Artikkel

Fysikkens fem største oppdagelser

Fysikkens fem største oppdagelser

I november i fjor var det 100 år siden Albert Einstein presenterte relativitetsteorien. Men er det det største gjennombruddet i fysikken? Cathrine W. Tellefsen har rangert fysikkens fem største oppdagelser.
Cathrine Tellefsen
Cathrine Tellefsen har kåret fysikkens fem største gjennombrudd. Foto: UiO

Førstelektor og lærebokforfatter Cathrine Tellefsen ved UiO mener man kan tenke på to måter når det gjelder fysikk-historien: «Hvordan har fysikken endret vår måte å tenke på» eller «Hvordan har fysikken endret vår måte å leve på».

– Det første handler om hvordan vi menneskene ser på verden og vår plass i den. Det andre handler om hvordan oppdagelser i fysikk totalt har forandret vår hverdag. Jeg valgt å ta med litt fra hver kategori.

Nr. 5: Vår plass i universet - er vi SÅ ubetydelige…?

Spiralalaksen M74
Spiralgalakse M74. Foto: NASA, ESA og Hubble Heritage

Det var et stort gjennombrudd i fysikk da vi oppdaget at solsystemet, som vi tenker på som ganske stort, at det bare er et støvkorn i forhold til Universet som helhet.

Da astronomene på 1500-tallet observerte himmelen og stjernene, var det en allmenn oppfatning at universet nok ikke var så stort. I dag vet vi bedre – det er veldig mye rom.

Katie Mehlua synger i låta «Nine million bicycles» følgende: «We are 12 billion lightyears from the edge» – underforstått at universet har eksistert i 12 milliarder år. Vel – hvertfall 13,7 milliarder – det er veldig lenge. Og i hele denne perioden har universet blitt større og større.

Hubble studerte stjernehimmelen og galakser. Han fant ut at galakser som er langt fra oss beveger seg bort fra oss. Og jo lenger unna de er, desto fortere beveger de seg bort fra oss. Universet utvider seg stadig raskere!

Det betyr at det har vært mindre før. Hvor lite kan det ha vært? Og hvor stort kommer det til å bli?

Nr. 4: Relativitetsteorien og GPS

Albert Einstein i 1921
Relativitetsteorien gjorde Albert Einstein til fysikkens superstjerne. Foto: F. Schmutzer

Relativitetsteorien er et gjennombrudd gjennom GPS-teknologien og hvordan vi forstår tid og rom. Den har endret vår måte å forstå verden på. De fleste av oss går faktisk med litt relativitetsteori i lomma!

At rommet omkring massive gjenstander krummer seg, og at i svarte hull krummer det så mye at det lukker seg helt – ja det er nesten ikke til å forstå. Og at når tyngdefeltet blir så sterkt da stanser tiden opp. Det er veldig fascinerende!

Det er mye som er relativt. Tid for eksempel. Fem minutter når du er stressa og skal nå bussen er relativt lite, men hvis det tar fem minutter å laste en side på internett så er det relativt mye.

Men hva om fem minutter i seg selv ikke lenger er fem minutter? Om vi tar tiden med to synkroniserte klokker og likevel får forskjellig resultat? Da snakker vi om relativitetsteorien.

Med Einsteins relativitetsteori ble tid og rom sammenvevd. Tiden går saktere jo lenger ned i et gravitasjonsfelt du befinner deg. Det betyr at tiden går litt saktere i første etasje enn i tredje etasje.

LES OGSÅ: Relativitetsteorien er 100!

Men tiden går også saktere når noe beveger seg raskt. Hvis jeg ser på en GPS-satellitt som passerer raskt over meg, vil klokken på GPS-satellitten gå litt saktere enn min egen klokke som er i ro på jorda.

Alt dette tar GPS-systemet hensyn til. GPS blir blant annet brukt til å finne fram til mennesker i nød og til å hindre fly eller tog i å kollidere. Og i lomma di ligger kanskje mobiltelefonen og hjelper deg med å finne veien hjem fra julebordet?

Nr. 3. Transistoren – hjertet i moderne elektronikk

elektronikk
Et kretskort i en datamaskin kan inneholde flere millioner transistorer. Foto: Colourbox

Vi lever i et digitalt samfunn. Datamaskiner er blitt en naturlig del av hverdagen vår. Neste gang du bruker en digital dings – send en varm tanke til kvantefysikken og transistoren! Den er selve hjertet i nesten all moderne elektronikk.

Ved hjelp av en datamaskin og Internett kan vi dra på handletur, bestille feriereiser og treffe andre mennesker uten å forlate sofakroken. Vi kan høre på musikk som vi streamer fra nettet og se på digitalbildene vi tok i sommerferien.

All denne teknologien er mulig på grunn av en liten elektrisk komponent som ble tatt i praktisk bruk på slutten av 1940-tallet - transistoren. Transistoren er kanskje en av de største oppfinnelsene i det 20. århundre!

Har du noen gang lurt på hvordan en forsterker virker og hva er det som gjør datamaskiner i stand til å foreta kompliserte utregninger på brøkdelen av et sekund?

I begge tilfellene er det transistorer som gjør jobben. En integrert krets i datamaskinen kan inneholde flere hundre millioner transistorer.

Transistorer er halvlederteknologi og en del av det vi kaller kvantefysikken. Kvantefysikken fikk sitt gjennombrudd på starten av 1900-tallet med navn som Bohr, Einstein, Schrødinger og Heisenberg i førersetet.

Litt enkelt kan vi si at halvlederteknologi er kvantefysikk i praksis. Diodelys på sykkelen, solceller på hytta og transistoren er alle eksempler på halvlederteknologi.

Nr. 2. Induksjon – grunnlaget for vårt elektriske samfunn

elektrisitet
Induksjon er grunnlaget for elektrisk strøm.Foto: Colourbox

Elektromagnetisk induksjon er grunnlaget for hele vårt elektriske samfunn. Hver stikkontakt, hvert vannkraftverk, hver eneste lader du har i huset – alt baserer seg på induksjon.

Hvis du skal steke en vaffel eller føne håret tar du det for gitt at du kan få elektrisk energi via en stikkontakt. Men det hadde ikke vært mulig om ikke fysikeren Faraday hadde oppdaget induksjon på 1830-tallet.

Før Faradays tid hadde vi batterier som kunne gi elektrisk strøm, men ikke i nærheten av 230 V slik vi har på strømnettet i dag. Elektromagnetisk induksjon handler om at et varierende magnetfelt gir opphav til en elektrisk strøm.

Induksjon blir blant annet brukt til å lage strøm ved hjelp av noe som roterer. Det kaller vi en generator.

Det er induksjon som gjør Norge til en vannkraftnasjon. Vann som faller kan få en magnet til å gå rundt inne i en spole. Da blir det strøm i ledningene på grunn av induksjon, og denne strømmen blir sendt ut på strømnettet og til forbrukeren.

Induksjon blir brukt i alt fra bilmotorer og elektriske tannbørster til kullkraftverk og kokeplater. Alle ladere til mobiltelefon, PC, nettbrett og kamera benytter seg av induksjon for å gi riktig spenning til ladingen av din lille duppeditt. 

Nr. 1. Da himmelen kom ned på jorda

solsystemet
Vår plass i solsystemet. Foto: Colourbox

Det jeg regner som det største gjennombruddet skjedde for ca. 400 år siden ved at vi oppdaget vår plass i solsystemet og fikk lover som kunne beskrive både det himmelske og det jordiske på samme måte – himmelen kom ned på jorda.

Før trodde menneskene at Jorda var i sentrum og at både sola, planetene og stjernene gikk i perfekte sirkelbaner omkring jorda. Det himmelske var himmelsk og det jordiske var jordisk. Problemet var bare at de såkalte perfekte sirkelbanene ikke stemte med observasjonene.

Men så kom "himmelen kom ned på jorda". Dette paradigmeskiftet har mange aktører som Kopernikus, Galilei, Kepler og Newton.

Kombinasjonen av Keplers lover og Newtons mekanikk skapte forklaring og orden både i himmelrommet og på jorda. Sola ble plassert i sentrum av solsystemet og planetene i ellipsebaner omkring.

Newton klarte å beskrive både plantenes bevegelse omkring sola og hvorfor eplet falt mot bakken på jorda. Loven som styrte planetene var akkurat den samme loven som styrer ting på jorda!

1600-tallet bød på et gigantisk mentalt sprang for menneskeheten! Galileis eksperimenter og Newtons mekanikk la grunnlaget for en presis beskrivelse av fenomener på jorda.

........

Fysikkens 5 på topp-liste ble opprinnelig laget for NRKs radioprogram Radioselskapet

Les en lengre versjon av artikkelen, som ført ble publisert på hjemmesiden hos Fysisk insitutt i 2012

Er du interessert i forskningsnyheter om realfag og teknologi? Abonner på vårt ukentlige nyhetsbrev(link is external) eller følg oss på Facebook.

Lydfiler med Cathrine Tellefsen

Om 5. plassen

Om 4. plassen

Om 3. plassen

Om 2. plassen

Om 1.plassen

Bli klokere:

Se en video (engelsk) om The Expanding Universe

Se en video (engelsk) om relativitetsteorien

Magnetisme gir strøm

En grundig introduksjon til transistorer

Kategori: 

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

sommer, hengekøye

Ferieslapp? Prøv en app!

Sommerferie er fint, men utfordringene står i kø: Du bør oppleve noe nytt, hjernen skal holdes ved like, og kanskje må du snakke med mennesker fra andre steder.