Arne Nicolaisen: Atomene og den frie tanke

Cand.real. Arne Nicolaisen har skrevet de omstridte setningene om atomlæren i Steinerskolens 2004-læreplan. Her forsvarer han formuleringene og beklag...

Tekst:

Publisert:

Oppdatert:
09.06.2010 kl 12:59

Cand.real. Arne Nicolaisen har skrevet de omstridte setningene om atomlæren i Steinerskolens 2004-læreplan. Her forsvarer han formuleringene og beklager at de er tatt ut.

Publisert: 9.6.2010

Even Gran har sporet opp tre setninger fra den tidligere læreplanen for fysikk (2004) i steinerskolene. Undertegnede har formulert de tre setningene. Min bakgrunn er cand. real. med fysikk hovedfag fra Universitetet i Oslo og to år som forsker ved en forskningsinstitusjon i Berlin, med støtte fra Deutsche Forschungsgemeinschaft, før jeg ble steinerskolelærer.

Læreplantekster pleier vanligvis ikke å inneholde så mye grensesprengende tankestoff, og de er selvsagt heller ikke et naturlig forum for å drøfte oppfatninger som hører til innenfor frontforskningen. De tre setningene ble skrevet ut fra et bevisst ønske om å legge listen for den kritiske tanke innenfor faget fysikk forholdsvis høyt, nettopp fordi dette er så viktig og dessuten ansporende for elever på dette alderstrinnet (3. vdg.). Det er godt gjort av Even Gran å ha sporet opp akkurat disse setningene i det store dokumentet som utgjør steinerskolens læreplan.

Setningene er skrevet i en kontekst som fremfor alt fremhever viktigheten av å skjelne mellom modell og virkelighet i fysikkundervisningen på videregående trinn. Det er viktig at elevene lærer at en modell alltid har et begrenset gyldighetsområde, og som historien til fulle dokumenterer: i mange tilfelle har en begrenset levetid. Vi fysikere har en lei tendens til å bli så begeistret for våre modeller at vi forveksler dem med virkeligheten og omtaler dem som om modellene var virkeligheten. Det er sikkert ikke bare jeg som har opplevd respekterte fysikkprofessorer holde forelesninger om elementærpartikler som om disse var identiske med virkeligheten.

I denne sammenheng er det viktig å være klar over at det i fysikken ikke er snakk om å bevise lover og teorier slik som i matematikken. En fysikalsk teori kan man verifisere i forhold til et eksperiment og et resultat funnet ad eksperimentell vei, ved å påvise at teorien predikerer det samme resultat, gitt eksperimentets startbetingelser. Men teorien er da bare verifisert i forhold til dette og tilsvarende resultater, og da med en nærmere angitt nøyaktighet. Historien viser at teoriene alltid har et begrenset gyldighetsområde: Et eksempel er Newtons dynamikk i forhold til den spesielle relativitetsteori. Den er brukbar så lenge hastigheten til legemer holder seg under en tiendedel av lyshastigheten. Hvis det var bevist at Newtons mekanikk gjenga virkeligheten eksakt, da ville ikke Einstein hatt noe å tilføye, da ville Newtons lover ha vært gyldige til evig tid slik som Euklids geometriske beviser er like gyldige i dag som for 2000 år siden.

Det kanskje mest berømte forsøk på å bevise at en teori stemmer overens med virkeligheten, er Newtons "bevis" for at en grønn spektrallinje er monokromatisk. Dette kan man lese om i hans berømte bok "Opticks" fra 1702. Diskusjonen om holdbarheten i dette beviset har siden bølget frem og tilbake. I 1970 ble det i American Journal of Physics, et av de mest anerkjente fagtidsskriftene i fysikk i verden, publisert en artikkel av den norske fysiker Torger Holtsmark. Den viste at man ut fra de samme kriterier som Newton benyttet, like godt kan vise at en purpur spektrallinje er monokromatisk, noe som Newton ville betakket seg for. Konklusjonen var: Beviset til Newton er ikke holdbart som bevis. Senere er forsøket som med Newtons betingelser viser at en purpurlinje er monokromatisk, gjennomført av den svenske fysiker Pehr Sällstrøm (Stockholms Universitet). Videoen som han har laget av eksperimentet, er nå offentlig tilgjengelig, og vil bli vist under en stor utstilling som skal holdes ved Alexander von Humboldt Universitetet i Berlin i september i år. Dermed er striden avgjort. Den prinsipielle lærdom man kan trekke av dette, er: Det lar seg ikke gjøre å bevise noe gjennom et eksperiment. Det er å beklage at norske lærebokforfattere ennå ikke har tatt tilstrekkelig hensyn til denne erkjennelsen i sine lærebøker eller av det ovenstående spesielle eksemplet med den grønne spektrallinjen.

Det lar seg altså prinsipielt ikke bevise at en fysikalsk teori er riktig. I denne forstand var setningen - I virkeligheten finnes det ikke noe bevis for atomteorien - tenkt. Jeg burde åpenbart ha tenkt meg muligheten av at setningen kunne bli tolket annerledes av folk som ikke er skolert innenfor faget, og som heller ikke kjenner forskjellen mellom bevis og verifikasjon, men den var jo først og fremst skrevet for fysikklektorer på videregående steinerskoler, og de burde være velkjent med den pedagogiske problematikken.

Hvorfor da trekke frem atomteorien spesielt i denne sammenheng, når det samme gjelder for teorier om f. eks. synsobjekter som spektrallinjer og bevegelse av vanlige legemer? Ja, det henger sammen med at i de lærebøkene jeg benyttet meg av i 2003 (da jeg skrev den aktuelle setningen), finnes det en del utsagn av typen: "De brownske bevegelser beviser eksistensen av molekyler". Akkurat når det kommer til atom- og molekylteori ser tendensen til å fastslå at her dreier det seg om uomtvistelige kjensgjerninger å være mest påtrengende. Atommodellene er vel også av de mest omfattende som er laget, og har sin egen utviklingshistorie som elevene lærer et lite utsnitt av.

Nå viser utviklingen av atommodellene at de går hånd i hånd med en type eksperimenter der man f.eks. lar materien fortynnes i en sterk grad, slik som i katodestrålerør (trykk ned til under 1/200 av vanlig lufttrykk), eller slik at man skaper et høyvakuum, dvs. til enda lavere trykk. Hvis man nå utsetter dette vakuumerte røret for en høy spenning , f.eks. 5-10.000 volt, og samtidig lar det være en åpen glødetråd (som gløder pga. en spenning på 6-7 volt) inne i røret, da vil det gå en elektrisk strøm gjennom dette røret. Denne strømmen er blitt tolket som en strøm av elektroner. Øker man spenningen til 20.000 - 200.000 volt, får man røntgenstråling dersom strømmen av elektroner f.eks. treffer en metallplate inne i røret.

Disse og tilsvarende typer prosesser åpenbarer materiens atomistiske natur, jeg har kalt dette prosesser som atomiserer materien. I denne sammenheng er ikke elektronmikroskopet noe unntak. Elektronmikroskop drives med akselerasjonsspenninger på f.eks. 200.000 volt, en formidabel spenning. Energirike elektroner stråles mot det man skal undersøke, og man kan som resultat iaktta visse mønstre. Jeg mener at det er grunn til å problematisere uttalelsen om at man gjennom denne prosessen "kan ta bilder av atomer", slik Bjørn Samset uttaler. Dette synes å implisere at man på disse bildene kan "se" atomene. Både elektronmikroskopet og det mønsteret man iakttar og de prosesser man har med å gjøre, inngår alle som ledd i den omfattende atomteorien. For hva er det man egentlig har "avbildet"? I den moderne kvantefysikkens bilde er atomære objekter ytterst dynamiske objekter som har en annen type eksistens enn vanlige sansbare objekter. I et intervju som Aftenposten hadde med Werner Heisenberg (en av kvantefysikkens grunnleggere) i 1976 da han besøkte Norge like før sin død, uttalte Heisenberg at han hadde holdt et foredrag for en forsamling fysikere (nærmere dato dessverre ikke angitt), og da sagt at de minstedelene som man forestilte seg som atomer, de fantes ikke. Hvorpå en ekserimentalfysiker hadde reist seg og fortørnet sagt: "Hvorfor kommer du her og ødelegger alt for oss?"

I denne forbindelse kunne man også henvise til filosofen Ludwig Wittgenstein. Han blir rangert blant de fremste i europeisk åndshistorie. Han er klar over den grunnleggende ubestemthet som hviler ved all erkjennelse, og som er knyttet til språkets medium. Den kommer til uttrykk i Wittgensteins "Bemerkninger om fargene" I, 15 :

"I hvert alvorligere filosofisk problem rekker usikkerheten ned til røttene. Man må alltid være innstilt på å lære noe helt nytt."

Dette kan sees i sammenheng med at erkjennelsen er en syntese av den verden man blir var, og den som kan tenkes. Den verden man blir var, har den svenske betegnelsen "varseblivning" (tysk: "Wahrnehmung"). Det finnes knapt et norsk uttrykk for dette. Den annen del kunne kalles "begrep" eller "betydning". Det er innlysende at betydningen (begrepet) ikke kan utledes av det man blir var. For så vidt er erkjennelsen evig uavsluttet. Men man kunne også si at betydningen (begrepet) er det den enkelte tilføyer. Den verden du blir var, er et resultat av din menneskelige (legemlig, sjelelig, åndelige) konstitusjon. Den verden du blir var, er DIN verden. Betydningens (begrepets) verden er alles verden.

Samsets utsagn om at bildene av atomer godtgjør at atomteorien dermed er bevist, innebærer at han mener å kunne utlede verden (virkeligheten) av det han SER, altså av det han blir var. Dette er naiv realisme.

Den ovenfor skisserte forståelse av erkjennelsen av verden (virkeligheten) hviler på den forutsetning at mennesket bærer i seg den totale verden, selv om den enkelte erkjennelse er partikulært knyttet til det den enkelte blir var.

Den engelske forskeren Nick Thomas (Wing Commander i RAF og utnevnt til sjef for en forskningsavdeling i RAF da han avsluttet sin militære karriere, og forfatter av den meget interessante boken "Rethinking Physics") trakk en gang frem følgende analogi for meg: Rør rundt i et vannglass med en pinne. Da oppstår det en vannvirvel i glasset. Hver gang man gjør dette på samme måten, oppstår samme vannvirvel. Vannvirvler er virkelige og meget interessante fenomener og er vel verd å studere, men likevel vil ingen falle på å si at vann er bygget opp av, eller består av vannvirvler.

Dette leder hen til tanken om at de atomære fenomenene er noe som oppstår ved bestemte prosesser, de være seg kunstige, som i partikkelakseleratorer og elektronmikroskoper, eller naturlige, som i radioaktive stoffer eller i kosmisk stråling. Dette har fått meg til å problematisere forestillingen om at vi må anta at materien, før den er utsatt for slike atomiserende prosesser, består av atomer og molekyler. Hva en slik jomfruelig materie egentlig er, kan vi egentlig vite det ut fra atomfysikken? Vet vi egentlig hvordan en slik materie med alle de sansbare egenskaper den besitter, i tilfelle skulle være bygget opp av atomer? Det ville jo innebære å utlede virkeligheten (verden) ut fra våre atomforestillinger eller vår felles betydningsverden. Det er like naivt som den "motsatte" utledningsvei, nevnt ovenfor.

Dette er bakgrunnen for setningene: "Moderne fysikk er fullt forenlig med begreper om at materien i utgangspunktet ikke er atomisert eller elektrifisert. Atomfysikken kan forklares ved at bestemte prosesser atomiserer materien". Dette betyr selvsagt ikke at jeg avviser atomfysikken, elementærpartikkelfysikken eller kvantefysikken. Alle resultater og fenomener knyttet til denne delen av fysikken anerkjennes fullt ut og elevene blir lært opp i disse disiplinene etter alle kunstens regler.

Svein Bøhn nevner i sitt innlegg at Oslo By Steinerskole i år hadde 4 fysikkelever (av i alt 9) som fikk beste karakter på sin fordypningsoppgave, vurdert av to erfarne fysikklektorer i offentlig skole. Alle disse 9 har vært mine fysikkelever i 3 år. Etter sin oppstart i 2001 har Oslo By Steinerskole uteksaminert 7 kull med realfagselever som har blitt undervist i realfag på høyeste nivå på videregående trinn. Erfaringen er entydig: Elevene får over gjennomsnitt gode resultater, begynner på ulike realfagsstudier, sivilingeniørstudier ved NTNU, medisin, arkitektur i Oslo, ingeniørhøyskoler og lignende eller mer prestisjetunge studier som f.eks. fysikk ved Imperial College i London eller Computer Science ved Cambridge University. Tilbakemeldingene er klare: De klarer seg bra sammenlignet med elever fra offentlige skoler, selv om de er innstilt på å tenke nytt om alle vedtatte sannheter.

Avslutningsvis kan jeg altså for leserne opplyse at jeg er godt fornøyd med Even Grans overskrift om at det ikke finnes bevis for atomteorien. Der er Steinerskolen fullt på høyde med en presis forståelse av dagens vitenskaplige og filosofiske erkjennelse. Dessuten mener jeg at det er synd at det ikke ble funnet plass til de viktige erkjennelsene jeg har trukket frem ovenfor i den nå gjeldende læreplanen for Steinerskolen. Innleggene og kommentarene både fra steinerskolehold og fra andre leg og lærd på nettsiden "Fri Tanke" har demonstrert at det eksisterer et behov for en slik voksenopplæring.

Cand.real Arne Nicolaisen

Siste nytt i Debatt

Morten Horn framstår selv som en humanistisk «yppersteprest»

DEBATT: Anniken Fleisje mener Morten Horn selv postulerer ett syn på krig og livssynsbetjening som den rette humanisme. OPPDATERT: Les Morten Horns svar.

DEBATT: Morten Horn svarer på Anniken Fleisjes utspill om at Horn selv «forteller oss andre hva livssynet vårt går ut på og hva vi bør tenke».

Vi stiller opp som livssynssamfunn

DEBATT: Det er bedre at Human-Etisk Forbund, og ikke staten, sertifiserer felthumanister, skriver Kristin Mile.

– Canada har vedtatt en juridisk, medisinsk og pasientrettslig uholdbar dødshjelplov
DEBATT: Alt for mye religionskritikk, HU?
Annonse
Annonse
Do NOT follow this link or you will be banned from the site!