Jeg finnes ikke

UNDER RADAREN: Hva har tyngdekraft, temperatur og jeg til felles? Ingen finnes, men jeg setter navn på alle.
2.12 2012 05:00


Den mentale tyngdekraften drar deg utfor stupet.

Tyngdekraften finnes ikke.

Prøv å si det til en som har høydeskrekk! Står du på kanten av stupet, føler du hvordan det drar deg ned. Ikke bare fysisk, men også psykisk: Du kjemper en skrekkslagen kamp mot din egen impuls til å hoppe utfor.

Og merkelig nok kan denne indre tyngdekraften peke ut mot et interessant intervju med den nederlandske fysikeren Erik Verlinde på nettstedet dailygalaxy.com.

I 2010 laget Verlinde bruduljer i det teoretiske fysikkmiljøet med publikasjonen On the Origin of Gravity and the Laws of Newton.

Det var her han kom med en formulering som peker ut over seg selv:  (…) tyngdekraft kan oppstå fra en mikroskopisk beskrivelse som ikke kjenner til [tyngdekraftens] eksistens.

Emergens

En slik tankegang peker nemlig mot det spennende begrepet emergens.

Emergens vil si at komplekse systemer og mønstre stiger ut av et mangfold av ganske enkle interaksjoner.

Sagt på en annen måte: Helheten er mer enn summen av delene.

Uvitende vannmolekyler

Temperatur er et bra eksempel. For hva er temperaturen til en dråpe vann?

Det hjelper lite å spørre vannmolekylene. De vet verken om seg selv, eller om hverandre. De virrer hit og dit, blindt styrt av naturkreftene.

Vanndråpen måtte under mikroskopet og det granskende øyet til botanikeren Robert Brown for at begrepet temperatur skulle få noen mening.

Brownske bevegelser. (Animasjon: Physics-Animations.com)

Han så riktignok ikke vannmolekylene. Til det var mikroskopet alt for dårlig. Men det Brown så på tidlig 1800-tall, var hvordan de vibrerende molekylene dyttet mye større pollenkorn gjennom vanndråpen.

De ørsmå bevegelsene er døpt brownske bevegelser, til ære for gamle Robert. Bevegelsene er uttrykk for energi. Og energi gir temperatur.

Kast bort informasjon

Men begrepet temperatur trenger ikke å vite noe om bevegelsene til hvert enkelt vannmolekyl. Ja, vi kan faktisk si det sterkere: De vil ikke vite noe om de enkelte bevegelsene til molekylene.

Det er nemlig først når vi kaster bort all denne unødvendige informasjonen, når vi med mysende blikk ser molekylmylderet som en helhet, at vi kan se hvordan et nytt begrep trer fram: temperatur.

Temperatur er uttrykk for helheten av bevegelsesenergien til molekylene. Temperatur trer ut av molekylmylderet. Temperatur er emergens.

Emergent tyngdekraft

Erik Verlinde postulerer at tyngdekraften er emergent, som temperaturen. Han tenker seg at på mikroskopisk skala er det ikke meningsfylt å snakke om gravitasjon.

Først når alle de ørsmå hendelsene på kvantenivå sees som en helhet i større skala, trer tyngdekraften fram, som emergens.

Hvis Verline har rett, kan fysikerne kanskje finne nye løsninger på gamle problemer.

Mørk materie, mørk energi

Noen problemer dukker opp når kosmologene ser universet i stor skala. Dagens teorier for tyngdekraft gir nemlig merkelige resultater. 

Melkeveisystemer langt ute i verdensrommet beveger seg ikke slik tyngdelovene skulle tilsi utfra massene deres. Hvordan får fysikerne tyngdeloven til å stemme likevel?

Jo, de finner opp den mystiske mørke materien. Ingen kan se den, men den har masse, lager tyngdekraft og utgjør mesteparten av universet.


På dette Hubble-bildet av galaksehopen MACS J0717 i stjernebildet Auriga (Kusken) er den mørke materien tegnet med blå glød.

Når vi ser utover i universet, ser vi dessuten at det utvider seg mye fortere enn tyngdekreftene som holder det sammen skulle tillate. Fysikernes løsning: Finn opp mørk energi, som heller ingen har klart å påvise, og ikke engang vet hva er.

Kvanteforvirring

Den samme forvirringen er i ferd med å spre seg i fysikken om det aller minste – kvantefysikken.

Den amerikanske fysikeren Mikhail Shifman var med da teoriene om supersymmetri ble utviklet tidlig på åttitallet.

De var et forsøk på å løse noen av problemene til den mest omfattende teorien fysikerne da hadde: standardmodellen.

Standardmodellen beskriver kreftene på det mikroskopiske kvantenivået.

Supersymmetri skulle også kunne gi noen forklaringer om sammenhengen mellom disse mikroskopiske, men sterke kreftene og den mye svakere tyngdekraften.

Shifman har sett to tiår med stadige omskiftelige blaff av nye, avanserte superstrengteorier. Og han har sett hvordan disse byggverkene av tanker sjeldnere og sjeldnere bygges på en grunnmur av fysiske eksperimenter.

Theory of Everything

Nylig har Shifman skrevet et essay med refleksjoner rundt det som har skjedd.

Mesteparten av essayet er tungt fagstoff, men innledningen viser hvordan krisen også forplanter seg inn i fagmiljøet rundt den gigantiske partikkelakseleratoren Large Hadron Collider (LHC) på CERN i Genéve.

Rådyre, superavanserte LHC finner nemlig ikke noen av partiklene som teorien om supersymmentri forutsier. 

LHC finner bare partikler som kan forutsies med den lett aldrende standardmodellen. Og da er fysikerne like langt.


Fra installeringene av en av detektorene på LHC ved CERN. Bildet ble tatt i desember 2007. (Foto: Michael Hoch/CERN)

Kosmologenes problemer i stor skala og partikkelfysikernes problemer i liten skala kan forenes i ett stort problem: Fysikerne klarer ikke å forene tyngdekraften og kjernekreftene i en stor forent teori, Theory of Everything.

Emergens ut av det emergente

Men mannen som mener at tyngdekraften er emergent, Erik Verlinde, er ikke pessimist. Han tror at krisen vil presse fysikerne inn i nye tankespor.

Ett av dem er å se begreper som tyngdekraft, tid og rom som emergente. Med andre ord: Tyngdekraft, tid og rom er ikke det stoffet som universet er vevet av. De er bildene som oppstår når veven veves.

Verlinde tror at det vi vet i dag, bare er en liten del av hva som faktisk skjer.

Og kanskje vil begreper som tyngdekraft, tid og rom igjen gi opphav til enda mer komplekse, emergente begreper som kan brukes til å oppklare mysteriene rundt supersymmetri, mørk materie og mørk energi.

Farvel, episykler og eter


Episykler ifølge det ptolemeiske verdensbildet. En planet (rød) dreier rundt en mindre episykel (liten stiplet sirkel) og en større såkalt deferent (stor stiplet sirkel) og en equant (stor svart prikk).

Historien har tidligere sett hvordan vitenskapen laget fantasifulle begreper for å støtte opp smuldrende teoretiske byggverk.

Episyklene var sirkler inni sirkler som skulle forklare at månen, sola og planetene gikk i ufullkomne, ovale baner.

Eteren var det mediet som lysbølgene forplantet seg i, slik lydbølger forplanter seg gjennom luft.

Nå er både episyklene og eteren gått inn i historien som pussigheter. Kanskje slår supersymmetri, mørk materie og mørk energi følge?

Og her løftes vi endelig til neste nivå i denne tankespiralen: Den indre tyngdekraften som trekker oss mot stupet. Den finnes inne i nervecellene hjernen. Eller … finnes den der?

Spaun tolker tall

Denne uka slapp tidsskriftet Science nyheten om hjernen Spaun, Semantic Pointer Architecture Unified Network.  Kanadiske forskere har bygget en datamodell som simulerer menneskehjernen.

Det finnes riktignok større og mer ambisiøse prosjekter som prøver på det samme. Det sveitsiske Blue Brain Project tar mål av seg til å lage en digital hjernemodell der alt simuleres, ned til minste molekyl.

Spaun er enklere. Istedenfor hjernens rundt 80 milliarder hjerneceller, har forskerne valgt ut to og en halv millioner hjerneceller i avgrensede hjerneområder.

Spaun er bygget utfra flere teorier om hvordan menneskehjernen bearbeider inntrykk og omformer dem i handling.

Spaun kan se, tolke, ordne og skrive tall. Den klarer å løse enkelte grunnleggende spørsmål i IQ-tester.

Hvordan Spaun arbeider. (Video: University of Waterloo. Se flere videoer her!)

Emergens i Spaun

For å se og tolke tall, må den kunne trekke informasjon ut av et mylder av visuell informasjon. Det betyr at Spaun må gjøre noe av det samme som botanikeren Robert Brown satte i gang da han så pollenkornene virre rundt i vanndråpen under mikroskopet.

Spaun må kunne kaste vekk informasjon han ikke trenger. I de digitale hjernecellene til Spaun må det oppstå et emergent begrep, begrepet om tall.

Jeg finnes ikke

Den kognitive forskeren Douglas Hofstadter mener at vår selvbevissthet også er emergent. Akkurat som temperatur ikke finnes i molekylenes blinde dans, vil du ikke finne tanker, intelligens eller selvbevissthet i hjernecellenes elektriske lynglimt.

Det betyr  at verken temperatur, tyngdekraft eller det bildet jeg har av meg selv, egentlig finnes i universets fysiske fundament.  Alt er emergente begreper, oppstått av seg selv og i kraft av seg selv.

På den andre siden: Hvis jeg ikke hadde hatt mental tilstedeværelse nok til å skrive disse ordene, ville disse selvutslettende tankene aldri kunnet lyse fra din dataskjerm.

Og så ramla katta ned.


 

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg.

Annonse

Blipp som glapp


 

Hver uke sveiper en journalist fra forskning.no over saker som det ikke ble tid til å følge opp videre.

Her plottes inn noen av de beste radarblippene som glapp.

Disse vesenene var blant de aller første dyreartene og dominerte  verdenshavene i sin storhetstid. 

Det tar lang tid å lære å lese. Når læreren kjenner den enkelte elevs ferdigheter og utvikling, får vi den beste leseopplæringen.

Nesten 269 000 tonn plast flyter i vannmassene på verdenshavene, og gjør stor skade på fisk, fugl og dyr. Enda mer finnes antakelig på havbunnen.

Nederlandske forskarar har kartlagt kva skadar spel har påført oss. Om ein spelar på feil måte kan ein mellom anna få Nintendo-nakke og Nintendo-epilepsi.