S_DetNaturvidenskabeligeFakultet

Evolution of m atter

are the archives of

the Big Bang, the

birth og the universe

mere og m ere ordnet. De m ange forskel

ligartede strukturer vi i dag ser i Univer

s e t-f o r eksem pel galakser, stjerner, pla

neter, roser, m ennesker, biblioteker og

universiteter - er dannede som følge af,

at Universet til stadighed udvider sig og

derm ed afkøles. Alt hvad vi ser om kring

os, altså også livet selv, m ennesket, ja

hele vor kultur er et resultat a f afkøling.

Da de første atom er (H, He) opstod var

tem peraturen i det væsentlige den sam

me overalt i Universet. Universet synes at

være dødfødt set ud fra term odynam ik

kens resultater. Hvordan kan vi forklare

fremvæksten a f strukturer fra det kosm i

ske plasma?

Svaret på sådan et spørgsm ål er langt

fra trivielt, m en svaret er afgørende for

vort emne. N edenfor følger et kortfattet

forsøg på at give svaret.

Entropi og Gravitation

I den elem entæ re term odynam ik læ rer vi

følgende: E ntropien a f en gas i en lukket

beholder har m aksim um , når tem pera

turen er den samm e overalt, og når

gassen fylder hele beholderen. G assen er

da, siger m an, i term odynam isk ligevægt.

Ingen tem peraturforskel vil m ere kunne

optræde i gassen og entropien kan ikke

stige yderligere.

Disse resultater gæ lder im idlertid kun,

hvis vi ser b ort fra tyngdekraften. Hvis

den betragtede beholder har dim ensio

ner som Mælkevejen vil gassen ikke fylde

hele volum enet. Tyngdekraften vil da

skabe lokale koncentrationer a f sto f

(»stjerner«) og entropien vil herm ed stige

gennem produktion a f fotoner. Den op

rindeligt dispergerede gas har altså lav

entropi. G assens entropi kan vokse g en

nem lokale koncentrationer a f sto f via

tyngdekraften, og således skabes der

tem peraturforskelle i gassen.

Derfor: N år vi betragter både stoffet og

det tilhørende gravitationsfelt, kan vi for

stå, hvorfor Universet var i stand til at

skabe tem peraturforskelle og derigen

nem at strukturere sig selv.

Dette betyder im idlertid ikke nødven

digvis, at ideen om Universets sluttelige

varmedød m å forlades; m en - og dette er

ligeledes a f central b ety d n in g -U n iv er

sets udvidelse m edfører, at entropien til

stadighed kan vokse, uden nødvendigvis

nogensinde at nå en m aksim alværdi. Den

maksimale værdi a f entropien i et eks

panderende Univers vokser m ed tiden,

fordi Universets volum en bliver større.

Fænom enet samm enlignes undertiden

med et svømm ebassin, der har vægge,

der bevæger sig bort fra hverandre. Hvis

vi forsøger at fylde et sådant svømm ebas

sin med vand, kan m æ ngden a f vandet i

bassinet vokse ustandselig, uden at vi n o

gensinde risikerer, at svømm ebassinet

bliver fyldt op og løber over. Det 19.

århundredes statiske Univers ville være at

samm enligne m ed et svømm ebassin

med faste vægge. D erm ed ville varm edø

den være uundgåelig. Nye opdagelser

kan æ ndre vor opfattelse a f Universets hi

storie. Et hoved-spørgsm ål i dag er: Lever

vi i et selvorganiserende Univers?

Er livet e t tvingende ledsage

fænomen til dannelsen af visse

typer af stjerner?

Betragter m an Jorden i et kosm isk per

spektiv, kan vi m åske opfatte livet som et

trin blandt flere i stoffets evolution mod

højere og højere organisation, en evoluti

on drevet i sidste instans a f Universets

udvidelse og den deraf følgende af

køling. Biologisk m ateriale er m åske blot

et yderligere - om end forbavsende -

skridt i den til stadighed voksende orga

nisation a f atom erne i Mælkevejen.

De m uligheder der ligger gem t i brint

og helium er m ildest talt forbløffende!

For ti m illiarder år siden var vor galakse,

Mælkevejen, en kæm pem æ ssig roterende

sky a f netop brint og helium . G ennem

m illiarder a f års kosm isk udvikling har

den galaktiske sky a f brint og helium om

d annet sig til stjerner, planeter og liv. Ud

fra dette synspunkt kan biologisk m ateri

ale opfattes som en slags fysisk tilstand

a f stoffet. Stoffet i Mælkevejen har for

skellige frem træ delsesform er: Plasm atil

stand, flydende tilstand, fast tilstand og

(måske) biologisk tilstand.

Er udviklingen a f stoffet m od større og

større k om plek sitet-ind b efatten d e bio

logiske fæ nom ener - et universelt fæno-

Livets udvikling på Jorden

Livet opstod på jorden for om kring fire

m illiarder år siden, og livets lange histo

rie viser m ed sikkerhed, at det bemærkel

sesværdige fæ nom en vi kalder evolution,

har fundet sted. Udviklingen fra en pri

mitiv, encellet struktur til m ennesket sy

nes at vise, at også livets udvikling er gået

i retning a f m ere og m ere komplicerede

strukturer. Livets evolution på Jorden sy

nes at afspejle en udvikling a f stoffet mod

en stadig højere grad a f ordnede struktu

rer.

Der er im idlertid forskellige opfattel

ser a f denne sag.

Livet betragtes a f nogle som en bizar

foreteelse, et resultat a f en så usandsyn

lig samm enkæ dning a f molekyler, at den

m åske kun har fundet sted eet eneste

sted i Universet, nem lig her på Jorden.

Den franske biolog og nobelpristager, J.

M onod, har udtrykt det således:

»... Langt om længe ued mennesket at det er al

ene i detfølelseskoide,

uendelige Univers, hvor

afdet udsprang ved

tilfældighed«.

I henhold til den ortodokse opfattelse

er den darw inske udvælgelse fuldstæ n

dig blind. At evolutionen fra m ikrobe til

m enneske synes at vise opadgående ud

vikling finder udelukkende sin begrun

delse i m enneskets arrogance. Vi opfatter

os selv som en slags krone på værket.

Men - siger darw inisterne - vejen gen

nem evolutionen er en tilfældig gang

gennem de tilstedeværende muligheder.

Filteret er den naturlige udvælgelse, som

m åske kan give indtryk a f en retning, et

»mål«. Men: Der er ingen retning, ingen

indre drivende kraft mod højere organi

sation. For eksempel ingen drivende

kraft m od bevidsthed og intelligens.

Skulle alt højere liv på Jorden, ved en ka

tastrofe engang blive udslettet, og evolu

tionens »film« så at sige spillet een gang

til, ville m ennesket ikke - ifølge den dar

w inistiske opfattelse - opstå igen. Evolu

tionen er fyldt med historiske tilfældig

heder.

Der er im idlertid en helt anden opfat

telse a f livets oprindelse og udvikling. En

slags determ inistisk skole, der på en

m åde udfordrer den klassiske darwinske

opfattelse. Kort beskrevet: Kompleksitet

kan opstå spontant gennem processer,

der går under betegnelsen selvorganisati

on. Hvis dette viser sig atvæ re tilfældet,

er vejen til dannelse afliv ikke underlagt

tilfæ ldighedernes lune. Vejen til liv, til be

vidsthed og intelligens er m åske en helt

anden end den tilfæ ldighedens vej, der

beskrives i darw inism en.

Selvorganisationens relevans for bio

logi er under debat. Opfattelsen antyder,

at medens Universet i henhold til varme-

teoriens 2. hovedsæ tning bevæger sig

m od »varmedøden«, eksisterer der

m åske et andet fundam entalt træk i natu

ren: En progressiv tendens, hvor Univer

sets sto f bevæger sig m od højere og høje

re organisation. I henhold til denne de

term inistiske opfattelse er livet indbygget

i den lovmæssighed, hvorefter stoffet i

Universet udvikler sig. Livet er indskrevet

i det store kosm iske dram a på en helt

grundlæ ggende måde. Livet frem kom

m er ikke som et resultat a f sjældne histo

riske tilfældigheders spil; men som én,

om end forbavsende, så dog naturlig

frem trædelsesform for stoffet i Univer

set.

E ftersøgning afliv udenfor Jorden er

den centrale prøvesten for de to rivalise

rende opfattelser. Og her har vi den af

gørende betydning a f eftersøgning afliv

på Mars.

Der ligger m åske en perle a f potentiel

kundskab gem t i klipperne på Mars. Hvis

m an finder en bakterie på Mars, fossil el

ler i live - og man kan påvise at denne

bakterie er dannet på Mars uafhæ ngigt a f

biosfæren her på Jorden - vil det på dybt

gående vis påvirke vor opfattelse a f stof

fets udvikling i Mælkevejen.

Vi lever da - m ed en til vished

græ nsende sandsynlighed - i et selvorga

niserende Univers. Derfor: Til Mars!

came out of the Big

Bang and formed the

galaxies

stars produce heavier

elements

Supernovae explosions

produce the very heavy

elements

The elements are the

archives of the nuclear

processes in the stars

Molecules and dust grains

form interstellar clouds

Planetary systems form

Some large asteroids

produce basalt before

dying

are the archives of the

evolutionary processes

in the asteroids, moons

and planets

until now found only on Eartf

Afslutning

I de komm ende år vil vi se en om fattende

udforskning a f Mars, kulm inerende med

den bem andede flyvning til planeten.

Rejsen til Mars har det formål at udvi

de vort kendskab til Mælkevejens udvik

ling, og herunder isæ r at opnå indsigt i

de fysiske og kem iske betingelser, der

fører til dannelsen afliv. Måske kan vi

gennem studiet a f planeten Mars besvare

det helt afgørende spørgsm ål: Lever vi i

et selvorganiserende Univers?

Det ville være en arv, der er Tycho Bra-

he værdig, hvis Københavns Universitet

med kraft og vitalitet ville deltage i denne

komm ende udforskning afM ars. Det vil

le måske oven i købet være et mål for

Ø resunds Universitetet! N år m ennesket

om et par årtier sæ tter de første fodtrin i

det røde støv på Mars, og bygger den

første forskningsstation på planeten, bør

den bære følgende navn: »Hven 2«. ■