Kvantemystikk

UNDER RADAREN: Noen fysikere går mot tankens yttergrenser. Andre blir stående.

Publisert
 (Foto: (Illustrasjon: www.colourbox.no))
(Foto: (Illustrasjon: www.colourbox.no))

Blipp som glapp


 

I denne kommentarspalten flyr forskning.nos journalist Arnfinn Christensen lavt under nyhetsradaren og kretser over grenselandet mellom naturvitenskap og filosofi.

Fysikkens tankeland ligger på to kontinenter. Mellom kontinentene er et hav av forskjellig virkelighetopplevelse.

På den ene bredden står beinharde realister som Stephen Hawking og Lawrence Krauss.

Hawking mener at virkeligheten kan reduseres ned til de minste partikler, og til kunnskap om hvordan de oppfører seg.

Krauss avviser blankt at filosofi og lignende spekulativ tenkning kan være nyttig for fysikere.

På den andre bredden går blant andre den avdøde fysikeren Wolfgang Pauli mot mystikkens hinsidighet. 

Smadret ytre virkelighet

Der har han selskap av nålevende kolleger, som den australske fysikeren Anton Zeilinger.  I en Nature-artikkel fra 2007 skriver han og medforfatterne:

- Mange aktive forskere holder fast til begrepet realisme - et synspunkt som hevder at det finnes en ytre virkelighet, uavhengig av observasjoner. Men kvantefysikk har smadret noen av våre grunnleggende antagelser.

Zeilinger mener altså at fysikerne må oppgi idéen om en ytre virkelighet, adskilt fra oss som ser den.

- Gud spiller ikke med terninger

Ytringen til Zeilinger er et ekko fra opphetede diskusjoner på begynnelsen av 1900-tallet.

Diskusjonene toppet seg på Solvay-kongressen i Brussel i 1927. Her deltok blant mange andre Albert Einstein, Werner Heisenberg og Wolfgang Pauli.

Solway-konferansen i Brussel, 1927. Erwin Schrödinger nr. 6 fra venstre i bakre rad, Wolfgang Pauli og Werner Heisenberg nr. 4 og 3 fra høyre i samme rad. Albert Einstein prominent i midten foran. (Foto: Wikimedia Commons)
Solway-konferansen i Brussel, 1927. Erwin Schrödinger nr. 6 fra venstre i bakre rad, Wolfgang Pauli og Werner Heisenberg nr. 4 og 3 fra høyre i samme rad. Albert Einstein prominent i midten foran. (Foto: Wikimedia Commons)

Det var på denne kongressen at Einstein protesterte mot Heisenbergs usikkerhetsprinsipp.  Det sier at det det er umulig å fastslå både posisjon og bevegelsesmengde til en partikkel.

- Gud spiller ikke med terninger, kontret Einstein.

Kvanteteorier om bevissthet

Til tross for at mange vil ha Einstein til å være troende, stod han på den mer realistiske siden i diskusjonene. Han holdt hardnakket på en fysisk virkelighet uavhengig av observatøren.

På den andre siden en like hardnakket og teoretisk finslepen fysiker, Wolfgang Pauli. Den arrogante og svært perfeksjonistiske østerrikeren var trukket mot østlig mystisisme.

- Jeg tror ikke (..) på mystisisme i sin gamle form. Likevel mener jeg at naturvitenskapene ut fra seg selv vil frambringe motpoler (…) som kobler seg til de gamle mystiske elementene, skal han ha sagt ifølge en biografi av sin assistent Charles Enz.

Biografien hevder også at Pauli spekulerte på om bevisstheten ville være det neste feltet som kunne inkluderes i en forenet fysisk feltteori.

Absurd katte

Hvorfor har nettopp kvanteteorien slike mystiske overtoner? Jeg tror det er to forklaringer.

Den første ligger må katta til fysikeren Erwin Schrödinger ta skylda for. Den ligger inne i en kasse, og har betrodd livet sitt til en kvantepartikkel.

Hvis partikkelen utløster en mekanisme, blir katta drept av blåsyre. Men siden partikkelen svever midt mellom eksistens og ikke eksistens, gjør katta det samme. Den er død og levende på en gang.

Schrödingers katt: Et radioaktivt atom vil enten spontant sende ut en partikkel, eller ikke. Utfallet er usikkert. Partikkelen vil eventuelt utløse en geigerteller, som knuser en giftampulle som dreper katta. (Foto: (Illustrasjon: Dhatfield / wikimedia commons))
Schrödingers katt: Et radioaktivt atom vil enten spontant sende ut en partikkel, eller ikke. Utfallet er usikkert. Partikkelen vil eventuelt utløse en geigerteller, som knuser en giftampulle som dreper katta. (Foto: (Illustrasjon: Dhatfield / wikimedia commons))


Schrödinger laget eksemplet med katta for å vise det absurde i at en partikkel finnes og ikke finnes på en gang.  Det er først i det øyeblikk vi observerer partikkelen, at den bestemmer seg.

Livet i kvanteland

Idéen om at forskeren kan stå på utsiden av verden og observere den uten å påvirke den, ser altså ut til å være død.  Forskeren kan ikke unngå å bli en del av eksperimentet.

At også livet er sammenfiltret med kvantefenomener, gir strømmen av nyhetsmeldinger stadig nye påminnelser om.

Sist ute er en melding om at forskere ved Heidelberg universitet i Tyskland har klart å gjenskape deler av energitransporten i plantenes fotosyntese ved hjelp av kvantefenomener.

Hologrammer i hjernen

Kan det tenkes at også prosessene i hjernen har kvantenatur?  Fysikeren David Bohm var inne på slike tanker.

På 1960-tallet samarbeidet han med nevroforskeren Karl Pribram om den holonomiske hjernemodellen.

Bakgrunnen for modellen var tidligere hjerneforsøk. De hadde vist at bestemte minner ikke kan lokaliseres til en bestemt del av hjernen.

Hologram av mus, sett fra forskjellige vinkler. Bildet framkommer ved interferensmønstre med lyset som treffer hologrammet. (Foto: Georg-Johann Lay, Wikimedia Commons)
Hologram av mus, sett fra forskjellige vinkler. Bildet framkommer ved interferensmønstre med lyset som treffer hologrammet. (Foto: Georg-Johann Lay, Wikimedia Commons)

Bohm og Pribram framsatte idéen om at minnene var laget som hologrammer. Hver del av hologrammet inneholdt en liten del av helheten.

Tankeprosesser var elektriske svingninger som påvirket hverandre og skapte mønstre, på samme måte som når lysbølgene leker med et tredimensjonalt hologram.

Enhet i dypet

Slike mønstre kan også beskrives av kvantemekanikken. Bohm tok idéen enda et skritt videre, og mente at det fantes en dypere virkelighetsforståelse.

På dette dypere planet blir motsetningen opphevet mellom teoriene for det ørlille og veldig store, mellom  kreftene i atomene og tyngdekraften, mellom kvantemekanikken og relativitetsteorien.

Slike tanker finner gjenklang i ny innsikt. Noen forskere mener at tyngdekraft ikke er en selvstendig kraft, men et emergent fenomen.

Det betyr at tyngdekraften oppstår ut fra summen av enormt mange ørsmå kvantemekaniske prosesser.

Tilsvarende har italienske forskere gjort et eksperiment som tyder på at også tiden er et slikt emergent fenomen, i alle fall på mikroskala, for lyspartikler.

Men Bohm tok idéene sine enda dypere enn dette. Han mente nemlig at det dype planet ville oppheve skillet mellom bevisstheten og det ytre univers, mellom tanken og materien.

Mystiske dyptenkere

Og her er vi ved det jeg tror er den andre grunnen til at fysikere blir mystikere. Faget tvinger dem til dyp tankevirksomhet. Denne tankevirksomheten tvinger dem videre ut mot tankens yttergrenser.

Som forskningsjournalist har jeg ofte undret meg over en erfaring, riktignok anekdotisk: Dyptenkere er oftere religiøse enn forskere innen fagfelt der utadvendt praksis står sterkere.

Biologer er ofte ateister. Selv om biologi og informatikk nå oftere møtes, har biologer tradisjonelt vært mer ute i naturen enn på tenkeloftet.

Nygaard og Dahl

Den samme motsetningen så jeg da jeg på tidlig 2000-tall laget en radiodokumentar om Kristen Nygaard, en av forskerne bak Simula, det første objektorienterte programmeringsspråket.

Nygaard var utadvendt og politisk aktiv, blant annet som leder av nei til EU. Han framstod ikke som spesielt troende eller med anlegg for mystisisme.

Hans samarbeidspartner i Simulaprosjektet var dyptenkeren og programmereren Ole Johan Dahl. Han var ortodoks kristen.

Varsel eller løfte?

Det samme var Donald Knuth, professor emeritus i datavitenskap ved Stanford University og en av de store guruene innen dyp systemtenkning.

Jeg møtte ham på et seminar i Forskningsparken i Oslo. Mange av studentene i auditoriet kom fram med sine lærebøker av Knuth og ba om autograf. De fikk sine autografer.

Men da jeg forklarte at jeg arbeidet med et program om sosialisten og fritenkeren Nygaard, svarte den dypt konservative og tradisjonelt kristne Knuth nei.

Hadde jeg forsøkt å stå i spagat over den gamle kløften mellom realister og mystikere? Hva betyr egentlig denne mulige sammenhengen mellom dyptenkning, mystisisme og religion?

Er den et varsel om at dyptenkningen kan gå for langt? Eller lover sammenhengen at dyptenkerne klarer å løfte religion og mystisisme ut av historiens skyggeland og inn i forskningens lys?

Lenker:

Simon Gröblacher et. al: An Experimental Test of Non-local Realism, Nature 446, 871-875 (19 April 2007), doi:10.1038/nature05677, finnes også på arXiv

Lisa Zyga: Quantum Mysticism: Gone but Not Forgotten, PhysOrg 8. juni 2009

Juan Miguel Marin: Mysticism in quantum mechanics: the forgotten controversy, European Journal of Physics, 30 (2009), 807-822

Quantum Experiment Shows How Time ‘Emerges’ from Entanglement, Physics arXiv Blog