Rommet så langt, Verden så stor E-Book

Christian Hermenau

• Herausgeber: neobooks
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2020

Seitenzahl: 302

Beschreibung

Er det virkelig sorte hull, hvorfor roterer galakser så fort, er det på grunn av mørk materie eller har vi misforstått noe? Er teorien om det store smell virkelig den tenkelige måten å konstruere et univers på? Hva er rom og tid? Kan den være bøyd og buet, eller fører ikke denne ideen oss videre? Fysikken i dag er mer ubestridt enn noen gang før. Det ser ut til å ha suverene svar på alle grunnleggende naturspørsmål. Men faktisk er de avgjørende spørsmålene uavklarte. Kanskje er det bare noen få, men avgjørende endringer som trengs for å bringe bevegelse tilbake i helheten. Her tar forfatteren et kritisk blikk på fysikkens grunnleggende teorier og søker ideer og måter å forstå verden på det største og minste.

Leseprobe

Rommet så langt, Verden så stor

Fra søket etter de elementære

i den minste og største

Christian Hermenau

Innholdsfortegnelse

Introduksjon

Begynnelsen på fysikk

Galilei , Newton, Einstein

Keppler, Gutenberg, Luther

Fysikk i dag

Det store smellet

Romtid

Masse

Rom og Felt

Lys

Et voksende univers

Et lukket Univers

Endringer i Universets Struktur

Sfærenes Stabilitet

Rødforskyvning

Linjeelementet

Elektrisk Trykk

Kanten av Verden

Usikkerheten

Vakuum

Bevegelse

Egen-tiden

Treghet

Tid

Universets Sentrum

Spinnet

Kompleks Liv

Svart Hullene

Kernfusion

Små bak akselerasjoner

Tilkoblinger

Mørk Materie

Overdimensjonerte Masseakkumuleringer

Gravitasjonslinser

Den sterke Interaksjonskraften

Fargelader

Kvarks og Planene

Elektriske Punktladninger

Enkle Tilkoblinger

Lag og Strengs

Konklusjon

Introduksjon

En liten gutt satt i sanden, noe fjernt fra de andre barna på lekeplassen, raket, ordnet kornene i linjer og jevnet ut haugene med sand, som er så kaotisk for ham, disse mange små uregelmessige åser til et jevnt felt. Raken og skuffe kjørte frem og tilbake til alt tilfredsstilte kravene hans. Så tok han sin elskede massive tre-traktor og beveget sakte det tunge kjøretøyet gjennom den bare så arbeidskrevende flatet sand. Onkelen hans hadde bygget traktoren for ham. Med mye kjærlighet hadde han tålmodig laget den av metall og tre til nevøen. Nå lå nevøen på siden i sanden, kjempet seg dypere og dypere ned i den rakede overflaten med traktoren og nynnet tilfreds. Han var langt borte med tankene, så bevegelsen med konsentrasjon og kjente kraften som motarbeidet ham.

I bakgrunnen lo de andre barna på lekeplassen og skrek med, kjempet slagene sine, erobret deler av lekeplassen, delte i godt og ondt, forsvarte lysbildet, fyrte pinner mot angriperne deres, skrek og skrek og hadde det moro. Ikke så gutten vår med traktoren. Å spille krig var ikke hans greie, og de mange andre barna gjorde ham nervøs i stedet for at han vil væresammen med dem. Akkurat som de andre elsket sin høye samvær, lekte med sine jevnaldrende, likte han den kjølige sanden under seg, de stille lydene som traktoren gjorde, og var så alene, fornøyd med alt. Han hadde sin fred, ingen oppgaver, ingen forpliktelser, måtte ikke tenke på ingenting, han følte seg fri og trygg.

Han var et pent barn med en for kantete bakhode, slik moren fant. Dessverre snakket han bare sent, bare lite, og da han straks formulerte fullstendige, velformede setninger, som han først og fremst stille resiterte til seg selv for sikkerhets skyld, før han uttalte dem høyt. I tillegg tok han ofte ganske lang tid for faktisk enkle hensyn, slik at foreldrene hans allerede var bekymret for at sønnen deres kunne være noe tilbakestående. "Albert! Læreren din er der," kalte moren, en veldig omsorgsfull, disiplinert kvinne, full av store forventninger når det gjelder den drømmende lille kjæresten. Han skulle læres av en huslærer før han gikk på skolen. Han var hennes øyestjerne, men hun hadde også en klar ide om hva som ville bli av ham senere, og det inkluderte en god utdannelse. Han skulle bli en utdannet mann, han skulle også studere og hun ønsket ikke å overlate det til tilfeldighetene. Heldigvis var det faren og onkelen hans, som ikke tok livet så alvorlig. Begge visste om den siste utviklingen innen elektroteknikk og elsket å ta barnet med inn i den mystiske verden av elektrisitet. De forklarte tålmodig fenomenene af spenning og strøm til ham i timevis. Det var i den lille guttenes øyne den virkelig spennende verdenen. I en tid da gatene fortsatt ble brukt av hestevogna, var strøm og magnetisme det mest spennende en gutt kunne oppdage. For ham var det den moderne store, brede verdenen. Det brant i ham å observere og forstå hemmelighetene til elektrisitet og magnetisme.

Den Einsteins - et liberalt, kjærlig, lite samfunn. Far Hermann var en fritenker som hadde liten respekt for dogmer og ritualer. Herman og Pauline Einstein var fremmed for stiv autoritets tenking. De tenkte gradvis, kultiverte felles samtale ved bordet, fremmet lesing og musikk. I dette harmoniske, sikre familiemiljøet kunne lille Albert utvikle seg fri eller bare føle seg vel. Hans overdreven fantasi fant ny maten i familien igjen og igjen, og hjernen hans ble so stadig stimulert til hans ånd sakte utviklet seg til det senere geni. Det var ikke den hatede skolen som gjorde ham til det han senere ble. Tvert imot, det må nesten sies at han til tross for skolen beholdt sin ukonvensjonelle måte å tenke på. Skolen på 1800-tallet var brutal, sett fra en liten, følsom gutt. Den prøvde å produsere små lydige etterfølgere i stedet for å oppmuntre kreative og kritiske mennesker. Disiplin og orden var også det høyeste budet her. Staten trengte borgere som ville gå i krig med iver hvis fedrelandet ble truet, og det er derfor ikke overraskende at lille Einstein hatet autoritær alvor og vold og mistet all interesse for undervisning. Han droppet fra skolen i en alder av 15 år og fulgte foreldrene til Milan, der han bodde i et år uten noen utdanning eller opplæring.

Albert Einstein var en ekstraordinær mann som ble så berømt ikke bare for sine store prestasjoner, men også for sin originalitet. Han legemliggjorde, som knapt noen andre, drømmen om uavhengighet og frihet i ånd, som fungerer som et forbilde for mange. Fram til i dag former Einstein fremdeles bildet av den spredte fysikeren som ser på verden på en åndelig måte.

I hans tidlige barndom dukket en slik utvikling ikke opp med det første. Og da han forlot skolen som tenåring, ville han antagelig blitt spådd slutten av karrieren.

Hans far og onkel kan ha lagt grunnlaget for hans tekniske og vitenskapelige interesse, og moren ga ham ambisjonen om å oppnå store ting og en kjærlighet til musikk. Men er det nok til å forklare hans geni? I Einsteins tilfelle ville ingen ha kunnet forutsi at han ville bli den mest berømte fysikeren på 1900-tallet.

Begynnelsen på fysikk

Med sin generelle relativitetsteori og sitt arbeid på kvanteteori er Einstein på terskelen til moderne fysikk. Klassisk fysikk før Einstein ble påvirket av mange viktige fysikere som Galilei, Newton eller Maxwell. Antallet store personligheter som hjalp til med å oppføre bygningen av klassisk fysikk er langt, for langt til å liste opp dem alle. Opprinnelsen til fysikk, i sin vitenskapelig strenge form, ligger hos Galileo Galilei, mens han virket bare 250 år før Einstein.

Selv i gamle tider var det mange forskere som tok for seg naturfenomener, noen av dem formulerte dem også matematisk, men antikkens fysikk var fremdeles hovedsakelig en fysikk som beskrev naturen. God kunnskap var tilgjengelig, for eksempel om lufttetthet, økningen av varm luft og magnetisk tiltrekning. Oppdriftsloven er ifølge Archimedes lært på samme måte også i dag på skolen. Spesielt ideen om lys som et geometrisk fenomen ved refleksjon og refraksjon var velkjent og drev opp mistanken om at matematiske regler i naturen er i sin ideelle form. Aristoteles, født 384 år f.Kr., kalte ganske enkelt arbeidet sitt "fysikk". Han myntet dermed navnet fysikk, selv om hans beskrivelse av naturen ennå ikke samsvarer med dagens vitenskapelige form. Likevel var funnene hans avgjørende for den vitenskapelige verden fram til tidlig moderne tid. Selv i senmiddelalder og i renessansen måtte naturvitenskapene forholde seg til aristotelisk naturvitenskap. I løpet av en periode på 2000 år hjalp den aristoteliske naturfilosofien til å forme folks syn på verden.

Den nåværende formen for det fysiske synet på verden fullføres av det fysiske alt avgjørende instrumentet, eksperimentet. Alle ideer, enhver antagelse, hver hypotese og teori må testes empirisk. Dermed skiller fysikk seg fra filosofi og teologi, men også fra all metafysisk lære. Påstandens avgjørende punkter må utarbeides nøyaktig og undersøkes i et eksperiment som er så ideelt som mulig, repeterbart når som helst og universelt gyldig. Dette er den eneste forskjellen mellom en fysisk teori og en fiksjon. I tusenvis av år var dette slett ingen selvfølge. I motsetning til vårt teknologiske, rasjonelt opplyste samfunn, var kunnskap og fantasi uskarpt. Hverdagen ble bestemt av fantasifulle, fornuftige beskrivelser. Sannsynligvis ville folk ha reagert uforståelig med å stille spørsmål ved fakta som var selvinnlysende eller til og med for å sjekke dem med stor kostnad. Tenkningen forutså ikke dette alternativet i det hele tatt. Dette reformerte seg grunnleggende bare i moderne tid. Med oppdagelsen av nye land og den raske økningen i kunnskap gjennom utskrift, endret hver enkelt menneskes verdens kunnskap. Flere og flere personligheter stilte spørsmål ved den gamle ordenen og åpnet seg for de nye oppdagelsene med hengivenhet.

I denne sammenhengen er det ikke overraskende at selv en mann som Galilei begynte å systematisk testa den forrige kunnskapen, fysikken til de gamle, i eksperimenter og dermed kom til helt nye evalueringer og naturvurderinger. Skaperverket og naturlovene ble ikke lenger betraktet som en verden som var ment av Gud, designet og realisert i en skapelseshandling, som utvilsomt ble akseptert, men målinger og analyser ble utført, hvorfra ligninger og aksiomer resulterte. Friheten til det fantastiske, de mange mulighetene, som hjernen vår også viser oss som realistiske muligheter, ble redusert til en etterprøvbar finittet og en ordnet regelmessighet av naturen, ved hjelp av formler og ligninger.

Til å begynne med ble verden vår mye mindre og smalere, men som vi vet, utviklet nye, helt ufattelige verdener seg ut av denne metodikken og til slutt en så utrolig teknikk at den langt overgikk fantasien til antikken om hva som kunne oppnås.

Galileo hadde installert eksperimentet i fysikk med sin autoritet og dermed fullført fysikken til Aristoteles og Sokrates med empiriske bevis. Dermed ble det en ekte moderne naturvitenskap. Hver idé, hver hypotese og hver teori som måtte testes gjentatte ganger på naturen, og plutselig kom flere og flere hemmeligheter fram, som smalt i naturfenomenene og bare ble oppdaget gjennom eksperimentet. Dermed utviklet en egen gren av fysikk, eksperimentell fysikk, som enten prøvde å bekrefte teoriene, bestemte kjente mengder og konstanter mer og mer presist eller til og med forsket eller utviklet noe nytt, dvs. gjennomført ekte grunnleggende forskning. Funnene av eksperimentell fysikk var da igjen grunnen til teoretisk fysikk for å forbedre hypotesene og teoriene eller for å fullstendig redesigna dem.

Galileo Galilei kan dermed kanskje beskrives som fysikkens far i dag, hvis man i det hele tatt ønsker å gjøre en klassifisering. Det er forbløffende at hans universelt gyldige lover, i sammenligning med Aristoteles, skyldtes unøyaktige generaliseringer. Aristoteles kunne heve sirkelen til den mest perfekte bevegelsesformen og bygge bevegelsene til stjernene på den. Hvis man er avhengig av eksperimenter, er disse alltid ufullkomne, spesielt med tidens midler. Hvis man likevel ønsker å utlede universelle lover fra dem, må man idealisere dem i tankene. I tankeeksperimenter kan man for eksempel forestille seg rom som tom for luft eller friksjonsfri og innlemme dette i ens eksperimenter. På denne måten kommer man til forbindelser som, selv om de bare gjelder den ideelle materie, likevel inneholder essensen av naturen i form av en lov. 

Selvfølgelig Galilei hadde også personlighet og anerkjennelse av den profesjonelle verden bak ham, for å fullstendig løsne kunnskap om naturen fra filosofi og dermed sette den på et nytt nivå. Til tross for vanskeligheter med myndighetene, likte han et høyt omdømme blant eksperter,

særlig utenfor Italia, og fysikkens vei begynte med hans arbeid med mekanikk.

I mellomtiden har fysikkens sosiale image og dens betydning for samfunnet, så vel som for filosofi, forandret seg fullstendig. Når det gjelder spørsmålet om opprinnelsen til alt å være, er det ikke lenger teologi som er den eneste autoriteten, bortsett fra filosofi, som svarer på de grunnleggende spørsmålene som blir anerkjent. Så langt har fysikk alltid stått i skyggen av matematikk og filosofi og måtte holde seg utenfor de overordnede spørsmålene om skaperverket. Teologien la grunnlaget. Mennesket måtte holde seg til det. I filosofi ble faglige spørsmål om tenkning, også om naturhendelser, drøftet teoretisk og forsøk ble gjort på å innlemme klarheten i matematikk og logikk i verdensstrukturen. Men gjennombruddet av fysikk som en eksakt vitenskap kom først når tenkningen til hvert enkelt individ ble mer kritisk og rasjonell. Først etter at folk begynte å kjenne seg igjen og bli klar over deres individualitet, var det mulig for dem å stille spørsmål ved den bibelske skapelsen. Fra da av kunne de forstå naturlovene analytisk, objektivt og nøkternt.

Mens italieneren fortsatt måtte kjempe for ryktet til sin person som fysiker i det generelle samfunn, nyter en fysikkprofessor nå stor prestisje, selv om han forblir ukjent. I dag var det ingen som håner det hvis noen introduserte seg som fysiker.

Fysikere står for intelligens og visdom. Det sies at fysikere kan forstå komplekse fakta og finne løsninger for dem. Det er de som i dag tenker på universets opprinnelse, om verdens store spørsmål og bestemmer hva som er godkjent som akseptert mening og hva som ikke er det. Det er ikke lenger teologi og filosofi som finner så mye respekt og hørsel i samfunnsdiskusjonen om hvor fra og hvor til, som fysikk. Hvorvidt med rette eller galt og om man virkelig bør ta enhver fysiker på alvor, er et annet spørsmål. De forvirrende, rare formlene og likningene alene, med sine mange abstrakte tegn, har noe å respektere. Ligninger som tar opp en hel panellengde og transformasjoner, bevis og beregninger som strekker seg over mange store paneler i et foredrag er kjedelige og vanskelige å følge selv for fysikere, men har en respektfull effekt.

Veien til å bli fysiker er lang og krevende, og de virkelig spennende temaene blir ofte bare kort behandlet eller forsvinner igjen fra klarhet tilbake til abstrakt matematikk. Å studere fysikk gir liten rom for filosofiske betraktninger. I de fleste tilfeller forblir opplæringen veldig objektiv og edru, med høy grad av fordypning.

Fysikk er en grunnleggende vitenskap. De avanserte naturvitenskapene og teknologien bygger på funnene sine. Fokuset er verken på søknad eller på om det er viktig for folk å dra nytte av det på noen måte. Den tar for seg de grunnleggende fenomenene i naturen og prøver å forklare deres egenskaper og oppførsel i modeller og lover. Hvis man leser om de store funnene i moderne fysikk, blir man oppfordret til å tenke på elementære ting som materie eller rom. Hvis man senere studerer fysikk, merker man hvor lite det sublime spiller en rolle i studien og hvor objektivt undervisningen omhandler det mystiske, det ukjente. Selv i det senere aktivitetsfeltet til en fysiker er det ikke mer diskusjon om de store, åpne spørsmålene enn på andre samfunnsområder. De virkelig store, spekulative spørsmålene om fysikk ble senere kun behandlet profesjonelt av en ekstremt liten, nesten elitistisk sirkel ved de store grunnleggende laboratoriene og i de viktige universitetene. Mange fysikere, men også personer fra andre fagdisipliner, som tenker over verdensstrukturen, blir vanligvis nektet denne tilgangen. Bare de som har tilgang til fysisk tidsdominerende akademiske tidsskrifter, vil bli lyttet til. Dette krever et rykte. Et respektert institutt eller et stort forskningslaboratorium må stå bak ham. Utenforstående har ikke en sjanse. Det handler ikke om å utvikle gale ideer og kreative tanker, gjøre feil, prøve ut noe og lære av det, men om hvem som har tilgang, hvem som er i toppen, hvem som leder an, hvem som bestemmer hva som er riktig og hva som er galt. Men selv i ekspertkretsene blir kritikk eller oppdagede feil ikke sett på som berikelse på vei til ny kunnskap, men de blir vurdert som et angrep på egen person. Andre forskere anses som konkurrenter for de få karrierestillingene.

Den tilsynelatende så objektive fysikken bestemmes i de store, spekulative spørsmålene av noen få, og selv om de økende inkonsekvensene veier tungt på den, fortsetter karrierer innen fysikk å bygge videre på de velprøvde standardmodellene som er fast i hendene på den gamle ordenen.

Galilei kranglet fremdeles med autoriteten til kirken, som hadde bestemt alt i århundrer, og med teologene, som ble holdt høyt aktet av samfunnet - han, som en liten Mathematicus, mot kardinalene i Roma. I dag er det fysikkens mekanismer som utvilsomt har produsert de høyeste standarder, men nå, på grunn av kvaliteten på resultatene og etableringen, har frosset i bevegelsesløshet.

Som på alle områder av menneskelig sameksistens handler fysikk ikke bare om sannheten, selv om den må tjene som et alibi for mennesker som tenker vitenskapelig, men også om innflytelse og makt, karrierer, omdømme og penger. Fysikken i det 21. århundre er heller ikke fri for dette, og vi bør fortsette å være kritiske til de aksepterte læresetningene.

Galilei , Newton, Einstein

I Galileis tid så verden mye enklere ut fra dagens synspunkt. Han måtte bare overbevise myndighetene om at jorden roterte rundt sin egen akse og ikke universet rundt jorden. Men er det virkelig så lett å forklare? Hvorfor legger vi ikke merke til noe av jordens bevegelse, selv om den tilbakelegger hele omkretsen på bare 24 timer, ved ekvator. Må vi ikke slenges vekk? Hvorfor blir vi ikke svimmel med disse høye rotasjonshastighetene?

I det minste kranglet kritikerne og var ganske sikre på at de hadde rett. Vi må føle det på en eller annen måte når jorden beveger seg under føttene dine. Vi trenger ikke å sjekke noe sånt heller - det ville rett og slett være klart!

På jakt etter et ugjendrivelig bevis på at jorden roterer og at vi fremdeles ikke flyr bort eller føler bevegelse, oppdaget Galilei treghet av kropper. Han observerte nøyaktig hvordan massene oppfører seg når de beveges jevnt, om og om igjen. Så generaliserte han observasjonene sine til den ideelle materie og utviklet fra den en lov for alle kropper som beveger seg jevnt, som han kalte treghet. Dermed la han merke til, gjennom studiet av bevegelse, at fysiske lover er uavhengige av referansesystemets bevegelsestilstand. Så han definerte på den ene siden inertialsystemet som et referansesystem, som er kraftfritt og på den andre siden relativitetsprinsippet, som alle treghetssystemer er likeverdige. I tillegg utviklet han en koordinattransformasjon for å kunne overføre de forskjellige referansesystemene til hverandre. Galilei geometriserte verden. Ja, selv gikk han så langt i euforien sin at han så på hele verden som geometri og var ekstremt vellykket med denne grunnideen.

Bare noen generasjoner senere, Isaac Newton, en av de viktigste fysikerne i England, baserte sin universelle lov om gravitasjon på Galileis kunnskap om de relative systemer, tyngdekraften, akselerasjoner og planetenes bevegelser Nicolaus Copernicus. Newton var den første som gjenkjente forbindelsen mellom det faktum at en stein alltid faller ned fordi massen på jorden og den lille steinen tiltrekker hverandre og det faktum at månen og jorden tiltrekker hverandre. Månen faller alltid rundt jorden. Han lyktes i å finne en lov for den som gjelder for alle masser og tilsynelatende har universell gyldighet. Sammen med lovene om bevegelse la Newton grunnlaget for klassisk mekanikk.

I 1686 publiserte Newton sitt arbeid, "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica", der han presenterte sin tyngdekraftlov for første gang. Siden den gang har det bestemt løpet av stjerner, kometer og alle andre himmellegemer. Det ble den ubestridte loven som all fysikk og spesielt himmelmekanikk underkastet. Bare to hundre år senere ble visse svakheter ved gravitasjonsteorien tydelig i detalj. Einstein var bare syv år gammel, men hadde allerede oppdaget naturvitenskap og teknologi og var spesielt fascinert av fysiske naturfenomener. Men inntil han var gammel nok til å ta på seg en Isaac Newton, hadde han fremdeles en lang og krevende kunnskapsvei foran seg. Nesten 30 år senere tilhørte han ikke bare fysikkenes elite, men han lyktes også med å utvide Newtons tyngdekraft med en mer presis, enda mer omfattende teori om tyngdekraften, som ikke bare omfattet masser, men også rom og tid.

Allerede i 1905, da han fremdeles var ingen, oppsummerte han funnene sine om bevegelige referansesystemer i det "Annalen der Physik". På relativiteten til å flytte referansesystemer i følge Galilei fant Einstein relativitet mellom rom og tid. To grunnleggende mengder av all filosofisk og fysisk tanke, som i deres absolutte og konstante form alltid var uimotsagt. Presise eksperimenter har vist at lysets hastighet ser ut til å være en fartsgrense som ikke kan overskrids. Einstein generaliserte denne antagelsen til alle kropper og bevegelser og postulerte at på den ene siden ingen informasjon kan overføres raskere enn med lysets vakuumhastighet, og på den andre siden at rom og tid ikke er absolutte, men bare lysets hastighet. I hvert bevegelige referansesystem er bare lysets hastighet lik. Bare det kan man orientere seg.

Den spesielle relativitetsteorien var bare gyldig for relative systemer, som beveger seg med jevn hastighet, og ønsket oppsto umiddelbart i Einstein for å generalisere endring av rom og tid også til akselererte systemer. Spesielt her på jorden ser vi ut til å være akselerert kontinuerlig mot bakken, selv når vi hviler. Vi blir presset til bakken, akkurat som om vi var i en rakett akselerert med 10 m/s². I en heis kunne vi knapt fortelle forskjellen. Med dette satte han fingeren på de dypere forbindelsene mellom akselererte treghetssystemer og stasjonære tyngdekraftsystemer. Masser og bevegelser i rommet kan kobles sammen med hverandre. Galilei trodde fortsatt verden, plassen i den er geometri. Einstein geometriserte tiden nå som den fjerde dimensjonen av rommet til Galileis rom. Så generaliserte han de relative systemene til akselererte treghetssystemer. Han geometriserte rom og tid og tillot rom og tidskurvurer som et høydepunkt for disse generaliserte geometriske koordinatene. Dette resulterte i en helt ny tilnærming til Newtons tyngdelov. Nå er det ikke lenger massene alene som tiltrekker seg, men massene forandrer rommet og tiden rundt dem, og dette fører indirekte til at materien beveger seg mot hverandre i et buet rom.

Einstein brukte en form for matematikk som tidligere ikke hadde hatt noen spesiell betydning blant matematikere og ble introdusert i 1840 av den store matematikeren William Hamilton - tensor calculus. Først i 1900 gjorde Gregorio Ricci- Curbastro, denne beregningsmetoden, i sin bok "Calcolo differenziale assoluto" den tilgjengelig for et større spesialpublikum. Boken ble oversatt til forskjellige språk, inkludert tysk, og Einstein kunne dermed skaffe seg kunnskapen om den. Han brukte denne nye beregningen for sin generelle relativitetsteori, og det var gjennom ham at denne typen matematikk ble så viktig. Det var en utdypet matematisk metodikk for analytisk å beskrive flerdimensjonale rom som ikke nødvendigvis var euklidske, dvs. rektangulære. For Einstein var opprinnelsen til slike rom- og tidskrumninger masse. Newtons gravitasjonsmasser buet Einsteins romtid og førte til det vi oppfatter som attraksjon. Enten det er et eple som faller Newton på hodet, eller månen som faller rundt jorden i et buet firedimensjonalt rom, her ble forbindelsene til himmelbevegelser funnet i løpet av de små tingene i hverdagen.

Galilei hadde ikke oppfunnet fysikk, men han ga den grunnlaget for en solid moderne vitenskap. Arbeidet hans falt i en tid med omveltning.

Keppler, Gutenberg, Luther

Dermed prøvde tysk astronomen og matematikeren, Johannes Keppler, også å oppdage matematiske regelmessigheter i stjernenes bevegelser. Keppler møtte den 25 år eldre danske astronomen Tycho Brahe nøyaktig i år 1600. Tycho Brahe, hadde brukt år på å observere de faste stjernene og planetariske bevegelsene nøyaktig og bemerket deres posisjon, alt dette uten et teleskop. Tycho Brahe var imponert over Kepplers arbeider og håpet at han ville oppdage regelmessighet i sine mange innsamlede data. Brahe trodde fremdeles bestemt på det gamle Ptolemaiske geosentriske synet på verden og hadde tilsvarende vanskeligheter med å forklare planetplanene sine, hvorav noen tydelig var loopet. Han møtte nå den mye yngre, veldig følsomme Johannes Kepler, som til tross for sin dype religiøsitet anså det heliosentriske verdensbildet som det riktige. Keppler var en pytagoreisk mystiker. Han mente også at naturen er bygd på matematiske grunnleggende og at alt resulterer i en sammenhengende helhet. Her besøkte den hissige Brahe fra den gamle verden den følsomme unge Keppler, en etterfølger av den moderne tidsånden. Brahe, bevæpnet med uendelige dataserier og tabeller, som han ikke visste hvordan han skulle tolke, men forsvarte mistenkelig, møtte Keppler, som hadde den rette kunnskapen til å løse gåtene i nummerserien. Det var ikke et lett møte, men det førte til at Keppler fikk noen av dataene og til og med noen år senere arvet alle posisjonsverdiene samlet inn av Tycho Brahe. Og faktisk lyktes Johannes Keppler, etter 20 år med pasientarbeid, å nedskrive de riktige lover forbindelsene til planetbevegelsene med passende grunnleggende antagelse. Keppler trodde bestemt at himmellegemene påvirker de jordiske bekymringene. For ham måtte ikke alt dreie seg om jorden, men hele det store universet var blitt skapt for jorden alene. Så indirekte kretset alt rundt oss mennesker. Ved hjelp av Tycho Brahe sine målinger var han i stand til å bevise at jorden og alle andre planeter beveget seg i elliptiske baner rundt sola. Han forringet jordens bevegelse fra sentrum og planetene til ufullkomne ellipser. I sitt hovedverk beskriver han detaljert hvordan Jorden roterer rundt sin egen akse og til og med utviklet sin presesjonelle bevegelse. Keppler ble dermed grunnleggeren av moderne astronomi. Men fremdeles var jorden med mennesket på den, verdens sentrum. Keppler ga ennå ikke opp vår sentrale guddommelighet, vår unikhet, men han tilhørte dem som bidro til den store tenkningen. Keppler flyttet jorden ut av sentrum og satte mennesket inn i den.

Blant annet begynte en helt ny type verdensbilde hos ham, der det individuelle mennesket, til og med det vanlige, fikk mer og mer betydning. Tenkningsendringen ble initiert av en maskin omtrent 150 år før Keppler. Johannes Gutenberg fra Mainz utviklet en måte å trykke bøker med bevegelig type og revolusjonerte bokproduksjon med denne tilsynelatende enkle endringen. Han lyktes med å matche de enkelte komponentene i boktrykking så perfekt at produksjonen av bøker ble mye mer effektiv, slik at masseproduksjon kunne vurderes.

Han utløste dermed en medierevolusjon i Europa. Kanskje var oppfinnelsen av massetrykk den viktigste oppfinnelsen i det andre årtusenet.

Kunnskapen om verden var ikke lenger forbeholdt en liten elitistisk sirkel, som hadde makten og pengene, men den kunne potensielt spre seg bredere og videre og raskere. Det begynte å kommunisere. Dette førte til at også de enkle menneskene i økende grad lærte om endringene i verden. Men det var først med Martin Luther at folk ble frigjort fra trelldom av religion, en straffende, uhåndterende Gud, af det gamle testamente. Luther oversatte Bibelen ikke bare til gresk, men også til vanlig tysk, noe som gjorde den tilgjengelig for vanlige folk. Han oppdaget Guds løfte om nåde i det nye testamentet og fokuserte på det i oversettelsen. Dette litt forskjellige perspektivet og muligheten for å kunne lese Bibelen selv gjennom massetrykk og oversettelse til tysk førte til en økning i viktigheten av hvert individ. Uten å vite det, var Luther også en germ for en utvikling av bevissthet, en oppvåkning av Ånden, som plutselig tildelte alle et ansvar for verdenskunnskap. Men det er bare med Keppler at frøet sakte stiger.

Sett i det er lett, er Galilei allerede på bølgen av denne nye tidsalderen. Bare, erkjenner han modernitet tydeligere enn andre, og bringer sammen trådene i fysikk på rett spor.

Fysikk i dag

Hva har endret seg siden Galileis dager? Hvordan ser fysikk ut i dag? Har vi svart på alle spørsmålene våre om hvor vi kom fra og hvor vi skal, med alle våre moderne midler? Tross alt er fysikk blitt en av de viktigste vitenskapene i vår teknologiske verden. Den grunnleggende forskningen har ført til utviklingen av utallige, stadig mer sofistikerte enheter. Store partikkelakseleratorer er blitt bygget for å trenge dypt inn i materiens natur. Galileis enkle teleskop har blitt et imponerende apparat, med spesielle speil flere meter i størrelse, som ved hjelp av sofistikerte dataprogrammer utforsker verdensdypet. I mellomtiden har vi modne teorier om hvert fenomen. Men har alt dette tatt oss videre? Vet vi nå livets opprinnelse, hvor ting kommer fra og hvordan de samhandler? Kan vi beregne og løse det?

Dessverre ikke.

Alt vi har oppnådd så langt er at svarene blir mer og mer forvirrende og fremfor alt mer og mer kompliserte. Vi skyver et fjell av løsninger foran oss, der hver enkelt tilnærming og hver forklaring av sammenhengene har spesialiserte løsninger på spørsmålene på en slik måte at de bare kan forstås av de tilsvarende eksperter, om i det hele tatt. Fordi svarene, selv på uoppspurte spørsmål, er tilgjengelige på et matematisk teknisk språk som man ikke bare lærer. Derfor blir det mer og mer vanskelig å få oversikt og gjenkjenne en mulig sammenheng mellom de enkelte områdene.

Språket som alle forstår mer eller mindre godt, klarhets språk, beskrivelsen i bilder og ideer, dette språket har lenge blitt forsømt av fysikere. Hvis man ønsker å gjøre en karriere i fysikk i dag, må man være enestående i matematikk. Man må føle seg komfortabel i den og elske den. Men hvis man har store matematiske ferdigheter, kan man tenke godt i abstrakt formalisme. Denne evnen kraftens ytterligere under studiene, fordi ellers ikke lenger kan arbeides med komplekse matematiske teorier. I tillegg forventes en fysiker å bruke formlene, dvs. for å kunne beregne og ikke forestille seg hva de betyr. Men det betyr også at vi sannsynligvis ikke får de avgjørende, beskrivende bildene fra fysikerne. De stoler rett på bare ligningene sine, som de kombinerer og matematisk transformerer. De ekstremt abstrakte resultatene overføres deretter tilbake til naturen. Men dette bør alltid vurderes kritisk, siden resultatene ikke er naturen i seg selv, men bare logiske forbindelser og transformasjoner av tegn. Hvis beregningene er enkle og enkle å forstå, er den abstrakte formuleringen nært knyttet til de virkelige eksperimentelle forholdene, godt gjenkjennelige. Da er også resultatene klare og konsise, og vi ser mer matematikk som et instrument for å nå målet vårt raskere. Vi trenger ikke å sjekke hvert tilskudd med epler og appelsiner. Men hva hvis vi må stole på mekanismer for logikk som er så kompliserte og så sammenvevd at vi verken ser gjennom dem ordentlig i matematikk eller intuitivt fornemmer deres forhold til virkeligheten når som helst? Hvis vi bare antar at et elektron med en matematisk beskrivelse oppfører seg som formelen tilsier? Hva om vi savnet noe eller formelen nesten passer? 

Utvikler vi da matematikk og driver beregningene våre mer og mer utførlig, med disse bare litt gale forutsetninger, er avvikene fra virkeligheten bare små eller er de helt gale? Plutselig opplever vi mangfoldet i matematikk som ligger i hver komplekse formel; Løsninger som alle er mulige innen logikk, i det abstrakte og kanskje i en annen verden, i et annet univers, men som ikke gjenspeiler vår verden. På denne måten kan man utvikle en teori som er så symmetrisk i seg selv og så fullstendig lukket og logisk at vi, i likhet med Archimedes, foretrekker å holde fast på planetens sfæriske lyd i perfekte baner i stedet for å gå inn i det kalde vannet i kaotisk virkelighet. Enkle, lettfattelige lover kan også ligge bak kaos. Hvis vi har å gjøre med de mange, kan det lett oppstå en håpløs forvirring i dem, der rekkefølgen er skjult bak seg. Matematikk er utmerket til å representere logiske og ordnede prosesser. Hjernen vår derimot kan fungere best i bilder og er hele tiden på utkikk etter mønstre og endringer. Den komplekse verden på jorden er bare vakkert arrangert i en viss avstand eller dypt i detalj, på det nivået som vi oppfatter den, er den håpløst komplisert og forvirrende, stadig endrende, alltid annerledes. Dette er hva hjernen vår spesialiserer seg i, og bare på denne måten kan vi kjenne igjen miljøet og se strukturer i den forvirrende forvirringen. Hjernen vår kan trekke ut essensen fra en forvirret flom av informasjon og bruke den til å planlegge fremtiden. Den kan produsere bilder og fantasier og på den måten få en ide om omverdenen, men for dette trenger vi sammenhenger. Vi må forestille oss bevegelsene til elektronene. Hjernen vår kan ikke forestille seg bevegelsen som er inneholdt i en formel, den må først oversettes igjen og fysikerne føler seg enten ikke ansvarlige nok for den, eller de kan ikke gjøre det veldig bra heller, fordi flere og flere matematisk begavede fysikere erobrer fysikk gjennomførte prosessen med matematikk. I tillegg mangler matematiske talentets og veldig rasjonelle mennesker kjærligheten til kaos og det fantastiske, ønsket om å beskrive noe bare ufullkommen og levende. Kanskje må man henvende seg til filosofene for dette. Kanskje er det de som kan bringe mening og klarhet i disse ligningene og matematiske systemene - hvis de bare kunne forstå dem. Men kanskje er filosofi allerede for ødelagt av logikk og rasjonalitet?

Fysikere, både eksperimentelle og teoretiske, leter først og fremst etter regelmessighet. Fra dette henter de deretter sine lovlige forbindelser og formler. De prøver å koble de mest forskjellige områdene med hverandre og gjenkjenne i det alltid det samme. Hvis mange veldig forskjellige små utviklingstrekk kan oppsummeres i en superordinert helhet, snakker man om teoriene. Hvis de er viktige, superordinære forbindelser, fører dette oss til fysikkens store teorier. Klarheten spiller igjen bare en mindre rolle. Fysikere kan for eksempel beregne tilbake alle disse divergerende bevegelsene i universet og dermed komme til teorien om Big Bang, som faktisk bare er en hypotese fordi den ikke kan testes. I mellomtiden kan de også si mye om hva som skjer når materie blir komprimert mer og mer, men allerede der er meningene ikke lenger så ensartede. Men fysikere er ikke de rette kontaktpersonene for spørsmålet om mening, fordi spørsmålet om "hvor fra og hvor til" interesserer dem bare i generell form, som alle er interessert, men de har ikke flere ideer enn andre.

Spørsmålet om meningen med livet er et veldig personlig spørsmål som alle må svare på selv. Troende ser Gud som den høyeste autoritet. Gud er da svaret på spørsmålet hvor alt kommer fra, men også hva som skjer med oss etter vår død. Etter det har vi alle en sjel som legemliggjør vår udødelighet. En religiøst tenkende person vil ikke og bør ikke stille spørsmål ved Gud ytterligere. For ham er søket etter grunnen til at alt blir slutt her. Hvis man ønsker å gå enda lenger, for å trenge enda dypere inn i forbindelsene, må man heller ikke holde på en grunn til alt, men det merkes heller hvor uviktige vi er for helheten, og at muligens hele universet er mindre viktig eller uendelig mye enn vi er villige til å tåle. Det svaret på hva som var før Big Bang, det som er igjen når alt forsvinner, også avhenger av hvor mye man er villig til å akseptere. Og likevel er dette kanskje den dypere grunnen for folk flest til å bekymre seg for opprinnelsen i det hele tatt. Vi leter etter en følelse av helheten, noe konstant, noe evig, noe som gjør det enkelte individ til noe spesielt: Materiale som er fra evighet og blir berørt av en kosmisk ånd. Det er mulig at vi synes det er så vanskelig å takle intet og uendelig fordi sanseløsheten til alt som eksisterer er så nært forbundet med det.

Det store smellet

Hvis vi ønsket å skape verden som en God eller simulere den på en fremtidig kvantecomputer, ville ideen om at alt startet på et punkt i en singularitet være den mest absurde av alle ideer som kan tenkes. Ingen skulle selv tro at alt, hele det gigantiske universet, kunne ha blitt til i et lite øyeblikk, ut av ingenting, som en gnist av Gud. Det er rett og slett for absurd. Som skapere av ting ville vi starte fra noen få, men avgjørende grunnleggende forhold. For det første trenger vi mye materiale av samme type. Enn tenk lenge på hvordan vi dyktigst kunne koble komponentene slik at ting skulle bevege seg, bli kompliserte og mer komplekse, og dette helst ut av seg selv. Vi ville lange hjernene på hvordan vi får kroppene til å bevege seg, for det er ikke nok å ha materie eller noe vesentlig. Det må være en forbindelse mellom dem, en utveksling. De må ikke bare ordnes stivt, ellers ville alt forbli det samme over millioner av år. Motsatt vet vi fra naturen at ingenting varer evig, ikke engang ting som er like konstante som steiner og fjell. Og i komplekse verdener som her på vår jord, ville til og med de enorme fjellene bli erodert i løpet av noen millioner år av regn og forvitring alene, hvis det ikke var platetektonikk som skyver kontinentale platene over hverandre og løfter dem ut av verdenshavene.

Men hvordan kommer vi dit, hvordan kan vi skape en verden?           

Jorden vår, med liv på den, er et av de mest komplekse systemene vi kjenner til, kanskje det mest komplekse som naturen har produsert. I det minste kjenner vi ikke en eneste annen verden som kommer nær vår. Hvordan skaper man noe som dette med enkle grunnleggende forhold når materien er klar for oss som byggemateriale? Hvordan får vi bevegelse inn i delene, hvis mulig uten ekstern hjelp, alt bare av seg selv? Også her blir det tydelig at objektene makroskopisk kan se ut til å hvile over lengre tid. Mikroskopisk består imidlertid alle kropper av atomer og molekyler. Hvis vi kunne se dypt inn i mikrokosmos, ville vi erfare hvor umulig det er å finne hvile eller stillhet. Alt, hver eneste av de uendelige mange atomer, beveger seg; ikke bare atomene og molekylene i gasser og væsker, men også de i faste stoffer. Selv om atomer er fanget i gitterforbindelsene, er det ikke en innenfor deres grenseforhold, til tross for det utenkelig store antallet, som hviler. Selv vårt tilsynelatende hvilende fjell beveger seg ikke bare i forhold til jorden. Imidlertid beveger fjell og jord seg sammen permanent gjennom verdensrommet, i en mengde overlagre bevegelser.