VETENSKAP       BILDNING       TRADITION

Sök på axess.se

Sök i
Sortera

Recension

Den lilla världen

Av Bengt E Y Svensson

Under 1900-talet nådde fysiken en hegemoni som den ledande och samtidigt den mest grundläggande empiriska disciplinen så till den grad att denna period går till vetenskapshistorien som fysikens århundrade.

Det går till och med att i ett enda ord fånga kärnan i detta förlopp. Ordet är ”atom”. Den ökande förståelsen inom fysiken av de atomära fenomenen går nämligen som en röd tråd genom all naturvetenskaplig forskning under århundradet. Det gäller såväl insikten om hur atomer i samspel kan förklara materiens uppbyggnad som kartläggningen av atomernas inre struktur.

Självfallet räcker det inte med detta enda ord för att mera ingående skildra utvecklingen under ett helt sekel. Omfattande vetenskapshistorisk forskning har ägnats åt de olika momenten i utvecklingen. Ett oräkneligt antal populärvetenskapliga böcker som beskriver fysikens landvinningar har också sett dagens ljus. Mer eller mindre framgångsrikt försöker de förklara den bitvis rätt svårförståeliga kunskapsmassan. Även de mest framträdande fysikerna, som Albert Einstein och Stephen Hawking, har gett sig i kast med den uppgiften. Nu har den amerikanske fysikern och kosmologen Lawrence Krauss lagt ännu en volym till denna långa rad.

Krauss är en erkänt framstående forskare och har även gjort sig känd som uppskattad, produktiv och frejdig populärvetenskaplig författare och föreläsare. I The Greatest Story Ever Told ... So Far ger hans sig i kast med att förklara också den senaste forskningen för en bredare läsarkrets, en forskning som har lett fram till den idag etablerade kunskapen om allt mindre delar långt inne i atomkärnan. Det är ingen lätt uppgift. Det vi vet om hur atomkärnans delar, protoner och neutroner, att de består av kvarkar och hur dessa och andra smådelar uppför sig, är formulerat i ett avancerat matematiskt språk som är svårt att göra tillgängligt för den som inte har de nödvändiga teoretiska insikterna. Denna matematiska klädedräkt gör att beskrivningen av mikrokosmos är svår att göra åskådlig. Det är således en mycket svårbemästrad uppgift att något så när enkelt men samtidigt korrekt beskriva vad vi idag vet om de subatomära fenomenen.

Einstein klarade detta konststycke rätt väl. Så hade han också en lättare uppgift med fokus inte enbart på den atomära världen. Det har också hänt väldigt mycket inom fysiken överhuvudtaget sedan Einstein levde; han gick bort 1955. Dessutom svarar de teorier som han skapat, trots den inte alltid så lätta matematiken, ändå mot en förhållandevis åskådlig bild av verkligheten. Ljusstrålar som bryts i närheten av tunga föremål, rymdens krökning, och tvillingar som är olika gamla när de återses efter resor med supersnabba raketer – allt detta kan uppfattas som paradoxer men dessa fenomen kan åtminstone åskådliggöras.

Hawking, i varje fall i sin bok Kosmos. En kort historik från 1988, får nog sägas ha misslyckats. Hans bok blev visserligen en av alla tiders populärvetenskapliga bästsäljare och något av en kultbok som ”alla” skulle ha. Men få var nog de läsare som verkligen kunde ta del av den från pärm till pärm. Att försöka förklara begrepp som ”imaginär tid” och ”gränsvillkor utan gränser” blev övermäktigt till och med för Hawking.

Framställningsförmågan hos Krauss sätts alltså på stora prov när han nu ger sig in på att förklara de senaste decenniernas konsolidering av vår kunskap om mikrokosmos även för den oinitierade. Denna kunskap har kommit att kallas ”standardmodellen” för mikrokosmos.

Att standardmodellen fortfarande heter ”modell” istället för ”teori” är något av en historisk tillfällighet. Begreppet ”modell” brukar ju användas för något ofärdigt, alternativt något som vill åskådliggöra en mera begränsad del av en fullständig teori. Men ”standardmodellen” är varken ofärdig eller begränsad. Den är en i det närmaste heltäckande teori som utomordentligt framgångsrikt förklarar nästan alla fenomen och skeenden i mikrokosmos och som därmed utgör en grund för förståelsen av hur all materia uppför sig och är uppbyggd, inräknat det som sker ute i kosmos och vid universums födelse, i den ”stora smällen”.

Standardmodellen utgår från att materien innerst inne har ett relativt fåtal beståndsdelar, det som kallas kvarkar och leptoner. Dessa genuint elementära partiklar växelverkar med några få slags krafter, som standardmodellen beskriver med hjälp av andra, likaledes elementära så kallade utbytespartiklar, som getts namn som gluoner och W- och Z-bosoner. Trots att antalet olika smådelar alltså är begränsat, blir den ändå ett ”zoo” av ett par dussin partiklar som man måste hålla reda på.

Svårigheterna att finna goda, icke-matematiska beskrivningar ökar avsevärt när man skall förklara hur kraftverkan med hjälp av utbytespartiklar egentligen går till. Då måste man göra djupdykningar i två av 1900-talets verkligt stora teoretisk-fysiska genombrott: Einsteins speciella relativitetsteori och kvantmekaniken. Einsteins allmänna relativitetsteori, med dess genomgripande omdaning av Newtons teori för gravitationen – väl bekräftad som den är för kosmologiska skeenden – ligger utanför standardmodellen, i varje fall än så länge. Intensiv forskning pågår dock för att knyta också denna teori till samma teoretiska ramverk som standardmodellen.

Krauss lyckas rätt väl med att övervinna dessa svårigheter. Han klarar av det inte minst genom att finna goda analogier och liknelser. Något som han med framgång betonar är hur standardmodellen i hög grad förlitar sig på användningen av symmetrier.

Inom fysiken innebär en symmetri att en fysikalisk företeelse – ett skeende, ett föremål eller till och med en naturlag – kan beskrivas på flera olika sätt som ändå är helt likvärdiga. Alternativt kan man säga att en symmetri för en företeelse innebär att en förändring i beskrivningen av företeelsen inte påverkar företeelsen. Ett enkelt exempel på symmetri för ett föremål ges av ett perfekt klot som helt saknar markeringar på klotytan: klotet ter sig likadant oberoende av varifrån det betraktas. Som exempel på symmetri för en naturlag kan man peka på Newtons lag för tyngdkraften: två föremål påverkar varandra med en kraft som beror på avståndet mellan dem, men inte på i vilken riktning de ligger i förhållande till varandra. Det är framförallt upptäckten av symmetrier för de grundläggande naturlagarna som har varit betydelsefullt för framväxten av standardmodellens beskrivning av elementarpartiklarna.

Sådana symmetrier har flera viktiga följder. Ett av dem är denna.

Om man kan beskriva en fysikalisk företeelse för en enda av de symmetriska situationerna, så har man också beskrivit företeelsen för varje annan sådan situation. Man kan alltså utnämna en sådan situation till den ”typiska” och vara säker på att denna ”typiska” situation gäller allmänt. Således kunde Newton visa att hans tyngdkraftslag förklarar att planeterna rör sig i elliptiska banor runt solen genom att betrakta en enda planet som ”typisk”. Och om det till exempel inte spelar någon roll för kraftverkan mellan kvarkar att det är, låt oss säga en upp-kvark man behandlar, så kan upp-kvarken betraktas som en ”typisk” kvark, med slutsatsen att samma kraftverkan gäller för alla andra kvarkar. På detta vis innebär symmetrier bland annat möjligheter till avsevärda förenklingar i beräkningsarbetet.

En kanske ännu viktigare följd av symmetrier är att vissa av dem ger upphov till vad som kallas bevaringslagar. Här får jag hänvisa till framställningen i Krauss bok. Jag vill dock ändå nämna att exempelvis energisatsen – lagen om att energin är bevarad i varje fysikalisk process – lite överraskande faktiskt kan återföras till en grundläggande symmetri hos de fundamentala naturlagarna. Jag syftar på att deras beskrivning av en företeelse är oberoende av – ”symmetrisk” i förhållande till ¬ – när företeelsen inträffar: det spelar ingen roll om du gör ett precis likadant experiment idag eller imorgon, det blir ändå samma resultat. Abstrakt resonerat ja, men ytterst åskådligt och påtagligt i sina konsekvenser.

Krauss lyckas alltså förhållandevis väl med att beskriva mikrokosmosfysiken i så enkla termer det nu går. Men vissa andra drag i boken finns det anledning att reagera mot.

Den boktitel han har valt syftar på att han anser att den samlade intellektuella insatsen från fysikerna under andra halvan av 1900-talet överglänser allt annat i idéhistorien. Visst har det varit en oerhört imponerande prestation. Men Krauss uppfattning att berättelsen om denna bedrift skulle utklassa storverk som Aeneiden och Odysséen, och i än högre grad även Bibeln, är för mig stötande, ett utslag av en självgod fysikers hybris.

Genomgående för boken är också den starkt antireligiösa undertonen. Krauss är nära lierad med Richard Dawkins. Han har i all sin verksamhet kämpat mot allt som han anser vara vidskepelse och religiösa dogmer i dagens samhälle. Detta må i och för sig vara gott. Men beskrivningen av de historiska skeendena blir inte korrekt när en sådan inställning tillåts färga framställningen, vilket sker på flera ställen i Krauss bok. Det är att blunda för historiska fakta att förneka att religionen fram till slutet av 1800-talet haft inflytande på vetenskapens utveckling. Nuförtiden finns ingen sådan påverkan. Idag har man all anledning att bekämpa religiösa avarter av typen ”intelligent design”. Krauss ägnar sig dock närmast åt overkill när han på flera ställen i boken måste betona hur dagens vetenskap bryter mot en bokstavstrogen läsning av till exempel Bibeln.

Mest lästa just nu

1) Det boklösa folkhemmet av Annika Borg

2) Nej till fegheten av Thomas Engström

3) Pedagogen som misstror kunskap av Inger Enkvist

4) Var stolt - inte nöjd av Annika Nordgren Christensen

5) Ett eget val av Henrik Dahlquist

Andra som läst denna
artikel har också läst

1) Innehållets nationalscen av Olle Lidbom

2) Den andra sidan av myntet av Håkan Tribell

3) Ta oss på allvar! av Jasenko Selimovic

4) Upplysning slår underhållning av Niklas Ekdal

5) En stat i staten av Hans-Gunnar Axberger

NR 6 2017

Axess Magasin

Är en tidskrift inom området humaniora/samhällsvetenskap och utges av Axess Publishing AB. Tidskriftens målsättning är att fungera som en knutpunkt mellan den akademiska och den publicistiska sfären.

 

Chefredaktör: PJ Anders Linder
Redaktörer: David Andersson, Mats Wiklund, Jan Söderqvist.
Redaktionssekreterare: Katarina O’Nils Franke
Redaktionsråd: Peter Elmlund, Thomas Gür, Peter Luthersson, Nathan Shachar, Louise Belfrage
Ansvarig utgivare: Peter Elmlund

 

För att kontakta redaktionen, mejla redaktionen@axess.se.

...