[180121] Einstein fick inte nobelpris för sina relativitetsteorier utan för sin förklaring av den fotoelektriska effekten. Men han gillade inte tanken på att den lilla världen, kvantfysiken, styrs av statistiska principer. Av kvantfysikens gigant Niels Bohr blev han motbevisad gång på gång. Deras debatt avslutades dock med en frågeställning som ännu inte är avgjord.
För ungefär hundra år sedan upptäckte fysikerna att all materia har vågegenskaper. I den värld som vi upplever med våra sinnen, snöbollar och planeter, har det ingen praktisk betydelse, men om vi betraktar världen under atomnivå får vågegenskaperna en helt annan betydelse. Frågan är om vi förstår partiklarnas dubbla egenskaper fullt ut?
Matematiskt är det inte så problematiskt. Kvantmekaniken, den matematiska metod som beskriver kvantfysiken fungerar bra för att beskriva mikrokosmos, så att alla är nöjda. Men vad beskriver kvantmekaniken egentligen? Där börjar problemen och det var här Einstein var kritisk. Han ville se en teori som kunde beskriva utfallet av varje mikrokosmiskt experiment. Kvantmekaniken kan inte det, bara ge ett statistiskt svar.
Einstein, som hade givit så eleganta lösningar på hur vår synliga värld beter sig i olika hastigheter, lärde oss att ingen materia kan färdas med ljusets hastighet. Hans relativitesteorier är logiska och motsägelsefria. Så ville han att kvantfysiken också skulle bete sig. Att inte kunna förutsäga utfallet av ett enskilt kvantfysikaliskt experiment var därför motbjudande för honom. Niels Bohr var mer pragmatisk och accepterade att vi inte kan komma längre än till att bestämma det statistiska utfallet av ett experiment. Vi vet inte enskilt vilket resultat vi får, bara spridningen av det statistiska utfallet, som samtidigt liknar en beskrivning av en vågfunktion.
Här uppstår en första problemställning: Vilken koppling har den matematiska vågfunktionen till den fysiska partikeln? Det pragmatiska svaret har varit att partikeln, exempelvis en fri elektron, har både våg- och partikelegenskaper. Ibland vågegenskaper, ibland partikelegenskaper, beroende på hur vi utför experimentet. Här började det bli rörigt – här fanns objudet ett subjektivt inslag – och fysikerna släppte successivt problemställningen. Kvantmekaniken funkade ju och det fanns väl viktigare saker att ägna sig åt!
Men Einsteins själ fick ingen ro. Tillsammans med forskarduon Boris Podolsky och Nathan Rosen skapade de en ny och elegant variant på broblemställningen. En kvantfysikalisk partikel som delas och där delarna far iväg ifrån varandra får tillsammans samma kvanttillstånd som den ursprungliga partikeln. Om exempelvis ursprungspartitkeln har spinn noll, kan delarna var för sig ha ett spinn, men av motsatta egenskaper, säg spinn upp respektive ned. Innan man mäter spinnet på den ena partikeln vet vi inte vilket spinn var enskild partikeln har. Men när man har mätt den ena partikeln vet man med säkerhet vilket värde den andra partikeln har.
På något sätt måste partiklarna ha en kommunikation med varandra. Einstein utgick ifrån att information mellan partiklarna inte kan överföras snabbare än med ljusets hastighet, i enlighet med hans relativitetsteori. Här dog diskussionen för några årtionden, innan Einsteins tankeexperiment kunde omsättas i riktiga experiment. Det visar sig att tillståndet i den andra partikeln kan avläsas snabbare än med ljusets hastighet, ja troligen ögonblickligen.
Mycket av bakgrunden till det ovan beskrivna finn även i boken av Robert Lanza och Bob Berman. De skjuter in sig på att människan kan påverka utfallet av fysikaliska händelser i själva mätprocessen. Det låter helt skruvat för många fysiker. Dessutom drar de slutsatsen att sammanvävda kvantpartiklar kan befinna sig på varsit håll i universum. När värdet på en av partiklarna har blivit mätt, så vet vi i samma ögonblick värdet på partikeln som befinner sig i en annan plats av universum! I någon mån betyder det att universum krymper.
Men vad betyder då detta för hur vi ska uppfatta kosmos? Bokens titel – Ett levande universum – antyder att de har ett radikalt annorlunda paradigm än vad fysikern Bob Berman själv är inskolad i. Robert Lanza är framstående medicinare med vida perspektiv. Som jag skrev i inledningen är alla frågor som uppstått i Einsteins kölvatten fortfarande satta under debatt. Berman/Lanza kastar in nytt bränsle i den debatten.
Enligt författarna är det kvantpartiklarnas vågegenskaper som öppnar för alternativa tolkningar av universums karaktär. Elektronen eller fotonen har ingen oberoende existens ”som ett verkligt föremål på en verklig plats, med verklig rörelse. Den existerar bara som en sannolikhet”. Dess existens är beroende av att vi iakttar dem.
Här knyter de an till den franske filosofen René Descartes som på 1600-talet uttalade sig om vårt subjekt och den omgivande verkligheten: ”Jag tänker, alltså finns jag”. Berman/Lanza återkopplar till vetenskapshistorien som från Aristoteles har gjort åtskillnad mellan kosmos och det mänskliga medvetandet, en sanning som gjort fysiken till vetenskapen hårda kärna. Men kanske var det en felaktig åtskillnad? Objektiviteten, menar de, måste ifrågasättas eftersom det är våra observationer som får föremål att materialiseras.
Nästa attack på den vedertagna fysiken gäller hur vi ska uppfatta tid. Enligt kvantmekaniken kollapsar den våg som beskriver en kvantpartikel i samma ögonblick i samma ögonblick som det görs en observation, samma sak gäller sammanvävda partiklar. Även här ligger författarnas svar i att tid är kopplad till det mänskliga subjektet. Här är argumentationen inte lika handfast som för en undersökning i rummet, men det behöver ju inte vara tillräckligt för att avfärda tankegången.
Det radikala inslaget i Lanza/Bermans argumentation är att livet och medvetandet är nödvändiga inslag i kosmos (jämför Descartes). De förespråkar en biocentristisk förklaringsmodell; ”Det finns inget universum utan perception. Medvetande och kosmos står i relation till varandra. De är samma sak”. Detta kan sägas vara den hårda kärnan i deras argumentation.
Einstein förr och de flesta idag verksamma fysiker argumenterar för fysisk realism, att fysiska föremål är verkliga oavsett om man observerar dem eller inte. Det är ett tungt argument, för det händer saker i kosmisk skala och det finns starka argument för att de har hållit på i flera miljarder år. Alltsedan Big Bang.
Personligen är jag benägen att hålla med fysikerna. En ren andevärld är svår att ta till sig. Allt som händer i mikrokosmos är då inte bara beroende av människans subjektiva observationer. Men det är bra att författarna uppmärksammar en ungefär hundraårig anomali inom fysiken som under de senaste decennierna har vuxit i betydelse, vilket Lanza/Berman tydligt visar. Som debattinlägg är boken väl värd att ta till sig. Den vetenskapliga positivism som har präglat fysiken under några hundra år är möjligen på väg in i en kris.
