Tidigare, i april, hade jag äran att hålla festtalet då fysikerföreningen Quantum vid Åbo Akademi firade sitt femtioårsjubileum. Tack till Quantumiterna och grattis än en gång också så här med Kvanthopp-hatten på huvudet.
I veckans avsnitt av Kvanthopp tänkte jag dela med mig en aning av det som jag sade åt festfolket på Kåren i Åbo. Mina tankar om fysiken och särskilt då kvantmekaniken, som jag själv först stiftade bekantskap med en sommar för länge sedan, under mitt sabbatsår efter gymnasiet. När jag funderade på vad jag ville bli när jag blev stor.
Fysik och matematik var aldrig riktigt min grej i skolan, ser ni. Och det harmade mig – efteråt. När studentskrivningarna var över så åkte jag till bibban och lånade all populärvetenskaplig litteratur som jag hittade på temat fysik – inklusive några luntor om kvantmekanik – och åkte ut till stugan.
Där, beslöt jag mig, skulle jag stanna tills jag åtminstone hade förstått – någonting. Nå, hösten kom, och nog hade jag fattat någonting. Nämligen att jag inte fattar någonting. Inte bara det – ingen fattar någonting, när det kommer till kritan. Universum är på en grundläggande nivå fullkomligt obegripligt. Det hela utlöste faktiskt en smärre existentiell kris hos mig.
Det här var alltså utgångspunkten för mitt tal inför Quantums årsfest som jag tänkte dela med er härnäst. Jag ska kommentera och förklara efterhand, jag menar, den här gången sitter det inte bara fysiker i publiken. Men var inte orolig, inte ens Einstein eller Hawking fattade det här, så vi sitter alla i samma båt.
Jag brukar ibland inleda Kvanthopp med att säga ”fortsätt lyssna så är du snart lite klokare”. Nå, inte den här gången. Ta inte allt jag skriver på så stort allvar bara. Universum tar nämligen inte heller sig själv på allvar. Det här är ett kåseri, och vem vet, det är kanske universum också.
”Psst, kompis, har du hört om Köpenhamnstolkningen?”
Så här sade jag alltså under mitt festtal på fysikerföreningen Quantums femtioårsjubileum. (För tydlighetens skull, i resten av texten anger kursiverat det jag sade under själva talet.)
Jag är medveten om att det här är en munter tillställning, men jag skulle ändå vilja ta upp en allvarlig sak. Någonting som vi alla säkert har tänkt på någon gång. Nämligen… tänk om mitt barn går ned sig i… kvantmekanikens träsk.
Jag menar – och nu talar jag ur ett medelåldersperspektiv – vi har alla varit unga och känt den där frestelsen. Många här är unga. Kanske ni till och med har råkat på någon skum figur i en paketbil, psst, kompis, har du hört om… Köpenhamnstolkningen?
Okej, innan vi går vidare – vad är Köpenhamnstolkningen – av kvantmekaniken, då. Kvantmekaniken är alltså teorin om det riktigt lilla. Det som händer på atomnivå. Einsteins allmänna relativitetsteori behandlar i sin tur det riktigt stora. Och de här två teorierna är inte riktigt… kompatibla.
Men i alla fall, Köpenhamnstolkningen är på sätt och vis den allmänna tolkningen av kvantmekaniken. Håll det i tankarna här: det finns inget absolut facit när det kommer till kvantmekaniken, bara tolkningar. Köpenhamnstolkningen utvecklades med Niels Bohr och Werner Heisenberg i spetsen på 1920-talet.
I ett nötskal säger Köpenhamnstolkningen att kvantvärldens partiklar, i stil med elektroner, inte har några bestämda egenskaper, som position eller momentum – det vill säga, innan någon mäter dem. Innan man gör en mätning existerar alla egenskaper i ett tillstånd av superposition, vilket innebär att en partikel kan vara både fågel och fisk och allting däremellan – samtidigt. Tills någon gör en observation av den och vågfunktionen kollapsar, så att säga.
Köpenhamnstolkningen betonar alltså observatörens roll och deras interaktion med omvärlden. På ren svenska säger alltså Köpenhamnstolkningen att universum inte riktigt existerar innan du observerar det. Jo, det här är på riktigt vad det hela betyder – det är inte bara en metafor. Föreställ dig att du är jag, nitton år gammal, och redan färdigt lite osäker på din plats i tillvaron.
Håll i hatten: det här är flervärldstolkningen
Talet fortsätter.
Ja, det börjar ju med Köpenhamnstolkningen, men innan man vet ordet av bjuder någon på Hugh Everett åt en och plötsligt sitter man sedan där under en bro och skjuter upp Flervärldstolkningen.
Ett ögonblick, flervärlds-vadå? Jo, alltså, Flervärldstolkningen är ännu en alternativ tolkning av kvantmekaniken som föreslogs av den amerikanske fysikern Hugh Everett på 1950-talet. För den som inte tycker att den allmänna tolkningen är tillräckligt utflippad. Flervärldstolkningen antyder att alla möjliga resultat av en kvanthändelse faktiskt inträffar, partikeln går åt det hållet, OCH åt det motsatta hållet, var och en i sitt eget separata universum.
Med andra ord, enligt Flervärldstolkningen: när ett kvantsystem befinner sig i superposition, istället för att kollapsa till ett tillstånd då du mäter det, förgrenas universum. Ett nytt universum uppstår för varje möjligt resultat av mätningen.
Vi går vidare med talet.
Det finns tecken som vi kan hålla utkik efter hos våra barn, ifall vi misstänker att de har börjat med kvantmekanik. Säger de saker som ”whatever, aivan sama, vem bryr sig”? Vi vet alla vad det är ett tecken på. Just det: Heisenbergs osäkerhetsprincip.
Ja, alltså, det sägs ju att det inte är möjligt att samtidigt känna till både position och rörelsemängd för en tonåring med en godtyckligt hög grad av noggrannhet. Fråga dig själv vad det beror på. Det kan betyda – kvantmekanik.
Som fotnot här: Heisenbergs osäkerhetsprincip, en av kvantmekanikens grundteser, säger att man kan inte samtidigt bestämma positionen och riktningen hos en elektron, inte en tonåring. Och det är som sagt först när vi observerar den, som den ”bestämmer” sig för vad den ska vara.
Ett annat sätt att undersöka saken är att iaktta din tonårings rum. Är rummet både städat och ostädat på en och samma gång, tills du öppnar dörren och vågfunktionen kollapsar? Eller åtminstone kollapsar någon hög med någonting. Ofta kollapsar flera högar samtidigt.
Kvantbarnet och julen
Nå, också om det skulle vara så att ditt barn har fastnat i kvantträsket, så är ju våra barn alltid våra barn, vad som än händer. Och det är inte nödvändigtvis bara en dålig sak, det här med barnet och kvantmekaniken. Det finns ljuspunkter.
Jag menar, om det skulle gå så tråkigt att det blir skilsmässa mellan dig och din partner, så kan ni ju åtminstone trösta er med att ert barn alltid kan fira jul med er båda två – samtidigt.
En förklaring angående det sistnämnda, skämtet om barnet som kan vara vid två olika julbord samtidigt. Det här är alltså en annan av insikterna som kvantmekaniken bidrog med, som gav mig ångest som nittonåring. En och samma partikel, som elektroner eller fotoner, kan helt bokstavligen vara på flera ställen samtidigt. Jag har två tonåringar där hemma, det kan de också. Men oftast är de ingenstans samtidigt, speciellt när hunden ska rastas eller soporna föras ut.
Om ni inte tror mig så kanske ni tror sådana som själva har gått igenom allt det här. De riktiga veteranerna. Vi kan ju börja med, ja, vi kan kalla honom Erwin Schrödinger. ”Jag gillar inte kvantmekanik, och jag är ledsen att jag någonsin haft något med det att göra.” Tragiskt vittnesmål, eller hur?
Kvantmekaniken leder ofta till att man tappar greppet om verkligheten. Här är en som har varit riktigt rejält ute på drift, låt oss kalla honom Niels Bohr: ”Allt vi kallar verkligt består av saker som inte kan betraktas som verkliga”.
Kvantmekanik leder också ofta till svåra tillstånd av sinnesförvirring. Så här säger signatur John Wheeler: ”Om du inte är helt förvirrad av kvantmekaniken så förstår du den inte.” Eller signatur Richard Feynman: ”Jag tror att jag med säkerhet kan säga att ingen riktigt förstår kvantmekaniken”.
Kvantmekanik kan också leda till temperamentsutbrott och aggressivt beteende. Så här säger signatur Stephen Hawking: ”Min inställning – jag skulle parafrasera Göring – är att när jag hör om Schrödingers katt, sträcker jag mig efter min pistol.”
Kvantmekaniken kan också ge upphov till en djup känsla av desperation och hopplöshet. Som en långtida kvantmissbrukare, Roger Penrose, uttryckte det; ”Kvantmekanik är absolut meningslöst”. Penrose var medveten om det här, ändå kunde han inte sluta.
Apropå hopplöshet. Så här säger en av dem som länge jobbade för att sprida upplysning om kvantmekanikens faror, nämligen Albert Einstein. ”Om [kvantteorin] är korrekt betyder det slutet för fysiken som vetenskap.”
Vårt behov av att chockera och göra uppror
Fotnot igen: Alla de här namnen jag nämnde ovan var, eller är, kvantmekanikens riktiga pionjärer och genuina experter. Om någon borde förstå kvantmekanik – och därmed universum – så är det de. Ändå är det verklig, ospelad, konkret förvirring och djup frustration man kan höra i deras röst när de talar. För de har fattat samma sak som gick upp för mig som nittonåring, just då jag önskade mig en fast klippa av vetenskapen att stå på – universum är obotligt vrickat!
En sak som ju alltid har gällt, speciellt när det kommer till tonåringar, är att man gärna vill chockera. Framför allt sina föräldrar. Också Einstein var ju ung en gång. Han ville också chockera sina newtonska föräldrar. Han såg dem som otroligt mossiga och dumma, ”universum är som ett stort urverk”, HAH!
Så, ja, ni vet. Relativitetsteorin var Einsteins sätt att göra uppror, i brist på rockmusik. Men sedan fick han ju, som vi vet, smaka på sin egen medicin när nästa generation tog fram kvantmekaniken. Också de ville förstås chockera.
Det här får ju en att tänka på vad följande generation, våra barns barn, ska kunna ta till för att chockera sina föräldrar, som ju växte upp med hårdrock? Hur gör de för att få sin farsa ur balans? Blir de scouter?
Sedan finns ju alltid den möjligheten, att istället för den här evinnerliga kapprustningen med den ena teorin mer chockerande än den förra, kanske det är försoning som är nästa steg.
Det här är ju vad vi alla drömmer om. Att få leva länge nog för att få se Teorin om allt. Teorin som förenar teorierna om det riktigt lilla och det riktigt stora.
Avbrott för förklaring: det här är alltså fysikens heliga graal, kan man säga. Teorin om allt, en kvantteori om gravitationen, eller den hypotetiska teorin som förklarar och sammanfogar alla kända fysikaliska fenomen. Den som bland annat Stephen Hawking letade efter, utan nämndvärda resultat. Kvantmekaniken funkar, liksom den allmänna relativitetsteorin. Bägge beskriver världen helt perfekt på sina respektive områden. Men de har åtminstone ännu inte gått att förena till en enda heltäckande teori.
Framför allt kvantmekanikerna hoppas ju i hemlighet på det här. På riktigt vill de ju bara accepteras och bli till en del av fysikens stora familj. Och Teorin om allt skulle åstadkomma det här.
Teorin om Allt: sänk ribban en aning
Jag vet personligen inte om någon någonsin kommer att lyckas utveckla en Teori om allti. Men jag vet en sak. Jag vet att om någon – kanske någon av er – lyckas med det, kommer de att glömma att inkludera sin bröllopsdag. Eller fruns födelsedag. Eller det här med huruvida de drog strykjärnets sladd ur väggen innan de gick hemifrån.
Jag föreslår därför att vi redan nu sänker ribban en aning. Kalla inte den ”Teorin om allt”. Det är bara att utmana ödet. Kalla den ”Teorin om nästan allt”. För man glömmer ändå någonting. Det gör man alltid. Trust me.
Hur som helst, låt oss säga att det lyckas, och de tu – relativitetsteorin och kvantfysiken – slutligen förenas i fysikens ultimata äktenskap… kvantgravitationen. Ja, jag menar – tänk om deras föräldrar inte kommer överens? Alltså, med tanke på bröllopet, bordsplaceringen blir en mardröm. Och ska vi nu sedan bjuda strängteorin…
En kommentar rörande strängteorin: den är alltså ett av försöken som har gjorts för att förena kvantmekaniken och den allmänna relativitetsteorin. Strängteoretiker betraktas ofta lite som outsiders. Som den där konstiga fastern som inte riktigt passar in i någon bordsplacering.
Enligt strängteorin är universums grundläggande byggstenar alltså inte punktliknande partiklar utan snarare små, vibrerande, endimensionella strängar. Och beroende på hur de vibrerar, motsvarar de olika partiklar, såsom elektroner, kvarkar och fotoner. Men ingenting av det som strängteorin påstår har någonsin kunnat bevisas experimentellt – i motsats till kvantmekaniken.
Men nåja. Jag är ju inte fysiker själv, så jag kan inte säga någonting definitivt om vartåt det barkar i framtiden. Får vi en försoning, och en Teori om allt, kanske under de följande femtio åren… eller halkar alltsammans bara djupare in i kaosets och förvirringens träsk. Med andra ord, får kvantmekanikerna som de vill?
Det är ju i så fall någonting vi bara får lära oss att leva med. Och nu tittar jag speciellt på Niels Bohr: ”Allt vi kallar verkligt består av saker som inte kan betraktas som verkliga”. Så sade Bohr. Och vad vet jag – han kan ha rätt.
Jag insåg att Bohr, i motsats till Einstein, kanske behöver presenteras. Det var alltså den danske fysikern Niels Bohr vars atommodell mer eller mindre banade vägen för det som 1925 benämndes kvantmekanik. Bohr fick Nobelpriset i fysik 1922 för sitt arbete. Niels Bohrs son Aage Bohr fick förresten också Nobelpriset i fysik 1975. Och vad fick jag? Jag fick ångest, det är vad jag fick. Nästan så att de bar mig på en Bohr.
Får jag presentera: realitetsteorin
Men – och här är grejen – också om de limsniffande kvantmekanikerna har rätt och ingenting är verkligt – so what? Jag menar, elräkningen ska ändå betalas. Någon ska ändå gå ut med hunden. Vardagsrummet måste ändå dammsugas.
För entropin struntar nämligen i om verkligheten är verklig eller inte. Den tuffar på ändå. Entropin struntar i högtidliga festtal och fracker. För den vet att det ändå är måndag igen snart, och hunden har spytt på fina mattan.
Här pausar vi igen, det här kräver en förklaring. Vad är entropi? Låt oss se på det hela ur tonårings perspektiv. Entropi mäter stökighet. Ju rörigare ett rum är, desto högre entropi. Lyckas du få din tonåring att städa sitt rum så har rummet låg entropi eftersom oordningen, eller slumpmässigheten, har minskat.
Nå, fysiken tillämpar inte entropi så mycket på rum, utan på gaser, vätskor och till och med universum som helhet. Den just nu rådande teorin om universums framtid säger att universum i den obegripligt avlägsna framtiden kommer att uppnå maximal entropi, när alla stjärnor har slocknat och alla partiklar har sönderfallit och allt bara är en kall, mörk, jämntjock gröt av död materia. Muntert, eller hur, just sådant som man vill höra när man är nitton och har hela livet framför sig.
Vi går vidare.
Summa summarum: det här må vara en virtualvärld, ett hologram, en liten skärva i multiversums stora vas. Vad vet jag. Men bilen ska ändå besiktas!
Finns det en realitetsteori? Det borde det finnas. Kommer någon av er att upptäcka den under de följande femtio åren? Vem vet vad ni hittar på. Jag väntar med spänning.
Och där tog mitt tal för Åbo Akademis fysikerförening Quantum slut. Jag avslutade med den tanke som jag själv använde för att bota min världssmärta efter sommaren, min sista sommar som tonåring, som jag använde till att läsa in mig så gott jag kunde på kvantmekaniken: realitetsteorin.
Jag vill minnas, för övrigt, att boken som inledde alltsammans för min del var ”De dansande Wu-Li-mästarna” av Gary Zukaw. ”Wu li” betyder fysik på kinesiska.
Lösning: acceptera att universum kör sitt eget race
Hur som helst, tanken som jag återfann balansen med var just den här med att ”man måste ändå gå och handla mjölk och bröd,”, eller motsvarande. Jag har märkt att vissa anhängare av hypotesen om universum som en virtualverklighet blir irriterade när man påpekar det här. Det är som om de uppfattade det hela som att man inte tar dem på allvar.
Men det stämmer inte. Snarare är det universum som inte tar dem på allvar. Det är som om universum sade åt oss att ”tro vad ni vill om mig, jag kör mitt race ändå”. Och det är, när det kommer till kritan, en ganska befriande tanke.
Som yngre hade jag ett ganska stort behov av att försöka skapa ordning i kaoset i mitt huvud. Jag hade det lite jobbigt under min uppväxt. Jag ville ha klara och tydliga svar. Jag tror att det är därför som många unga dras med i diverse religiösa och politiska extrema rörelser. Äldre människor också, så klart. Världen är komplicerad, och vi vill ha enkla svar på svåra frågor.
Men det var egentligen en lättnad för mig när jag accepterade att universum inte finns här för att vi ska förstå det. Universum är inte skyldig oss några förklaringar, enkla eller svåra. Universum har inte ens någon plikt att existera i den form vi tror att det gör. Jag upprepar vad Niels Bohr sade: ”Allt vi kallar verkligt består av saker som inte kan betraktas som verkliga”.
Nå, jag jobbar hur som helst vidare på min realitetsteori som kanske en dag, eller så inte, ger mig det där eftertraktade Nobelpriset (eller snarare Ig Nobelpriset). Medan jag jobbar tänker jag på vad min favoritförfattare Douglas Adams sade. Och jag tror faktiskt att jag ger honom sista ordet. Så här sade han:
”När alla frågor om rymd, tid, materia och meningen med livet är besvarade, återstår endast en fråga: Var ska vi äta middag?”
