Litt om ingenting og fysikkens lover

- Det må være lov å si, uten å bli beskyldt for å være arrogant, at naturlovene er mer fundamentale enn Norges lover, skriver Øystein Elgarøy.

Tekst:

Publisert:

Oppdatert:
18.06.2009 kl 13:06

Faren min var i sine studentdager med i redaksjonen for Realistforeningen ved Universitet i Oslos avis "Husbjørnen". Mens han var det, presterte han å starte en artikkel med ordene: "Lurer De på hva De skal bli? Ta embetsstudiet i juss i mens De tenker Dem om!" Det burde være unødvendig å si at denne innledningen ikke skaffet ham nye venner blant jusstudentene.

Jurister og realister har det til felles at vi er opptatt av lover. Men det må være lov å si, uten å bli beskyldt for å være arrogant, at naturlovene er mer fundamentale enn juss. Enhver som ønsker å påstå det motsatte inviteres herved til å forsøke å bryte tyngdeloven ved å hoppe ut fra kontorvinduet mitt.

Ikke alle naturlover er like fundamentale. Ligningene for hvordan en væske oppfører seg kan utledes fra Newtons bevegelseslover. Kjemiens lover kan, i hvert fall i prinsippet, utledes fra kvantefysikken og elektromagnetismen. Jeg er noe så gammeldags som en reduksjonist: fysikkens lover er grunnlaget for alle andre sammenhenger i naturen. Det er gode grunner til å mene at de lovene vi kjenner nå ikke er de mest grunnleggende, og en av de viktigste oppgavene for fysikere er å finne ut av hva de mest fundamentale lovene er. Uansett om politikere og Forskningsrådet foretrekker at vi bruker tiden vår på å utvikle miljøvennlig energi.

Ord bør brukes med omhu. Det samme ordet kan ha, om ikke forskjellig betydning, i det minste ulik valør avhengig av anledningen. "Bonde" betyr ikke det samme på Senterpartiets landsmøte som på hjemmekampene til Vålerenga. Ordet "lov" kan på tilsvarende måte være villedende. Vi snakker både om Norges lover og fysikkens lover, og er ikke alltid bevisste på at "lov" betyr noe helt annet i den første sammensetningen enn i den andre.

Norges lover er normative. De setter grenser for hva vi kan gjøre eller unnlate å gjøre uten en eller annen form for straff. Vi kan komme til å bryte dem, enten uforvarende eller med vilje. Videre er de vedtatt av Stortinget, slik at det står en lovgiver bak.

Vi snakker ofte om fysikkens lover som de er normative. Tyngdeloven sier at en stein som slippes må falle til bakken. Maxwells ligninger bestemmer det elektriske og magnetiske feltet fra en ladning i bevegelse.

Hvis denne måten å snakke om fysikkens lover på tas for bokstavelig, leder den til misforståelser. Steinen prøver ikke å følge tyngdeloven. Den aner ikke hva gravitasjon er, stakkars. Fysikkens lover er deskriptive: de beskriver hva steiner faktisk gjør. Lovene eksisterer ikke uavhengig av den fysiske virkeligheten. Det er den førstnevnte som er det primære.

I en ofte sitert setning fra boken "A brief history of time" spør fysikeren Stephen Hawking om hva det var som pustet ild inn i fysikkens lover og ga dem et univers å beskrive. Jeg håper at han irriterer seg over å ha skrevet noe slikt, for dette er å sette tingene på hodet. Universet var der først, naturlovene er vår beskrivelse av det. Vi undrer oss aldri over at det svarer et terreng til kartet vi ser på.

Hvor kommer fysikkens lover fra? De er som sagt trukket ut av erfaringer og eksperimenter, men hvis alt vi var interesserte i å finne var ligninger som beskrev målinger, finnes det et utall av matematiske uttrykk vi kunne satt opp. Fysikeren Victor Stenger argumenterer i boken "The comprehensible cosmos" for et syn på fysikkens lover som jeg har fått en viss sans for: de fysiske lovene er de ligningene som følger dersom vi krever at ikke noe tid, sted, retning eller bevegelse skal være spesiell.

På overflaten virker ikke dette så oppsiktsvekkende for en fysiker. Det er for eksempel velkjent at loven om bevaring av energi følger av at ikke noe tidspunkt er spesielt, og at relativitetsteorien følger av at ingen observatør er spesiell. Jeg husker ennå følelsen av å ha forstått noe vakkert da jeg som student lærte at kravet om at teorien for elektromagnetiske krefter skal være i samsvar med relativitetsteori og kvantemekanikk, og samtidig ha en symmetri av mer teknisk art, fører til at fotonet, partiklene som lys består av, ikke kan ha masse.

Essensen i Stengers syn er imidlertid at disse symmetrikravene gjør det klart hva fysikkens lover egentig er: de er føringer på hvilke beskrivelser av virkeligheten som har noen mulighet for å stemme. Fysikkens lover er regler for hva teoretiske fysikere bør gjøre for i det hele tatt å ha sjanse til å ha rett.

En interessant konsekvens av denne måten å betrakte universet på, er at naturlovene er akkurat slik vi ville forvente at de var dersom universet startet i en svært enkel tilstand uten foretrukne tidspunkter, ingen foretrukket retning, ingen foretrukket bevegelse. Kort sagt ingenting, eller så nær ingenting som det er mulig å forestille seg. Men det universet vi ser rundt oss ser ikke så enkelt ut. Det er imidlertid viktig å skille mellom fysikkens lover og løsningene av ligningene som uttrykker dem. Løsningene av ligningene har ofte lavere grad av symmetri enn ligningene selv. For eksempel er planetbanene i solsystemet vårt ellipser, selv om ligningene som styrer deres bevegelse har kulesymmetri.

I fravær av en ytre energikilde vil tilstander med høy symmetri spontant bevege seg over i tilstander med lavere symmetri, som for eksempel når vanndamp blir til flytende vann, og fryser så til is. Siden ingenting er mer symmetrisk enn ingenting, er med andre ord fasen vi kan se for oss som utgangspunkt for universet ustabil. Svaret på hvorfor det finnes noe i stedet for ingenting kan med andre ord være at ingenting er ustabilt! Man kan lage modeller som er konsistente med alle fysiske lover vi kjenner og som beskriver hvordan et univers som vårt kan oppstå spontant fra en slik tilstand.

Er dermed det berømte spørsmålet om hvorfor det finnes noe og ikke ingenting besvart? Neppe, i hvert fall ikke til alles tilfredsstillelse. Er tilstanden Stenger ser for seg som utgangspunkt for universet virkelig ingenting? Jeg er ikke sikker, men jeg er i utgangspunktet usikker på om det gir mening å stille spørsmålet i det hele tatt. Stengers beskrivelse av fysikkens lover, er imidlertid interessant. Den viser at dersom vi i det hele tatt kan snakke om at noen har laget naturens lover, er det vi som har gjort det.

Øystein Elgarøy er professor i astrofysikk ved Universitetet i Oslo

HTML .fb_share_link {
PADDING-RIGHT: 0px; PADDING-LEFT: 20px; BACKGROUND: url(http://static.ak.fbcdn.net/images/share/facebook_share_icon.gif?2:26981) no-repeat left top; PADDING-BOTTOM: 0px; PADDING-TOP: 2px; HEIGHT: 16px
}

Del på Facebook

Faktaboks

- Jeg er noe så gammeldags som en reduksjonist: fysikkens lover er grunnlaget for alle andre sammenhenger i naturen. Men det er gode grunner til å mene at vi ikke har funnet de mest grunnleggende ennå.

- Man kan lage modeller som er konsistente med alle fysiske lover vi kjenner og som beskriver hvordan et univers som vårt kan oppstå spontant.

Siste nytt i Kommentar

– Tønsberg var et godt utgangspunkt for etablering av et lite brohode

Tønsbergs samfunnstopper var om bord da Human-Etisk Forbunds første fylkeslag utenfor Oslo startet opp for 50 år siden, forteller grunnlegger Lasse Jahnsen.

Frankrikes tvilsomme forhold til religionsfrihet

KOMMENTAR: – Burkini-forbudet viser den stygge siden ved landets forhold til alt annet enn flertallets katolisisme eller ateisme, skriver Audhild Skoglund.

Det er ikke «raushet». Staten er forpliktet til å gi penger til tro og livssyn

KOMMENTAR: Har du meninger om pengestøtte til tros- og livssynssamfunn? Les denne artikkelen.

– Vi burde ha svart at vi ikke er den typen livssynsorganisasjon
Humanistisk konfirmasjon møter mindre motstand
Donald Trump - de konspiranoides presidentkandidat
Annonse
Annonse
Do NOT follow this link or you will be banned from the site!