Vad betyder det att finnas?

Valet att forska inom teoretisk fysik grundar sig, säger Smolin, djupast i en vilja att ha en berättelse att föra vidare till sina barn och barnbarn, att ha någonting väsentligt att förmedla till sina efterkommande om hur världen är beskaffad.

Vilka berättelser är det då som står oss till buds idag? Jo, dels har vi den allmänna relativitetsteorin, Albert Einsteins epokgörande teori för gravitationen; en rafflande historia i vilken tvillingar kan åldras med olika hastighet och föremål kan tyckas olika stora beroende på vem som betraktar dem. Dels har vi kvantmekaniken, vars konsekvenser tycks ännu mer omvälvande. Här är visserligen såväl rum som tid formellt sett intakta, men inom ramen för dem tycks nästan vad som helst kunna hända: katter kan vara på en gång levande och döda, materiens byggstenar på en gång vågor och partiklar, två objekt på miljarder ljusårs avstånd från varandra inbegripna i en sådan närhet att de måste förstås som delar av ett och samma objekt. Ett annat avgörande drag hos kvantmekaniken är att den introducerar ett grundläggande element av slump i tillvaron; där den klassiska mekaniken gör gällande att den som känner alla utgångsvärden för ett system med fullständig säkerhet kan förutsäga dess utveckling, slår kvantmekaniken fast att våra förutsägelser för det enskilda systemet i bästa fall kommer att kunna uttryckas i termer av sannolikhet.

”Det som fysiken i denne fysikers tappning kan erbjuda, är helt enkelt något så radikalt som en berättelse som handlar om någonting annat än oss själva.”

Det är alltså två i alla avseenden häpnadsväckande narrativ, båda tillkomna under 1900-talets första decennier, som uppbär den samtida fysiken, men det kanske mest häpnadsväckande är det faktumet att de i sin nuvarande form är sinsemellan oförenliga. Relativitetsteorin förutsäger utfallet av experiment och observationer med enorm exakthet, på samma sätt som kvantmekaniken gör det i de regioner där den är tillämplig – men hur man ska foga de två samman vet än så länge ingen.

Det är i denna belägenhet som Lee Smolins nya bok, Einstein’s Unfinished Revolution, tar sin utgångspunkt. För att förena dessa båda fysikens mest framgångsrika teoribyggen saknas inte ansatser – strängteorin är kanske den mest välkända, men här finns exempelvis även den loopkvantgravitation som Smolin själv har varit med om att utveckla – som nästan alla har en avancerad matematik gemensamt, liksom en i många fall litet besvärande godtycklighet: varför just denna modell, varför inte en annan? Och man skulle kunna säga att Smolin tar spjärn just mot detta faktum för att förmedla sitt budskap: att fysikerna, för att i verklig mening kunna utveckla vår förståelse av universum, måste sluta slipa på sina modellers matematiska detaljer, och istället ta ett kliv tillbaka för att fråga sig vilka detta universums grundläggande principer är. Den uppenbara förebilden härvidlag är förstås den unge patentverksanställde som med ett anmärkningsvärt självförtroende parat med i bästa fall hyfsade matematikkunskaper år 1905 lyckades identifiera konsekvenserna av ljusets konstanta hastighet.

Vad Smolin ser som ett avgörande problem för den riktning som den moderna fysiken har tagit efter det tidiga 1900-talets kvantrevolution har att göra med vetenskapens anspråk: Är vi fortfarande övertygade om att det finns en objektiv verklighet att upptäcka där ute, en av oss oberoende värld som vi med våra teoriers hjälp kan närma oss och lära känna, om än aldrig fullständigt och alltid från vår egen specifika horisont?

Kvantmekanikens framväxt, och i synnerhet den tolkning av dess resultat som snabbt kom att bli den dominerande, har enligt Smolin till stora delar inneburit fysikersamfundets kapitulation. Enligt den så kallade Köpenhamnstolkningen, utvecklad av en krets män kring den danske fysikern Niels Bohr, handlar fysiken efter kvantmekaniken inte längre om verkligheten i sig, utan om verkligheten som vi tvingar den att framträda för oss genom observation – som vi i viss mening skapar den för oss själva. Som Aage Petersen, en av Bohrs assistenter, en gång formulerade sin mentors ståndpunkt: ”Det finns ingen kvantvärld. Det som finns är en abstrakt kvantfysikalisk beskrivning. Det är fel att tro att fysikernas uppgift är att ta reda på hur världen är. Fysik handlar om vad vi kan säga om världen.”

Denna hållning tonar i Smolins intressanta och engagerande text fram som en sorts tidigt förebud om en postmodernistisk kunskapssyn: en fysikvetenskap som drar tillbaka sina ambitioner att kunna säga något om världen i sig, till förmån för en diskussion om mänskligt vetande, perspektivberoende och språklig representation. Fysikerns strävan blir, med Bohrs ord, inte att försöka ”tränga in till tingens essens, även om vi visste vad det skulle innebära, utan snarare att utveckla begrepp som tillåter oss att tala på ett produktivt sätt om naturliga fenomen”. Det faktumet att det kvantmekaniska systemet till dess att vi utför en mätning tycks befinna sig i vad fysikerna kallar för en superposition, en sorts oavgjord blandning av varandra uteslutande tillstånd, och därmed i viss mening inte kan sägas ha några bestämda egenskaper alls innan vi själva efterfrågar dem, ledde under 1900-talets första hälft fram till en ökad betoning av människans egen prägling också av vetenskapligt vunnen kunskap.

Förklaringen av den så kallade våg-partikeldualismen, att såväl ljus som materia omväxlande uppvisar till synes oförenliga våg- och partikelegenskaper, är enligt Köpenhamnsskolans efterföljare helt enkelt att det är kontexten som avgör; att vi med våra experiment väljer att göra antingen partikelnatur eller vågnatur manifest. Som fysikern Pascual Jordan noterar: ”Observationen inte bara stör det som ska mätas, den producerar det. […] Det är vi själva som skapar mätresultaten.”

Är denna gåtfulla kvantmekaniska beskrivning av världen då verkligen en fullständig beskrivning? Frågan upptog redan Einstein, som under hela sitt liv fortsatte hävda att så inte var fallet, något som bland annat ledde honom till att tillsammans med kollegerna Podolsky och Rosen formulera den så kallade EPR-paradoxen – en tankekonstruktion som senare ironiskt nog skulle komma att ligga till grund för upptäckten att kvantmekanikens icke-lokalitet, den ”spöklika avståndsverkan” som Einstein så innerligt avskydde, inte är ett drag hos den kvantmekaniska teorin, utan hos verkligheten själv.

Vad detta i sin tur innebär är att kvantmekanikens resultat, oavsett om vi väljer att betrakta dem som sista ordet i frågan om verklighetens beskaffenhet eller ej, tvingar oss att ompröva vår syn på mycket grundläggande kategorier som tid och rum. Men den kanske allra mest centrala frågan, och den som alltså upptar Smolin, lyder: Är vi också tvungna att ompröva vår syn på begreppet existens? Som Niels Bohr en gång uttryckte det: ”Finnas? Finnas? Vad betyder det att finnas?” Vad Bohr ville ha sagt med detta var att vi helt enkelt inte är klara över svaret; vad Smolin med imponerade ståndaktighet hävdar är att vi faktiskt vet precis vad det betyder.

Även om det idag är svårt att bland yrkesverksamma fysiker finna helhjärtade förespråkare av en dogmatisk Köpenhamnstolkning, är det tveklöst så att denna inriktning har utövat och fortsätter att utöva ett massivt inflytande över tolkningen av den kvantmekaniska teorin. I samtiden kanske i första hand genom tron på det som brukar kallas för ”vågfunktionens kollaps”, alltså den abrupta övergången mellan den kvantmekaniska superpositionens mångfald av möjligheter, och det enda, välbestämda tillstånd som vi ofrånkomligen kommer att finna hos vilket kvantmekaniskt system som helst när vi utför en mätning på det.

Lösningen på detta så kallade mätproblem har traditionellt varit att acceptera denna mystiska övergång som ett faktum, något som riskerar att tillskriva mätprocessen en svårförklarlig och närmast metafysisk roll. Men, menar Smolin, det finns alternativ; kanske är de inte slutgiltiga, nästan helt säkert är de inte slutgiltiga, men de finns. Faktum är att de har funnits länge, och att deras inflytande har blivit så begränsat måste åtminstone till viss del förstås som ett utslag av historiska omständigheter. Smolin diskuterar några av dem mer ingående, varav den så kallade många världar-tolkning som formulerades av amerikanen Hugh Everett kanske är den mest kända.

Liksom många andra realistiska modeller bär Everetts tolkning på avsevärda problem – men det avgörande är att deras existens i sig visar att realismen är långt ifrån uttömd. I flera fall handlar det inte bara om tolkningar, utan om reella alternativ till traditionell kvantmekanik, om än med identiska förutsägelser. Smolin ägnar extra uppmärksamhet åt den så kallade pilotvågsteori som i litet olika versioner formulerades först av den franske fysikern Louis de Broglie, och omkring 30 år senare av amerikanen David Bohm; en teori som lämnar våg-partikeldualismen bakom sig genom att tillskriva såväl vågor som partiklar en verklig existens, där de förra styr utvecklingen för de senare.

Liknande invändningar, som Smolin i denna bok riktar mot de anti-realistiska tolkningarna av kvantmekaniken, har han i andra sammanhang gjort mot den så kallade antropiska principen – en tankefigur som med utgångspunkt i föreställningen om existensen av många parallella universa slår fast att frågan om orsaken till vissa grundläggande egenskaper hos vårt eget universum saknar mening. Motivet för hans kritik är i båda fallen detsamma, nämligen en fast övertygelse om att fysiken inte bör sträcka vapen ens inför de största av utmaningar. Den som betraktar kvantmekaniken som en slutgiltig teori tvingas acceptera en inneboende obestämdhet i tillvaron – på samma sätt som den som accepterar den antropiska principen har gett upp om möjligheten att få naturkonstanter och lagar förklarade för sig annat än som resultatet av ett gigantiskt kosmiskt lotteri. Detta, menar Smolin, är ingenting annat än ett uttryck för uppgivenhet, och en garant för att de vetenskapliga upptäckter som faktiskt skulle kunna vara möjliga att göra aldrig någonsin kommer att komma till stånd.

Einstein’s Unfinished Revolution är i vissa avseenden mindre djupgående, och kanske på ett tydligare sätt riktad till en strikt lekmannapublik, än Smolins tidigare populärvetenskapliga verk, bland vilka kan nämnas titlar som Time Reborn och The Trouble with Physics. Men det som går igen är hans grundläggande förtroende för läsaren, och hans uppriktiga lust att påminna om fysikens grundvalar, dess själva existensberättigande, som är just ett idogt sökande efter sanningen. Vad Smolin önskar är att vi ska fortsätta sträcka oss utanför oss själva, mot verkligheten, för att finna de sällsynta ögonblick där den faktiskt kommer oss till mötes. Det som fysiken i denne fysikers tappning kan erbjuda, är helt enkelt något så radikalt som en berättelse som handlar om någonting annat än oss själva.