Thursday, August 25, 2016

Det fins mindre mellom himmel og jord enn du tror


Er folk med en solid bakgrunn i fysikk mindre tilbøyelige til å falle for healere, homøopater og annet alternativt svada? En kollega og jeg snakket nylig om dette over en kaffekopp. Uten å ha statistikk til å begrunne et svar endte vi allikevel opp med å konkludere med at svaret burde være ja. De fleste ideene i den alternative verdenen strider mot grunnleggende fysiske lover. Det trengs ikke forsøk og statistikk for å fastslå at homøopati ikke kan funke, for de kjente lovene gjør forestillingen om at vannmolekyler kan huske umulig.

Det kan virke arrogant, for det er jo angivelig så mye vi ennå ikke vet. Kan ikke nye, uoppdagede lover tre inn og snu opp-ned på alt vi trodde? For den som er tilbøyelig til slik falsk ydmykhet er Gaute Einevolls "Hva er fysikk" den rette medisinen.

Før jeg skriver videre om boka, bør jeg bekjenne en liten inhabilitet. Jeg kjenner nemlig Gaute. Ikke så godt at jeg ville tilby å måke snø for ham dersom han klaget over smerter i ryggen. Heller ikke så godt at Gaute ville finne det naturlig å klage til meg over ryggsmertene. Men godt nok til at jeg har fastslått at han er en hyggelig fyr og en svært dyktig fysiker. Dersom jeg hadde noe stygt å si om boka hans, ville jeg ikke skrevet om den.

Skal man gi en populærvitenskapelig innføring i fysikk på 150 sider, må det meste fares over med harelabb. Uten et grunnleggende poeng, kunne boka endt opp med å sprike i alle retninger. Heldigvis har Gaute et budskap han hamrer inn: Vi kjenner alle de grunnleggende fysiske lovene som gjelder under de forhold som angår vår hverdag. Det er bare i de mest ekstreme situasjonene, for eksempel om vi ønsker å forstå hva som skjer nær sentrum av et svart hull, at vi ennå strever med å finne de rette lovene. I alle andre sammenhenger funker teoriene vi allerede har: Klassisk mekanikk, noen ganger supplert med kvantemekanikk og/eller relativitetsteori, Maxwells ligninger og statistisk fysikk.

Noen vil kanskje innvende at vi fremdeles ikke kjenner de virkelig grunnleggende naturlovene, de som gir en forent, kvantefysisk beskrivelse av alle kreftene, inkludert gravitasjon. Hvordan kan vi være sikre på at disse lovene vil ha konsekvenser for vår hverdag? Svaret, som omtales kort i boka, er at fysikkens grunnleggende teorier er det vi kaller effektive teorier. Det vil si at detaljene i fysikken på ulike lengdeskalaer ikke er koblet.

Et eksempel: Vi vet at nøytroner og protoner består av kvarker, og at den sterke kjernekraften mellom dem formidles av gluoner. Å lage modeller for kreftene mellom nøytroner og protoner basert på kvarker og gluoner er imidlertid fryktelig komplisert. Det er heller ikke nødvendig. Ved de energiene man stort sett har interesse av i kjernefysikk, er kvarkene innelåst i protonene og nøytronene. Man kan lage en modell for kreftene mellom kjernepartikler der detaljene i oppførselen til kvarker og gluoner oppsummeres i noen få parametre. Vi trenger ikke å vite alt om kvarker og gluoner hvis det vi er ute etter er å forstå atomkjernen.

Et annet eksempel: Vann er som kjent en samling av H20-molekyler. Skal vi regne ut hvordan vann beveger seg, kunne vi ha satt opp og løst de koblede bevegelsesligningene for en slik samling. Igjen blir det for vanskelig, og nok en gang unødvendig. Detaljene i vannmolekylenes oppførsel er uvesentlig. Vi kan regne vannet som et kontinuerlig stoff, og de spesielle egenskapene som vann har fordi det består av H2O-molekyler kan oppsummeres i noen få tall, som for eksempel viskositeten, den indre friksjonen i væsken.

I fundamental fysikk er situasjonen den samme. Vi vet at partikkelfysikkens standardmodell gjelder ved alle energier som er relevante for normale, jordiske forhold (og et godt stykke over disse også.) Detaljene i en mer grunnleggende teori vil bare være relevante ved mye høyere energier. Uansett hvordan den ser ut, kan dens effekter under de forhold vi har utforsket til nå oppsummeres i egenskapene til partiklene vi kjenner til og kreftene som virker mellom dem. Det finnes ingen smutthull for holistisk kvanteterapi via ekstra dimensjoner.

Som tidligere nevnt, kan dette høres arrogant ut. Poenget til Gaute er imidlertid ikke at vi forstår alle fenomener rundt oss. At de grunnleggende prinsippene er etablert, betyr ikke at fysikk er et avsluttet fagfelt. Boka gir mange eksempler på aktuelle forskningsområder der det ikke er enkelt å finne sammenhengen mellom lovene og fenomenene.

Et annet poeng i boka er at de tradisjonelle inndelingen av naturvitenskapene i disipliner som kjemi, biologi og geologi, er kunstig. Alt er til syvende og sist fysikk, og fysikere jobber nå med problemstillinger som tidligere ble ansett for å være utenfor fagområdet. Gaute er selv et eksempel på dette, for han forsøker å  bruke fysikk og matematiske modeller til å forstå hvordan hjernen fungerer. Fysikere er, hevder boka, ikke definert ved hva de jobber med, men ved hvordan de jobber.

Selv er jeg nok litt mer konservativ. Å bli kalt fysiker (eller astrofysiker) er den største ære et menneske kan oppnå, det høyeste man kan aspirere til. Fysikerstatus skal derfor ikke deles ut så lettvint. Det finnes noen som har gått for langt til å kunne regnes blant de rene og ranke. Et eksempel er fysikere som har gått til finansbransjen. I min verden er de da ikke lenger fysikere, men nærmere beslektet med utøvere av verdens eldste yrke (ikke at det er noe galt i det.)

Det er fint med populærvitenskap på norsk, og det er flott at boka gir så mye plass til fysikken vi kan og så lite til mer spekulative teorier. Som jeg nevnte i omtalen av "The first three minutes", handler for mange av de populærvitenskapelige bøkene som blir utgitt om det sære, det spektakulære og spekulative i fysikk. Med multivers, strenger og braner kan det lett virke som om alt er mulig. Det åpner dører for alternativbransjens svada. Da er det godt at folk som Gaute skriver bøker som minner oss om at i vår jordiske virkelighet vet vi mye om hva som er mulig og umulig. Det som høres for godt ut til å være sant, er som regel nettopp det.

No comments:

Post a Comment