Niels Bohr og Albert Einstein i 1925. Bohr og Einstein var respektfullt uenige med hverandre om tolkningen av usikkerhet i kvantemekanikken. (Foto: Paul Ehrenfest, Wikimedia Commons)
I denne kommentarspalten flyr forskning.nos journalist Arnfinn Christensen lavt under nyhetsradaren og kretser over grenselandet mellom naturvitenskap og filosofi.
- Gud spiller ikke terninger, skal Albert Einstein flere ganger ha sagt. Når jeg henter fram dette sitatet, er det ikke et billig forsøk på å ta Einstein til inntekt for at Gud finnes.
Trodde Einstein på Gud? Det er omdiskutert. Han kan ha brukt Gud som metafor for helheten, naturlovene, den universelle orden, som han selv hadde et levende og intenst forhold til.
Sitatet fører oss isteden via noen krøkete, men spennende omveier inn i en argumentasjon rundt Gud.
Mislikte tilfeldighet
Einstein skal blant annet ha kommet med den berømte innvendingen på Solvaykonferansen i Brussel i 1927.
Her møtte han en annen dyptenker, danske Niels Bohr, til diskusjon. Bohr hadde utviklet en ny teoretisk modell av atomet, der bestanddelene både oppførte seg som partikler og som bølger.
Samme år hadde den tyske fysikeren Werner Heisenberg presentert sitt usikkerhetsprinsipp. Heisenberg mente at det var umulig å bestemme for eksempel både masse og bevegelsesmengde til en partikkel helt nøyaktig.
Niels Bohr omfavnet Heisenbergs idé. Ingen av dem ville trolig blitt så begeistret hvis de hadde forstått at de mystiske kvanteteoriene også trakk til seg eksotiske nyreligiøse tenkere.
Det er vel egentlig ikke så rart at det skjedde. Idéen om et univers der partikler oppstår og går til grunne i det tomme rom, med mange ørsmå dimensjoner og sammenfiltring av materie over mange lysår gir fantasien vinger.
Kvantehealere og andre holistiske drømmere har mye å takke Heisenberg og Bohr for, selv om takknemligheten neppe ville blitt gjengjeldt.
Einstein på sin side mislikte at usikkerhet og tilfeldigheter fikk spillerom i de kvantemekaniske ligningene. Han sammenlignet idéen om tilfeldighet med terningspill.
Werner Heisenberg og Niels Bohr med godt dansk drikke i København i 1934. Deres versjon av kvantemekanikken ble kjent som Københavntolkningen senere. Einstein var skeptisk til den iboende usikkerheten som ble tilskrevet kvanteverdenen i denne tolkningen. (Foto: Fermilab, U.S. Department of Energy)
Perfekt biljardspill
Hva er alternativet? Et univers som følger naturlovene til punkt og prikke. Hvis vi kjenner disse naturlovene, forsvinner all usikkerhet.
Universet blir som et biljardspill med perfekt elastiske vegger og atomballer, som følger sine beregnelige baner til fullkommenhet.
Da kan naturlovene beskrive absolutt alt, fra det første store smellet og helt fram til menyen på restauranten ved universets ende, for å alludere med Douglas Adams berømte hørespill fra 1978, Hitchhiker’s Guide to the Galaxy.
Slike idéer fenger også folk med sans for orden og system, for eksempel strenge monoteister. Den gamle, skjeggete Gud løfter køen over biljardballene, og støter spillet i gang.
Annonse
Pilotbølger
Heisenberg og Bohr vant fram med sin tolkning av kvantemekanikken. Einstein tapte. Men siste dagene har jeg lest nyhetsmeldinger som kanskje ville fått Einstein til å smile, om enn litt usikkert.
Den gode gamle determinismen kan kanskje få sin renessanse, ifølge en artikkel på nettstedet Wired.
Kimen til renessansen ble sådd allerede på Solvaykonferansen i 1927. Den franske fysikeren Louis de Broglie ville fjerne usikkerhet og tilfeldighet fra teoriene.
Han tenkte seg en slags bølger som partiklene fløt på. Disse bølgene hadde topper og daler. Partiklene ble ledet mot bølgetoppene, og samlet seg der. Bølgene ble kalt for pilotbølger.
Partiklene var klart definerte. Usikkerheten i observasjonene var ikke en del av partiklenes grunnleggende natur, slik Heisenberg og Bohr mente. Usikkerheten skyldtes bare forskernes ufullkomne målemetoder.
Oljedråper
De Broglies idéer fjernet altså tilfeldighetene fra ligningene. Biljardballene var tilbake i atomverdenen, båret fram på pilotbølger.
Likevel var ikke Eistein bare begeistret. Han var også skeptisk til lignende idéer fra en av de Broglies etterfølgere, David Bohm, og kalte dem billige.
For åtte år siden klarte imidlertid franske forskere å gjenskape de Broglies pilotbølger i et oljebad. Små dråper fløt på oljebadet, og spilte rollen til partiklene i atomet, rollen som biljardballene.
Tegnefilm som forklarer dobbeltspalteforsøket på en morsom, men ifølge noen av kommentarene kanskje ikke helt faglig perfekt måte.
Kvantefenomen i klassisk system
Annonse
I oljebadet simulerte forskerne eksperimentet som ledet til oppdagelsen av kvantemekanikken, det som kalles dobbeltspalteforsøket.
I dette forsøket sendes en stråle av elektroner gjennom to spalter ved siden av hverandre. De danner et mønster som om de var bølger, og ikke faste partikler.
Da forskerne satte oljebadet i vibrasjoner, dannet bølgene de samme mønstrene rundt dobbeltspalten som elektronene gjør på kvantenivå.
Dråpene samlet seg nær bølgetoppene, nøyaktig slik de Broglie hadde forutsatt. De franske fysikerne hadde gjenskapt hans deterministiske modell i stort format, synlig for enhver.
Og viktigst av alt: De har gjenskapt kvantefysiske fenomener i et system som virker ut fra den klassiske, deterministiske mekanikkens lover.
Kanskje – kanskje ikke
En renessanse for determinismen kan virke fristende. Newtons univers hadde den samme regelmessigheten som et biljardspill.
Lik biljardspilleren kunne forskeren støte ut køen, og se atomkulene følge de teoretisk beregnede baner til punkt og prikke i sitt vel planlagte eksperiment.
Død i skjønnhet
Problemet med den vakre idéen om det forutbestemte universet, det ultimate biljardspillet, er bare at forskeren bedrar seg selv hvis han tror han kan spille Gud.
Forskeren kan ikke stå over biljardbordet med køen og sette spillet i gang. Forskeren er ikke annet enn en av ballene på bordet.
Med andre ord: Alle våre naturvitenskapelige eksperimenter er forutbestemt. Forskerne har ingen frihet til å sette opp eksperimentene og betrakte universet utenfra.
Annonse
Dobbeltspalteforsøket, Bohrs tanker om partikler og bølger, Heisenbergs usikkerhetsprinsipp: Dunk, dunk, dunk. Ballene spretter mot hverandre, slik det var tenkt å gjøre. Eller kanskje ikke en gang tenkt, for hva vet en biljardball om spilleren?
Med andre ord: Det deterministiske univers er mennesketankens og vitenskapens død i skjønnhet.
Sporminne
Forskerne bak dråpeforsøket lar oss skimte veien ut av uføret. De lanserte nemlig sin egen teori for hvordan klassisk mekanikk kunne gjenskape kvantemekanikk i stor skala.
De beskrev hvordan dråpen i utgangspunktet beveget seg kaotisk, slik Heisenberg beskriver usikkerheten på kvantenivå.
Men når dråpen beveget seg kaotisk på oljebølgene, laget den nye bølger. Disse bølgene påvirket bølgene omkring. Ut fra kaos ble et mønster dannet.
Og her kommer det viktige: For at det forutsigbare mønsteret skulle dannes, måtte utgangspunktet være kaos. Forskerne kalte fenomenet for et sporminne. Partikkelen husket på sett og vis sine tidligere bevegelser, og omsatte dem til mønstre i samspill med omgivelsene.
Video om pilotbølge-eksperimentet fra Wired Science.
Frihet på høyere nivå
Naturen viser oss mange andre eksempler på at når kompleksiteten i samspill øker, oppstår nye kvaliteter. Bokstaver er mer enn geometriske former. Ord er mer enn bokstaver. Setninger er mer enn mange ord. Et dikt er mer enn setninger.
Lyder er mer enn trykkvibrasjoner i luft. Toner er mer enn lyder. Musikk er mer enn toner.
Samspillet og kompleksiteten som sporminnet beskriver, kan være en vei ut fra determinisme på lavere nivå og inn i frihet på høyere, mer sammensatte nivåer.
Eksistensiell krise
Annonse
For oss mennesker er ikke slike tanker bare spissfindige spekulasjoner. Tar vi fysikken på alvor, er determinismen selve vår eksistensielle krise. Er jeg noe mer enn en spretten biljardball?
Først hvis vi kan tro at helheten er mer enn summen av delene, får også vitenskap, samfunn og kultur mening.
Denne troen oppstår i den samme eksistensielle krisen som hvert menneske opplever fra fødsel og gjennom stridige tenår, når det gradvis former det livslange samspillet med omgivelsene.
Noen som kan tolke
Men hvor blir det av Gud da? Hvis vi løfter blikket mot nye nivåer av kompleksitet, over det enkelte menneske, over menneskesamfunnet og samspillet med resten av naturen, aner vi kanskje begynnelsen av et svar.
For hva trenger bokstaver for å bli mer enn geometriske former, for å vokse til ord, setninger og dikt? Hva trenger lyd for å bli mer enn trykkvariasjoner i luft, for å vokse til toner og musikk?
De trenger noe som kan tolke og forstå at de er dikt og musikk. De trenger noe over seg i kompleksitet. De trenger mennesker.
Så hva trenger mennesker for å bli noe mer enn biokjemiske reaksjoner og elektrokjemiske impulser i en tankemaskin - hjernen?
Det kan gis mange svar på et slikt spørsmål. Jeg er ikke finere på det enn at jeg kaller det for Gud.
Men hva har et slikt gudsbilde med den gamle skjeggete mannen å gjøre? Den gammeltestamentlige guden som skapte verden, slik biljardspilleren støter køen mot ballen?
Svaret mitt er: En slik gud er bedre enn ingen gud, slik som Newtons klassiske fysikk er bedre enn ingen fysikk.
Jeg vil ikke være med på å gjøre narr av enkel barnetro. Enkel barnetro bærer fram en rørende tillit som aldri må kveles med kald kynisme, verken hos barn eller voksne.
Jeg protesterer først når dette bildet av den skjeggete Gud holdes opp som det eneste sanne. Da er ikke lenger barnetroen en åpen og tillitsfull barnetro. Da har den blitt forstokket, stygg dogmatisme.
Selv om hans sluttpoeng var mer dramatisk enn mitt, illustrerer tittelen godt hva jeg mener om det livets mangfold, den evolusjon som også gudsbegrepet opplever, med en stadig voksende, mer bevisst, selvbevisst og hinsides selvbevisst menneskehet.
For meg er det likegyldig hvilket navn mine medmennesker har på Gud. Det som er viktig, er at vi ikke bare kan snakke om universet i tredje person entall. Vi kan si du til universet.
