Han hotar vår världsbild

All vår kunskap om universum har sin grund i Einsteins relativitetsteori. Det är först när astronomiska observationer läggs ihop med Einsteins ekvationer, som tidpunkten för big bang, rymdens expansion och universums öde kan beräknas.

Men teorin är svår och ekvationerna näst intill omöjliga att lösa utan vissa förenklingar. En sådan förenkling är att betrakta materien som jämnt fördelad i rymden – ungefär som en vätska i ett glas. Men det räcker att titta upp för att se att verkligheten är helt annorlunda – stjärnor, galaxer och galaxhopar är spridda över natthimlen och mellan dem är det tomt.

Dessutom påverkar de varandra med sin gravitation. Hur fel blir det då att bortse från detta?

– Det är en sedan länge känd fråga, ett så kallat medelvärdesproblem, som ingen ännu lyckats besvara, säger Kjell Rosquist, professor i teoretisk fysik vid Stockholms universitet.

– Alla vet att det blir fel om ett medelvärde på materiens fördelning används i teorin i stället för en mer verklighetsnära beskrivning. Om det visar sig att skillnaden mellan resultaten är stor måste vår beskrivning av världsalltet revideras.

Ett första steg för att uppskatta denna skillnad är alltså att beskriva universum som det faktiskt ser ut.

– Det är verkligen svårt. Men vi har lyckats komma ett steg närmare verkligheten genom att klumpa samman materien och fördela klumparna regelbundet i rymden. Då blir det enklare att behandla dem matematiskt. Vi hoppas att stegvis kunna närma oss en mer realistisk beskrivning så småningom.

Den maximalt regelbundna fördelningen uppnås i fyra dimensioner och bygger på de platonska kropparna. Dessa är geometriska former, och Euklides bevisade att det bara finns fem sådana, med månghörningar i sidan. I varje hörn möts lika många sidor. Det är där i hörnen som rymdmaterien i modellen återfinns.

– Ännu vet vi inte hur utgången av beräkningarna blir, men vi räknar med att det ska gå att lösa Einsteins ekvationer på det sättet.

Det finns en svårighet till. För att underlätta den matematiska utmaningen måste universum i något ögonblick vara stillastående. Ett sådant tillfälle finns beskrivet i en av modellerna, som betraktar universum som slutet, likt en ballong. Ballongen expanderar ända sedan big bang och när expansionen når sitt maximum, vänder den tillbaka och börjar krympa.

– Just i vändningsögonblicket står universum stilla, och det är ett tillfälle som blir lättare att beskriva matematiskt. Vi har ställt upp ekvationerna och publicerat vårt arbete. Nu återstår det att lösa dem och jämföra med observationerna.