Fred Hoyle och nukleosyntesen
Den här posten handlar bl.a om hur nobelfolket medvetet undvek att ge ett pris till någon som egentligen förtjänade det.
Fred Hoyle föddes 1915 i Storbritannien. I skolan skolkade han ofta eftersom han ofta hade svårt att göra som han blev tillsagd. Han hade inga problem att lära sej sånt som han var intresserad av.
Till sist började han läsa astronomi och blev mer harmonisk i sin utbildning. Han vann ett pris för bäste student i tillämpad matematik och arbetade i Cambrige med storheter som Dirac, Born och hans idol Arthur Eddington. Hoyle doktorerade 1939 och skulle forska i stjärnornas utveckling när kriget utbröt.
"Jag tror att stjärnorna är de smältdeglar där de lätta atomerna bakas samman till mer komplexa grundämnen."
-Arthur Eddington
Under andra världskriget forskade han i den nya radartekniken för att utveckla den. Han lärde där känna Hermann Bondi och Thomas Gold som han diskuterade stora frågor med.
Han var intresserad av astronomins och kosmologins utveckling och på jobbresor till nordamerika så besökte han även astronomer för att lära sej mera. Han lärde sej bl.a om supernovor och plutonium-impolsioner och såg vissa likheter mellan dessa. Därefter skrev han en tidig text om supernova-nukeosyntes.
Redan tidigare visste man att tyngre grundämnen i teorin kunde skapas genom att lättare grundämnen "slogs samman" under mycket hög temperatur och högt tryck. Men varje grundämne tycktes behöva en unik miljö för att skapas, som dessutom kunde förstöra andra grundämnen.
Man ville också veta varför grundämnena fanns just i de proportioner i universum som de verkade finnas i.
Hoyle satte sej ned och räknade på vilka miljöer som behövdes för olika grundämnen och kom fram till att de kunde skapas i olika stjärnor som var olika varma. Dessutom genomgick många stjärnor en dramatisk utdragen död där de kollapsade och återhämtade sej flera gånger, likt en döende hjälte i en tragisk opera, och under denna process skapades mycket tunga ämnen. De tyngsta ämnena skapades dock bara i supernovor.
På det hela taget gick det rätt bra men han stötte på problem med det sjätte grundämnet - kol. Inget sätt att lägga ihop lättare kärnor tycktes ge en kolkärna. Kol tycktes även nödvändigt för att skapa alla tyngre ämnen. Närmast kom man med tre heliumkärnor.
Att inte bara två utan tre kärnor skulle kollidera med rätt hastighet för att fusionera var dock så otroligt osannolikt att det inte alls kunde förklara mängden kol i universum.
Om bara två heliumkärnor kolliderade så kunde de bilda en instabil beryllium-8-kärna som skulle falla sönder på bråkdelen av en sekund. Om den inte hade varit så kortlivad så kunde den ha kolliderat med en annan heliumkärna och bildat en kolkärna, fast med en bråkdel för mycket massa. Överskottsmassan kunde avges som energi men det tog tid så berylliumet skulle hinna falla sönder innan processen var färdig. Så det gick inte heller.
Uppenbarligen fanns Hoyle själv, och var en kolbaserad livsform, så uppenbarligen hade tillräckliga mängder kol bildats i universum, på något sätt. Så tänkte Hoyle och detta har kallats enda gången som en naturvetare gjorde en testbar förutsägelse mha antropiska principen, för han kom på en lösning.
Berylliumet gav inte processen tid nog att omvandlas till en vanlig kolkärna men med kortare tid så kunde man kanske skapa en kolkärna med mer energi än vanligt - en exciterad kolkärna. Hoyle kunde exakt räkna ut hur den exciterade kolkärnan måste se ut, men ett sånt tillstånd var okänt för forskningen. Andra exciterade tillstånd var kända men inte just detta. Året var 1953.
Snart åkte han på sin andra resa till USA och övertalade då en forskare på Caltech att experimentellt leta efter ett exakt exciterat tillstånd hos kolatomer, vilket också visade sej finnas där. Hoyle hade knäckt det stora mysteriet med enkel matematik och logik.
Hoyle publicerade rapporter 1946 och 1954 som grundade själva forskningsämnet "stellär nukleosyntes".
Snart så ledde han en grupp fysiker som forskade i hur de olika kemiska ämnena skapades i universum. 1957 så publicerade de den berömda rapporten "B2FH" (döpt efter deras initialer) som svarade på de flesta av frågorna. Ämnet var nästan uttömt.
1957 publicerades inte bara B2FH utan Hoyle debuterade också som science-fiction-författare med romanen "Det svarta molnet". Han och sonen publicerade sf-böcker fram till 1982 men ingen blev lika populär som Hoyles första.
Från 1946 började Hoyle, med Bondi och Gold, att argumentera för en steady-state-teori och kritisera den nya populära big-bang-teorin. Noga räknat så var det Thomas Gold snarare än Fred Hoyle som fick den ursprungliga idén men de utvecklade den tillsammans. (Lustigt nog var Gold inspirerad av skräckfilmen "Dead of night" där allting hela tiden verkar börja om fast lite annorlunda än förra gången.)
1947 gav Bondi och Gold ut ett arbete om steady-state medan Hoyle samma år gav ut ett arbete själv om samma sak. Steady-state-teorin blev snart ganska populär.
Själva namnet "big bang theory" myntades av Hoyle själv i ett radioprogram i mars 1949 när han försökte förklara teorin på ett lättförståeligt sätt. Hoyle var hela livet mycket aktiv inom populärvetenskap. Enligt en tolkning så menade han termen "big bang theory" som nånting förlöjligande, men det verkar inte ha varit så. Gamow hette en förespråkare för big bang som också var mycket aktiv inom populärvetenskap. Hoyle och Gamow utbildade generationer av amerikaner i naturvetenskap.
Hoyle, Gold och Bondi förnekade alltså inte alls att universum utvidgades, men menade att detta inte behövde betyda att det hade en början i tiden. Universum var evigt och hade alltid utvidgats. Ny rymd skapades konstant och alltså så utvidgades universum, precis som det alltid hade gjort.
Dessutom så skapades konstant ny materia som kunde fylla detta universum. Att detta skedde konstant var inte konstigare än att det bara skulle ha skett en gång i tidernas begynnelse. Big bang hade ju inte heller någon förklaring.
Under 60-talet var Hoyle också med och skapade en gravitationsteori som förutsatte steady-state-universumet, Hoyle-Narlikar theory.
Först 1965 svängde opinionen över från steady-state till big-bang när den kosmiska mikrovågsbakgrunden upptäcktes. Ända fram till 60-talet så hade det varit färre problem med steady-state-teorin än med big-bang-teorin. Bondi erkände att big bang var den troligare teorin, men Hoyle skapade en quasi-steady-state-teori som klarade en del av utmaningarna. Den blev dock aldrig populär.
Hoyle fick ett flertal vetenskapliga utmärkelser och adlades även 1972. 1972 sa han också upp sej från Cambridge, 57 år gammal, och sa att det akademiska livet var outhärdligt. Ränker och medelmåttor gjorde allt seriöst arbete omöjligt. I tre decennier arbetade han sen som privat författare.
1974 års Nobelpris i fysik gick till en Hewish för upptäckten av pulsarer. Hoyle sa i förbigående i en intervju att Hewish bara hade varit överordnad och att det egentligen hade varit Joycelyn Bell som hade gjort upptäckten. Uttalandet blev mycket uppmärksammat och Hoyle fick skriva en urskuldrande förklaring som publicerades i The Times. Det är möjligt att det inte räckte.
Redan 1960 hade Hoyle fått en doktorand från Indien under sej, Chandra Wickramasinghe, som forskade i interstellära partiklar. De skulle komma att sammarbeta i 40 år till Hoyles död. 1974 publicerade Wickramasinghe och Hoyle hypotesen att det fanns organiskt material i interstellära rymden och de gav sen ut flera böcker och artiklar där de menade att livet hade uppkommit i rymden och sedan spritt sej till Jorden. Detta är en gammal tanke och kallas vanligen för panspermi. Wickramasinghes hela karriär har kretsat kring angränsande ämnen. Fastän han är en etablerad forskare så har vissa artiklar bara publicerats i fringe-tidskrifter.
Thomas Gold hade också sagt 1960 att livet på Jorden kanske hade uppstått av sopor från ett främmande rymdskepp.
Wickramasinghe och Hoyle var före sin tid när de påstod att det fanns organisk kemi i rymden vilket idag är allmännt accepterat, men det är inte samma sak som att säga att det finns biokemi. Deras mest kontroversiella påståenden handlar om att det fortsätter att regna dna, virus och liv från rymden och att detta ligger bakom många av de stora epidemierna under historien. Tjugo år efter att han hade gett ut "Det svarta molnet" så gav hoyle 1977 ut "Lifecloud - the origin of life in the universe" där han förespråkade liknande idéer på fullt allvar. Sen följde flera böcker på temat.
Tio år senare gav han ut Mathematics of evolution (1987) där han förklarade hur otroligt osannolikt livet var, från bildandet av kol i nukleosyntesen till bildandet av levande celler, och att det därför var troligt att livet hade uppstått en gång i stora rymden och sedan spridit sej till lilla Jorden. Hans liknelse var att om en orkan drog in över ett skrotupplag och lyckades sätta ihop en boeing 747 så vore det lika sannolikt som att de enklaste organismerna uppstod av slumpen. Detta kallas nu "Hoyles misstag".
"If one proceeds directly and straightforwardly in this matter, without being deflected by a fear of incurring the wrath of scientific opinion, one arrives at the conclusion that biomaterials with their amazing measure or order must be the outcome of intelligent design."
-Sir Fred Hoyle
Hoyle har kallats "an atheist for ID".
Som ateist blev han skakad av sina egna slutsatser. 1983 gav han ut "The intelligent universe" där han antyder en panteistisk lösning.
"Once again the Universe gives the appearance of being biologically constructed, and on this occasion on a truly vast scale."
-Wickramasinghe och Hoyle
Liksom Wickramasinghe så kritiserade Hoyle också urfågeln Archaeopteryx när den först hittades.
Thomas Gold anslöt sej till teorin att den underjordiska oljan och gasen inte hade biokemiskt ursprung utan skapades av andra processer med organisk kemi. Hoyle anslöt sej också till idén.
1977 gav han ut en bok om Stonehedge med en alternativ teori, som verkade inspirerad av en annan bok som gavs ut 1965.
1983 års nobelpris i fysik handlade om nukleosyntes, och Hoyle, som mer eller mindre hade uppfunnit stellär nukleosyntes, blev till allmän förvåning utan pris. Istället gick priset till Willy Fowler, den motsträvige forskaren i Caltech som Hoyle hade övertalat att göra experimentet som bevisade Hoyles tillstånd. Var detta ett straff från nobelkommiten för att Hoyler hade kritiserat dem 9 år tidigare? Menade de att Hoyle bara var chefen och att Fowler hade gjort det egentliga arbetet? Eller ville de inte legimitera och uppmuntra hans alternativa forskning (där den första publikationen också kom 1974)? Kanske var det en kombination.
Hoyle gav ut sin självbiografi 1994, 79 år gammal. 1997 föll han ner i en ravin när han var ute på en vildmarkspromenad. Han låg på sjukhus två månader men blev aldrig helt återställd. Han dog 2001.
"Life could spread from planet to planet or from stellar system to stellar system, carried on meteors.”
—Stephen Hawking, Origins Symposium, 2009