är öppnandet av 
100.004: e mötet i kongress Proxima Centauri. 
Antag att för en observatör på jorden, händelse A hände först, och sedan vid B. 
Låt oss säga att B hände ett år senare, år 2013 av jordens tid. 
Eftersom jorden och Proxima Centauri är några fyra ljusår från varandra, dessa 
två händelser uppfyller detta kriterium: om A händer före B, 
ta sig från A till B du skulle behöva färdas snabbare än ljuset. Sedan, för att 
en observatör på Proxima Centauri rör sig bort från jorden vid nästan hastighet 
ljus, verkar det som ordningen på händelser omvända: det verkar som om händelsen
B inträffat före händelsen A. Denna observatör skulle säga att det är 
möjligt, om du kunde gå snabbare än ljuset, för att komma från händelse B till 
evenemang A Faktum är att om du gick verkligen fort, kan du också få tillbaka 
från A till Proxima 
Centauri innan loppet och placera en satsning på den i säker kunskap om vem som 
skulle vinna! 
Det finns ett problem med att bryta av hastigheten-of-ljusridå. 
Relativitetsteorin säger att raketen kraft som behövs för att accelerera ett 
rymdskepp 
blir större och större ju närmare det blir till ljusets hastighet. Vi har 
experimentella bevis för detta, inte med rymdskepp, men med grundläggande 
partiklar i partikelacceleratorer som den i Fermilab eller Europeiskt centrum 
för kärnforskning (CERN). Vi kan accelerera partiklar till 
99,99 procent av ljusets hastighet, men hur mycket makt vi matar in, kan vi inte
få dem bortom hastigheten-of-ljusridå. Likaså med 
rymdskepp: oavsett hur mycket raket makt de har, kan de inte accelerera bortom 
ljusets hastighet. Och eftersom resor bakåt i tiden är 

Sida 36

Stephen Hawking- Bild av universum

möjligt endast om snabbare än ljuset resor är möjligt kan detta tyckas utesluta 
både snabb rymdfärder och resa tillbaka i tiden. 
Det finns dock en möjlig väg ut. Det kan vara att du kan tänja rymd-tid så att 
det fanns en genväg mellan A och B. Ett sätt att göra 
detta skulle vara att skapa ett maskhål mellan A och B. Som namnet antyder, är 
ett maskhål en tunn slang med rumtiden som kan ansluta två nästan 
plana regioner långt ifrån varandra. Det är ungefär som att vara vid basen av en
hög ås av berg. För att komma till andra sidan, skulle du normalt att klättra en

långa avstånd upp och sedan tillbaka, men inte om det var en jätte maskhål som 
skär horisontellt genom berget. Ni kan föreställa er att skapa eller 
hitta ett maskhål som leder från närheten av vårt solsystem till Proxima 
Centauri. Avståndet genom maskhål kan vara endast ett fåtal 
miljon miles, även om jorden och Proxima Centauri är 20.000.000 miljoner miles 
från varandra i vanlig utrymme. Om vi 

överför nyheterna om 

hundra meter ras genom maskhål, kan det finnas gott om tid för det att komma dit
före öppnandet av kongressen. Men sedan en observatör 
rör sig mot jorden skall också kunna hitta en annan maskhål som skulle göra det 
möjligt för honom att ta sig från öppningen av kongressen Proxima 
Centauri tillbaka till jorden innan loppet. Så maskhål, liksom alla andra 
möjliga sättet att resa snabbare än ljuset, gör att du kan resa 
i past.Wormhole 
Om maskhål finns kan de ge genvägar mellan avlägsna punkter i rymden 
Idén om maskhål mellan olika regioner i rumtiden är inte en uppfinning av 
science fiction-författare, det kom från en mycket respektabel 
källa. År 1935 skrev Einstein och Nathan Rosen ett papper där de visade att den 
allmänna relativitetsteorin tillåtet vad som då kallades broar, men som 
är numera känd som maskhål. Einstein-Rosen broar varade inte länge nog för ett 
rymdskepp att få igenom: skeppet skulle köra in i ett 
singularitet som maskhål kläms av. Emellertid, har det föreslagits att det kan 
vara möjligt för en avancerad civilisation att hålla en maskhål 
öppna. För att göra detta, eller att tänja rumtiden på annat sätt för att 
möjliggöra tidsresor, kan du visa att du behöver en region av rumtiden med 
negativ krökning, liksom ytan av en sadel. Vanlig materia, som har en positiv 
energitäthet ger rumtiden en positiv krökning, som 
ytan av en sfär. Så V AD behövs för att förvränga rumtiden på ett sätt som gör 
det möjligt att resa in i det förflutna är det med negativ energi 
densitet. 
Vad betyder det att ha negativ energidensitet? Energi är lite som pengarna: om 
du har en positiv balans, kan du distribuera den i olika 
sätt, men enligt de klassiska lagarna som trodde ett århundrade sedan, du får 
inte ha ditt bankkonto övertrasserat. Så dessa 
klassiska lag s skulle ha uteslutit negativa energitäthet och därmed är risken 
för resor bakåt i tiden. Emellertid, såsom har beskrivits 
i tidigare kapitel, de klassiska lagarna ersätts av quantum lagstiftning som 
bygger på osäkerheten principen. Den kvantmekaniska lagar är mer liberala och 
gör att du kan vara övertrasseras på ett eller två konton förutsatt att den 
totala balansen är positiv. Med andra ord låter kvantteori energitätheten till 
vara negativ på vissa ställen, under förutsättning att detta görs upp för av 
positiva energidensiteter på andra ställen, så att den totala energin är 
fortsatt positiva. 
Vi har alltså anledning att tro dels att rumtiden kan vara skev och att det kan 
vara krökt på det sätt som krävs för att resa i tiden. 
Enligt Feynman summan över historier, inte tidsresor till det förflutna på ett 
sätt, uppstår på omfattningen av enskilda partiklar. I Feynman: s 
metod, är en vanlig partikel framåt i tiden motsvarande en antipartikel rör 
bakåt i tiden. I hans matematik kan man betrakta ett 
partikel / antipartikel par som skapas tillsammans och sedan förinta varandra 
som en enda partikel rör sig på en sluten slinga i rymd-tid. Om du vill se 
detta första bilden processen på traditionellt sätt. Vid en viss tid säga, tiden
A-en partikel och antipartikel skapas. Både steg framåt i 
tid. Därefter, vid en senare tidpunkt, tidpunkt B, samverkar de åter, och 
förinta varandra. Före A och efter B finns ingen partikel. Enligt 
Feynman, dock kan du titta på detta på olika sätt. Vid A, är en enda partikel 
skapas. Det rör sig framåt i tiden till B, så återvänder tillbaka i tiden till 
A. 
Istället för en partikel och antipartikel framåt i tiden tillsammans, det finns 
bara ett enda föremål som rör sig i en "loop" från A till B och tillbaka igen. 
När objektet rör sig framåt i tiden (från A till B), kallas det en partikel. Men

Sida 37

Stephen Hawking- Bild av universum

när objektet rör sig bakåt i tiden (från B till A) verkar det 
som en antipartikel körning framåt i tiden. 
Sådan tidsresor kan ge observerbara effekter. Anta att en medlem av partikel / 
antipartikel par (säga antipartikel) 
faller in i ett svart hål, vilket den andra medlemmen utan en partner som man 
kan förinta. Den övergiven partikeln kan falla i hålet också, men det 
kan också fly från närheten av det svarta hålet. Om så är fallet, för en 
observatör på ett avstånd det verkar vara en partikel som avges av det svarta 
hålet. 
Du kan dock ha en annan men lika intuitiv bild av mekanismen för emission av 
strålning från svarta hål. Du kan betrakta 
medlem av paret som föll in i det svarta hålet (säga antipartikel) som en 
partikel färdas bakåt i tiden ur hålet. 
När det kommer till den punkt 
vid vilken partikeln / antipartikel paret verkade tillsammans, det sprids av 
gravitationsfältet av det svarta hålet i en partikel körning framåt i 
tid och fly från det svarta hålet. Eller om istället var det partikel medlem av 
paret som föll ner i hålet, kan du betrakta det som en 
antipartikel reser tillbaka i tiden och kommer ut ur det svarta hålet. Således 
strålning genom svarta hål visar att kvantteorin tillåter tidsresor 
Tillbaka i tiden på en mikroskopisk skala. 
Vi kan därför fråga sig om kvantteorin ger möjlighet att när vi avancera inom 
vetenskap och teknik, kan vi så småningom 
lyckas bygga en tidsmaskin. Vid första anblicken verkar det bör det vara 
möjligt. Den Feynman summan över historier förslag är tänkt att vara över alla 
historia. Således bör omfatta historier där rumtiden är så skev att det är 
möjligt att resa i tiden. Men även om de kända lagar 
fysik verkar inte utesluta tidsresor, det finns andra skäl att ifrågasätta om 
det är möjligt. 
En fråga är denna: om det är möjligt att resa i det förflutna, varför har inte 
någon komma tillbaka från framtiden och berättade hur man gör? Det kan finnas 
goda skäl till varför det skulle vara oklokt att ge oss hemligheten med 
tidsresor på vår nuvarande primitiva tillstånd av utveckling, men om den 
mänskliga naturen 
förändringar radikalt är det svårt att tro att någon besökare från framtiden 
inte skulle spilla bönorna. Naturligtvis skulle en del människor hävdar att 
iakttagelser av UFO är bevis på att vi är besökta antingen av utomjordingar 
eller av människor från framtiden. (Med tanke på det stora avståndet från andra 
stjärnor, om 
utlänningar skulle få här i rimlig tid, skulle de behöver snabbare än ljuset 
resor, så de två möjligheterna kan vara likvärdiga.) Ett möjligt sätt att 
förklara frånvaron av besökare från framtiden skulle vara att säga att det 
förflutna är fast eftersom vi har observerat det och sett att det inte har 
typ av skevhet behövs för att resa tillbaka från framtiden. Å andra sidan, är 
den framtida okända och öppna, så det kan väl ha krökningen 
krävs. Detta skulle innebära att varje tidsresor skulle begränsas till 
framtiden. Det skulle inte finnas någon chans att kapten Kirk och rymdskepp 
Näringsliv vrida upp för närvarande time.Antiparticle a la Feynman 
En antipartikel kan betraktas som en partikel som reser bakåt i tiden 
En virtuell partikel / antipartikel paret kan därför ses som en partikel som rör
sig på en sluten slinga i rymd-tid 
Detta kan förklara varför vi ännu inte har överskridits av turister från 
framtiden, men det skulle inte undvika en annan typ av problem uppstår som om 
det är 
möjligt att gå tillbaka och ändra historien: varför är vi inte i trubbel med 
historia? Anta till exempel, någon hade gått tillbaka och med tanke på 
nazisterna 
hemligheten med atombomben, eller att du gick tillbaka och dödade din 
store-store-farfar innan han fick barn. Det finns många versioner av denna 
paradox, men de är i huvudsak likvärdiga: vi skulle få motsättningar om vi var 
fria att ändra det förflutna. 
Det verkar finnas två möjliga lösningar på de paradoxer som uppstår genom 
tidsresor. Den första kan kallas konsekvent historier strategi. Den 
säger att även om rumtiden är skev så att det skulle vara möjligt att resa i det
förflutna, vad som händer i rumtiden måste vara en konsekvent lösning 
av fysikens lagar. Med andra ord, enligt detta synsätt, kan du inte gå tillbaka 
i tiden om inte historien redan visat att du hade gått 
tillbaka och medan det inte hade dödat din farfars farfars eller begått några 
andra handlingar som skulle strida mot historien om hur du fick 

Sida 38

Stephen Hawking- Bild av universum

din nuvarande situation i nuet. Dessutom, när du gick tillbaka, skulle du inte 
kunna ändra historien, skulle du bara vara 
efter det. I den här vyn det förflutna och framtiden är förutbestämt: du skulle 
inte ha fri vilja att göra vad du ville. 
Naturligtvis kan man säga att den fria viljan är en illusion ändå. Om det 
verkligen är en komplett teori i fysik som styr allt, förmodligen det 
också bestämmer dina handlingar. Men det gör det på ett sätt som är omöjligt att
beräkna för en organism som är så komplicerat som en människa, och det 
innebär en viss slumpmässighet på grund av kvantmekaniska effekter. Så ett sätt 
att se på det är att vi säger människor har fri vilja, eftersom vi inte kan 
förutspå vad de kommer att göra. Men om en människa sedan går ut i en raket 
fartyg och kommer tillbaka innan han iväg, kommer vi att kunna förutsäga vad han
vill 
göra eftersom det kommer att vara en del av historien. Således i den situationen
skulle tidsresenär inte på något sätt har fri vilja. 
Det andra möjliga sätt att lösa paradoxer tidsresor kan kallas den alternativa 
historier hypotesen. Tanken här är att när 
gången resenärer att gå tillbaka till det förflutna, de förs in alternativa 
historier som skiljer sig från historien. Därmed kan de agera fritt, utan 
begränsning av 
överensstämmelse med deras tidigare historia. Steven Spielberg hade kul med 
detta begrepp i Tillbaka till framtiden filmerna: Marty McFly kunde gå tillbaka 
och ändra föräldrarnas uppvaktning till en mer tillfredsställande historia. 
Den alternativa historier hypotesen låter ungefär som Richard Feynman: s sätt 
att uttrycka kvantteorin som en summa över historier, som 
beskrivs i kapitel 9. Detta sade att universum inte bara hade en enda historia, 
utan hade alla möjliga historia, alla med sin egen 
sannolikhet. Men det verkar finnas en viktig skillnad mellan Feynman förslag och
alternativa historier. I Feynman s summa, vardera 
historia omfattar ett komplett rumtiden och allt i den. Utrymmet-tid kan vara så
skeva att det är möjligt att resa i en raket in i 
förbi. Men raketen skulle förbli i samma utrymme, tid och därför samma historia,
som måste vara konsekvent. Sålunda, Feynman s summa 
över historier förslag tycks stödja konsekventa historia hypotes än tanken på 
alternativa historier. 
Vi kan undvika dessa problem om vi antar vad vi kan kalla gissningar kronologi 
skydd. Det säger att fysikens lagar samverkar för att 
förhindra makroskopiska kroppar från att informationen i det förflutna. Denna 
förmodan har inte bevisat, men det finns anledning att tro att det är sant. 
Anledningen är att när tid och rum är skev nog att göra tidsresor till det 
förflutna möjligt beräkningar använder kvantteorin visar att 
partikel / antipartikel par flyttar runt, runt på slutna slingor kan skapa 
energidensiteter stora nog att ge rumtiden en positiv 
krökning, motverka skevhet som gör att tidsresor. Eftersom det är ännu inte 
klart om det är så, är möjligheten till tidsresor 
öppna. Men inte satsa på det. Din motståndare kan ha otillbörlig fördel av att 
känna till future.11 
Naturens krafter och enandet av FYSIK 
Som anges i kapitel 3, skulle det vara mycket svårt att konstruera en komplett 
enhetlig teori för allt i universum alla på en gång. Så 
istället har vi gjort framsteg genom att hitta partiella teorier som beskriver 
ett begränsat antal händelser och genom att försumma andra effekter eller 
tillnärmning dem vissa nummer. Vetenskapens lagar, som vi känner dem i dag, 
innehåller många siffror, till exempel storleken på 
elektrisk laddning av elektronen och förhållandet mellan massorna proton och 
elektron-att vi inte kan, för tillfället åtminstone, förutsäga från 
teori. Istället måste vi hitta dem genom observation och sedan infoga dem i 
ekvationerna. Vissa kallar dessa siffror fundamentala konstanter; 
andra kallar dem fudge faktorer. 
Oavsett din synpunkt är det anmärkningsvärt att de värden dessa siffror verkar 
ha varit mycket finjusteras för att möjliggöra 
utveckling av livet. Till exempel, om den elektriska laddningen hos elektronen 
hade endast något annorlunda, skulle det ha förstört balansen i 
elektromagnetiska och gravitationskraft i stjärnorna, och antingen de skulle ha 
kunnat bränna väte och helium annars skulle de inte ha 
exploderade. Hursomhelst, kan livet inte existera. Ytterst skulle vi hoppas att 
hitta en komplett, enhetlig, enhetlig teori som skulle inkludera alla dessa 
partiella 
teorier som approximationer och att inte behöva justeras för att passa de fakta 

Sida 39

Stephen Hawking- Bild av universum

genom att plocka värden godtyckliga tal i teorin, till exempel 
styrkan i elektronens laddning. 
Strävan efter en sådan teori kallas enande fysik. Einstein tillbringade större 
delen av sina senare år utan framgång söker efter en enhetlig 
teori, men tiden var inte mogen: det fanns partiella teorier för gravitationen 
och den elektromagnetiska kraften, men mycket lite var känt om kärnkraft 
krafter. Dessutom, som nämndes i kapitel 9, vägrade Einstein att tro på 
verkligheten av kvantmekanik. Ändå verkar det som om osäkerheten 
Principen är ett grundläggande inslag i det universum vi lever i. En 
framgångsrik enhetlig teori måste därför med nödvändighet införa denna princip. 
Förutsättningarna för att finna en sådan teori verkar vara mycket bättre nu 
eftersom vi vet så mycket mer om universum. Men vi måste akta oss för 
övertro, vi har haft falska gryr innan! I början av nittonhundratalet, till 
exempel, var det tänkt att allt skulle vara 
förklaras i termer av egenskaper hos kontinuerliga material, såsom elasticitet 
och värmeledning. Upptäckten av atomära struktur och 
osäkerhet princip sätta eftertrycklig stopp för det. Då igen, år 1928 fysiker 
och nobelpristagaren Max Born berättade en grupp besökare 
Göttingen University, "Fysik, som vi känner den, kommer att vara över i sex 
månader." Hans självförtroende byggde på den senaste upptäckten av Dirac av 
ekvation som styrs elektronen. Man trodde att en liknande ekvation skulle styra 
protonen, vilket var den enda andra partikeln känd vid 
tid, och det skulle vara slutet på teoretisk fysik. Men knackade upptäckten av 
neutronen och kärnvapen som en på huvudet också. 
Med detta sagt finns det ändå anledning till en försiktig optimism om att vi nu 
kan vara nära slutet av sökandet efter den ultimata lagar 
natur. 
I kvantmekaniken är krafter eller växelverkan mellan materia partiklar alla ska 
bäras av partiklar. Vad som händer är att en 
materia partikel, såsom en elektron eller en kvark, avger en kraft-bärande 
partikeln. Rekylen från denna emission ändrar hastigheten hos saken 
partikel, av samma skäl som en kanon rullar tillbaka efter bränning en 
kanonkula. Kraft-bärande partiklar kolliderar sedan med en annan fråga partikel 
och absorberas, ändrar rörelse denna partikel. Nettoresultatet av processen av 
utsläpp och upptag är detsamma som om det hade varit en 
kraft mellan de två materiepartiklarna. 
Varje kraft överförs av sin egen distinkta typ av kraft-bärande partikel. Om 
kraftbärande partiklarna har en hög massa, kommer det att vara svårt att 
producera och byta dem över ett stort avstånd, så de krafter de bär kommer 
endast att ha en kort räckvidd. Å andra sidan, om kraft-bärande 
partiklar har ingen massa egen, kommer krafterna att vara långväga. De 
kraftbärande partiklar som utbyts mellan materia partiklar sägs vara 
virtuella partiklar eftersom, till skillnad från reella partiklar, kan de inte 
detekteras direkt genom en partikel detektor. Vi vet att de finns, men eftersom 
de 
har en mätbar effekt: de ger upphov till krafter mellan materia 
particles.Particle Exchange 
Enligt kvantteorin, krafter uppstår utbytet av kraftbärande partiklar 
Kraftbärande partiklar kan delas in i fyra kategorier. Det bör betonas att denna
indelning i fyra klasser är människan, det är 
bekvämt för byggandet av partiella teorier, men det kanske inte motsvarar något 
djupare. Ytterst flesta fysiker hoppas på att hitta en enhetlig 
teori som förklarar alla fyra krafter som olika aspekter av en och samma kraft. 
I själva verket skulle många säga att detta är det främsta målet för fysik idag.

Den första kategorin är gravitationskraften. Denna kraft är universell, det 
känns varje partikel tyngdkraften, enligt dess massa eller energi. 
Dragningskraft föreställas som orsakas genom utbyte av virtuella partiklar som 
kallas gravitoner. Tyngdkraften är den svagaste av de fyra krafter som 
långt, det är så svagt att vi inte skulle märka det alls om det inte vore för 
två speciella egenskaper som den har: det kan handla över stora avstånd, och det
är 
alltid attraktiv. Detta innebär att mycket svaga gravitationella krafterna 
mellan de enskilda partiklarna i två stora organ som jorden och 
sol, kan lägga upp för att producera en betydande kraft. De andra tre krafterna 
är antingen kort räckvidd eller ibland attraktiva och ibland motbjudande, 
så de tenderar att neutralisera. 
Nästa kategori är den elektromagnetiska kraften, som samverkar med elektriskt 
laddade partiklar såsom elektroner och kvarkar, men inte med 

Sida 40

Stephen Hawking- Bild av universum

oladdade partiklar såsom neutriner. Det är mycket starkare än 
gravitationskraften: den elektromagnetiska kraften mellan två elektroner handlar
om en 
miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner (1 med 42 nollor 
efter) gånger större än gravitationskraften. Det finns dock två 
typer av elektrisk laddning: positiv och negativ. Kraften mellan två positiva 
laddningar är motbjudande, liksom kraften mellan två negativa laddningar, 
men kraften är attraktiv mellan en positiv och en negativ laddning. 
En stor mängd, såsom jord eller solen, innehåller nästan lika många positiva och
negativa laddningar. Således attraktiva och frånstötande 
krafterna mellan de individuella partiklarna avbryta nästan varandra, och det 
finns mycket lite netto elektromagnetisk kraft. Men på de små skalor 
av atomer och molekyler, elektromagnetiska krafter dominerar. Den 
elektromagnetiska attraktionen mellan negativt laddade elektroner och positivt 
laddade protoner i kärnan orsakar elektronerna att kretsa kring atomkärnan, 
precis som gravitationskraften bringar jorden att kretsa solen. 
Den elektromagnetiska attraktionen avbildas som orsakas av utbyte av ett stort 
antal virtuella partiklar som kallas fotoner. Igen, fotoner 
som utbyts är virtuella partiklar. Men när en elektron övergår från en bana till
en annan närmare kärnan frigörs energi 
och en verklig foton avges-vilket kan observeras som synligt ljus genom det 
mänskliga ögat, om den har rätt våglängd, eller genom en fotondetektor sådan 
som fotografisk film. Likaså, om en riktig photon kolliderar med en atom, kan 
det flytta en elektron från en bana närmare kärnan till en längre bort. 
Detta förbrukar energin i fotonen, så det absorberas. 
Den tredje kategorin kallas svaga kärnkraften. Vi kommer inte i direkt kontakt 
med denna kraft i vardagen. Det är emellertid, som ansvarar för 
radioaktivitet, sönderfallet av atomkärnor. Den svaga kärnkraften inte förstått 
förrän 1967, då Abdus Salam vid Imperial College, 
London, och Steven Weinberg vid Harvard båda föreslagna teorier som enat denna 
interaktion med den elektromagnetiska kraften, precis som Maxwell hade 
enhetlig elektricitet och magnetism omkring hundra år tidigare. Förutsägelser 
teorin överens så bra med experiment som 1979, Salam 
och Weinberg tilldelades Nobelpriset i fysik tillsammans med Sheldon Glashow, 
även vid Harvard, som hade föreslagit liknande enhetligt 
teorier om elektromagnetiska och svaga nukleära krafter. 
Den fjärde kategorin är den starkaste av de fyra krafter, den starka 
kärnkraften. Detta är en annan kraft som vi inte har direkt kontakt, men det 
är den kraft som håller det mesta av vår vardag värld tillsammans. Den ansvarar 
för att binda ihop kvarkarna inuti protonen och neutronen och 
håller protoner och neutroner tillsammans i en atomkärna. Utan den starka 
kraften, den den elektriska repulsionen mellan positivt laddat 
protoner skulle blåsa sönder varje atomkärna i universum utom vätgas, vars 
kärnor består av enstaka protoner. Det antas 
att denna kraft bärs av en partikel, kallad gluon, som interagerar endast med 
sig själv och med kvarkarna. 
Framgången för ett enande av de elektromagnetiska och svaga nukleära krafter har
lett till ett antal försök att kombinera dessa två krafter med 
starka kärnkraften i vad som kallas en Grand Unified Theory (eller tarm). Denna 
titel är snarare en överdrift: de resulterande teorier är inte alla som 
Grand är inte heller de förenade fullt ut, eftersom de inte innehåller 
gravitationen. De är också inte riktigt kompletta teorier, eftersom de 
innehåller ett antal 
parametrar vars värden kan inte förutsägas från teorin utan måste väljas för att
passa in med experiment. Ändå kan de vara ett steg 
mot en komplett, fullt enhetlig teori. 
Den största svårigheten med att hitta en teori som förenar gravitationen med de 
andra krafterna är att teorin om gravitation-allmänna relativitetsteorin, är den
enda som är 
inte en kvantteorin: det tar inte hänsyn till osäkerheten principen. Men 
eftersom de partiella teorier andra krafter beror på kvantum 
mekanik på ett väsentligt sätt skulle enande allvar med andra teorier kräver 
hitta ett sätt att införliva denna princip i den allmänna relativitetsteorin. 
Men ingen har ännu lyckats komma med en kvantmekaniska teorin för gravitation. 
Anledningen en kvantmekaniska teorin för gravitation har visat så hårt för att 
skapa har att göra med det faktum att osäkerheten principen innebär att även 
"tomma" 
utrymme är fyllt med par av virtuella partiklar och antipartiklar. Om det 
weren't-if "tomma" rymden var verkligen helt tom, det skulle betyda att alla 

Sida 41

Stephen Hawking- Bild av universum

fälten, såsom gravitations-och elektromagnetiska fält, måste vara exakt noll. 
Värdet på ett fält och dess förändringshastighet 
med tiden är som position och hastighet (dvs. ändrade inställning) av en 
partikel: den osäkerhet princip innebär att den mer exakt en 
vet en av dessa kvantiteter, desto mindre exakt kan veta det andra. Så om ett 
fält i tomrum fastställdes till exakt noll, då det skulle ha 
både ett exakt värde (noll) och en exakt förändringstakt (även noll), i strid 
med denna princip. Därför måste det finnas en viss minsta mängd 
osäkerhet eller kvantfluktuationer i värdet på field.Feynman Diagram av Virtual 
Partikel / antipartikel par 
Osäkerheten principen tillämpad på elektronen, dikterar att även i tomma rymden 
virtuella partikel / antipartikel par visas och sedan förinta 
varandra 
Man kan tänka på dessa fluktuationer som par av partiklar som visas tillsammans 
någon gång, flytta isär, och sedan träffas igen och 
förinta varandra. De är virtuella partiklar, som de partiklar som bär krafter: 
till skillnad från riktiga partiklar, kan de inte observeras direkt med en 
partikel detektor. Däremot kan deras indirekta effekter, såsom små förändringar 
i energi elektron banor, mätas, och dessa data är överens 
med teoretiska förutsägelser till en anmärkningsvärd grad av noggrannhet. I 
fallet med fluktuationer i det elektromagnetiska fältet, dessa partiklar är 
virtuella fotoner, och i fallet med variationer i gravitationsfält, är de 
virtuella gravitoner. I fallet med fluktuationer i svaga och starka 
kraftfält, men de virtuella paren är par av materia partiklar, såsom elektroner 
eller kvarkar och deras antipartiklar. 
Problemet är att de virtuella partiklarna har energi. I själva verket, eftersom 
det finns ett oändligt antal virtuella par, skulle de ha en oändlig 
mängd energi och därmed av Einsteins ekvation E = mc 2 (se kapitel 5) de skulle 
ha en oändlig mängd massa. Enligt den allmänna 
relativitet, innebär detta att deras allvar skulle kurva universum till en 
oändligt liten storlek. Som uppenbarligen inte hända! Liknande synes absurt 
oändligheter förekommer i den andra partiella teorier-de av starka, svaga, och 
elektromagnetiska krafter, men i alla dessa fall en process som kallas 
renormering kan Avtagbar e de oändligheter, vilket är anledningen till att vi 
har kunnat skapa kvantmekaniska teorier om dessa krafter. 
Renormering består i att införa nya oändligheter som har upphäver de 
oändligheter som uppstår i teorin. Däremot behöver de inte 
avbryta exakt. Vi kan välja de nya oändligheter för att lämna små rester. Dessa 
små resterna kallas renormerade kvantiteter 
teorin. 
Men i praktiken denna teknik är ganska tvivelaktiga matematiskt, det verkar 
fungera, och den har använts med teorier om starka, 
svaga och elektromagnetiska krafter för att göra förutsägelser som 
överensstämmer med observationer till en extraordinär noggrannhet. Renormering 
har en 
allvarlig nackdel ur synvinkel att försöka hitta en komplett teori, men eftersom
det innebär att de verkliga värdena på massorna och 
starka krafterna kan inte förutsägas från teorin utan måste väljas för att passa
observationerna. Olyckligtvis, i ett försök att använda 
renormering att ta bort kvantmekaniska oändligheter från allmän 
relativitetsteori, vi har bara två mängder som kan justeras: styrkan av 
gravitation och 
värdet av den kosmologiska konstanten, införde begreppet Einstein i hans 
ekvationer därför att han trodde att universum inte expanderar 
(Se kapitel 7). Som det visar sig, justerar dessa är inte tillräckligt för att 
ta bort alla oändligheter. Vi är därför kvar med en kvantmekaniska teorin för 
gravitation som 
tycks förutse att vissa kvantiteter, såsom krökning rumtiden, är verkligen 
oändliga, men dessa mängder kan observeras och 
uppmättes till att vara perfekt ändlig! 
Att detta skulle vara ett problem att kombinera allmän relativitetsteori och 
osäkerheten principen hade misstänkt en tid men var till slut 
bekräftas av detaljerade beräkningar 1972. Fyra år senare var en möjlig lösning,
som kallas supergravity, föreslog. Tyvärr beräkningarna 
som krävs för att ta reda på huruvida det fanns några oändligheter kvar 
ostämplade i supergravity var så lång och svår att ingen var beredd att 
förbinder dem. Även med en dator, det var räknade, skulle det ta många år, och 
chanserna var mycket stor att det skulle finnas minst en 
misstag, förmodligen mer. Därför skulle vi veta att vi hade rätt svar endast om 

Sida 42

Stephen Hawking- Bild av universum

någon annan upprepade beräkningen och fick samma svar, och 
som inte verkar troligt! Fortfarande, trots dessa problem, och det faktum att 
partiklarna i supergravity teorier verkade inte matcha 
observerade partiklar, trodde de flesta vetenskapsmän att teorin skulle ändras 
och var förmodligen det rätta svaret på problemet med att förena gravitationen 
med de andra krafterna. Sedan år 1984 fanns det en anmärkningsvärd förändring av
opinionen till förmån för så kallade sträng teorier. 
Före strängteorin, varje av de grundläggande partiklarna tänkt att inta en enda 
plats. I strängteorierna de grundläggande objekten inte 
punkt partiklar men saker som har en längd, men ingen annan dimension, som en 
oändligt tunn bit snöre. Dessa strängar kan ha ändar (så kallad 
öppna strängar) eller de kan vara förenade med sig själva i slutna slingor 
(slutna strängar). En partikel upptar ett punkt i rymden i varje ögonblick av 
tid. En sträng, å andra sidan, upptar en linje i rymden vid varje tidpunkt. Två 
snören kan förenas för att bilda en enda sträng, i 
Vid öppna strängar de ansluter bara i ändarna, medan i fallet med slutna 
strängar det är som de två benen som ansluter på ett par byxor. Likaså, 
en enda sträng kan delas in i två strängar. 
Om de grundläggande objekten i universum är strängar, vilka är de punkt 
partiklar vi tycks följa i våra experiment? I strängteorierna, vad 
tidigare tänkt som olika punkt partiklar nu beskrivas som olika vågor på 
strängen, som vågor på en vibrerande drake sträng. Ändå 
strängar, och vibrationer längs den, är så små att även vår bästa teknik inte 
kan lösa sin form, så att de beter sig, i alla våra experiment, som 
små, enfärgat punkter. Tänk dig att titta på ett dammkorn: upp nära, eller under
ett förstoringsglas, kan du finna att fleck har en oregelbunden eller 
även stringlike form, men på avstånd ser det ut som en formlös prick. 
I strängteorin utsläpp eller absorption av en partikel med en annan motsvarar 
dela eller sammanfogning av strängar. Till exempel thegravitational kraft solen 
på jorden avbildas i partikel teorier som orsakas av utsläpp av de så kallade 
kraftbärande partiklar 
gravitoner av ett ärende partikel i solen och deras absorption av ett ärende 
partikel på jorden. I strängteorin, motsvarar denna process till en H- 
formade röret eller rör (strängteorin är snarare som VVS, på ett sätt). De två 
vertikala sidorna av H motsvarar partiklarna i solen och 
jorden och den horisontella ribban motsvarar Graviton som reser mellan dem. 
Strängteorin har en märklig historia. Det var ursprungligen uppfanns i slutet av
1960 i ett försök att hitta en teori för att beskriva den starka kraften. Idén 
var att partiklar som protoner och neutroner kan betraktas som vågor på en 
sträng. De starka krafterna mellan partiklarna skulle 
motsvarar snören som gick mellan andra bitar av sträng, som i en spiderweb. För 
denna teori för att ge det observerade värdet av den starka 
kraft mellan partiklar, måste strängarna är som gummiband med en pull på ca tio 
ton. 
År 1974 publicerade Joel Scherk från École Normale Supérieure i Paris och John 
Schwarz från California Institute of Technology ett papper 
i vilken de visade att strängteori kan beskriva karaktären av 
gravitationskraften, men endast om spänningen i strängen var ungefär tusen 
miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner ton (1 med 39 nollor 
efter). Förutsägelser strängteori skulle vara precis samma som för 
allmänna relativitetsteori på normal-längdskalor, men de skulle skilja sig på 
mycket små avstånd, mindre än en miljard euro miljoner euro miljondels 
en centimeter (en centimeter dividerat med 1 med 33 nollor efter). Deras arbete 
fick inte mycket uppmärksamhet, men eftersom på nästan 
Då de flesta övergav den ursprungliga strängen teorin för den starka kraften 
till förmån för teorin bygger på kvarkar och gluoner, som tycktes 
passar mycket bättre med observationer. Scherk dog i tragiska omständigheter 
(han led av diabetes och gick in i en koma när ingen var runt att 
ge honom en injektion av insulin), så Schwarz lämnades ensam som nästan den enda
anhängare av strängteori, men nu med betydligt högre föreslagna 
värde av strängen spänning. 
Feynmandiagram i Strängteori 
I sträng teorier, är långsiktiga krafter ses som orsakas av att ansluta rören 
snarare än utbyte av kraft-bärande partiklar. 
År 1984 återupplivade intresset för strängar plötsligt, uppenbarligen av två 
skäl. En var att folk inte riktigt gjorde stora framsteg mot 
visar att supergravity var ändlig eller att det skulle kunna förklara vilka 
typer av partiklar som vi observerar. Den andra var publiceringen av en annan 
papper med 

Sida 43

Stephen Hawking- Bild av universum

John Schwarz, denna gång med Mike Green i Queen Mary College, London. Denna 
uppsats visar att strängteorin skulle kunna förklara 
förekomsten av partiklar som har en inbyggd vänsterhänthet, som några av de 
partiklar som vi observerar. (Beteendet hos de flesta partiklar skulle vara 
samma om du har ändrat den experimentella inställning genom att reflektera det 
hela i en spegel, men beteendet hos dessa partiklar skulle förändras. Det är som
om de är vänster-eller 
högerhänt, istället för att vara ambidextrous.) Oavsett skälen började ett stort
antal människor snart att arbeta på strängteori, och en ny 
version utvecklades som verkade som om det skulle kunna förklara vilka typer av 
partiklar som vi observerar. 
Strängteorierna leder också till oändligheter, men man tror att i rätt version 
de alla kommer att avbryta ut (även om detta ännu inte är känd för vissa). 
Sträng 
teorier, har emellertid ett större problem: de verkar vara konsekvent endast om 
rumtiden har antingen tio eller 26 dimensioner, i stället för den 
vanligt fyra! Naturligtvis extra rumtiden dimensioner är en vanligt av science 
fiction. I själva verket ger de ett idealiskt sätt att övervinna 
normal begränsning av den allmänna relativitetsteorin att man inte kan färdas 
snabbare än ljuset eller tillbaka i tiden (se kapitel 10). Tanken är att ta en 
genväg genom 
de extra dimensioner. Du kan föreställa detta på följande sätt. Föreställ dig 
att det utrymme vi lever i har bara två dimensioner och är krökt som 
yta av ett ankare ring eller munk. Om du var på insidan av ringen och du ville 
komma till en punkt över ringen på andra sidan, 
du måste röra sig i en cirkel längs den inre kanten av ringen tills du nått 
målpunkten. 
Men om du kunde resa i den tredje 
dimension kan du lämna ringen och skär rakt över. 
Varför inte märker vi alla dessa extra dimensioner om de verkligen där? Varför 
ser vi bara tre utrymme dimensioner och en tidsdimension? Förslaget är att de 
andra dimensionerna är inte som de dimensioner som vi är vana vid. De är krökta 
uppåt i ett utrymme med mycket liten storlek, 
något som en miljon miljoner miljoner miljoner miljondels en tum. Det är så 
liten att vi bara inte märker det: vi ser bara en tidsdimension och 
tre utrymme dimensioner, där rumtiden är ganska platt. Att föreställa hur det 
fungerar, tänk på ytan av ett sugrör. Om man tittar på det närmare, ser du 
ytan är tvådimensionell. Det vill säga, positionen för en punkt på strå beskrivs
av två siffror, längden utmed halm och avståndet 
runt den cirkulära dimensionen. Men dess cirkulära dimension är mycket mindre än
dess dimension längd. På grund av detta, om man tittar på halmen från 
avstånd, ser du inte tjockleken på halm och det ser endimensionell. Det är, 
verkar det som att ange positionen för en punkt behöver 
bara för att ge längden längs sugröret. Så är det med tid och rum, sträng 
teoretiker säger: i mycket liten skala är det tio-dimensionellt och mycket böjd,
men 
på större skalor du inte ser krökning eller extra dimensioner. 
Om bilden är korrekt stavar det dåliga nyheter för blivande rymdfarare: de extra
dimensionerna skulle vara alltför liten för att tillåta ett rymdskepp 
igenom. Ställs dock ett stort problem för forskarna också: varför skulle en del,
men inte alla, vara av dimensionerna uppkrupen i en liten boll? 
Förmodligen, i mycket tidiga universum alla dimensioner skulle ha varit mycket 
böjd. Varför en tidsdimension och tre dimensioner utrymme 
plana ut, medan de andra dimensionerna förblir tätt hoprullad? 
Ett möjligt svar är vad som kallas antropiska principen, som kan omskrivas som 
"Vi ser universum som det är för att vi 
existerar. "Det finns två versioner av antropiska principen, de svaga och de 
starka. De svaga antropiska principen säger att i ett universum som är stor 
eller oändliga i rymden och / eller tid, kommer de nödvändiga förutsättningarna 
för utvecklingen av intelligent liv endast uppfyllas i vissa regioner som är 
begränsade i 
utrymme och tid. De intelligenta varelser i dessa regioner bör därför inte 
förvånad om de konstaterat att deras ort i universum uppfyller 
de villkor som är nödvändiga för deras existens. Det är lite som en rik person 
som bor i en rik stadsdel inte ser någon fattigdom. 
Vissa går mycket längre och föreslå en stark version av principen. Enligt denna 
teori finns det antingen många olika universa eller många 
olika regioner i en och samma universum, alla med sin egen ursprungliga 
konfigurationen och kanske med sin egen uppsättning av lagar vetenskap. I de 

Sida 44

Stephen Hawking- Bild av universum

flesta av dessa 
universum villkoren skulle inte vara rätt för utvecklingen av komplicerade 
organismer, endast i de få universa som är som vår skulle 
intelligenta varelser utvecklas och ställa frågan: "Varför är universum som vi 
ser det?" Svaret är då enkelt: om det hade varit annorlunda, vi 
skulle inte vara här! 
Få människor skulle gräla med giltigheten eller nyttan av den svaga antropiska 
principen, men det finns ett antal invändningar som man kan höja till 
stark antropiska princip som en förklaring till den observerade tillståndet av 
universum. Till exempel kan i vilken mening alla dessa olika universum vara 
sägas existera? Om de verkligen skilda från varandra, kan vad som händer i ett 
annat universum har inga observerbara konsekvenser i vår egen 
universum. Vi bör därför använda principen om ekonomin och skär dem ur teorin. 
Om, å andra sidan, var de bara olika regioner i en 
enda universum skulle vetenskapens lagar måste vara samma i varje region, 
eftersom vi annars inte kunde röra sig kontinuerligt från en region 
till en annan. I detta fall är den enda skillnaden mellan de regioner skulle 
vara deras ursprungliga konfigurationer, så den starka antropiska principen 
skulle minska 
den svaga ett. 
Den antropiska principen ger ett möjligt svar på frågan varför de extra 
dimensioner strängteori uppkrupen. Två utrymme dimensioner 
verkar inte vara tillräckligt för att möjliggöra utveckling av komplicerade 
varelser som oss. Till exempel tvådimensionella djur som lever på en cirkel (den

yta av en tvådimensionell jord) skulle behöva klättra över varandra för att 
komma förbi varandra. Och om en tvådimensionell varelse åt 
något som det inte kunde smälta helt, skulle det ha för att få upp är på samma 
sätt som det uppslukade dem, för om det fanns en passage 
rakt igenom kroppen, skulle det dela varelsen i två separata halvor: vår 
tvådimensionell varelse skulle falla sönder. Likaså är det svårt att se 
hur det kan finnas någon cirkulation av blodet i en tvådimensionell varelse. 
Det skulle också vara problem med mer än tre utrymme dimensioner. 
Gravitationskraften mellan två kroppar skulle minska snabbare 
med avstånd än det gör i tre dimensioner. (I tre dimensioner faller 
gravitationskraften till en fjärdedel när du dubbelklickar på distans. Under 
fyra 
dimensioner skulle sjunka till en åttondel, i fem dimensioner till en sextondel,
och så vidare.) Betydelsen av detta är att banor planeter, såsom 
jord, skulle runt solen vara instabil: minsta möjliga störningar från en 
cirkulär bana (såsom skulle kunna orsakas av dragningskraft andra 
planeter) skulle resultera i jorden spiral från eller in i solen. Vi skulle 
antingen frysa eller brännas upp. I själva verket, samma beteende av 
gravitationen 
med avståndet i mer än tre utrymme dimensioner innebär att solen inte skulle 
kunna existera i ett stabilt tillstånd, med tryckbalansering gravitation. 
Solen skulle antingen falla sönder eller kollapsa för att bilda ett svart hål. I
båda fallen skulle det inte vara till stor nytta som en källa för värme och ljus
för livet på 
jord. I mindre skala, skulle de elektriska krafter som orsakar elektronerna att 
kretsa runt kärnan i en atom beter sig på samma sätt som 
gravitationskrafter. Sålunda elektronerna skulle antingen fly från atomen helt 
eller skulle spiral in i kärnan. I båda fallen skulle det finnas 
inga atomer som vi känner dem. 
Det verkar uppenbart då att livet, åtminstone som vi känner den, kan existera 
endast i regioner med rumtiden där en tidsdimension och exakt tre rum 
dimensioner inte hoprullad liten. Detta skulle innebära att vi skulle kunna 
tilltala den svaga antropiska principen, förutsatt att vi kunde visa att 
strängen 
teori gör åtminstone tillåter att det finns sådana områden i universum, och det 
verkar som verkligen strängteorin gör. Det kan mycket väl finnas andra regioner 
i 
universum, eller andra universa (vad det nu kan innebära), där alla dimensioner 
uppkrupen små eller där fler än fyra dimensioner 
är nästan platt, men det skulle inte finnas några intelligenta varelser i dessa 
regioner att observera olika antal effektiva dimensioner. 
Utöver frågan om dimensioner, är ett annat problem med strängteori att det finns
minst fem olika teorier (två öppna sträng och 
tre olika slutna strängteorierna) och miljontals hur de extra dimensioner 

Sida 45

Stephen Hawking- Bild av universum

förutsägs av strängteorin kan uppkrupen. Varför skulle 
bara en sträng teori och en slags curling upp plockas ut? För en tid verkade 
inget svar, och framsteg blev kört fast. Därefter, med start 
i cirka 1994, började folk upptäcka vad som kallas dualiteter: olika sträng 
teorier och olika sätt att curling upp extra dimensioner 
skulle kunna leda till samma resultat i fyra dimensioner. Dessutom, liksom 
partiklar, som upptar en enda punkt i rymden, och strängar, som är linjer, 
Det befanns vara andra föremål som kallas p-bran, som upptog tvådimensionella 
eller högre dimensionella volymer i rymden. (En partikel kan vara 
betraktas som en 0-brane och en sträng som en 1-brane, men det fanns också 
p-bran för p = 2 till p = 9. En 2-brane kan ses som något som liknar en 
tvådimensionell membran. Det är svårare att föreställa sig högre dimensionella 
bran.) Vad detta tyder på är att det finns ett slags demokrati 
(I betydelsen av att ha samma röster) bland supergravity, snören och p-brane 
teorier: de verkar passa ihop, men ingen kan sägas vara mer 
grundläggande än de andra. Istället de alla verkar vara olika approximationer 
till några mer grundläggande teori, vart och ett giltigt i olika 
situations.People har sökt efter denna bakomliggande teorin, men utan framgång 
hittills. Det är möjligt att det inte kan vara någon enstaka formulering av 
grundläggande teori mer än som Gödel visade, kan en formulera aritmetiska i form
av en enda uppsättning axiom. Istället kan det vara som kartor 
-Du kan inte använda en enda platt karta för att beskriva den runda jordytan 
eller ytan av ett ankare ring: du behöver minst två kartor i ärendet 
av jorden och fyra för ankaret ringen för att täcka varje punkt. Varje karta är 
giltigt endast i ett begränsat område, men olika kartor att ha ett område av 
överlappar varandra. Samlingen av kartor ger en fullständig beskrivning av ytan.
Likaså, i fysik kan det vara nödvändigt att använda olika 
formuleringar i olika situationer, men två olika formuleringar skulle hålla i 
situationer där de både kan tillämpas. 
Betydelsen av att vara Tredimensionell 
I mer än tre utrymme dimensioner skulle planetbanor vara instabil och planeter 
skulle antingen falla in i solen eller fly sitt attraktion helt 
Om detta är sant, skulle hela samlingen av olika formuleringar ses som en 
komplett enhetlig teori, även om det skulle vara en teori som kunde 
inte uttryckas i termer av en enda uppsättning postulat. Men även detta kan vara
mer än naturen tillåter. Är det möjligt att det inte finns någon enhetlig teori?
Är 
Vi kanske bara jagar en hägring? Det verkar finnas tre möjligheter: 
Det är verkligen en komplett enhetlig teori (eller en samling överlappande 
formuleringar), som vi kommer en dag upptäcka att vi är smarta nog 
Det finns ingen ultimat teori om universum, bara en oändlig sekvens av teorier 
som beskriver universum mer och mer exakt, men är 
aldrig exakt 
Det finns ingen teori om universum händelser kan inte förutsägas bortom en viss 
grad, men förekommer i ett slumpmässigt och godtyckligt sätt 
Vissa skulle argumentera för tredje möjlighet med motiveringen att om det fanns 
en komplett uppsättning lagar, skulle det strida mot Guds frihet att byta 
Hans sinne och ingripa i världen. Men eftersom Gud är allsmäktig, kunde inte Gud
intrång på hans frihet om han ville? Det är lite som den gamla 
paradox: kan Gud göra en sten så tung att han inte kan lyfta den? Egentligen är 
tanken att Gud kanske vill ändra sig ett exempel på 
felslut, påpekar Augustinus, att föreställa Gud som en varelse som existerar i 
tiden. Tid är en egenskap endast av universum som Gud har skapat. 
Förmodligen visste han vad han tänkt när han sätter upp! 
Med tillkomsten av kvantmekanik, har vi kommit att inse att händelser inte kan 
förutsägas med fullständig precision: det finns alltid en 
grad av osäkerhet. Om du vill, kan du tillskriva detta slumpmässighet till 
ingripande av Gud. Men det skulle vara ett mycket märkligt slags ingripande, 
med inget bevis för att det är riktat mot något ändamål. Faktum är att om så 
vore fallet skulle det bv definition inte vara slumpmässigt. I modern tid har vi
på ett effektivt sätt 
bort tredje möjlighet ovan genom att omdefiniera målet vetenskapens: vårt mål är
att formulera en uppsättning lagar som gör att vi kan förutse händelser endast 
upp 
till den gräns som anges av den osäkerhet principen. 
Den andra möjligheten, att det finns en oändlig sekvens av fler och mer 
raffinerade teorier stämmer överens med all vår erfarenhet hittills. På 
många tillfällen har vi ökat känsligheten hos våra mätningar eller gjort en ny 
klass av observationer, bara för att upptäcka nya fenomen 

Sida 46

Stephen Hawking- Bild av universum

som inte förutsägs av den befintliga teorin, och ta hänsyn till dessa vi har 
varit tvungna att utveckla en mer avancerad teori. Genom att studera partiklar 
som 
interagera med mer och mer energi, kan vi förvänta oss verkligen att hitta nya 
lager av struktur mer grundläggande än kvarkar och elektroner som vi nu 
betrakta som "elementära" partiklar. 
Gravity kan ge en gräns för denna sekvens av "lådor i lådor." Om vi 

hade en 

partikel med en energi utöver vad som kallas Planck energi, 
dess massa skulle vara så koncentrerad att det skulle skära sig själv från 
resten av universum och bilda ett litet svart hål. Således verkar att 
sekvens av fler och mer raffinerade teorier bör ha en viss gräns som vi studerar
högre och högre energier, så det bör finnas någon ultimat 
teori om universum. Ändå Planck energi är en mycket lång väg från de energier vi
kan producera i laboratoriet för närvarande. Vi ska inte 
överbrygga klyftan med partikelacceleratorer inom överskådlig framtid. De mycket
tidiga stadierna av universum, är dock en arena där sådana 
energier måste ha inträffat. Det finns en god chans att studera det tidiga 
universum och kraven på matematiska konsekvens kommer 
leda oss till en komplett enhetlig teori inom den tid vissa av oss som är runt 
idag, alltid förutsatt att vi inte blåser upp oss först! Vad skulle det betyda 
om vi faktiskt hade upptäcker den ultimata teori om universum? 
Som förklaras i kapitel 3, kan vi aldrig helt säker på att vi verkligen hade 
hittat rätt teori, eftersom teorier inte kan bevisas. Men om 
teorin var matematiskt konsekvent och alltid gav förutsägelser som 
överenskommits med observationer kan vi vara ganska säkra på att det var 
den rätta. Det skulle sätta stopp för en lång och härlig kapitel i historien om 
mänsklighetens intellektuella kamp för att förstå universum. Men det 
skulle också revolutionera vanlig människas förståelse för de lagar som styr 
universum. 
I Newtons tid, var det möjligt för en utbildad person att ha ett grepp om hela 
människans kunskap, åtminstone i stora drag. Men eftersom 
dess har takten i utvecklingen av vetenskap gjort detta omöjligt. Eftersom 
teorier är alltid ändras ta hänsyn till nya 
observationer, de aldrig riktigt ned eller förenklats så att vanliga människor 
kan förstå dem. Du måste vara en specialist, och även 
då kan du bara hoppas att ha en ordentlig grepp om en liten del av de 
vetenskapliga teorier. Vidare är takten så snabb att det du 
lära i skolan eller universitet är alltid lite inaktuell. Endast ett fåtal 
människor kan hänga med den snabba utvecklingen kunskapens gränser, och de 
måste ägna hela sin tid till det och specialisera sig inom ett litet område. 
Resten av befolkningen har liten uppfattning om de framsteg som görs eller 
spänningen som de genererar. Å andra sidan, 70 år sedan, om Eddington man får 
tro, förstås endast två personer den allmänna 
relativitetsteorin. Numera tiotusentals akademiker gör, och många miljoner 
människor är minst bekanta med idén. Om en 
komplett enhetlig teori upptäcks, kommer det bara en tidsfråga innan det blir 
bearbetas och förenklas på samma sätt och undervisade i 
skolor, åtminstone i kontur. Vi kommer då alla att kunna ha en viss förståelse 
för de lagar som styr universum och är ansvariga för våra 
existens. 
Även om vi gör upptäcker en komplett enhetlig teori, men skulle det inte 
innebära att vi skulle kunna förutse händelser i allmänhet, av två skäl. 
Den första är begränsningen att osäkerheten princip kvantmekaniken sätter på 
våra befogenheter förutsägelse. Det finns ingenting vi kan göra för att få 
runt det. I praktiken, emellertid, är denna första begränsning mindre 
restriktiva än andra. Det beror på det faktum att vi sannolikt inte kan lösa 
ekvationer en sådan teori, utom i mycket enkla situationer. Som vi har sagt, kan
ingen lösa exakt kvantmekaniska ekvationerna för en atom 
bestående av en kärna plus mer än en elektron. Vi kan inte ens lösa exakt 
rörelse tre kroppar i en teori så enkelt som Newtons 
gravitationsteori och svårigheten ökar med antal organ och komplexiteten av 
teorin. Ungefärliga lösningar räcker vanligtvis 
program, men de uppfyller knappast de stora förväntningar som väckts av termen 
"enhetlig teori om allt"! 
Idag vet vi redan de lagar som styr beteendet hos materia under alla utom de 
mest extrema förhållanden. I synnerhet vet vi grundläggande 
lagar som ligger bakom all kemi och biologi. Men vi har verkligen inte minskat 
dessa ämnen till statusen av lösta problem. Och vi ha \ hade, 
ännu, lite framgång för att förutsäga mänskligt beteende från matematiska 

Sida 47

Stephen Hawking- Bild av universum

ekvationer! Så även om vi inte hittar en komplett uppsättning av grundläggande 
lagar, kommer det fortfarande 
vara under de kommande åren för intellektuellt utmanande uppgiften att utveckla 
bättre approximationsmetoder så att vi kan göra användbara förutsägelser om 
sannolika utfall i komplicerade och realistiska situationer. En komplett, 
konsekvent, enhetlig teori är bara det första steget: vårt mål är en komplett 
förståelse av händelserna runt omkring oss, och vår egen existence.12 
SLUTSATS 
Vi befinner oss i en förvirrande värld. Vi vill förstå vad vi ser omkring oss 
och fråga: Vad är den typ av 
universum? Vad är vår plats i den, och där gjorde det och vi kommer från? Varför
är det så det är? 
För att försöka besvara dessa frågor, antar vi en viss bild av världen. Precis 
som en oändlig torn sköldpaddor som stöder den platta jorden är en sådan 
bild, så är teorin om supersträngar. Båda är teorier om universum, även om den 
senare är mycket mer matematisk och precist än det förra. 
Båda teorierna saknar observationella bevis: ingen har någonsin sett en jätte 
sköldpadda med jorden på rygg, men då har ingen någonsin sett en 
supersträngteorin heller. Emellertid inte sköldpaddan teorin att vara en god 
vetenskaplig teori, eftersom det förutsäger att människor ska kunna ramla av 
kanten 
av världen. Detta har inte visat sig hålla med erfarenhet, om inte visar sig 
vara förklaringen till de människor som är tänkta att ha 
försvann i Bermudatriangeln! 
De tidigaste teoretiska försök att beskriva och förklara universum involverade 
tanken att händelser och naturfenomen kontrollerades av 
sprit med mänskliga känslor som agerade på ett mycket humanlike och 
oförutsägbart sätt. Dessa andar bebodde naturliga föremål, såsom floder, 
berg och himlakroppar, inklusive solen och månen. De måste blidkas och deras 
fördel eftersträvas för att säkerställa markens bördighet 
och rotationen av årstiderna. Så småningom, men det måste ha varit märkte att 
det fanns vissa regelbundenheter: solen alltid steg i öst 
och som i väst, om ett offer hade gjorts till solguden. Vidare följde solen, 
månen och planeterna exakta sökvägar 
över himlen som kunde förutses i förväg med stor noggrannhet. Solen och månen 
fortfarande kan vara gudar, men de var gudar som 
lydde strikta lagar, till synes utan några undantag, om en rabatter historier 
som den i solen stannar för Joshua. 
Från Turtles till krökta rum 
Gamla och moderna utsikt över universum. 
Till en början var dessa regelbundenheter och lagar uppenbara endast i astronomi
och några andra situationer. Men som civilisation utvecklats, och 
särskilt under de senaste 300 åren har fler och fler regelbundenheter och lagar 
upptäcktes. Framgången för dessa lagar ledde Laplace vid 
början av artonhundratalet att förutsätta vetenskapliga determinism, det vill 
säga föreslog han att det skulle finnas en uppsättning lagar som skulle avgöra 
utvecklingen av universums exakt, med tanke på dess konfiguration vid någon 
tidpunkt. 
Laplaces determinism var ofullständig på två sätt: det gjorde inte säga hur 
lagarna ska väljas, och det inte anges den inledande konfigurationen av 
universum. Dessa lämnades till Gud. Gud skulle välja hur universum började och 
vilka lagar den lydde, men han skulle inte ingripa i 
universum när det hade börjat. I själva verket var Gud begränsad till de områden
som artonhundratalet vetenskapen inte förstod. 
Vi vet nu att Laplaces hopp om determinism inte kan förverkligas, åtminstone i 
termer han hade i åtanke. Osäkerheten princip quantum 
mekanik innebär att vissa par av mängder, såsom position och hastighet av en 
partikel, inte båda kan förutsägas med fullständig precision. 
Kvantmekanik behandlar denna situation genom en klass av kvantmekaniska teorier 
i vilka partiklar inte har väl definierade positioner och hastigheter men 
representeras av en våg. Dessa quantum teorier är deterministiska i den meningen
att de ger lagar för utvecklingen av vågen med tiden. Alltså, om 
vi vet vågen på en gång, kan vi beräkna det vid något annat tillfälle. Den 
oförutsägbara, slumpmässigt element kommer in först när vi försöker tolka 
våg med avseende på positionerna och hastigheter av partiklar. Men kanske det är
våra misstag: kanske det finns inga partiklar positioner och hastigheter, men 
bara vågor. Det är bara det att vi försöker passa vågorna till våra förutfattade
meningar av positioner och hastigheter. Den resulterande missanpassning är 
orsaken till 

Sida 48

Stephen Hawking- Bild av universum

uppenbar oförutsägbarhet. 
I själva verket har vi omdefinierat uppgift vetenskapen att vara upptäckten av 
lagar som gör det möjligt för oss att förutse händelser upp till de gränser som 
osäkerhet princip. Frågan kvarstår dock: hur eller varför var de lagar och den 
inledande tillståndet i universum valt? 
Denna bok har ägnat särskild lyfta fram de lagar som styr gravitation, eftersom 
det är allvar som formar den storskaliga strukturen av universum, 
även om det är det svagaste av de fyra kategorierna av krafter. Tyngdlagen var 
oförenliga med utsikt, som hölls till helt nyligen, att 
universum är oföränderlig i tiden: det faktum att gravitationen är alltid 
attraktiva innebär att universum måste antingen expandera eller kontrahera. 
Enligt 
till den allmänna relativitetsteorin, måste det ha varit ett tillstånd av 
oändlig täthet i det förflutna, den stora smällen, vilket skulle ha varit en 
effectivebeginning tid. Likaså om hela universum kollapsade, måste det finnas en
annan stat av oändlig täthet i framtiden, den stora crunch, vilket skulle 
bli ett slut. Även om hela universum inte kollapsar, skulle det finnas 
singulariteter i alla lokala områden som kollapsade att bilda svart 
hål. Dessa singulariteter skulle vara slut på tid för den som föll i det svarta 
hålet. Vid Big Bang och andra singulariteter, alla lagar skulle 
har brutit ner, så skulle Gud fortfarande haft full frihet att välja vad som 
hände och hur universum började. 
När vi kombinerar kvantmekanik med allmänna relativitetsteorin, det verkar vara 
en ny möjlighet som inte uppstå innan: att tid och rum 
tillsammans kan bilda en ändlig, fyra-dimensionell rymd utan singulariteter 
eller gränser, liksom ytan av jorden, men med fler dimensioner. Den 
verkar som denna idé skulle kunna förklara många av de observerade egenskaperna 
hos universum, såsom dess stora likformighet och även mindre skala 
avvikelser från homogenitet, bland galaxer, stjärnor och även människor. Men om 
universum är helt fristående, utan 
singulariteter eller gränser, och helt beskrivas med en enhetlig teori, som har 
djupgående konsekvenser för den roll Gud som skapare. 
Einstein frågade en gång: "Hur mycket val hade Gud i uppbyggandet universum?" Om
ingen gräns förslag är korrekt, hade Gud ingen frihet 
alls att välja startvärden. Gud skulle naturligtvis, har fortfarande haft frihet
att välja de lagar som universum lydde. Detta är dock, kan 
egentligen inte ha varit så mycket av ett val, det kan mycket väl vara bara en, 
eller ett fåtal, kompletta enhetliga teorier såsom strängteorin, som 
är fristående och kan förekomsten av strukturer så komplicerat som människor som
kan utreda universums lagar och be 
om Guds natur. 
Även om det bara finns en möjlig enhetlig teori, det är bara en uppsättning 
regler och ekvationer. Vad är det som andas eld i ekvationerna och gör en 
universum för dem att beskriva? Den vanliga metoden för vetenskapen att 
konstruera en matematisk modell kan inte svara på frågorna om varför det 
bör vara ett universum för modellen att beskriva. Varför går universum till alla
bry befintliga? Är enhetlig teori så övertygande att det 
medför sin egen existens? Eller gör det behöver skapare, och i så fall har han 
en annan effekt på universum? Och vem skapade honom? 
Hittills har de flesta forskare varit alltför upptagen med att utveckla nya 
teorier som beskriver vad universum är att fråga varför. På 
Däremot de människor vars verksamhet är att fråga varför, filosoferna, inte 
kunnat hålla jämna steg med ett förskott på vetenskapliga teorier. I 
sjuttonhundratalet ansåg filosofer hela människans kunskap, bland annat 
vetenskap, att vara deras område och diskuterade frågor 
som om universum hade en början. Men i de nittonde och tjugonde århundradena, 
blev vetenskapen för tekniska och matematiska för 
filosoferna, eller någon annan än ett fåtal specialister. Filosofer minskade 
omfattningen av sina undersökningar så mycket att Wittgenstein, mest 
berömd filosof av det tjugonde århundradet, sade: "Den enda kvarvarande uppgift 
filosofi är att analysera språket." Vilken Comedown från 
stora traditionen av filosofi från Aristoteles till Kant! 
Om vi 

upptäcker en fullständig teori, bör det i tid vara begriplig i bred 

princip alla, inte bara några få vetenskapsmän. Då vi alla, 
filosofer, vetenskapsmän och bara vanliga människor, kunna delta i diskussionen 
om frågan om varför det är att vi och universum existerar. Om 
finner vi svaret på det, skulle det vara den ultimata triumf mänskliga 
förnuftet, för då skulle vi veta sinne God.Glossary 
Absolut noll: Den lägsta möjliga temperatur, vid vilken ämnen innehåller ingen 

Sida 49

Stephen Hawking- Bild av universum

värmeenergi. 
Acceleration: Den hastighet med vilken hastighet ett föremål förändras. 
Antropiska principen: Tanken att vi ser universum som det är eftersom om det var
annorlunda, skulle vi inte vara här för att observera det. 
Antipartikel: Varje typ av materia partiklar har en motsvarande antipartikel. 
När en partikel kolliderar med sin antipartikel, båda förintas, vilket innebär 
att endast energi. 
Atom: Den grundläggande enheten i vanlig materia, som består av en liten kärna 
(bestående av protoner och neutroner) omgiven av kretsande elektroner. 
Big Bang: Den singularitet i början av universum. 
Big Crunch: Den singularitet i slutet av universum. 
Svart hål: En region i rumtiden som ingenting, inte ens ljuset kan fly, eftersom
gravitationen är så stark. 
Koordinater: Nummer som anger läget för en punkt i tid och rum. 
Kosmologiska konstanten: En matematisk enhet som används av Einstein för att ge 
tid och rum en inbyggd tendens att expandera. 
Kosmologi: Studien av universum som helhet. 
Mörk materia: materia i galaxer, kluster, och eventuellt mellan kluster som inte
har observerats direkt, men kan detekteras genom dess gravitationella effekten. 
Så mycket som 90 procent av den 
massa i universum kan vara i form av mörk materia. 
Duality: En brevväxling mellan till synes olika teorier som leder till samma 
fysiska resultat. 
Einstein-Rosen brygga: en tunn slang i rumtiden som förbinder två svarta hål. Se
även maskhål. 
Elektrisk laddning: En egenskap hos en partikel med vilken den kan avvärja 
(eller locka) andra partiklar som har en laddning av liknande (eller tvärtom) 
tecken. 
Elektromagnetisk kraft: Den kraft som uppstår mellan partiklar med elektrisk 
laddning, den näst starkaste av de fyra grundläggande krafter. 
Elektron: En partikel med negativ elektrisk laddning som kretsar kring en 
atomkärna. 
Elektrosvaga enande energi: energi (ca 100 GeV) över vilken skillnaden mellan 
den elektromagnetiska kraften och den svaga kraften försvinner. 
Elementär partikel: En partikel som, man tror, 

kan inte delas. 

Händelse: En punkt i rumtiden, som anges av dess tid och plats. 
Event Horizon: Gränsen för ett svart hål. 
Fält: Något som finns i hela rum och tid, i motsats till en partikel som finns 
på endast en plats i taget. 
Frekvens: För en våg, antalet fullständiga cykler per sekund. 
Gammastrålar: Elektromagnetiska strålar av mycket kort våglängd, som produceras 
i radioaktivt sönderfall eller kollisioner av elementarpartiklar. 
Allmän relativitet: Einsteins bygger på tanken att vetenskapens lagar bör vara 
samma för alla observatörer, oavsett hur de rör sig. Det förklarar 
gravitationskraften i 
termer av krökningen av en fyra-dimensionell rymd-tid. 
Geodetisk: Den kortaste (eller längsta) väg mellan två punkter. 
Grand enhetlig teori (GUT): En teori som förenar de elektromagnetiska, starka 
och svaga krafter. 
Ljus-sekund (light-year): Den sträcka som ljus i en sekund (år). 
Magnetfält: Fältet ansvar för magnetiska krafter, nu ingår tillsammans med det 
elektriska fältet i det elektromagnetiska fältet. 
Mass: Mängden materia i en kropp, dess tröghet eller motstånd mot acceleration. 
Bakgrundsstrålningen i mikrovågsområdet: Strålningen från glödande av den heta 
tidiga universum, nu så mycket röd-skiftade att det verkar inte så lätt utan som
mikrovågsugn (radiovågor med en 
våglängd av några få centimeter). 
Neutrino: En extremt lätt partikel som påverkas endast av den svaga kraften och 
allvar. 
Neutron: En partikel mycket lik protonen utan kostnad, som står för ungefär 
hälften av partiklarna i kärnan av de flesta atomer. 
Neutronstjärna: Den kalla stjärna som ibland återstår efter en supernova 
explosion, när kärnan av material i mitten av en stjärna kollapsar i en tät 
massa av neutroner. 
Ingen randvillkor: Tanken att universum är ändligt, men har ingen gräns. 
Kärnfusion: Den process genom vilken två kärnor kolliderar och sammansmälter 
till en enda, tyngre kärna. 
Nucleus: Den centrala delen av en atom, som endast består av protoner och 
neutroner, hålls samman av den starka kraften. 

Sida 50

Stephen Hawking- Bild av universum

Partikelaccelerator: En maskin som, med hjälp av elektromagneter, kan påskynda 
flytta laddade partiklar, vilket ger dem mer energi. 
Fas: För en våg, positionen i sin cykel vid en viss tid: ett mått på om det är 
på ett krön, ett tråg eller någonstans mittemellan. 
Photon: En quantum av ljus. 
Plancks quantum princip: Tanken att ljuset (eller några andra klassiska vågor) 
kan avges eller absorberas endast i diskreta kvanta, vars energi är 
proportionell mot deras frekvens och 
omvänt proportionell mot deras våglängd. 
Positron: Den (positivt laddad) antipartikel av elektron. 
Proportionell: "X är proportionell mot Y" betyder att när Y multipliceras med 
valfritt antal, så är X "X är omvänt proportionell till Y" betyder att när Y 
multipliceras med valfritt antal, är X dividedby detta antal. 
Proton: En partikel mycket lik den neutron men positivt laddade, som står för 
ungefär hälften av partiklarna i kärnan av de flesta atomer. 
Kvantmekanik: Teorin utvecklades från Plancks quantum princip och Heisenbergs 
osäkerhetsprincip. 
Kvark: A (laddat) elementär partikel som känns den starka kraften. Protoner och 
neutroner är vardera består av tre kvarkar. 
Radar: Ett system med pulsade radiovågor att detektera läget av föremål genom 
att mäta den tid det tar en enda puls för att nå objektet och reflekteras 
tillbaka. 
Radioaktivitet: Den spontana uppdelning av en typ av atomkärna till en annan. 
Red Shift: Den rodnad av ljus från en stjärna som rör sig bort från oss, på 
grund av dopplereffekt. 
Singularity: En punkt i rymden, vid vilken tidpunkt rumtid krökning (eller någon
annan fysisk kvantitet) blir oändlig. 
Rumtid: Den fyra-dimensionell rymd som punkter är händelser. 
Rumslig dimension: någon av de tre dimensionerna, det vill säga någon dimension 
utom tidsdimensionen. 
Speciella relativitetsteorin: Einsteins bygger på tanken att vetenskapens lagar 
bör vara samma för alla observatörer, oavsett hur de rör sig, i avsaknad av 
gravitationen 
fenomen. 
Spektrum: Komponenten frekvenser som utgör en våg. Den synliga delen av solens 
spektrum kan ses i en regnbåge. 
Strängteori: En teori av fysik i vilken partiklar beskrivs som vågor på 
strängar. Strängar har längd, men ingen annan dimension. 
Stark kraft: Den starkaste av de fyra fundamentala krafter, med den kortaste 
intervallet alla. Den rymmer ihop kvarkarna i protoner och neutroner, och håller
protoner och neutroner 
samman för att bilda atomer. 
Osäkerhetsprincip: Principen, formulerade av Heisenberg, att det inte är möjligt
att vara exakt säker både positionen och hastigheten hos en partikel, den mer 
exakt en är 
känt, mindre exakt andra kan vara känd. 
Virtuellt partikel: I kvantmekaniken, en partikel som aldrig kan direkt 
upptäckas, men vars existens har mätbara effekter. 
Våg / partikel dualitet: Begreppet i kvantmekanik att det inte finns någon 
skillnad mellan vågor och partiklar, partiklar kan ibland uppträda som vågor, 
och vågor som 
partiklar. 
Våglängd: För en våg, är avståndet mellan två intilliggande tråg eller två 
angränsande kammar. 
Svaga kraften: Den andra svagaste av de fyra fundamentala krafterna, efter 
gravitationen, med en mycket kort räckvidd. Det påverkar all materia partiklar, 
men inte kraftbärande partiklar. 
Vikt: Den kraft som utövas på en kropp av ett gravitationsfält. Det är 
proportionell mot, men inte samma som, dess massa. 
Maskhål: En tunn slang av rumtiden förbinder avlägsna regioner i universum. 
Maskhål kan också länka till parallell eller barnet universum och kan ge 
möjlighet till tiden travel.Albert Einstein 
Einsteins SAMBAND MED politiken i atombomb är välkänd: han undertecknade det 
berömda brev till president Franklin Roosevelt som övertalade USA till 
ta idén på allvar, och han engagerad i efterkrigstidens ansträngningar för att 
förhindra kärnvapenkrig. Men det var inte bara de isolerade åtgärder en forskare
dras in i världen av politiken. Einsteins 
livet var i själva verket för att använda hans egna ord, "fördelat mellan 
politik och ekvationer." 

Sida 51

Stephen Hawking- Bild av universum

Einsteins tidigaste politisk aktivitet kom under första världskriget, då han var
professor i Berlin. Illa av vad han såg som slöseri med människoliv, blev han 
involverad i 
antikrigs demonstrationer. Hans förespråkande av civil olydnad och offentlig 
uppmuntran för människor att vägra värnplikt gjorde lite för att göra kär honom 
till sina kollegor. Sedan, efter kriget, 
Han riktade sina ansträngningar mot försoning och förbättra internationella 
relationer. Även detta inte göra honom populär, och snart hans politik gjorde 
det svårt för honom att besöka 
USA, även för att ge föreläsningar. 
Einsteins andra stora orsaken var sionismen. Även om han var jude genom härkomst
förkastade Einstein den bibliska tanken på Gud. Men en växande medvetenhet om 
antisemitism, både 
före och under första världskriget, ledde honom så småningom att identifiera sig
med det judiska samfundet, och senare för att bli en uttalad anhängare av 
sionismen. Än en gång, gjorde impopularitet inte 
stoppa honom från att tala hans sinne. Hans teorier kom under attack, en 
anti-Einstein organisation även ställa upp. En man dömdes för anstiftan till 
mord Einstein (och böter 
bara sex dollar). Men Einstein var flegmatisk. När en bok publicerades med 
titeln 100 Författare Against Einstein, han svarade: "Om jag hade fel, skulle 
man ha varit tillräckligt!" 
År 1933 kom Hitler till makten. Einstein var i Amerika och förklarade att han 
inte skulle återvända till Tyskland. Sedan, medan nazistiska milisen plundrade 
hans hus och beslagtog hans bankkonto, en 
Berlin tidningen visade rubriken "Goda nyheter från Einstein-Han kommer inte 
tillbaka." Med tanke på den nazistiska hotet, avsagt Einstein pacifism, och så 
småningom, fruktar att 
Tyska forskare skulle bygga en atombomb, föreslog han att USA bör utveckla sin 
egen. Men redan innan den första atombomben hade detonerade var han offentligt 
varnar för farorna med kärnvapenkrig och föreslå internationell kontroll av 
kärnvapen. 
Under hela sitt liv, uppnådde Einsteins insatser mot fred förmodligen lite som 
skulle sista och säkerligen vunnit honom några vänner. Hans röst stöd av 
sionistiska sak var dock 
vederbörligen erkänns i 1952, då han blev erbjuden ordförandeskapet i Israel. 
Han avböjde och sade att han trodde att han var alltför naiv om politik. Men 
kanske hans verkliga orsaken var annorlunda: att citera 
honom igen, "Ekvationer är viktigare för mig, eftersom politiken är för 
närvarande, men en ekvation är något för evigt." Galileo Galilei 
Galileo, kanske mer än någon annan enskild person, var ansvarig för födelsen av 
modern vetenskap. Hans berömda konflikt med katolska kyrkan var central för hans

filosofi, för Galileo var en av de första att argumentera för att man kunde 
hoppas på att förstå hur världen fungerar och dessutom att vi kunde göra detta 
genom att observera den verkliga världen. Galileo hade 
trodde Kopernikus teori (att planeterna kretsade solen) sedan tidigt, men det 
var först när han fann bevis som behövs för att stödja idén om att han började 
att offentligt hyllar den. 
Han skrev om Copernicus teori på italienska (inte den vanliga akademiska latin),
och snart hans åsikter blev allmänt antagits utanför universiteten. Detta 
irriterade den aristoteliska 
professorer, som enade mot honom försöker övertala den katolska kyrkan att 
förbjuda Copernicanism. 
Galileo oroade av detta, reste till Rom för att tala med de kyrkliga 
myndigheterna. Han hävdade att Bibeln inte var tänkt att berätta något om 
vetenskapliga teorier och att det var 
vanligt att anta att när Bibeln strider mot sunt förnuft, det är allegoriska. 
Men kyrkan var rädd för en skandal som kan undergräva sin kamp mot 
protestantismen, och så tog repressiva åtgärder. Det förklarade Copernicanism 
"falska och felaktiga" i 
1616, och befallde Galileo aldrig mer "försvara eller hålla" läran. Galileo 
godtagit. 
År 1623 blev en gammal vän från Galileos påven. Omedelbart Galileo försökte få 
1616 dekret återkallas. Han misslyckades, men han lyckades få behörighet att 
skriva en bok 
diskutera både aristoteliska och Kopernikus teorier, på två villkor: han skulle 
inte ta parti, och han skulle komma till slutsatsen att man kunde i alla fall 
inte hur 

Sida 52

Stephen Hawking- Bild av universum

världen arbetade eftersom Gud kunde åstadkomma samma effekter på sätt oanade av 
människan, som inte kunde införa restriktioner på Guds allmakt. 
Boken, Dialog om de två system Chief World, slutfördes och publicerades i 1632, 
med fullt stöd för censuren, och möttes omedelbart hela 
Europa som en litterär och filosofisk mästerverk. Snart påven, inser att 
människor ser boken som ett övertygande argument för Copernicanism, beklagade 
att ha 
får den offentliggörs. Påven hävdade att även om boken hade den officiella 
välsignelse censuren hade Galileo ändå stred mot 1616 dekret. Han tog Galileo 
före inkvisitionen, som dömde honom till husarrest för livet och befallde honom 
att offentligt ta avstånd från Copernicanism. För andra gången, samtyckte 
Galileo. 
Galileo var en trogen katolik, men hans tro på oberoende vetenskapliga inte hade
krossats. Fyra år före sin död 1642, medan han fortfarande i husarrest, de 
manuskript av hans andra stora boken smugglats till ett förlag i Holland. Det 
var detta arbete kallas Två nya vetenskaper, ännu mer än sitt stöd för 
Copernicus, som var att 
vara uppkomsten av moderna physics.Isaac Newton 
Isaac Newton var inte en trevlig man. Hans relationer med andra akademiker var 
ökänd, med de flesta av hans senare liv tillbringade indragen i uppvärmda 
tvister. Efter offentliggörandet av 
Principia Mathematica-säkert den mest inflytelserika bok som någonsin skrivits i
fysik-Newton steg snabbt i offentliga framträdande. Han utsågs ordförande i 
Royal Society och 
blev den första vetenskapsmannen som någonsin adlad. 
Newton kolliderade snart med astronomen Royal, John Flamsteed, som tidigare 
försett honom med välbehövliga data för Principia men nu undanhålla information 
Newton ville. Newton skulle inte ta ett nej: han hade själv utsett till det 
styrande organet för Royal Observatory och försökte sedan tvinga omedelbart 
offentliggörande av 
uppgifter. Så småningom han arrangerade för Flamsteed s arbete att beslagtas och
förberedas för publicering av Flamsteed s dödsfiende, Edmond Halley. Men 
Flamsteed tog ärendet till domstol, och i 
grevens tid, vann ett domstolsbeslut förhindrar spridning av den stulna arbetet.
Newton var förbittrad och sökte sin hämnd genom att systematiskt ta bort alla 
hänvisningar till Flamsteed senare 
utgåvor av Principia 
En mer allvarlig tvist uppstod med den tyske filosofen Gottfried Leibniz. Både 
Leibniz och Newton hade självständigt utvecklat en gren av matematiken som 
kallas tandsten, som 
ligger bakom de flesta av modern fysik. Även om vi nu vet att Newton upptäckte 
kalkyl år innan Leibniz publicerade han sitt arbete långt senare. En stor rad 
följde över som hade 
varit först med forskare kraftfullt försvara båda utmanare. Det är 
anmärkningsvärt dock att de flesta av de artiklar i försvar av Newton 
ursprungligen skriven av hans egen 
hand, men publicerades under namnen vänner! Eftersom raden växte, gjorde Leibniz
misstaget att vädja till Roy al Society för att lösa tvisten. Newton, som 
president, utsedd 
en "opartisk" kommitté för att utreda en tillfällighet består helt och hållet av
hans vänner! Men det var inte allt: Newton sedan skrev utskottets betänkande 
själv och hade Royal Society 
publicera den, officiellt anklagade Leibniz av plagiat. Fortfarande missnöjd, 
skrev han då en anonym granskning av rapporten i Royal Society egen tidskrift. 
Efter döden av Leibniz, 
Newton uppges ha förklarat att han hade tagit stor tillfredsställelse i "bryta 
Leibniz hjärta." 
Under den period som dessa två tvister, hade Newton lämnat redan Cambridge och 
akademin. Han hade varit aktiv i anti-katolska politik vid Cambridge och senare 
i parlamentet, och var 
belönas slutligen med den lukrativa posten som Warden i Royal Mint. Här använde 
han sina talanger till deviousness och vitriol på ett mer socialt acceptabelt 
sätt, framgångsrikt genomföra en 
omfattande kampanj mot förfalskning även skicka flera män till deras död på 
gallows.About författarna 
Stephen Hawking är Lucasian professor i matematik vid universitetet i Cambridge,
hans andra böcker för den allmänna läsaren inkluderar uppsats insamling svarta 
hål och baby 
Universum och universum i aNutshell. 

Sida 53

Stephen Hawking- Bild av universum

LEONARD MLODINOW, hans medarbetare för denna nya upplaga, har undervisat vid 
Caltech, skriven för Star Trek: The Next Generation, och är författare till 
Euklides Fönster och Feynman: s 
Rainbow och medförfattare till barnens bokserien barnen i Einstein 
Elementary.ALSO av Stephen Hawking 
En kort historia av Time 
Svarta hål och Universum Baby och andra essäer 
De illustrerade En kort historia av Time 
Universum i ett nötskal 
  
ÄVEN av Leonard MLODINOW 
  
Euklides Fönster 
Feynman: s RainbowA kortare HISTORIA tid en Bantam Bok / oktober 2005 
Publicerad av 
Bantam Dell 
En uppdelning av Random House, Inc. 
New York, New York 
  
Alla rättigheter förbehållna. 
Copyright © 2005 av Stephen Hawking 
Bantam Books är ett registrerat varumärke som tillhör Random House, Inc. och 
kolofon är ett varumärke som tillhör Random House, Inc. 
Library of Congress Katalogisering-i-utgivare 
Hawking, S W (Stephen W) 
En kortare historia av tid / Stephen Hawking och Leonard Mlodinow. 
p cm. 
Inkluderar index. 
  
1. Kosmologi. Jag Mlodinow, Leonard, 1954 - II avdelning. 
QB981.H3773 2005 
523,1-DC22 
2005042949 
www.bantamdell.com 
  
www.randomhouse.com 
eISBN: 978-0-307-41784-8 
v3.0 

Sida 54