Arkiv | juni, 2010

Hvad er stof?

22 jun

Når vi tænker på de konkrete videnskaber, står fysik som regel øverst på listen. Men et nærmere kig på, hvad fysikere mener, universet består af, får ikke fysik til at ligne noget særligt konkret. Den 16. juni stod en artikel i PhysOrg, “Study finds there may be multiple ‘God particles’”: [“Studie viser, at der kan være mange ”Gudspartikler”].[i] Titlen sigter til den berømte Higgs-boson og ikke til et overnaturligt væsen. Det var håbet, at den store CERN-accellerator skulle finde spor af, hvad Nobelprismodtager Leon Lederman kaldte “Gudspartiklen”, hvis opdagelse kunne hjælpe os med at samle vores forståelse af universet og ”forstå Guds tanke.” Nu kan der imidlertid ifølge forskere fra Fermilab måske være hele fem Higgs-bosoner (som ikke er blevet fundet endnu).

Frank Close skrev i en boganmeldelse i Nature om emnet.[ii] Den anmeldte bog var af Ian Sample og hedder Massive: The Hunt for the God Particle. Han gør opmærksom på, at partikelfysikere hader etiketten ”Gudspartikel”, som medierne fortsætter med at kalde den, og bemærker, at ”mange hævder, at den ikke skulle kaldes Higgs-bosonen, for teorien har en længere historie.” Det viser sig, at der er lige så meget sociologi, teori og nomenklatur som fysik på spil i opfattelsen af, hvad der ligger til grund for materie eller stof. Her er et uddrag fra Nature: 

”Alt imens W og Z bosoner, der bærer den svage kraft, anvender denne mekanisme, gør fotonen, der bærer den elektromagnetiske kraft, det ikke. Den forbliver masseløs. Hvorfor dette sker, har ingen fundet svar på… 

Bag hele denne teori ligger en anden engelsk fysiker, Jeffrey Goldstones, arbejde. I sin udforskning af spontant symmetribrud i 1961 identificerede Goldstone to bosoner, der spillede en rolle: den ene var massiv, den anden var masseløs. Begge var forskellige fra fotoner eller W-bosoner i den forstand, at de manglede den indefra virkende egenskab af kvantespin. Empiriske observationer tydede på, at den masseløse Goldstone-boson ikke eksisterer, hvilket affødte et teoretisk dilemma, der fik megen opmærksomhed på den tid fra dem, der håbede at bruge teorien som basis for en forening af den svage og den elektromagnetiske vekselvirkning. Mekanismen, der blev opdaget af de tre grupper af fysikere i 1964, forklarede, hvordan Goldsstones masseløse boson kunne forsvinde, en proces, under hvilken den gav masse til W-bosoner, der overfører den svage kraft. Det løste således to problemer ved at skabe ét nyt og banede vejen for den moderne teori om den ”elektrosvage” kraft. 

Sample vedkender sig dette arbejde, men overser dets massive kontrast, hvor spændingen ligger i dag. Ironien er, at det også i det store hele blev ignoreret i 1964. Brout og Englert omtaler det ikke i deres afhandling, selv om de har kendskab til dets manifestation i kondensmateriefysikken. Guralnik, Hagen og Kibble udelod det i deres analyse, der blev simplificeret for at fokusere på fjernelsen af dens masseløse ledsager. Higgs alene forfulgte det. Det, der i dag kaldes for Higgs’ boson er i virkeligheden Goldstones massive boson.  Selv om mindst seks fysikere kan gøre fordring på denne særlige mekanisme til frembringelse af masse, var det kun Higgs, der forstod vigtigheden af den massive boson som et kriterium for teorien.”

Her er en forståelse af fagudtrykkene ikke så vigtig som konstateringen af, at forskellige konkurrende grupper af fysikere mest af alt ser ud til at lege med skygger i mørket og opfinder begreber i takt med, at de famler sig frem. Kan en partikel virkelig være en bærer af kraft? Kan mekanismer generere masse, blot fordi en teori har brug for det? Hvor kommer denne masse fra? Uanset hvor nyttige udtrykkene og nomenklaturen er for teorien, er naturen så forpligtiget til at indrette sig efter menneskers forestillinger? Ændrede naturen pludselig egenskaber det år, da den ene Higgs-boson pludselig blev til fem? 

Det intuitive svar på det sidste spørgsmål er selvfølgelig, at det gjorde naturen ikke. Vores videnskabelige forståelse ændrede sig blot. Men kan vi da gå ud fra, at vores forståelse nu er bedre? Udvikler den sig? Ændrer vores forståelse sig løbende, og hvis den gør det, er der da noget tidspunkt, hvor vi kan sige, at vi forstår noget med blot en vis grad af sikkerhed? Kan vi gå ud fra, at vi har den rigtige historie lige nu? Hvilke uforudsete opdagelser i løbet af de næste år vil få os til at smide alt, vi lærte i 2010, i papirkurven?

Dette er seriøse spørgsmål, hvilket understreges af et andet nyligt eksempel i New Scientist: “Anti-neutrino’s odd behaviour points to new physics” [”Anti-neutrinoens underlige opførsel peger på en ny fysik”].[iii]  Reporter Anil Ananthaswamy skrev: ”Den forbløffende egenskab ved disse subatomare partikler til at ændre sig fra en slags til en anden kan have slået endnu en revne i vores forståelse af naturen.” Denne revne, skrev han, ”kan ikke forklares af den normale fysikmodel.” Fysikeren Jenny Thomas fra University College i London forsøgte at slå en munter tone an: ”Hvis effekten er virkelig, er der noget fysik, der ikke er ventet. Da er der noget nyt, som vi ikke forstår, og det er helt fantastisk!” Det er selvfølgelig også en måde at tage det på, når man opdager, at man står på bar bund. 

Husk under alle omstændigheder dette, næste gang du læser i Illustreret Videnskab, at nu er det lige før, videnskaben har en teori, der forklarer alting. Bemærk også, at blot fordi nogle teorier har praktisk anvendelse, betyder det ikke, at de er sande. Søfolk kunne også navigere sig frem ved hjælp af observationer af planeter og stjerner dengang man mente, at jorden var centrum i universet. Nu laver man mobiltelefoner, GPS’er, laserer og mange andre sindrige påfund ved hjælp af kvantefysik uden at have en anelse om, hvorfor naturen opfører sig, som kvantemekanikken beskriver det. Hvordan kan noget både være en bølge og en partikel? Hvordan kan en foton gå igennem to spalter på samme tid? Hvordan kan to partikler påvirker hinanden på stor afstand? Hvordan kan en iagttager spille en rolle i udfaldet af en kvantehændelse? Svaret er, at fysikerne har ingen anelse om dette.

(kilde: http://creationsafaris.com/crev201006.htm#20100617a)


[i] http://www.physorg.com/news195885620.html

[ii] Frank Close, “How the boson got Higgs’s name,” Nature 465, pp. 873–874, 17 June 2010, doi:10.1038/465873a

[iii] http://www.newscientist.com/article/dn19051-antineutrinos-odd-behaviour-points-to-new-physics.html