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.
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.
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.
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
Annonse
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. (Foto: (Bilde: NASA, ESA, Harald Ebeling (University of Hawaii at Manoa) & Jean-Paul Kneib (LAM)))
Annonse
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.
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.
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). (Foto: (Figur: Fastfission, Wikimedia Commons))
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?
Annonse
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?
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.
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.
