Fysikerne som ble filosofer

Transkript

1 Fysikerne som ble filosofer Kvantefysikkens fremvekst på 1900-tallet

2 Dersom historien ble ansett som en samling av mer enn anekdoter og årstall, kunne den fundamentalt ha forandret det bildet av vitenskapen som nå har oss i sin makt. T. S. Kuhn, 1962.

3 Innholdsliste Forord...4 Takksigelser...4 Innledning...5 Presentasjon...5 Avgrensning...6 Problemstilling...6 Metode...6 Gangen i oppgaven...6 Bakgrunnsdelen...7 Personlige forutsetninger og forbehold...7 Overgangen fra middelalderen til renessansen...8 Menneskets syn på naturen...9 Mennesket og naturen...10 En påstand om mekanisering av menneske og natur...11 Den mekanistiske virkelighetsforståelsen...12 Isaac Newton...12 Reduksjonisme, holisme og komplementaritet...13 Reduksjonisme...13 Holisme...15 Komplementaritet...15 Paradigmeteorien...16 Normalvitenskapen...17 Før-vitenskapelig forskning...18 En ny forståelse av vitenskapshistorien...19 Forholdet mellom naturvitenskapen og filosofien...19 De vitenskapsfilosofiske forutsetningene for kvantefysikkens fremvekst...20 Fra rasjonalisme til positivisme...21 Fra det mekanistiske til det materialistiske paradigmet...23 Optimismen...23 Oppdagelsen av kvantefysikken...24 Kvantefysikk og teknologi...25 Etikk i fysikkfaget?...25 Kvantefysikk og filosofi...26 Kvantemystikk...26 Drøftingsdelen...27 Kvantefysikken...27 Hva er lys?...27 Heisenbergs usikkerhetsprinsipp...28 Albert Einstein...31 Den store debatten...32 EPR...35 Komplementariteten...37 Bells ulikhet...38 Aspect-eksperimentet...39 Avslutning og konklusjon...40 Etterord...42 Litteraturliste...44 Bok:...44 Internett:...45 Andre kilder:...45

4 Forord På forsiden er det et bilde av en skulptur, som fremstiller Albert Einstein og Niels Bohr. De var blant de viktigste fysikerne som ble filosofer, da kvantefysikken gjorde sitt inntog på begynnelsen av 1900-tallet. Jeg har med stor glede lest om blant annet disse to geniene. Men det var ikke der det hele begynte. Det som fikk meg til å skrive en oppgave om kvantefysikk og paradigmeskifter, var i grunnen en samtale mellom meg og moren min. Vi snakket løst og fast om emner som opptar oss begge, da hun plutselig sa at det hørtes ut som jeg skulle skrive fordypningsoppgave om paradigmeskifter. Jeg hadde aldri hørt det ordet før, men fattet straks interesse for temaet. Og da jeg fikk boken Bak tid og rom av Erik Dammann ble saken raskt avgjort: jeg skulle skrive oppgave om kvantefysikken, og om den hadde resultert i et paradigmeskifte. Det skulle i sin tur vise seg å være svært vanskelig å finne noe svar på, men i etterordet har jeg lagt igjen noen bemerkninger om dette spørsmålet. Jeg besluttet å gjøre oppgaven mer konkret, og hvis jeg får si det selv, hakket mer interessant, ved å endre fokuset for oppgaven. Jeg valgte i stedet å skrive om på hvilken måte kvantefysikken brøt med den foregående forståelsen av virkeligheten som fortsatt synes å være den rådende virkelighetsforståelsen i det moderne samfunnet. Takksigelser Jeg vil takke min veileder Tor Øyvind Ulstrup for tålmodig oppmuntring og berettiget motstand der det trengtes. Også vil jeg gjerne takke Arne Nicolaisen for flere interessante samtaler om kvantefysikk. Det var til stor hjelp å kunne spørre en fysiker til råds, for i større grad å kunne unngå kvantefysikkens mange små og store fallgruver. Takk til Rani Anjum for mye nyttig informasjon om Thomas Kuhns paradigmeteori og hvor den står i filosofien i dag. Og til sist vil jeg takke min familie først og fremst min mor for idéen til oppgaven og far for hjelp med de formelle sidene av den men også mine to brødre. Dere har alle sammen gitt meg verdifull støtte gjennom denne prosessen. Side 4

5 Innledning Presentasjon Gjennom hele menneskehetens historie har naturen til en viss grad opptatt mennesket. Og fra førhistorisk tid og frem til moderne tid, har menneskets forhold til naturen forandret seg betraktelig. Det gir mening å snakke om et materialistisk syn på naturen, som har blitt mer og mer utbredt de to siste århundrene, og formodentlig er like gjeldende i vår tid. Mange funderer på hvorfor miljøkrisen synes å ha avfødd like mye håpløshet som handlingskraft. Muligens er det en manglende tro på vår frie vilje, og vår makt som enkeltindivider til å gjøre en forskjell, som stopper oss. Men, samtidig er det noe som begynner å spire. Folk begynner å snakke om naturmedisin, urbefolkninger og drømmen om å leve i pakt med naturen. Og akkurat som med løvetannen som forsøker å trenge opp gjennom asfalten, oppstår det mye motstand mot det som synes å trenge seg på nå i moderne tid. Slik har det (så vidt vi vet) alltid vært. Historien forteller oss at disse forandringene i menneskenes forståelse av virkeligheten gjerne utløses av såkalte vitenskapelige revolusjoner. Vitenskapshistorikeren Thomas Kuhn kalte disse for paradigmeskifter. Han baserte synet på historiske studier av hva ytre forhold og ikke minst indre sosiale relasjoner i det forskende fellesskap har å si for vitenskapens utvikling. Særlig la han vekt på at paradigmet bestemmer de ubevisste standarder og verdier i et forskerfellesskap. All vitenskap hviler til enhver tid på et fundament av uartikulert kunnskap. Denne kunnskapen grunnlegges ved at forskeren under sitt studie sosialiseres inn i et fellesskap med et sett av verdier, metoder og eksempler til felles. Slik sett er paradigmet et dogmatisk rammeverk for all forskning, som bestemmer hvilke problemer forskerne kan undersøke. Alle forskere som til enhver tid ønsker seg en karriere må med andre ord akseptere et sett med grunnleggende sannheter. Dette har gjennom historien vist seg å bare være midlertidige sannheter. Så kan det skje at en av disse grunnleggende sannhetene faller bort, eller at det oppstår for mange problemer som det bestående paradigmet ikke kan løse. Innenfor vitenskapen vil det da i følge Kuhn gradvis skje et paradigmeskifte. Noen mener at det var det som skjedde ved fremveksten av den moderne fysikken på begynnelsen av 1900-tallet. Utviklingen gjennom vitenskapelige revolusjoner, viser seg særlig tydelig i naturvitenskapen. Frem til slutten av 1800tallet antok forskerne at de vesentlige oppdagelsene i fysikken var unnagjort, og at det bare var noen finjusteringer som skulle til. Side 5

6 Men den gang ei. Snart skulle den største revolusjonen i fysikkens historie begynne. Kvantefysikken og Albert Einsteins generelle og spesielle relativitetsteori representerer de viktigste nyvinningene innenfor den moderne fysikken, og begge har sitt utspring i oppdagelser gjort på begynnelsen av 1900-tallet. Teoriene som blant annet skulle endre vår oppfatning om hva henholdsvis materie, og tid og rom er. Avgrensning Store deler av oppgaven omhandler europeisk historie, og følgelig er det europeerne det siktes til, når det står menneskene, vi, eller lignende. Med unntak av kapitlene Overgangen fra middelalderen til renessansen og Mennesket og naturen, omhandler bakgrunnsdelen et utvalg av filosofihistorien og utviklingen av vitenskapsfilosofien, mellom renessansen og slutten av 1800-tallet. Videre står den moderne fysikken i sentrum, og der har jeg også måttet gjøre et valg. Den generelle og den spesielle relativitetsteorien til Einstein markerte trolig et paradigmeskifte innenfor den klassiske fysikken, i den forstand at forestillingen om det absolutte tid og rom ble oppløst. Einsteins teorier er blant annet derfor svært relevante i forhold til oppgaven, og skulle fått mye mer omtale om plassen tillot det. Allikevel har kvantefysikken muligens langt flere (og kanskje like grunnleggende) implikasjoner for vårt syn på virkeligheten. Derfor er kvantefysikken det mest sentrale tema som skal undersøkes i denne oppgaven. Problemstilling På hvilken måte brøt kvantefysikken med det mekanistiske paradigmet? Metode Når det kommer til valg av historisk metode, vil jeg hente inspirasjon fra Kuhns paradigmeteori, som er kontroversiell på noen punkter innenfor vitenskapsfilosofien. Et slikt utgangspunkt er problematisk, men samtidig nødvendig ettersom paradigmeteorien oppsto på grunnlag av hva Kuhn anså som en krise i vitenskapshistoriefaget. I 1983 sammenlignet den kanadiske filosofen Ian Hacking ham med gutten i eventyret som peker på keiseren, og sier at han ikke har noen klær på seg (underforstått da at vitenskapsfilosofien er keiseren.) (Kuhn, 2007, Innledende essay, s. 35). Derfor skal jeg også gå paradigmeteorien etter i sømmene, i bakgrunnsdelen. Gangen i oppgaven Jeg vil i begynnelsen trekke noen linjer fra urtiden og frem til i dag, hva gjelder menneskets forhold til naturen. Etter dette vil fokuset ligge på det mekanistiske paradigme og vitenskapsfilosofien fra 1600-tallet og frem til oppdagelsen av kvantefysikken. Hvordan fungerer samspillet mellom Side 6

7 naturvitenskap og filosofi? Så vil leseren få anledning til å sette seg inn i Thomas Kuhn sin paradigmeteori. Jeg vil søke å gi en forklaring eller definisjon av blant annet følgende begreper: paradigme, paradigmeskifte, reduksjonisme, holisme, komplementaritet, rasjonalisme og positivisme. I drøftingen vil jeg gå inn på noen milepæler i den vitenskapshistoriske utviklingen av kvantefysikken, med fokus på de områdene som bryter med det foregående, mekanistiske paradigmet. Hovedfokus vil være på den store debatten mellom Albert Einstein og Niels Bohr, som først ble avgjort to tiår etter at de begge hadde gått bort. Til slutt vil jeg oppsummere og se på hvilken måte kvantefysikken brøt med det mekanistiske paradigmet. Dette skulle kunne gi en viss pekepinn i hvilken retning et eventuelt paradigmeskifte har tatt, eller vil komme til å ta. Bakgrunnsdelen Personlige forutsetninger og forbehold Det er åpenbart at selve det å velge et tema og en problemstilling for en fordypningsoppgave forutsetter en type forforståelse. Jeg vil minne om at mine egne vurderinger, tolkninger og ikke minst forsøksvise konklusjoner, står i fare for å bli påvirket av en slik forforståelse. Blant annet derfor ser jeg det som nødvendig å nevne to problemer, som gjør at jeg må ta noen forbehold. Det første henger sammen med min motivasjon for å se til grunnlaget for menneskets forhold til naturen. Den har sitt utspring i det jeg oppfatter som en miljøkrise i vår tid. Selvsagt går det an å være uenig i et slikt syn. En del ville for eksempel si at miljøkrisen ikke har noe med menneskets forhold til naturen eller mennesket i det hele tatt å gjøre. Eller så kan man være enig i grunnproblematikken, men uenig i fremstillingen av denne. Jeg tar forbehold om dette, og vil samtidig gjøre oppmerksom på at bruddet med den mekanistiske virkelighetsforståelsen kan sees fra andre og noen ville kanskje si mer grunnleggende perspektiver. Det andre problemet handler om mine personlige forutsetninger, så det kommer vi ikke unna: det kan være vanskelig å trekke adekvate filosofiske slutninger av kvantefysikken, uten å være i besittelse av noen innsikt i matematikk eller fysikk på universitetsnivå. Jeg vil derfor ta forbehold om at de forenklingene jeg er nødt til å gjøre, kan være upresise sett fra en fysikers synspunkt. Men der jeg direkte siterer eller anvender fysikere og filosofer for å underbygge eller nyansere mitt syn, er disse anerkjente pionerer innenfor fysikkfaget. Blant dem har de fleste vunnet Nobelprisen i fysikk for sitt arbeide med utviklingen av kvantefysikken. Side 7

8 Overgangen fra middelalderen til renessansen For å forstå hvorfor den mekanistiske virkelighetsforståelsen vokste frem under og etter renessansen, må vi ha en anelse om hva den skilte seg fra. Man ønsket å undersøke naturen uten å være hemmet av den religiøse moral; alt fra vitenskapelig kosmologi til disseksjon av mennesker hadde vært problematisk under middelalderen. Det vi i dag kaller "naturvitenskapen", hadde nemlig vært tett knyttet til filosofi og teologi under antikken og middelalderen. I stedet for den teleologiske (aristoteliske) oppfatning av naturfenomenene, ble vitenskapsmennene under renessansen gradvis mer opptatt av de antatt kausale virkningene i naturen. De ville ikke lenger godta den teleologiske forklaringen på hvorfor eplet faller til bakken, når det er modent: fordi det ligger i eplets natur å gjøre nettopp det. De ønsket å finne den kausale årsaken til at det skjer; altså begynte de letingen etter en lov som kunne forklare tyngdekraften. Vitenskapens grunnleggere fattet rett og slett liten eller ingen interesse for eplets iboende krefter det være seg fysiske eller guddommelige men fokuserte heller på enkle, mekaniske lover som de håpet kunne forklare kreftene som virker på eplet utenfra. Det var ennå ikke snakk om en materialistisk forståelse av virkeligheten kanskje fordi kristen religion fortsatt hadde stor innflytelse i Europa men jevnt over en økt interesse for årsak og virkning. Renessansefilosofene kom naturvitenskapen til unnsetning. Her står den franske filosofen og matematikeren René Descartes frem som den viktigste, som talsmann for rasjonalismen og grunnleggeren av den kartesianske dualismen. Descartes inngikk en "avtale" med kirken om å skille vitenskapen fra religionen, og ut fra dette bygde han sitt dualistiske syn på virkeligheten. Det var med renessansefilosofene at materie og ånd for alvor ble adskilt. I fysikkens verden fulgte det, at man forholdt seg til naturen som en maskin, og mennesket som en litt mer komplisert robot. Hvilke følger det fikk for menneskenes forhold til naturen de neste århundrene, behandles senere i dette kapittelet. I naturvitenskapen ledet dette til en vitenskapelig revolusjon der empirisk (erfaringsbasert) forskning etter hvert fikk sin forrang, i stedet for Descartes' rasjonalisme. På den måten kunne materien undersøkes uten innflytelse fra det religiøse liv: Gud ble fortsatt oppfattet som den som hadde startet hele maskineriet, men han var ikke lenger delaktig i det. En illustrasjon av dette synet kan være at Gud trekker opp en klokke, for så å gå sin vei og la den tikke ferdig. Forholdene tatt i betraktning, kan vi si at dette var en nødvendig historisk prosess. Under Side 8

9 middelalderen hadde den kristne dogmatiske åpenbaringstro et jerngrep rundt vitenskapen og mange måtte lide for sine oppdagelser, ettersom de ikke stemte med bibelens ord slik de ble tolket av kirkens menn på den tiden. Det kan virke som at det var denne prosessen som avfødte den mekanistiske virkelighetsforståelsen, som fortsatt har stor innflytelse i dag. Men det ville være uvitenskapelig og historisk uriktig å uten videre se forbi verdien av renessansens vitenskapelige oppgjør med det middelalderske tenkesettet. Spesielt skjedde dette gjennom den kopernikanske revolusjon, da Nikolaus Kopernikus begynte å utfordre kirkens kosmologi ved å hevde at solen var sentrum av universet, og ikke jorden. Den senere italienske astronomen, fysikeren, og filosofen Galileo Galilei forsvarte teorien, men fikk ikke riktig gjennomslag før etter hans død. Den katolske inkvisisjonen dømte ham til å trekke tilbake sitt arbeid, og sitte i husarrest hele resten av sitt liv: "Galileo was found "vehemently suspect of heresy", namely of having held the opinions that the Sun lies motionless at the centre of the universe, that the Earth is not at its centre and moves, and that one may hold and defend an opinion as probable after it has been declared contrary to Holy Scripture. He was required to "abjure, curse and detest" those opinions." (Wikipedia, 2011.) Om inkvisisjonen i dette tilfellet truet med tortur eller ikke, er et omstridt tema innenfor historiefaget. Noe gjorde i alle fall at han underkastet seg dommen, og lot den moderne vitenskapens tilblivelse vente noen år til. Thomas Kuhn har skrevet om den kopernikanske revolusjon i en bok ved samme navn, der han omtaler overgangen fra det geosentriske verdensbildet (med jorden i sentrum) til det heliosentriske (med solen i sentrum) som et paradigmeskifte. For å forstå hvilke grunnleggende konsekvenser dette fikk for menneskenes syn på naturen, vil jeg kort antyde noen vesentlige trekk ved menneskenes forhold til naturen, fra urtiden og frem mot det moderne europeiske samfunn. Menneskets syn på naturen Hvis vi fokuserer på europeisk historie, kan det første trekket i denne utviklingen sies å være fra enhet med naturen under urtiden, til et mer distansert syn på men tilbedelse av naturen under antikken. Videre fikk trolig menneskenes religiøse oppfatninger (eller fravær av sådanne) avgjørende konsekvenser for synet på naturen. Det dualistiske synet på naturen som skaperverket og Gud som skaperen gjorde seg gjeldende under middelalderen, og var muligens delaktig i en mer grundig adskillelse av natur og ånd etter den vitenskapelige revolusjon og renessansen, hovedsakelig på og 1600-tallet. (Hegge, 1993.) I det følgende vil jeg, med bakgrunn i dette, Side 9

10 forsøke å vise kontinuiteten i historien frem til det Hegge kaller den utbredte mekanistiske naturoppfatningen, i nyere tid. Mennesket og naturen I studiet av menneskenes forhold til naturen gjennom tidene, er det påfallende hvor tilsynelatende klart man kan skille mellom forskjellige epoker. Filosofen og antroposofen Hjalmar Hegge gjør dette i sin fremstilling av menneskets forhold til naturen gjennom tidene, i boken Mennesket og naturen (1993). Han går helt fra mytiske forestillinger knyttet til naturfenomener under den mytiske tiden, til naturvitenskapelige forestillinger om deler av virkeligheten i dag; fra enhet mellom menneske og natur til en adskilthet, som er både medvirkende til og produktet av den moderne tids utvikling. Hvordan kan man generalisere epoker på denne måten? Det er klart at forhold til naturen varierer mellom ulike tidspunkter, fra sted til sted og fra menneske til menneske. Allikevel kan man, med forbehold om fravær av eventuelle nyanser, si noe essensielt om hovedepokene i menneskehetens historie ved å studere sentrale filosofer, samfunnsformer og levemåter. Den essensielle forskjellen mellom førhistorisk tid og nåtiden kan man finne nettopp i forholdet til naturen. En nøkkel til å forstå forskjellen finner Hegge i at menneskene i såkalte urtidsbefolkninger slett ikke hadde noe "forhold til naturen". Vi kan vite ganske sikkert at de oppfattet seg selv som en del av naturen, og naturen var på samme måte en del av dem. Men det later faktisk til at "urmenneskene" ikke hadde noen merkelapper for den og dem i det hele tatt. Dette kan vi tolke oss til ettersom de blant annet ikke hadde noen abstrakte begreper noe som forutsetter at man har en viss distanse til det man beskriver som for eksempel naturen. Dette vil si at de ikke skilte mellom subjektet som observerer og objektetet som blir observert. (Hegge, 1993, ss ) Følgelig levde de også i et gjensidig avhengighetsforhold med naturen, som hemmet eventuelle ønsker om å ødelegge den. Det betyr ikke nødvendigvis at menneskene i den førhistoriske tid hadde resonnert seg frem til at dette var fornuftig. Heller burde dette forstås ut ifra at de essensielt sett ikke hadde utviklet en abstrakt bevissthet, men forholdt seg til sin spontane og intuitive erfaring av naturen. (Hegge, 1993, ss ) Videre gjennom antikken skjedde en dramatisk forandring i synet på naturen. Naturen ble tilbedt som et forbilde og ideal. Den mest essensielle forskjellen fra før-historisk tid ligger i det at man distanserte seg fra naturen og dannet begreper om den. (Hegge, 1993, ss ) Side 10

11 Videre kunne det være fruktbart å trekke inn filosofene Heraklit, Platon og Aristoteles. Men natursynet i antikken kunne en skrive oppgave om i seg selv, så vi får bare nevne det vesentligste. Heraklit forfektet et helhetssyn der naturen opprinnelig var i harmonisk likevekt. I det at han så på alt som en sammenhengende helhet der likevekten lett kan forstyrres, kan likheten sies å være slående i forhold til den økologiske bevegelsen som har vokst frem i vår tid, mener Hegge. (Hegge, 1993, s. 30.) Om Platon og Aristoteles kunne en si så mangt, men deres syn på ånden i forhold til naturen var viktigst for ettertidens syn på naturen. Platon så ånden som transcendent (utenfor naturen og mennesket), mens Aristoteles så ånden som immanent (i naturen og mennesket). Ingen av disse tre filosofene kan sees som representative for sin samtid: snarere var Aristoteles en middelalderens mann, Platons idélære en viktig del av renessansens oppgjør med middelalderen og Heraklit kanskje forbilledlig for deler av den økologiske bevegelsen i vår tid. Distinksjonen mellom mennesket og naturen under antikken la grunnlaget for synet på naturen i middelalderen, som var motsetningsfylt, men likevel preget av at naturen og de naturlige tilstander ble sett på som det lavere, skriver Hjalmar Hegge (Hegge, 1993, ss ). I moderne tid, fra renessansen og fremover, forandret europeernes syn på naturen seg betraktelig. Renessansefilosofene grunnla et paradigme der kun den sansbare virkelighet skulle gjøres gjeldende innenfor naturvitenskapen. Det gir mening å si at Gud var adskilt fra sitt skaperverk, som da ble lagt i menneskenes hender for omforming og utbytting. Dette synet holdt seg i flere hundre år, fremover mot 1900-tallet. I stadig økende grad var europeernes mål og ære å legge naturen under seg; den organiske natur så vel som de mange urbefolkninger og deres naturressurser, kloden over. Gjennom blant annet den industrielle revolusjon skulle menneskene også sette synet på naturen ut i praksis. Hegge beskriver tre hovedtendenser i utviklingen av menneskets forhold til naturen i moderne tid: "den utadrettede underleggelses- og utnyttelsesholdningen, den mekanistiske naturoppfatningen og den naturvitenskapelig utviklede teknikken." (Hegge, 1993, s. 144). En påstand om mekanisering av menneske og natur Utviklingen etter revolusjonen i vitenskapen under renessansen, gikk mot en vitenskap fullstendig regulert av de mekaniske lovene. Følgelig fikk man et samfunn der naturen, dernest også dyrene og menneskene, ble for kompliserte mekaniske organismer å regne. Hegge sin påstand er at den mekanistiske virkelighetsforståelsen i ytterste instans forårsaket en reell, biologisk mekanisering av mennesket. (Hegge, 1993, s. 152). Han bygger argumentet på en tilsynelatende velbegrunnet kjensgjerning. Det ytre storbymiljøet som i nyere tid og især i vår tid er sentralt i mange Side 11

12 menneskers liv, er av en helt spesiell karakter: "For den nyere tids vedkommende er nå denne karakter i særlig grad bestemt direkte av menneskets forhold til naturen (og er for eksempel ikke et uttrykk for dets forhold til det guddommelige). Dette forholdet er som vi har fremholdt, igjen bestemt av den mest effektive, det vil si teknologisk funderte utnyttelse av den." Denne teknologien har på sin side hovedsakelig vært rettet mot en snever del av virkeligheten, som vi har betegnet som det mekanistiske. "Det vil altså si, at det ensidig teknologisk omformede miljøet i det moderne industrisamfunnet, er et konkret uttrykk for en mekanistisk naturoppfatning!" (Hegge, 1993, s. 152.) På ett plan er det han sier helt elementært: Hegge bruker trafikkmiljøet som et særlig illustrerende eksempel, fordi det der kun er én sanseegenskap som fungerer som virkelig. Det er bevegelse i form av fart. Trafikkmiljøets monotoni kan på den måten gradvis ha hemmet menneskets evne til å fatte nyanser i omgivelsene: i bilde, lyd, lukt og berøring og så videre. Følgelig fikk vitenskapens mekanistiske hegemoni stor betydning for menneskenes omforming og utbytting av naturen, og således også for evolusjonen av menneskenes grunnleggende sanseegenskaper. Vår evne til opplevelse av naturen sløves i takt med den teknologiske og industrielle utviklingen. Ikke bare fordi den mekanistiske naturoppfatningen indikerer at disse sansene ikke svarer til noen reell virkelighet, men hovedsakelig fordi vi i denne tro har omformet virkeligheten rundt oss, slik at den ikke lenger svarer til dem. (Hegge, 1993, ss ) Dette er en påstand som får stå for Hegges regning. Ettersom boken Mennesket og naturen er skrevet fra et antroposofisk perspektiv med særlig henblikk på vår tids miljøkrise, vil bruken av denne som kilde unektelig møte motstand fra mange. Et forsvar for bruken av Hegges innfallsvinkel til historien, er imidlertid at den egner seg godt til å sette problemstillingen i et større perspektiv. Den mekanistiske virkelighetsforståelsen Vi utvider den mekanistiske naturoppfatningen, og ser på forståelsen av virkeligheten som sådan i vitenskapen. En person hadde større betydning enn noen andre for utviklingen av denne forståelsen: den engelske matematikeren og fysikeren Isaac Newton. Isaac Newton Han ble født under dårlige kår i Woolsthorpe, i Hele landet var herjet av en blodig borgerkrig, som endte med at kong Karl den første ble halshugd og at puritanerne under Oliver Cromwell tok over i Faren til Newton hadde vært analfabet og livnært seg som bonde, før han døde tre Side 12

13 måneder for tidlig til å oppleve at den lille sønnen kom til verden. Newton ble født for tidlig og var derfor liten og svak: legene ga ham ikke mange år å leve. Allikevel skulle han bli en svært rik og feiret mann før han døde 84 år gammel i (Aastorp, 2003a) Hensikten med å nevne noen biografiske trekk er å forsøksvis få et inntrykk av hva for en person Newton var. Det må jo ikke havne i glemmeboken at vi snakker om spennende og gjerne ganske eksentriske historiske personligheter, og ikke bare deres vitenskapelige teorier (som om de var upåvirket av opphavsmennene). Newton har blitt beskrevet som en usedvanlig intelligent og ærgjerrig, men samtidig oppfarende og følsom mann. Han var bitter, trolig fordi moren giftet seg med en annen mann og overlot Newton til hans bestemor (Aastorp, 2003a). Og samtidig var han dypt religiøs. Han skrev blant annet mer enn 4500 sider med beregninger og annet for å finne ut når dommedag ville inntreffe. Kuriøst nok kom han frem til at det ville skje i (Aastorp, 2003c). Det gir ikke øyeblikkelig mening at han skulle ha sett på naturen som en maskin. Men han mente, etter å ha studert den nye heliosentriske kosmologien, at Gud måtte ha skapt hele verden etter mekaniske lover som uten unntak kunne beskrives matematisk. Dette synet kommer til uttrykk i hans viktigste verk, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (mest kjent som Principia). Det er inndelt i tre "bøker", der den første tar for seg mekanikk i tomt rom, og den andre mekanikk i omgivelser som byr på motstand (som luft og vann). I den tredje anvender Newton de to foregående til å vise hvordan solsystemet fungerer og er strukturert. Han innførte gravitasjonsloven og gjorde revolusjonerende oppdagelser på mange områder. (Aastorp, 2003b). Verket Principia samlet alle oppfatningene i tiden inn i en massiv syntese, som ofte blir oppfattet som den menneskelige fornufts største triumf gjennom alle tider. (Aastorp, 2003c) Dette la grunnlaget for den mekanistiske virkelighetsforståelsen. Reduksjonisme, holisme og komplementaritet Reduksjonisme For å forstå vitenskapsmennenes mekanistiske virkelighetsforståelse etter renessansen, må vi gå inn på filosofien som lå til grunn for dette. Den mekanistiske virkelighetsforståelsen virket inn på hele samfunnet og definerte således et verdensbilde. Den viste seg å være svært suksessfull som grunnlag for den teknologiske og vitenskapelige utviklingen. Med Thomas Kuhn kan vi kalle denne virkelighetsforståelsen et paradigme eller resultatet av et paradigme. Senere kommer vi inn på den Side 13

14 mer nøyaktige definisjonen av begrepet men foreløpig kan vi forholde oss til den kopernikanske revolusjon som et eksempel på et skifte mellom to paradigmer. Altså var den geosentriske forståelsen et paradigme, og den heliosentriske et annet. Det viktige her er at det mekanistiske paradigmet egnet seg for en uhemmet teknologisk og industriell utvikling. Naturvitenskapen var underlagt det mekanistiske paradigme og opererte i all hovedsak reduksjonistisk, det vil si, etter prinsippet om at egenskapene til ting eller organismer kan forklares ut fra egenskapene ved byggestenene alene. Men her er det, som over alt ellers, rom for nyanser. Det skilles mellom ontologisk og metodisk reduksjonisme, og sistnevnte er mest utbredt i dag. René Descartes la en stein i grunnmuren til det mekanistiske paradigme da han tok til orde for ontologisk reduksjonisme allerede i Synet baserte seg på at verden er som en maskin, som kan studeres ved at man tar delene fra hverandre (analytisk strategi) og analyserer dem, og sette delene sammen igjen (syntetisk strategi) for å analysere helheten. Disse to strategiene er hverandres motstykker og blir også brukt i den metodiske reduksjonismen. Det kontroversielle ved den ontologiske reduksjonismen ligger i begrepet: den søker å forklare alle verdens helhetlige fenomener, inkludert menneskene, ut fra egenskapene til bestanddelene alene. Den ontologiske reduksjonismens popularitet kan forklares nettopp av den metodiske reduksjonismens suksess. Der mener man at man kan få større kunnskap om helheten ved å se på delene; et slikt syn ville de aller færreste sette seg imot i dag. Det er spesielt den ontologiske reduksjonismen som blant annet blir kritisert for å fornedre fenomenene. Filosofen Arne Næss var opptatt av nettopp dette, som han så på som produkt av en utbredt misforståelse av selve vitenskapens rolle. Hva tingene egentlig er for noe, forveksles med hva vitenskapen har å si om dem. På spørsmål fra Henrik B. Tschudi om hva han mente om den reduksjonistiske tendensen, lød svaret: Biokjemien reduserer livet til kjemiske forbindelser. Psykologien sies å redusere kjærligheten til drift. Religionsvitenskapen sies å "bortforklare mysteriene". Bevissthet forklares ved ubevisste, mekaniske prosesser. Reduksjonisme får man når man overser at for eksempel temperatur er noe mer enn molekylbevegelser, akkurat som sult er noe mer enn kontraksjon av magesekken. (Næss, 2010, s. 59). Arne Næss er ikke den eneste som har kritisert den påstått livsfragmenterende reduksjonismen. I sin Side 14

15 bok Bak tid og rom gjør Erik Dammann det samme. (Dammann, 1987). I begge tilfeller ser vi hvor viktig det er å skille mellom metodisk og ontologisk reduksjonisme. Det er trolig sistnevnte Næss stiller seg kritisk til, i sitatet ovenfor. Holisme Innenfor vitenskapsfilosofien er reduksjonismens motsetning det som kalles holisme. Aristoteles oppsummerte holismen med at helheten er mer enn summen av delene. Synet kan også være en virkelighetsforståelse i vid forstand, men i prinsippet baserer det seg på det samme. En holistisk innstilt vitenskapsmann ville gjerne også påstå at alt henger sammen og at det grunnleggende sett er helheten som teller, og ikke dens forskjellige deler. Delene eksisterer i helheten på samme måte som helheten eksisterer i delene. De helgjørende aspekter er evolusjonære, organiske og kreative. Holismen i sin opprinnelige betydning hviler på idéer hos Spinoza, Goethe og Dewey i tillegg til allerede nevnte Aristoteles. Men ordet "holisme" leder ofte tanken til andre bevegelser som har brukt og bruker ordet, og her nevnes i hvert fall en av disse. I den såkalte New Age-bevegelsen er bruken av ordet en ganske annen. Her kunne man ha sagt så mangt, og i særdeleshet er opphøyelsen av pseudovitenskapelige hypoteser til "vitenskapelig beviste sannheter" kritikkverdig. Men vi er først og fremst ute etter bruken av "holisme"-begrepet. Essensen ligger vel i begrepet selv: det omfatter alt, og i New Age-kretser (hvor kritisk begrepsavklaring kanskje ikke står helt sentralt) blir virkeligheten gjerne oppfattet som et udelelig hele. Konsekvensen blir lett at skillet mellom naturvitenskap og religion opphører: energien og helheten får noe religiøst ved seg. (Sommersel.) Den ukritiske bruken av begrepet holisme oppstår ofte i forbindelse med kvantefysikken. Det er spesielt Aspect-eksperimentet hvilket vi skal komme inn på helt i slutten av drøftingen som ligger til grunn for et slikt misbruk. (Eftestøl, 2000). Det må derfor poengteres at holisme brukes i den vitenskapsfilosofiske betydningen av ordet og utvidelsen av denne. Komplementaritet Vi har sett på reduksjonisme og holisme som grunnleggende filosofiske motsetninger. Det finnes imidlertid en tredje retning innenfor filosofien, som ikke ser disse som motsetninger. Tanken er at disse er like viktige, komplementære tilnærminger til en virkelighet som er i seg selv er komplementær. Kort sagt kan det bety at virkeligheten eksisterer i to lag, som utelukker hverandre de kan ikke eksistere samtidig men er allikevel avhengige av hverandre. Denne Side 15

16 komplementariteten illustreres tydelig i det kinesiske yin og yang-symbolet. For øvrig kommer vi tilbake til betydningen av dette i kapittelet Komplementariteten i drøftingsdelen. Når vi kommer til kvantefysikken vil vi se at både holistiske og komplementære tolkninger av fenomenene som ble observert, kunne oppstå i tider med forvirring, kreativitet og forfriskende nytenkning. Paradigmeteorien I 1962 publiserte den amerikanske fysikeren og vitenskapshistorikeren Thomas Kuhn ( ) essayet Vitenskapelige revolusjoners struktur. Der kritiserte han samtidens syn på vitenskapelig utvikling, og etablerte et alternativ: paradigmeteorien. Den vakte stor oppsikt Kuhn var den første av betydning som rettet et kritisk blikk mot samtidens vitenskapsfilosofi og han tok utgangspunkt i vitenskapshistorien. Et av de viktigste eksemplene han bygger på, er det allerede omtalte paradigmeskiftet mellom middelalderens geosentrisme og renessansens heliosentrisme. Essayet var opprinnelig utelukkende ment som et bind i Encyclopedia of Unified Science, men det fikk raskt stor innflytelse langt utover det publikum det opprinnelig var ment for og ble derfor utgitt i bokform. Som antakelig en av de mest siterte bøker i den vestlige vitenskapens historie regnes den i dag av mange som en klassiker. Kuhn mente essensielt sett at den tradisjonelle vitenskapsfilosofien skjulte diskontinuiteter, og undergravde paradigmenes betydning i vitenskapshistorien. Han har blitt stående som en kultfigur for de som kritiserte det overoptimistiske bildet av vitenskapen som rådet på hans tid. Det var av den grunn han innledet essayet med de berømte ordene: "Dersom historien ble ansett som en samling av mer enn anekdoter og årstall, kunne den fundamentalt ha forandret det bildet av vitenskapen som nå har oss i sin makt." (Kuhn, 2007, s. 13.) Før vi kan gå videre på temaet paradigmer, må vi ha et tydelig bilde av hva begrepet innebærer. Og hva hevder egentlig paradigmeteorien? Filosofen Rani Anjum forklarer paradigmeteorien ut fra et moderne filosofisk perspektiv, og legger vekt på at forskerne innenfor et paradigme forsvarer det mot innvendinger som gjerne kommer utenfra: Et paradigme er et vitenskapelig fellesskap som man sosialiseres inn i, og som bestemmer hva som er problemer som trenger å løses, hvilke spørsmål man stiller seg, hvilke metoder man bruker for å komme fram til resultater, og hva som teller som resultater. Det bestemmer også hva som teller som data når man driver med datainnsamling. I normalvitenskapen vil man ikke stille spørsmålstegn ved denne rammen, men vil konsentrere seg om å løse de problemene som er bestemt av paradigmet. Det Side 16

17 er gjerne en hovedteori som alle forholder seg til, for eksempel klassisk Newtonsk fysikk. Denne blir det ikke stilt spørsmålstegn ved, og man vil tvert imot forsøke å forsvare denne teorien mot alle tilsynelatende anomalier (avvik) ved hjelp av såkalte ad hoc-hypoteser. (Anjum, 2011.) Altså er begrepet paradigme definert tett opp mot det han sier om normalvitenskap, som vi skal komme inn på i dette kapittelet. Men først må de nye begrepene som Anjum serverer oss, få en forklaring. Samtidig får leseren muligheten til å sette seg inn i paradigmeteorien i sin helhet som bygger på disse begrepene. Anomalier er oppdagelser som ikke stemmer overens med en bestående teori (som for eksempel at sola er sentrum i universet). Kuhn omtaler disse som en vesentlig del av den vitenskapelige utviklingen, ettersom de leder til kriser, som ofte ledsages av en vitenskapelig revolusjon. (Kuhn, 2007, ss ). Men slike revolusjoner kan heller ikke skje for ofte. Derfor vil man forsøke å forsvare den etablerte teorien mot anomalier, ved hjelp av ad hoc-hypoteser. Det er kanskje åpenbart, men ad hoc-hypoteser er altså tilføyelser til en teori eller endringer som blir gjort for at man skal slippe å omformulere eller forkaste hele teorien. Denne oppfinnelsen skulle vi være glade for, ettersom den har erstattet middelalderens ad hoc-løsning: å torturere og/eller brenne opphavsmennene til nye anomalier. Normalvitenskapen Normalvitenskap er den vitenskapen som gjelder i den kumulative delen av den paradigmatiske utviklingen. Det vil si, den perioden hvor forskerne i et fellesskap er enige om noen grunnleggende ting, som problemer som skal løses, metoder for å løse dem, hvilke løsninger som er reelle og så videre. Kumulativ forskning kjennetegnes av at forskerne kan bygge på hverandres arbeid, utvikle et felles språk og således drive effektiv normalvitenskap. (Kuhn, 2007, ss ) Kuhn sammenligner denne perioden med løsning av puslespill. Denne kontroversielle metaforen sier mye, men aller viktigst sier den at man i normalvitenskapen forutsetter at det alltid finnes et svar; akkurat som i puslespillet står det kun på forskernes evner, kløkt og metoder å komme frem til det ferdige bildet. På den måten blir normalvitenskapen et prosjekt der hver enkelt forsker må passe på å holde seg til det gjeldende paradigme og legge det samme puslespillet som de andre, om han vil ha en vitenskapelig karriere. (Kuhn, 2007, ss ) Side 17

18 Med Galileo Galilei har det opp gjennom historien levd mange forskere som har måttet lide i større eller mindre grad, fordi de så en mangel ved samtidens puslespill-løsning og valgte å gå mot strømmen. I ettertid kan man se at det var nettopp de som trådte opp nye veier for vitenskapen som bidro i størst grad til den vitenskapelige utviklingen. Derfor er det også nesten utelukkende og med god grunn disse kreative menneskene som omtales i vitenskapshistorien. Under normalvitenskapen har forskerfellesskapet samlet seg om noen grunnleggende verdier, sannheter og metoder. Det elementære her er at forskerne kan bygge sitt arbeid på grunnforskning gjort av andre. Normalvitenskapen avløses gjennom en vitenskapelig revolusjon av den før-vitenskapelige forskningen, som ofte foregår i to eller flere motstridende skoler. Det leder til oppløsningen av et paradigme, hvilket som regel skjer når det bestående paradigmet ikke kan forklare anomalier på en måte som forskere i et annet paradigme får til. Men hva er det som utløser en slik vitenskapelig revolusjon, slik at nye idéer blir forsket på? Kuhn mener at en krise i det aktuelle fagområdet som regel har hatt denne effekten. Men også noen ganger skjer en vitenskapelig revolusjon når tilhengerne av et paradigme pensjonerer seg, og en ny generasjon som er vant med et annet paradigme tar over. Ofte begynner en førvitenskapelig prosess med en gang et paradigme får kontroll over normalvitenskapen innenfor et felt. Det kan være på grunn av en filosofisk utilfredshet, allerede oppdagede anomalier, eller lignende. Noen slike prosesser ender opp i ingenting, mens andre som får tilstrekkelig oppslutning blir normalvitenskapelige. Før-vitenskapelig forskning Denne forskningen foregår gjerne i perioder med kaos, og det er ofte flere prosesser som går samtidig (i motsetning til normalvitenskapen, der en viktig forutsetning er at det kun bygger på ett paradigme). Før-vitenskapelig forskning kjennetegnes ved at hver enkelt forsker må bygge hypotesene sine fra bunnen av, fordi de ikke kan støtte seg til verk skrevet innenfor samme paradigme. De må som regel danne nye begreper, metoder og viktigst av alt overbevise andre forskere om at nettopp deres teori er det mest effektive utgangspunktet for ny problemløsning. Målet for en før-vitenskapelig prosess er altså å vinne frem og bli normalvitenskapelig, slik at dens paradigme kan ligge til grunn for mer effektiv forskning. Det betyr at en forsker som får en ny idé må være nytteorientert: det holder ikke at du har muligheten til å løse store filosofiske problemer, hvis miljøet du er kommet inn i etterlyser noe annet. (Kuhn, 2007, ss ) Side 18

19 En ny forståelse av vitenskapshistorien Kuhn ble talsmann for en gruppe forskere som anså vitenskapshistorien for å være sentral i vitenskapsfilosofien, og således for hele forståelsen av vitenskapen. I all hovedsak var dette fordi teorien åpnet for et radikalt nyskapende syn, både på hvilken rolle hvert forskende individ spiller for vitenskapen og omvendt hvilken innflytelse vitenskapen har på de som driver den fremover. Frem til da hadde vitenskapshistorien blitt fremstilt som en lineær, kumulativ prosess frem til samtidens kunnskaper, skriver Kuhn. Derfor hadde også vitenskapshistorikerne omskrevet lærebøkene etter hver eneste revolusjon i vitenskapen. Dette er for øvrig på ingen måte særegent for vitenskapen, skal vi tro ham: "Vitenskapsmenn er naturligvis ikke den eneste gruppen som tenderer mot å betrakte sin disiplins fortid som en lineær utvikling frem mot dagens fordelaktige utsiktspunkt. Fristelsen til å skrive historien baklengs foreligger overalt og til alle tider." (Kuhn, 2007, s. 164). Det ville være en overdrivelse å si at Kuhn streber mot å skrive vitenskapshistorien "forlengs". Det følger av hans teori at dette er en umulig, om ikke meningsløs ambisjon. Det ligger i paradigmenes natur at de vanskelig kan avdekkes uten "dagens fordelaktige utsiktspunkt". Kuhn tar tydelig avstand til den lineære historieforståelsen, som rådet i vitenskapshistoriefaget da han kom inn i det. Vitenskapens utvikling ble fremstilt som rasjonell, selv som den slett ikke er det alene, i følge Kuhn. Kreativitet, intuisjon og tilfeldigheter har trolig spilt en like stor rolle gjennom vitenskapens historie som rasjonell tanke og erfaring. Forholdet mellom naturvitenskapen og filosofien Hva, eller hvem, er det som bestemmer hva som er relevant å forske på? I de kaosfylte, førvitenskapelige periodene opp gjennom den europeiske historien kom mye av påvirkningen fra staten, adelen og militæret. Det kommer i tillegg til den mer åpenbare påvirkningen, fra andre forskerfellesskap, motstridende skoleretninger og individuelle forskere. For historikere kan slike sammenhenger være vanskelige å spore opp, delvis fordi det foregikk i private brev skjult for allmennheten. Men et sted må man begynne, og både i tilfellet med det materialistiske paradigme og fremveksten av kvantefysikken, står forholdet mellom naturvitenskapen og filosofien sentralt. Filosofen Arne Næss var opptatt av dette forholdet og mente at all vitenskap forutsetter filosofi, idet alle suksessivt dypere kjeder av begrunnelse leder fra vitenskap til filosofi. (Hegge, 1993, s. 220). Dette kommer til uttrykk i svaret han ga Henrik B. Tschudi på følgende spørsmål: Side 19

20 Tschudi: Det er noen som hevder at den tidligere fysikkens mekanistiske verdensbilde førte til neglisjering av naturen, mens den moderne fysikk kan anspore til ny fascinasjon overfor naturen. Hva med vitenskapens struktur når det gjelder våre handlinger i forhold til naturen? Næss: Her kommer sosiale og politiske forhold inn, så som en begynnende kapitalisme på 1400-tallet, renessansen og hendelsene på 1600-tallet. Gjennom dette fikk man sans for mekaniske saker for deres egen skyld. På Newtons tid var en klokke en inspirerende ting! For ham var det dypt inspirerende at Gud var som en slags klokke eller urmaker, for en klokke var det fineste som fantes på den tiden. Men den sosiale utvikling fører så til en forflatning av dette opprinnelig inspirerende bildet, en klokke blir en hverdagslig ting. Så blir Newtons bilde forflatet, og etter hvert understøtter Newtons fysikk det verste i samfunnet. Dette er vitenskapssosiologi hvordan vitenskapen kan utnyttes til å understøtte en livsfiendtlig og naturfiendtlig filosofi. (Tschudi, 2010, s ) Klokkemetaforen til Arne Næss illustrerer i korte trekk den forståelsen av vitenskapens utvikling som også kommer til uttrykk hos Kuhn. Den sosiale utviklingen forandrer vitenskapens grunnlag og berettigelse. Denne utviklingen kommer også gjerne til uttrykk gjennom filosofien. I den siste setningen signaliserer Næss at den livsfiendtlige og naturfiendtlige filosofien var utgangspunktet i etableringen av det mekanistiske paradigmet. Han får medhold fra psykologen Jack Falao. Han har studert betydningen av forholdet Newton hadde til filosofien i sin samtid, og formulerer forholdet til den kartesianske filosofi på en svært treffende måte: "Newton kjente grundig til Descartes' arbeider, og tegnet hele det nye verdensbildet sitt innenfor hans rammer; så å si på hans tankelerret." (Falao, 1997, s. 36). Mye tyder på at et slikt sirkulært forhold mellom naturvitenskapen og filosofien er reelt og sikkert også gunstig i utviklingen av vitenskapen. På den måten unngår man både at naturvitenskapsmennene ignorerer det store bildet, og at filosofene mister bakkekontakten. Denne holdningen er imidlertid altfor idealistisk. Arne Næss har kanskje rett i at vitenskap forutsetter filosofi, men i virkeligheten kan dette forholdet bli svekket i betydelig grad og resultere i en forskningssituasjon der forskeren fremmedgjøres fra helheten i sitt arbeid. Dette vil vi for øvrig få se når vi går inn på det som skjedde da fysikerne skulle forsøke å enes om en filosofisk tolkning av kvantefysikken. De vitenskapsfilosofiske forutsetningene for kvantefysikkens fremvekst Side 20

21 Faktisk synes det å være slik at vitenskapsfilosofien som lå til grunn for oppdagelsen av kvantefysikken, ikke stemte overens med den, på samme måte som Rene Descartes' filosofi stemte overens med mekanikken. Faktisk kan det virke som at det forholdt seg ganske motsatt: at naturvitenskapen kom før filosofien. Mellom Newtons mekanistiske revolusjon på slutten av 1600-tallet og Einsteins relativistiske revolusjon på begynnelsen av 1900-tallet var det den mekanistiske og den materialistiske virkelighetsforståelsen som lå til grunn for samtlige grener av vitenskapen i Europa. Med Newtons mekanikk som mønstergyldig eksempel la forskerne brikke for brikke et stadig mer komplettert puslespill. Mot slutten av det 19. århundre var det bare noen få brikker som gjensto. En toneangivende andel vitenskapsmenn hadde gjennom de siste århundrene valgt å sette sin lit til absolutt determinisme. Det var troen på at hvis man bare kjente til alle naturlovene, skulle man kunne beskrive alle fortidige og fremtidige systemer i naturvitenskapen. (Vi vil få se at Albert Einstein var en av de som ikke kunne gi slipp på idéen om determinisme, da Niels Bohr problematiserte selve begrepet som gjeldende for naturens subatomære dimensjon.) Determinismen sto fortsatt like sterkt på 1800-tallet, men da skiftet hovedvekten fra rasjonalismen i det kartesianske paradigmet til en mer erfaringsbasert retning i filosofien. Vitenskapen og da spesielt naturvitenskapen hadde en såpass opphøyet stilling i samfunnet på den tiden at få stilte spørsmålstegn ved dens autoritet. Dette utgjør forsøksvis et bakteppe for å forstå fremveksten av positivismen i vitenskapsfilosofien på 1800-tallet. Fra rasjonalisme til positivisme Positivismen var en vitenskapsfilosofisk retning som på 1800-tallet og første halvdel av 1900-tallet fikk større og større betydning, der man kun bygget (og bygger) på kjensgjerninger gjort gjennom erfaring. Store Norske Leksikon skriver om positivismen at: "Vitenskapelig virksomhet forstås som en objektiv, verdinøytral og interessefri aktivitet uavhengig av subjektiv fortolking og samfunnsmessige forhold. Samtidig avvises spørsmål om førsteprinsipper, vesen, den innerste natur, væren og virkelighetens egentlige årsaker og finale mål (metafysisk spekulasjon). I henhold til et positivistisk syn på vitenskapen lar forskningsobjektet seg avdekke gjennom sanseerfaring." (Sletnes, SNL). Her får sanseegenskapene hos mennesket sin betydning tilbake og vitenskapen renses for all metafysikk. Vitenskapen ble underlagt det materialistiske paradigmet. Positivismen brøt med rasjonalismen, som la tenkning til grunn for forskingen. Således brøt Side 21

22 den også med de kartesianske dualismen: der René Descartes delte ånd og materie fra hverandre, tvilte på alt og kom med den berømte læresetningen: "jeg tenker, altså er jeg" fikk kun den sansbare virkeligheten noen betydning i positivismen. Ånd blir et spekulativt konsept som får sin plass i metafysikken, en ikke-empirisk vitenskap uten noen betydning for positivisten. Descartes og Newton tenkte seg en Gud som i det minste hadde satt hele maskineriet i gang; positivistene så ingen grunn til å stole på en slik antagelse, så lenge det ikke kunne påvises empirisk (altså ved erfaring gjennom eksperiment, og ikke for eksempel i et filosofisk resonnement). Den fullstendig sekulære positivismen har sine røtter i renessansen, hos Englands mest betydelige renessansefilosof, Francis Bacon. Han mente at den absolutt beste form for bevis er erfaringsbasert vitenskap og utelukket på den måten betydningen av alt annet enn den sansbare virkelighet. Her må vi for øvrig igjen skille mellom metodisk og ontologisk reduksjonisme. Selv om avvisningen av all metafysikk i positivismen kan minne om ontologisk reduksjonisme, er det metodisk reduksjonisme som helt fundamentalt ligger til grunn for positivismen. Hva hadde positivismen å si for fremveksten av kvantefysikken? To aspekter kan vektlegges: for det første ville oppdagelsen av kvantefysikken trolig skjedd mye senere, om i det hele tatt, uten positivismen. Den krevde at alt som skal være vitenskapelig bevist må kunne beskrives matematisk (noe som skulle vise seg å være gunstig i kvantefysikken). I tillegg var den positivistiske troen på vitenskapen en viktig drivkraft mot slutten av den reduksjonistiske reisen til materiens indre. Store tenkere på 1800-tallet (spesielt Auguste Comte og John Stuart Mill) tok til orde for det som nå kalles klassisk positivisme under det mekanistiske paradigmets storhetstid og fremskyndet på den måten oppdagelsen av kvantefysikken. For det andre tok kvantefysikkens pionerer (deriblant Niels Bohr) avstand til positivismen etter å ha blitt kjent med de filosofiske konsekvensene av sine eksperimenter: empirisk undersøkelse av en objektiv virkelighet upåvirket av forskeren selv, viste seg å være et meningsløst konsept i det nye laget av virkeligheten. Den empiriske forskningen som lot vitenskapsmennene trenge stadig dypere inn i materien i sitt materialistiske tokt etter det innerste laget og den beste teknologien, etterhvert resulterte i oppdagelser som skaket positivismen og i ytterste konsekvens det materialistiske paradigmet i sine grunnvoller. For å oppsummere: det kartesianske paradigmet la rasjonalisme til grunn for vitenskapen og delte verden i to (materie og ånd). Der tenkningen hos Descartes var den beste metoden for forskning, var det empirisk erfaring som skulle stå i sentrum fra litt utpå 1800-tallet og fremover. Side 22

23 Dualismen hos Descartes ble byttet ut med et ensidig materialistisk syn på verden. Newtons mekanikk gjaldt både i det mekanistiske paradigmet og i det påfølgende materialistiske paradigmet. Positivismen var en nødvendig vitenskapsfilosofisk forutsetning for oppdagelsen av kvantefysikken, men den ble også utfordret av kvantefysikkens filosofiske implikasjoner. Der positivistene trodde uforbeholdent på den empiriske vitenskapen som det beste middel for å kartlegge en objektiv virkelighet, kunne kvantefysikkens pionerer meddele at en slik tro ikke var legitim i mikrofysikkens univers der gjaldt helt andre betingelser. Fra det mekanistiske til det materialistiske paradigmet Det kartesianske paradigme innenfor filosofien og det newtonske paradigme innenfor fysikken inngår i det vi her har kalt det mekanistiske paradigmet. Positivistene sørget for at den empiriske tradisjon ble gjeldende innenfor naturvitenskapen fra 1800-tallet og frem til nyere tid, og gjorde således det materialistiske paradigmet gjeldende i vitenskapen. Når vi skiller mellom disse to paradigmene, er det i vitenskapsfilosofien og ikke i fysikken. Men det er klart at fysikken også ble påvirket i materialistisk retning av positivismen: da metafysiske spørsmål kom hånd i hånd med kvantefysikken, var det stor motvilje mot å diskutere dem blant fysikerne. Med unntak av positivismestriden blant vestlige intellektuelle (som vi dessverre ikke kan ta opp her) har positivismen stått som en bauta i vitenskapsfilosofien. Aller viktigst har denne retningen blitt kritisert for å fremme en usunn tro på vitenskapens fremtid og berettigelse. Senere fikk den stor motstand fra blant andre Thomas Kuhn. Men det første virkelige støtet kom med den moderne fysikken. Optimismen Vi har til nå bare antydet hvilken fremtidstro som lå i luften på vitenskapsmennenes laboratorier mot slutten av 1800-tallet. For å få et skikkelig inntrykk av dette, kan vi for eksempel se til kunsten rett før begynnelsen av 1900-tallet. I følge vitenskapshistorikeren Carolyn Merchant, er skulpturen kalt Nature unveiling herself before Science illustrerende for den transformasjonen av oppfatningen av naturen som fulgte den vitenskapelige revolusjon: "From an active teacher and parent, she [Nature] has become a mindless, submissive body." (Merchant, 1990, ss ). Side 23

24 Skulpturen "Nature unveiling herself before Science" av Louis-Ernest Barrias. Statuen ble laget i 1899, fem år etter at de megetsigende ordene kom fra den berømte fysikeren Albert A. Michelson: "Fremtidige sannheter vil finnes i sjette desimal." (Fjelland, Hansteen og Kocbach, 2001). Optimismen var på sitt høyeste: snart ville man kjenne til alle naturlovene i universet og kunne forklare mennesket fullt ut som et sofistikert maskineri (eventuelt som en klokke). Det gir oss en pekepinn for akkurat hvor rystende de nye oppdagelsene ville bli for forskerne innenfor det mekanistiske og det materialistiske paradigmet. Oppdagelsen av kvantefysikken Den formodentlig største oppdagelsen i fysikkens historie skulle fortsatt komme. Mot slutten av det 19. århundre begynte de puslespill-løsende forskerne å oppdage brikker som ikke passet inn, aspekter ved blant annet optikken som ikke kunne forklares med den daværende fysiske modell. Et knippe fysikere tok på seg oppgaven å løse disse tilsynelatende uløselige problemene, som vitenskapsteoretikerne kaller anomalier. Det umulige skjedde: problemene lot seg løse, men ikke innenfor det bestående rammeverk for vitenskapelig forskning. Selv de som var med på å gjøre oppdagelsene trodde, ja skulle nesten ønske, at de tok feil. Det måtte være noe galt med forsøkene. Side 24

25 Verden kunne da ikke være slik? Men etter hvert som de fikk stadig nye bekreftelser, ble de tvunget til å utvikle teorier som ikke stemte overens med helt grunnleggende hypoteser i det materialistiske paradigmet. Det var ikke bare den mikroskopiske natur som måtte forstås med friske øyne: fysikernes verdensbilde som sådan måtte revurderes. Kvantefysikken har blitt brukt til å legitimere til dels svært luftige hypoteser, foreløpig uten noen rot i vitenskapen. Disse skal ikke drøftes i denne oppgaven. Uten tvil blir kvantefysikken mer interessant å lese om, hvis man trekker inn hinduistisk kosmologi, psi-felt og kvanteengler. Men det finnes hold for mindre spekulative teorier, som på et mer grunnleggende plan har potensiale til å vende den mekanistiske forståelse av virkeligheten på hodet. Disse skal vi behandle i drøftingsdelen av denne oppgaven. Kvantefysikk og teknologi Det mekanistiske paradigmet hadde gjort vitenskapsmennene vant med at deres arbeid skulle resultere i ny teknologi. Da kvantefysikkens muligheter ble kjent var det først og fremst industrielle interesser som dro nytte av utviklingen: man lagde blant annet mobiltelefoner, TV-er og datamaskiner. Det er en historie som i seg selv er verdt å fortelle, og som blir det i korte trekk i boken til fysikkprofessorene Bruce Rosenblum og Fred Kuttner Quantum Enigma: Physics Encounters Consciousness. De forklarer hvordan kvantefysikken gikk fra sin spede begynnelse, til å ligge til grunn for én tredjedel av verdens økonomi omtrent hundre år etter. (Rosenblum og Kuttner, 2006). Det er heller ingen tvil om at kvantefysikken også i fremtiden vil være sentral i den teknologiske utviklingen, med fremadstormende undergrener som nanoteknologi og kvantedatabehandling. Etikk i fysikkfaget? Et område innenfor teknologisk anvendelse av kvantefysikken, er tettere knyttet til filosofi eller mer presist etikk, enn noen andre områder i fysikkfaget. Kjernefysikken med dens kunnskap om atomspaltning ble brukt til å utvikle den første atombomben, noe som igjen var det avgjørende gjennomslaget for amerikanerne under andre verdenskrig. Noen ganger sier man at bombingen av Hiroshima og Nagasaki markerte slutten på andre verdenskrig og begynnelsen på den kalde krigen og atomalderen. Hvorvidt utviklingen av atomkraft og atombomben var en positiv eller negativ konsekvens av kvantefysikkens fremvekst skal ikke diskuteres her. Albert Einstein ( ), Side 25

26 som hadde jødiske foreldre og måtte rømme fra Tyskland under 2. verdenskrig, støttet i utgangspunktet atombombeprosjektet til amerikanerne. Men da han hadde sett konsekvensene av bombingen i Hiroshima og Nagasaki angret han seg, og sa ved slutten av sitt liv at det var den ene store feilen han hadde gjort. (NTB, 2005). Da han hørte om bombingen av Hiroshima gikk han angivelig så langt som å si at: "If I had only known, I would have been a locksmith!" (Moncur). Altså ville Einstein valgt å bli en låsesmed om han hadde visst at hans arbeid med kvantefysikken ville få så destruktive konsekvenser. Kort sagt var kvantefysikken som tross alt bare er en liten del av fysikken et av de viktigste stegene mot det moderne høyteknologiske samfunnet og begynnelsen på den såkalte "atomalderen". Kvantefysikk og filosofi Men også filosofisk sett har kvantefysikken stor sprengkraft. Da oppdagelsen ble gjort var det ennå bare snakk om et ørlite gløtt inn i kvantenes verden. Siden da har kvantefysikken ekspandert enormt og i tillegg til å bli brukt i teknologien tvunget stadig flere fysikere til å stille de store filosofiske spørsmålene. Gir kunnskap om kausalitet og determinisme den endelige forklaringen på hvordan verden virkelig er? Er reduksjonisme den eneste metoden vitenskapsmennene burde bruke for å forstå naturen? Ikke minst har mange forskere undret seg over hva kvantefysikken forteller oss om mennesket. Er vi sofistikerte maskiner som Descartes og Newton mente eller er vi noe mer? Har vi en fri vilje? Og finnes det en helhetlig, ikke-materiell virkelighet? Vi vil få muligheten til gå inn på noen av disse spørsmålene, men dessverre ikke alle. Kvantemystikk Disse spørsmålene, som opprinnelig ble reist av fysikere, har blitt forsøkt besvart av mange mennesker med forskjellig bakgrunn. Det er her påfallende at noen trekker lettvinte (men ikke nødvendigvis feilaktige) konklusjoner av kvantefysikken, og så haster videre inn i for eksempel religion. I utgangspunktet ville nok de fleste føle at gapet mellom naturvitenskap og religion er der av en grunn. Allikevel forholder det seg kanskje litt annerledes med enkelte mystikertradisjoner; i boken Mennesket maskin eller mysterium? Naturvitenskapen møter mystikken (2010) viser Jan Sunder Halvorsen tvert imot at disse tradisjonene langt på vei møter hverandre blant annet i kvantefysikken. Side 26

27 Å bygge bro mellom disse tradisjonene er et spennende prosjekt, men en slik ambisjon er ikke tilstedeværende i denne oppgaven. Dessuten bygger en del filosofiske synteser som også forekommer i Halvorsens bok på et særskilt tynt naturvitenskapelig grunnlag. For å finne tolkninger med substans må man trolig se til de legendariske pionerene, som var med i begynnelsen og utviklet kvantefysikken selv. Hensikten med å nevne dette med naturvitenskap og mystikk har to sider ved seg. For det første viser det hvilken retning innenfor litteraturen denne oppgaven har likhetstrekk med (og samtidig styrer unna). Altså den nye populærvitenskapelige retningen som søker å skape et område for dialog mellom vitenskap, religion og mystikk. Samtidig før vi igjen forlater denne retningen skal det sies at mange av kvantefysikkens pionerer, deriblant nobelprisvinnerne Niels Bohr og Werner Heisenberg, i sitt personlige liv fant paralleller mellom sine nærmest religiøse oppdagelser innen kvantefysikken, til eldgamle idéer fra forskjellige østlige tradisjoner. Drøftingsdelen Kvantefysikken Hovedvekten i oppgaven har til nå vært generell filosofi, vitenskapsfilosofi og vitenskapshistoriefilosofi (sistnevnte med spesielt fokus på Thomas Kuhns paradigmeteori). Under filosofi og vitenskapsfilosofi har vi fokusert på hva man mente om virkeligheten og hvordan vitenskapen skal kunne kartlegge virkeligheten i det materialistiske paradigmet. Implisitt ligger det at dette var konsekvenser av Newtons mekanikk (formulert i Principia) og videreført frem til 1900-tallet av naturvitenskapsmenn og filosofer. Men ettersom jeg ikke skriver en fysikkoppgave og dette i all hovedsak dreier seg om matematikk, har vi måttet se på konsekvensene av mekanikken alene. Det samme vil selvsagt gjelde for kvantefysikken: videre skal vi nemlig se på hvilke måter kvantefysikken brøt med filosofien, fysikken og vitenskapsfilosofien i det mekanistiske paradigmet. Hva er lys? Kvantefysikkens filosofiske konsekvenser springer i stor grad ut fra eksperimenter som opprinnelig ble gjort for å undersøke lysets natur. Etter Newton var det stor grad av enighet om at lys besto av partikler. Det første eksperimentet som viste at lys er av bølgenatur var det berømte dobbeltspalte- Side 27

28 eksperimentet til Thomas Young i Lys ble sendt gjennom to spalter og dannet et interferensmønster på skjermen, noe som ikke hadde gått an om lys var partikler da ville det bare blitt to streker av lys på skjermen. Lys kunne rett og slett ikke bestå av partikler, som Newton hadde antatt. Senere samme århundre fant James Clerk Maxwell ut at lys beveger seg med en konstant hastighet på kilometer i sekundet, noe som nå er litt moderert og kjent som lyshastigheten. Maxwell sluttet seg til at lys måtte være av bølgenatur for å kunne bevege seg så fort. (Heger, 2007, ss ) En dag i året 1900 sa den tyske fysikeren Max Planck til sønnen sin: "I dag har jeg gjort en oppdagelse som er like viktig som Newtons oppdagelse." (Scumacher, 2009, forelesning nummer 3: Two Revolutionaries - Planck and Einstein.) Han hadde oppdaget at lys består av små "pakker" av energi, som senere ble kalt kvanter. Lys var i følge ham derfor partikler. Hvem hadde rett, Maxwell eller Planck? Det kommer vi tilbake til. Uansett var denne oppdagelsen startskuddet for utviklingen av kvantefysikken. Heisenbergs usikkerhetsprinsipp Et av de viktigste prinsippene i kvantefysikken, var også et av de mest kontroversielle, da det ble oppdaget av den tyske fysikeren Werner Heisenberg. I følge Descartes og Newton gir vitenskapen innsikt i verden slik den er i seg selv, uavhengig av den som ser eller gjør observasjoner. De var selvsagt bevisst på at observatøren i praksis kan påvirke det eksperimentelle resultatet, men samtidig mente de at denne virkningen kunne reduseres til å bli ubetydelig, slik at det ga mening å snakke om objektet i seg selv. Dette ga rom for en tro på streng determinisme, en virkelighet gjennomregulert av de mekaniske lover og styrt av årsak og virkning. Dette (som i vitenskapen kalles kausalitet) fikk enorm betydning materielt og filosofisk i tiden etter Descartes og Newton. De aller fleste vitenskapsmenn etter dem var overbevist om at naturen eksisterte der ute, i en objektiv tilstand. Følgelig mente de, opplagt nok, at dette også gjaldt i atomfysikken. Men, i følge det såkalte usikkerhetsprinsippet som ble formulert av Heisenberg i 1927, stemmer ikke dette overens med virkeligheten. I kvantefysikken gjelder ikke kausaliteten, man kan egentlig bare snakke om sannsynlighet. (Nicolaisen, 2011a). Veien frem til usikkerhetsprinsippet kan beskrives i to steg. Det første er at det er umulig å snakke om størrelser, for eksempel posisjonen til et objekt, uten å angi en observasjonsmetode: "Når man ønsker å få klarhet i hva som skal forstås med ordene Side 28

29 "et objekts posisjon", for eksempel et elektron (relativ til en gitt referanseramme), må man spesifisere bestemte eksperimenter som man planlegger å måle "elektronets posisjon" med: ellers har ordene ingen mening". (Heisenberg, 1927/1983, s. 64). Altså påstår Heisenberg at man i atomfysikken ikke kan, slik Descartes og Newton trodde og som er grunnleggende i den materialistiske virkelighetsforståelsen beskrive en virkelighet som er uavhengig av observasjonen av den. Det andre steget frem til usikkerhetsprinsippet er at enhver observasjon av et fenomen nødvendigvis må medføre en påvirkning: "I virkeligheten bygger våre vanlige naturbeskrivelser, og spesielt tanken om at hendelser i naturen følger en streng lovmessighet, på antakelsen at det er mulig å observere fenomener uten å påvirke dem i nevneverdig grad (...). Men i atomfysikken er generelt enhver observasjon forbundet med en endelig, og til en viss grad ukontrollerbar, forstyrrelse." Videre antyder han at usikkerhetsprinsippet viser oss et trekk ved naturen som sådan, ikke bare vår erkjennelse av den. (Heisenberg, 1930/1958, s. 48). Den mikroskopiske naturen har et usikkerhetsaspekt ved seg: noe som i bunn og grunn betyr at alt er litt tilfeldig. Uten å overdrive, kan vi si at dette stemmer dårlig overens med den mekanistiske virkelighetsforståelsen. Hvis kausaliteten mister sin betydning, blir jo streng determinisme en umulighet. I det årsakvirkningsstyrte univers (slik man forestilte seg det i det mekanistiske paradigmet) er det ikke rom for noen tilfeldigheter. Heisenberg kom frem til at forstyrrelsen alltid vil være like stor eller større enn en bestemt verdi, som i sin matematiske form skulle bli et grunnleggende prinsipp i kvantefysikken. Dette betyr i sin tur at enhver likning i kvantefysikken bare kan beskrive sannsynligheter. (For hvor eksempelvis et elektron i fremtiden vil komme til å bli observert.) Ettersom man ikke kan vite samtidig både plassering og fart i utgangspunktet, kan man heller ikke forutsi elektronets plassering og fart nøyaktig ved et senere tidspunkt, bare sannsynligheten at de forskjellige mulighetene vil bli observert. (Fjelland, 1999, s. 166.) Arne Nicolaisen, som blant annet er fysikklektor på realfagslinjen ved Oslo by Steinerskole, påpeker at man ikke burde trekke vidtgående slutninger med usikkerhetsprinsippet som grunnlag. Den gjelder forsåvidt også på makroskopisk nivå, men der blir verdien så liten at den i alle praktiske sammenhenger med fordel kan ignoreres. Dette er fordi store objekter er satt sammen av et stort antall atomer og derfor har så mange kvanteenheter i seg at usikkerheten i plassering og fart hos hver enkelt av dem mister sin praktiske betydning. (Nicolaisen, 2011a) Side 29

30 Men filosofisk sett er dette betydningsfullt. Tross alt består hele universet (så vidt vi vet) av den virkeligheten som beskrives av kvantefysikken. Selv om usikkerhetsprinsippet indikerer en usikkerhet i observasjonsprosessen, viser ikke dette at måleinstrumentene ikke er nøyaktige nok. Heisenberg fastslo at dette dreiet seg om grunnleggende prinsipper i den mikroskopiske naturen. Og usikkerhetsprinsippet ble raskt allment akseptert, fordi den rent matematisk var helt konsistent. Og ingen fysikere har, til tross for sin tvil, kunnet motbevise denne antakelsen om at den mikroskopiske naturen unndrar seg nøyaktig observasjon i senere tid (Holtebekk, SNL). Én tolkning er at usikkerhetsprinsippet betyr at det finnes en grense for menneskelig erkjennelse av en objektiv virkelighet. Dette hevdet blant annet den berømte fysikeren David Bohm. Hans tolkning kalles gjerne teorien om skjulte variabler, og den er særlig sentral i diskusjonen rundt tolkningen av bølge-partikkel-dualiteten. Teorien går ut på at såkalte "skjulte variabler", som fysikerne ikke kan måle, ligger til grunn for usikkerhetsprinsippet, som synes å være det viktigste prinsippet i kvantevirkelighetens natur. Bohms tolkning står fast på en mild form for determinisme og hevder at Bohrs "sannsynlighet" ikke er mer enn resultatet av at vi ikke kjenner de "skjulte" årsakene til hvordan kvantene oppfører seg. Tolkningen ligger til grunn for et holistisk syn på tilværelsen, som er noe ganske annet enn det reduksjonistiske i positivismen og det komplementære i Bohrs tolkning av kvantefysikken. Men vi ser i den videre fremstillingen bort fra Bohms skjulte variabler-tolkning. Ikke fordi den er usannsynlig eller irrelevant i et filosofisk perspektiv, men fordi disse "skjulte variablene" ikke har blitt påvist i noe fysisk eksperiment. (Nicolaisen, 2011b). Heisenberg og Niels Bohr har foreløpig mer belegg for sin tolkning, som er at alle størrelser i kvantefysikken i følge usikkerhetsprinsippet har en såkalt komplementær størrelse. I dette ligger det at to komplementære størrelser aldri kan bestemmes nøyaktig i samme eksperiment. For eksempel: måler du et elektrons plassering, kan du ikke bestemme dens fart. Og omvendt: måler du farten, får du ikke vite nøyaktig hvor den befinner seg. Faktisk innebærer komplementariteten at jo mer du vet om det ene, jo mindre kan du vite om det andre (Nicolaisen, 2011a). I forlengelsen av dette hevdet Heisenberg og Bohr at subjektet som observerer og objektet som blir observert ikke kan skilles fra hverandre, slik som Newton og Descartes mente var nødvendig for at vitenskapen skulle være presis. I kvantefysikken fikk det den konsekvens at man alltid måtte se begge deler som et system og gjøre beregningene deretter. Dette var grunnlaget for den tolkningen som Københavnerskolen forfektet, som i all hovedsak var utarbeidet av Bohr og Heisenberg (men også mange andre). Denne fortolkningen av usikkerhetsprinsippet og Side 30

31 kvantefysikken som sådan ble i flere tiår og blant en del fysikere også i dag brukt synonymt med begrepet kvantefysikk (Fjelland, 1999, s. 166). Københavnerskolen så komplementariteten som den eneste måten å forstå kvantefysikken på. Årsaken var at kvanter, deriblant spesielt elektroner, i eksperimentene de gjorde noen ganger oppførte seg som bølger, og noen ganger som partikler. Kvantefysikerne var oppslukt av problemet: var de bølger eller partikler? Det var for de fleste helt åpenbart at det måtte være enten eller. Men Bohr hadde en utvei: hva hvis elektroner har både bølge- og partikkelnatur? Denne idéen ble kalt bølge og partikkel-dualiteten, og den ble en viktig del av kvantefysikken. Bohr så kvantenes dualistiske natur som komplementær, og det stemte godt overens med virkeligheten: man kunne gjøre eksperimenter for å måle kvanter som bølger, og man kunne måle dem som partikler: men aldri begge deler samtidig. Vi vet nå hvorfor kvantefysikken er indeterministisk: man kan bare forutsi fremtidige tilstander ved et system med en viss grad av sannsynlighet. Noen fysikere i Heisenbergs samtid, som i større eller mindre grad fortsatt vurderte kvantefysikken ut fra det mekanistiske paradigmet, så seg nødt til å anta at den teoretiske overbygningen i usikkerhetsprinsippet (slik Heisenberg formulerte den) var feilaktig, ettersom de filosofiske slutningene som ble trukket, var i strid med deres egen virkelighetsoppfatning. Men de ble nødt til å anerkjenne selve den matematiske ligningen, og den står som sagt den dag i dag. Albert Einstein Albert Einstein var den fremste blant fysikere som ikke ville godta at naturen unndrar seg en fullstendig menneskelig erkjennelse. Han var heller tilbøyelig til å anta at kvantefysikken var ufullstendig. Heisenberg og Bohr fikk gjennomgående sterk motstand fra Einstein, og den var i utgangspunktet rasjonell og berettiget. Einstein kom med stadig mer spissfindige utfordringer og da spesielt til Bohr som gjorde at kvantefysikken måtte gjøres enda klarere og formuleres enda skarpere enn før. Hans bidrag til utviklingen av kvantefysikken kan således (i en viss forstand) sies å måle seg med bidraget fra blant annet Heisenberg og Bohr. Einsteins generelle og spesielle relativitetsteori markerte i følge mange et paradigmeskifte innenfor den klassiske fysikken og blant dem er Rani Anjum (Anjum, 2011). Fra et slikt synspunkt kan man vel også påstå at Einsteins kritikk av kvantefysikken ikke skrev seg fra en mekanistisk tankegang; det var jo nettopp den han hadde tatt et oppgjør med. En slik påstand ville Side 31

32 om man satte den helt for seg selv på en måte være korrekt. Men i en historisk kontekst ville den muligens miste noe av sin betydning. Einsteins teorier rokket riktignok ved tid-rom-konseptet i den mekanistiske tankegangen men resulterte i praksis i et deterministisk syn på tilværelsen, slik som i det mekanistiske paradigmet. Determinisme forutsetter kausale hendelser innenfor rammene av tid og rom og når en intelligent mann som Niels Bohr påstod at tid og rom er meningsløse konsepter i kvantefysikken, måtte Einstein gripe inn. Det var en av flere grunner til at Einstein og Bohr barket sammen under Solvay-kongressene i 1927 og 1930 to milepæler i debatten som populært refereres til som The Great Debate. (Schumacher, 2009, 7.) Den store debatten Det som sto sentralt i debatten mellom Einstein og Bohr var spørsmålet: kan man måle en partikkel uten å påvirke den? Einsteins høyeste mål var å falsifisere kvantefysikken ved å påvise at den var logisk inkosistent. Dette forsøkte han gang på gang å gjøre med sine berømte tankeeksperimenter hvorav vi kun skal kommentere ett. På Solvay-kongressene var mange betydningsfulle fysikere samlet for å diskutere kvantefysikken; de hadde formelle diskusjoner og forelesninger. Men "the real deal" foregikk utenom disse formalitetene. Slik velger i alle fall den prisvinnende fysikkprofessoren Benjamin Schumacher å uttrykke det i et av sine videoforedrag om kvantefysikk ved Kenyon College i Ohio. (Schumacher, 2009, forelesning nummer 7: Complementarity and the Great Debate.) Det var under en av Solvay-kongressene at Einstein kom med den berømte setningen: "God does not play dice with the universe." hvorpå Bohr svarte: "Einstein, stop telling God what to do." (Schumacher, 2009, 7.) Einstein så det nemlig slik at tilfeldigheter i stedet for forutbestemte årsakskjeder var en nødvendig konsekvens av Bohrs sannsynlighetstolkning av kvantefysikken. Debatten som blant annet utspilte seg under kongressene fungerte i all hovedsak slik: hver kveld tenkte Einstein ut et nytt tankeeksperiment som han utfordret Bohr med neste morgen, under frokosten. Så ville Bohr gå og fundere over tankeeksperimentet det ene stadig mer spissfindig enn det andre hele dagen. Når kvelden kom ville Bohr alltid kunne vise hvor Einstein hadde tatt feil og således redde kvantefysikken. Hele tiden var det Einstein som angrep og Bohr som forsvarte og skulle man stille seg kritisk til hvordan Den Store Debatten foregikk, så måtte det være fordi dette kanskje var et heldig utgangspunkt for Bohr, mener Schumacher. (Schumacher, 2009, 7.) Side 32

33 Einstein og Bohr var allikevel de virkelig store kjempene i fysikkens verden på den tiden, og selv kunne de nok ikke tenkt seg en mer tilfredsstillende måte å konferere på: sta som de begge var. Schumacher viser til at de begge hadde kollegaer som uttrykte sin frustrasjon over deres stahet; spesielt Bohr, som virkelig kunne plage vettet av sine medforskere. Der Einstein var den eksentriske, men elegante typen, holdt Bohr en lavere og mer nyansert profil. Einstein var det ensomme geniet av type, mens Bohr var mer som en leder for en bevegelse. Einstein var profeten og Bohr var paven, sier Schumacher halvt på spøk og halvt på alvor. Faktisk pleide studentene til Bohr å erte ham ved å kalle ham en pave. (Schumacher, 2009, 7.) Dette synes å være en god beskrivelse: Einstein var av den typen som hadde få studenter, og likte å tenke ut ting selv. Bohr hadde på den annen side store deler av kvantefysikkens fellesskap samlet om seg. De aller fleste støttet hans tolkning og spilte derfor på hans "lag" i den store debatten. Københavnertolkningen forholder seg slik til problemet med observatørens rolle i kvantefysikken: den isolerte kvantepartikkelen får ikke fastlagt sin eksistens før sannsynlighetsbølgen kollapser ved at den blir utsatt for en type måling eller observasjon. I den forstand at det er en måler eller observatør som sørger for bølgekollapsen, kan det være fristende å anta at vi "skaper" virkeligheten ved å observere den; ettersom alt i universet kan reduseres ned til kvantepartikler. Men alt i alt synes ikke denne kjensgjerningen å være gjeldende for den makroskopiske virkelighet. Månen er virkelig nok den, i hvert fall i alle praktiske sammenhenger. For Bohr og de andre som støttet seg til københavnertolkningen, var dette nok. Men for Einstein, som trolig var mer opptatt av naturens regler og prinsipper enn hva som kunne brukes i praktiske sammenhenger, var dette utilstrekkelig. Under Solvay-kongressen i 1927 kom Einstein med et tankeeksperiment som baserte seg på dobbeltspalte-eksperimentet, som skulle motbevise kvanteteoriens forklaring av dette. Første gang var ikke særlig vellykket. Bohr kunne med simpel algebra vise at verdien av Heisenbergs usikkerhetsprinsipp var stor nok til å vippe tankeeksperimentet av pinnen. Side 33

34 Solvay-kongressen i Verdens ledende fysikere var tilstede, men det var to som utmerket seg. Einstein (på midten i første rekke) var på denne tiden verdens mest respekterte vitenskapsmann, og han ga københavnertolkningen (til Niels Bohr, helt til høyre i andre rekke) tommel ned. Det viktigste tankeeksperimentet Einstein kom med (som er litt i overkant komplisert til at det kan forklares her) var under Solvay-kongressen i Essensielt sett gikk det ut på at man skulle kunne veie en partikkel samtidig som man målte farten: og på den måten vite både plasseringen og farten samtidig. Dette ville stride med Heisenbergs usikkerhetsprinsipp og således falsifisere Bohrs komplementaritet, som et vilkår for menneskelig erkjennelse. Men Bohr kunne til Einsteins ydmykelse vise at han under utviklingen av det geniale tankeeksperiment, hadde vært så opptatt av å unndra seg Heisenbergs usikkerhetsprinsipp at han helt glemte sin egen teori om generell relativitet. Einstein hadde ikke regnet måleapparatet med i tankeeksperimentet. Bohr viste til et viktig prinsipp i fysikken: kvantefysikkens viten er basert på fenomener som er skapt i vekselvirkning med måleapparatene. Han sa det slik: "Physics is not about nature, it is about nature under observation." (NRK, 1987). Det essensielle er at kvantene ikke "eksisterer" (det siktes her til eksistens innenfor rammene av tid og rom) før de blir utsatt for en eller annen form for observasjon. Einstein likte ikke idéen om at valg av apparatur og observatør skulle ha noe med saken å gjøre. For ham eksisterte som kjent en verden der ute, uavhengig av hvem eller hva som observerte Side 34

35 den. Bohr provoserte ved å si at virkelighet bare er et menneskeskapt begrep, som vi må lære av naturen å bruke. Og naturens prinsipper stemte overens med kvantefysikken. Einstein så seg nødt til å akseptere komplementariteten som en midlertidig løsning, inntil man fant en teori som kunne gi en fullstendig beskrivelse av virkeligheten uavhengig av hvilke måleinstrumenter man brukte. (NRK, 1987) Einstein formulerte sitt standpunkt slik: "I think that a particle must have a separate reality independent of the measurements. That is, an electron has spin, location and so forth even when it is not being measured. I like to think the moon is there even if I am not looking at it." (Rosenblum og Kuttner, 2006, s. 125). Denne henvisningen til månen har utviklet seg til en egen "måneproblematikk", som har vært gjenstand for filosofisk diskusjon i kvantefysikken. Men det er viktig å poengtere at Bohr ikke under noen omstendighet sa at månen ikke eksisterer når ingen ser på den. Det finnes mange gode argumenter mot en slik påstand. (Tilsynelatende er en av de mest vanntette forklaringene på hvorfor månen eksisterte før det var liv på jorden, at verden blir observert av en altomfattende bevissthet.) Men positivismen bød kvantefysikerne å holde seg unna slik metafysisk spekulasjon, og med dem lar vi måneproblematikken ligge. Det finnes en annen måte å tilnærme seg observasjonsproblemet på, som Einstein også benyttet seg av: humor. Han så dette med observatørens betydning som så til de grader absurd, at han spurte sine studenter i sin siste forelesning noensinne: "hvis et vesen, som for eksempel en mus, ser på universet, vil det da forandre universets tilstand?" (NRK, 1987). Det er til en viss grad forståelig at Einstein ønsket å latterliggjøre kvantefysikkens implikasjoner. Han holdt seg strengt til et lokalt årsak-virkningsprinsipp og begynte å ane en ugrei motsetning mot dette i kvantefysikken. De to Solvay-kongressene endte med en foreløpig seier til Bohr. Hans argumenter viste at kvanteteorien var konsistent, og at den alltid ville komme med korrekte forutsigelser. Einstein dro hjem fra den andre Solvay-kongressen i 1930, ydmyket, og som Bohr trodde for å jobbe videre med sine teorier om relativitet. (Rosenblum og Kuttner, 2006, s. 128.) EPR Bohr kunne ikke ha tatt mer feil. Einstein jobbet enda hardere enn noen gang for å vise at kvanteteorien var inkonsistent. I 1935 kom en artikkel i Physical Review som var skrevet av Albert Einstein og to yngre kollegaer, Boris Podolsky og Nathan Rosen. I slutten av artikkelen kom han med nok et tankeeksperiment, nå kjent som EPR-paradokset. Det skulle vise at man faktisk kunne Side 35

36 vite egenskapene til en partikkel, uten å observere den. De mente at egenskapen til denne partikkelen derfor ikke var skapt av observatøren. (Rosenblum og Kuttner, 2006, ss ) Det spørsmålet EPR-forfatterne stilte seg i artikkelen var: kan kvantemekanikkens beskrivelse av virkeligheten sies å være fullstendig? Einstein ville vise at det går an å erkjenne en del av den fysiske virkelighet uten at den blir forstyrret av måleapparatene. Ved hjelp av et spissfindig tankeeksperiment, der to partikler med felles egenskaper blir sendt ut fra en felles kilde, skulle det være mulig. Når partiklene hadde beveget seg fra hverandre (i prinsippet hvor langt som helst) kunne man ved å måle egenskapene hos den ene partikkelen, også få rede på egenskapene hos den andre. Og det uten på noen måte å forstyrre den. Det virkelige poenget med tankeeksperimentet var å vise at Bohrs kvantefysikk måtte innebære noen absurde forhold. Det kunne ikke være mulig, det kvantefysikken indikerte, at man ved å observere den ene kunne forårsake at sannsynlighetsbølgen kollapset og fastlegge den andre partikkelens egenskaper, da den (som nevnt) i prinsippet kunne ha beveget seg langt ut i vårt solsystem. Det bryter med relativitetsteoriens krav om at den maksimale hastighet for årsakvirkningsforhold gjennom tid og rom er definert av lyshastigheten. Einstein viste således at kvantefysikken forutsetter det han kalte spøkelsesaktige virkninger over avstand noe som brøt ikke bare med hans forståelse av verden, men aller viktigst den spesielle relativitetsteorien. Altså innebærer kvantefysikken et paradoks, som avviser en fysisk virkelighet med lokal kausalitet, slik man hadde forestilt seg den gjennom hele vitenskapens historie ikke bare hos Newton og Einstein. Med det som grunnlag kunne Einstein, Podolsky og Rosen svare "nei" på spørsmålet: kan kvantemekanikkens beskrivelse av virkeligheten sies å være fullstendig? Bohrs svar var en artikkel med samme tittel som Einsteins. Da Bohr fikk høre om EPRparadokset hadde han ennå ikke tatt innover seg kvanteteoriens ikkelokale implikasjoner. Han tok dette som en overraskelse og en stor utfordring fra Einsteins side. Han ble nødt til virkelig å spissformulere og utvide sin tolkning av kvantefysikken. Fysikeren Léon Rosenfeld arbeidet sammen med Bohr på den tiden, og han skriver: Knapt hadde Bohr hørt meg fortelle om Einsteins argumenter, før alt annet ble lagt til side. Han måtte øyeblikkelig oppklare en slik misforståelse. Og under sterk opphisselse begynte Bohr straks å diktere meg et utkast til et svar, men snart begynte han å rote. "Nei, det går ikke, vi må prøve en gang til, helt forfra, vi må gjøre det fullstendig klart." Slik fortsatte vi en tid, med stigende undring over argumentets uventede spissfindighet. Til slutt avbrøt Bohr med den kjente bemerkning at han måtte sove på det. Neste morgen fortsatte han å diktere, og det slo meg at det var skjedd en forandring i Side 36

37 setningenes klang. Gårsdagens skarpe uttrykk for uenighet var borte. Da jeg bemerket at han nå syntes å ha et mildere syn på saken, smilte han og sa: "det er bare et tegn på at vi begynner å forstå problemet." (NRK, 1987, oversatt av Terje Sølsnes.) I sitt svar avviste Bohr slett ikke de paradoksale følgene av kvantefysikken, tvert imot formulerte han en forklaring på hvorfor partiklene syntes å ha en slik samhørighet. Han sa at det Einstein gjorde feil, var å tenke seg de to partiklene som adskilte systemer fordi de potensielt var langt fra hverandre. De to partiklene i tankeeksperimentet måtte sees på som ett og samme system. På denne tiden var det kun snakk om en teoretisk diskusjon, og man kunne være enig med den man ville og allikevel få de samme matematiske resultatene på sine forutsigelser. Dette til tross for at der Einstein svarte "nei" på EPR-spørsmålet, landet Bohr på et fast "ja" og antydet på den måten at kausaliteten (som sannsynlighets- og ikke årsak-virkningsbasert) i kvantefysikken er ikkelokal. Det åpner for en helt ny forståelse av virkeligheten, der for eksempel et støvkorn som faller til bakken på en planet i en annen galakse la oss si vår nabogalakse, Andromedatåken umiddelbart kan påvirke oss her på jordkloden. Og kanskje også omvendt. Den mest berømte kvantefysikeren på andre halvdel av 1900-tallet var den irske mannen John Bell. Han uttrykker uenigheten mellom Einstein og Bohr slik: "Bohr insisted very strongly on the indivisible nature of quantum phenomena. If two particles had interacted and separated and they were still one system, then it was wrong from Bohr's point of view to think of how to divide it up in something happening in this space/time region and something happening in that space/time region." (NRK, 1987, egne understrekninger.) Komplementariteten Hvis Bohr hadde rett, var det altså feil å dele universet opp i separate deler, der interaksjonen mellom disse er begrenset av lokal årsak, som ikke kan bre seg raskere enn lysets hastighet. Implisitt ville dette bety at ja, hvis et vesen som for eksempel en mus ser på universet, så vil det forandre universets tilstand. Men her må vi ta oss i akt. Vi kan si at kvantefysikken gir oss en helhetlig teori, og ikke en analyse av verden som deler den opp i forskjellige rom/tid-områder. Men hva er det som skiller Bohrs syn fra et holistisk syn, som det vi finner hos David Bohm? Det essensielle her er at Bohr ser det mikroskopiske og det makroskopiske som komplementære deler av virkeligheten. I kvantefysikken må man enten sette Side 37

38 opp et eksperiment for å måle det ene, eller det andre. Den makroskopiske delen av virkeligheten er tilsynelatende "bygget opp" av delene i den mikroskopiske, men allikevel skiller Bohr disse klart fra hverandre. Benjamin Schumacher forklarer det slik: i den makroskopiske delen av virkeligheten for eksempel det du sitter på og arkene du leser på kan man uten problemer anvende vanlig språk. Den klassiske fysikken tilbyr en nøyaktig beskrivelse av den makroskopiske virkeligheten i alle praktiske øyemed, noe som gjør den svært anvendelig for alle som har en "common sense" forståelse av virkeligheten. Men, dette språket kan ikke uten videre anvendes i den mikroskopiske virkeligheten, som bare kan beskrives gjennom kvantefysikken. På samme måte blir det alltid noe rart med bildet om man forklarer kvantefysikken med vanlig språk. Man kan for eksempel ende opp med en forestilling om en tennisball som fyker gjennom en vegg uten å etterlate seg noe merke i veggen (ved den såkalte tunnel-effekten.) Det er i den forstand at det mikroskopiske og det makroskopiske er komplementære motsetninger hos fysikeren Bohr. Filosofen Bohr så på komplementaritet som den eneste måten å forstå alle vesentlige aspekter ved virkeligheten på. I følge den samtidige fysikeren John Wheeler fant Bohr tydelige paralleller hos østlige filosofer som Buddha og Lao Tze. Han mente at deres syn på mennesket stemte overens med kvantefysikkens oppdagelser, i det at vi er både observatører av og deltakere i virkeligheten. (NRK, 1987.) Bells ulikhet Ovenfor så vi at Niels Bohr ikke avviste EPR, men anerkjente paradokset som en del av vår virkelighet. Han forklarte det med at systemet i eksperimentet må sees som en udelelig helhet både partiklene og måleapparatet må være med i beregningen. "Vi står overfor en helhet som er fullstendig fremmed for den klassiske fysikk", skrev Bohr i svaret på EPR. (NRK, 1987). Einstein var ikke enig, og Den Store Debatten ble ikke brakt vesentlig videre før i 1966: ti år etter Einsteins død og fire år etter at Bohr takket for seg. Einstein gikk i graven med den overbevisning at det måtte være noen skjulte variabler som allikevel styrte de tilsynelatende tilfeldighetene, mens Bohr sto på sitt til det siste. De døde som gode venner, men ble aldri enige. Dommeren i debatten mellom Einstein og Bohr ble den tidligere nevnte fysikeren John Bell. Han publiserte i 1966 et teorem, som slo fast at det faktisk kunne være mulig å sette Einsteins tankeeksperiment ut i praksis. Den matematiske derivasjonen av Bells ulikhet i teoremet må vi se Side 38

39 oss nødt til å droppe. Bruce Rosenblum beskriver resultatet av den slik: "For short, we will call these two suppositions "reality" and "separability" (...) both assumed in classical physics, but denied by quantum theory." (Rosenblum og Kuttner, 2006, s. 142). Altså, begge premisser er grunnleggende i det mekanistiske paradigmet, og blir avvist av kvantefysikken. På den måten satte Bell opp en "stråmann" (basert på Einsteins premisser), som de som gjennomførte eksperimentene skulle forsøke å angripe. Kort forklart viste han at Einsteins forutsigelser ville stemme overens med ulikheten, mens Bohrs forutsigelser ville bryte med ulikheten. Hvis eksperimentene brøt ulikheten (noe Bell trodde at de ville gjøre) måtte således et av premissene være feil, og virkeligheten kunne ikke være både objektiv og lokal. Det var en veldig god grunn til å gjøre eksperimentet. (Rosenblum og Kuttner, 2006, ss. 142, 144.) Men den teknologiske utviklingen var ikke kommet langt nok i 1966, til at man fikk testet Bells ulikhet eksperimentelt. Allikevel var det matematisk helt presist og ulikheten gjorde det lettere å se forskjellen på Bohr og Einstein sitt synspunkt. Det var i grunnen veldig enkelt. Enten så hadde Bohr rett, og da ville Københavnertolkningen av kvantefysikken være en fullstendig beskrivelse av virkeligheten. Eller så hadde Einstein rett: og da ville det ikke være uunngåelig at kvantefysikken tillater spukhafte Fernwirkungen (tysk for spøkelsesaktige virkninger over avstand). Aspect-eksperimentet Den franske fysikeren Alain Aspect ledet en gruppe som var den første til å gjøre et kontrollert og nøyaktig eksperiment som testet Bells ulikhet. Det skjedde i Paris i 1982, da Einsteins tankeeksperiment med to partikler som blir sendt fra hverandre, ble satt ut i praksis. Vi hoppet på elegant vis bukk over derivasjonen av Bells ulikhet uten større komplikasjoner, og kan formodentlig gjøre det samme med den tekniske forklaringen av Aspect-eksperimentet. Vi har jo allerede beskrevet det essensielle i EPR-kapittelet: to partikler sendes fra hverandre og måles når de har beveget seg en avstand fra hverandre. Når den ene måles, fastlegger det egenskapene til den andre. Etter første serie med forsøk kunne Alain Aspect fastslå at samhørigheten mellom partiklene var tilstede. Det stemte overens med kvantefysikkens forutsigelser, men kritikerne var ikke fornøyde. Aspect måtte gjøre forsøket bedre. For at forsøket skulle bryte Einsteins modell og nedlegge John Bells stråmann måtte målingen skje såpass fort at et signal sendt med lysets hastighet fra den ene partikkelen, ikke ville rekke frem til den andre. Med en ny innretning fikk han Side 39

40 også dette til, selv om marginen det var snakk om bare var på noen nanosekunder. Når den ene partikkelen måles, får den andre fastlagt sine egenskaper og det på tross av det absolutte tid og rom. Bell sa i ettertid at: "it was like someone was playing a trick on us." (NRK, 1987). Det var virkelig ikke lett å fatte. Allikevel stemte EPR-paradokset overens med virkeligheten, og lokale skjulte variabler kunne ikke være svaret, viste Bells teorem. Niels Bohr hadde hatt rett i den store debatten mot Einstein. (NRK, 1987.) Samtidig må det sies at EPR-paradokset kanskje ikke hadde blitt oppdaget, om ikke Einstein hadde fastslått at det absurde forholdet var en forutsetning for at kvantefysikken skulle være en fullstendig beskrivelse av virkeligheten. Det mekanistiske paradigmet ville ikke kunne gi en forklaring på fenomenet som blir fremkalt i Aspect-eksperimentet. Aller viktigst fordi kausaliteten i en mekanistisk verden er lokal. Aspect-eksperimentet har blitt testet og verifisert mange ganger etter 1982, også over mye lengre avstand. Moderne teknologi har gjort det mulig å avfeie enhver tvil om at Einsteins "spøkelsesaktige virkninger over avstand" er reelle. Hvilke filosofiske konsekvenser får dette for oss vanlige mennesker? På ett nivå kan man si at vi påvirker universets tilstand ved å se på det. Men hva betyr egentlig dette på et dypere nivå? Det spørsmålet har fått mange svar. Det som vanskelig kan avfeies, er at den delen av virkeligheten som kvantefysikken beskriver er ikke-lokal, helhetlig og uavhengig av tid og rom. Er den ikke da vesensforskjellig fra den virkeligheten vi lever i, slik i hvert fall de fleste av oss opplever den? Det får hver og en av oss føle på selv. Kvantefysikken utelukker ikke at forbindelser mellom objekter kan eksistere på tvers av tid og rom. Veien derfra er kort til å tenke det samme om oss mennesker og det må være lov så lenge man da erkjenner at det man spekulerer i ligger utenfor vitenskapens grenser. I hvert fall der grensene står den dag i dag. Avslutning og konklusjon På hvilken måte brøt kvantefysikken med det mekanistiske (og det materialistiske) paradigmet? Vi har sett at det mekanistiske paradigmet hvilte på et fundament med en ramme av absolutt tid og rom, lokal kausalitet, streng determinisme og forestillingen om en objektiv virkelighet. I mange sammenhenger var også ontologisk reduksjonisme en vanlig forklaringsmodell. I det mekanistiske verdensbildet var ånd og natur dualistisk adskilt fra hverandre, slik at naturen kunne betraktes som et maskineri og mennesket som et litt mer sofistikert maskineri. Da positivismen tok over for Side 40

41 rasjonalismen, skjøt reisen til materiens indre fart. Vitenskapen var underlagt det materialistiske paradigmet; alt som ikke kunne påvises empirisk ble avvist. Men samtidig var positivismen trolig en forutsetning for at kvantene skulle bli oppdaget. Til forskjell fra Newtons mekanikk vokste kvantefysikken frem uten et filosofisk grunnlag, og det skulle vise seg å være veldig vanskelig å finne en tolkning alle kunne enes om, noe som vi med Thomas Kuhn kan si er en forutsetning for effektiv normalvitenskap. Niels Bohr kom kvantefysikken til unnsetning med københavnertolkningen. Det materialistiske paradigmet hvilte på samme fundament som det mekanistiske, grunnlagt av Isaac Newton. Det første skuddet for baugen var Albert Einsteins generelle og spesielle relativitetsteori, der den absolutte rammen av tid og rom opphørte å eksistere. Og så kom de forskjellige aspektene ved kvantefysikken. Vi kan med bakgrunn i Heisenbergs usikkerhetsprinsipp avvise mekanistisk kausalitet til fordel for sannsynlighet i den mikroskopiske delen av virkeligheten. Etter en 47 år lang debatt mellom Einstein og Bohr og deres etterfølgere, viste Aspect-forsøket at denne sannsynligheten heller ikke er lokalt bundet. Som bølger fluktuerer kvantene bak tid og rom, kanskje til og med over alt i universet på en gang. Og i den komplementære tolkningen av usikkerhetsprinsippet betyr fraværet av kausalitet at man må revurdere troen på streng determinisme. Selv i skjulte variabler-tolkningen, som forutsetter en global, holistisk kausalitet, gjelder en mild og ikke streng determinisme som tillater at mennesket har en fri vilje. Hvilket bringer oss inn på den ontologiske reduksjonismen. Den gir oss deler av forklaringen på hvordan den mekanistiske virkelighetsoppfatningen fikk så stor betydning i samfunnet. En reduksjonistisk forklaring kan ikke gjelde for et udelelig, helhetlig univers som det Bohr beskriver. Uten å si at positivismens modell for å forklare virkeligheten er "tilbakevist", kan vi åpne for at den reduksjonistiske modellen forklarer deler av, men ikke hele virkeligheten. Den metodiske reduksjonismen kunne bestå også etter kvantefysikkens fremvekst, som metode og ikke forklaring av virkeligheten. De aspektene ved kvantefysikken som vi nå har antydet impliserer trolig at nesten samtlige hjørnesteiner i det mekanistiske paradigmet faller bort. Ontologisk reduksjonisme må vike for komplementaritet eller, hvis Bohm har rett, holisme. I tillegg til dette har jeg kun såvidt antydet sammenhengen mellom kvantefysikk og bevissthet. Nåtidens frontforskning som hevder at bevissthet kan påvirke materie, innbefatter også fagområder som kosmologi, hjerneforskning og parapsykologi og har kvantefysikken som Side 41

42 fundament. Og vi kan vel, med bakgrunn i drøftingen, kunne si at det synes å være et trygt fundament. Problemet synes å være at det bestående paradigmet ikke kan forklare resultatene av slik forskning. Og enten det er et resultat av bevisst eller ubevisst motstand, virker det som at mye av den vitenskapelig begrunnede nytenkningen blir avvist med dette som grunnlag. I denne oppgaven har jeg tatt for meg den vitenskapsfilosofiske utviklingen etter etableringen av det mekanistiske paradigmet. I kontrast til flere av kildene jeg har benyttet meg av fant jeg det fruktbart å skille det mekanistiske paradigmet fra det materialistiske, som hang sammen med henholdsvis rasjonalismen og positivismen i vitenskapsfilosofien. Så har jeg sett hvordan allment anerkjente oppdagelser i kvantefysikken brøt med aspekter ved begge disse paradigmene: virkeligheten er ikke lenger fullstendig regulert av lokal kausalitet og streng determinisme. Vitenskapen kommer langt med den metodiske reduksjonismen, men den ontologiske reduksjonismen mister sin berettigelse i kvantefysikkens helhetlige univers. Og kanskje aller viktigst forteller kvantefysikken oss at det strenge skillet mellom subjektet som observerer og objektet som blir observert var et kunstig skille. Vi synes å være mennesker med fri vilje, men også stort ansvar ettersom vi er med på å skape virkeligheten, og ikke bare blir skapt av den. Etterord Opprinnelig hadde jeg som formål med denne oppgaven å besvare spørsmålet: har kvantefysikkens fremvekst på 1900-tallet resultert i et paradigmeskifte? Jeg fant etter hvert at det var et altfor komplekst, altfor ambisiøst spørsmål å stille seg. Allikevel er det mange som gjør det: bokhyllen "det nye verdensbildet" på Tanum er fylt til randen. I det utvalget av bøker som jeg har lest fra den hyllen, er svarene på dette spørsmålet også høyst spekulative. Jeg kan ikke si at mitt svar er noe bedre enn deres, men jeg vil jo heller ikke snyte leseren for den innsikten jeg tross alt har opparbeidet meg de siste tre månedene: under hele prosessen mot det ferdige produktet har jeg hatt dette spørsmålet i bakhodet. For å begynne i det enkle: i fysikken tror jeg at kvantefysikken (kombinert med Einsteins teorier om relativitet) har resultert i et paradigmeskifte. Her er også Rani Anjum og Arne Nicolaisen enige med meg. Et eventuelt argument mot dette måtte være at man ikke hadde noe særlig kjennskap til fenomener på mikroskopisk nivå før kvantefysikkens fremvekst. Kuhn nevner dette som et særtilfelle der det går an å diskutere om det har vært et paradigmeskifte. Men den virkelige uenigheten oppstår når det kommer til hvordan man skal tolke Side 42

43 kvantefysikken. Her er ditt forslag like godt som mitt. Til tross for at det finnes grunnleggende aspekter som kvantefysikerne er nødt til å enes om, finnes det flere titalls vitenskapelige synteser av disse. Vi har egentlig bare vært inne på to: Niels Bohr og David Bohm sine. Til tross for at disse var de mest kjente i begynnelsen, har en ny tolkning fått økende oppslutning de siste tiårene: mange verdener-tolkningen. Den er essensielt sett slik at det eksisterer mange parallelle verdener, der hver av kvantens muligheter har en fastlagt eksistens i en av dem. Tolkningen innebærer at en annen utgave av deg kanskje sitter i en parallell verden og skriver denne oppgaven. Og denne nevner jeg ikke bare som en kuriositet: undersøkelser blant fysikere rundt omkring i verden har angivelig vist at 58% tror på mange verdener-tolkningen. Selv den profilerte fysikeren Stephen Hawking tror en variant av denne tolkningen gir den best mulige beskrivelsen av virkeligheten. (Heger, 2007, s. 31.) Men dette røper også at det går en kløft mellom tolkningen og anvendelsen av kvantefysikken. Tolkningen vektlegges ikke som en viktig oppgave for fysikken, og vi kan med bakgrunn i vår forståelse av positivismens betydning, konstatere at utviklingen i moderne tid er alarmerende. Pionerene i kvantefysikken gikk fra å være fysikere til å være filosofer, mens senere generasjoner sluttet å undre seg, og godtok den empiriske fremgangsmåten. Men samtidig er det store krefter som er i sving. Og den formen for paradigmeskifte som virkelig er av stor betydning som jeg tror mange av nåtidens populærvitenskapsforfattere egentlig snakker om er den som forandrer vanlige folk sin forståelse av virkeligheten. Og det paradigmeskiftet foregår ikke på fysikernes laboratorier eller i Einsteins hode. Det foregår hos hver enkelt av oss. Men har vi troen på oss selv? Psykologien synes å stille seg mer og mer tvilende til om mennesket egentlig kan ha en fri vilje. Hva skulle tilsi noe slikt? Det har ikke jeg det vitenskapelige svaret på. Det eneste jeg vet er at om mennesket ikke har en fri vilje, kan det heller ikke stilles til ansvar for sine handlinger. Dessuten tror jeg det er slik at mange passive holdningsmønstre bunner ut i en sviktende tro på vår frie vilje, og vår evne til å ta grep for å forandre fremtiden. Kanskje er nettopp miljøkrisen en sak som både kan vekke en slik ansvarsfølelse og presse frem nytenkning. Et paradigmeskifte med noen av de grunntrekkene jeg har antydet i denne oppgaven ville således være svært betimelig. Alt som behøves er tro på menneskene og håp for fremtiden. Kvantefysikken gjør det i hvert fall ikke umulig, slik som mekanikken til en viss grad gjorde. Kanskje det er der en av nøklene ligger. Men først og fremst ligger fremtiden i våre hender. Side 43

44 Litteraturliste Bok: Kuhn, Thomas S. (2007). Vitenskapelige revolusjoners struktur. 2. utgave, Bokklubbens kulturbibliotek. (Oversatt av Lars Holm-Hansen.) Masterman, Margaret. (1970). The Nature of a Paradigm. I Lakatos, I. og Musgrave, A. Criticism and the Growth of Knowledge. Cambridge: Cambridge University Press. Rosenblum, Bruce og Kuttner, Fred. (2006). Quantum Enigma: Physics Encounters Consciousness. New York: Oxford University Press. Fjelland, Ragnar. (1999). Innføring i vitenskapsteori. 2. utgave, Oslo: Universitetsforlaget. Tschudi, Henrik B. (2010). Arne Næss hvor kommer virkeligheten fra?. Oslo: Kagge Forlag. Hegge, Hjalmar. (1993). Mennesket og naturen. Naturforståelsen gjennom tidene med særlig henblikk på vår tids miljøkrise. 2. utgave, Oslo: Antropos Forlag. (1. utgave, Oslo: Universitetsforlaget, 1978). Hegge, Hjalmar. (1993). Essays og debatt. Om filosofi og vitenskap natur og samfunn. Oslo: Vidarforlaget. Dammann, Erik. (1987). Bak tid og rom. Oslo: Dreyers Forlag. Halvorsen, J. S. (2010). Mennesket maskin eller mysterium? Naturvitenskapen møter mystikken. Oslo: Flux Forlag. Heisenberg, Werner. (1958). Physics and Philosophy. The Revolution in Modern Science. Museum Street London: George Allen & Unwin LTD. Heisenberg, Werner. (1927/1983). The Physical Content of Quantum Kinematics and Dynamics. (1927). 2. utgave, gjenopptrykt i Wheeler, J.A. Og Zurek, W.H. Quantum Theory and Measurement. Princeton: Princeton University Press (1983). Heisenberg, Werner. (1930/1958). Physikalische Prinzipien der Quantentheorie. (1930). Gjenopptrykt i Mannheim: Bibliographisches Institut (1958). Merchant, Carolyn. (1990). The Death of Nature: Women, Ecology, and the Scientific Revolution. New York: HarperOne. Falao, Jack. (1997). Det store eventyret om virkeligheten: en fantastisk fortelling om den nye Side 44

45 fysikken. Oslo: Spartacus. Heger, Ulrik. (2007). Verden er magisk! Akershus: Arkania forlag. Internett: Fjelland, Ragnar, Hansteen, Johannes M og Kocbach, Ladislav. (2001). 100 år med kvantefysikk. Bergen: Fysisk institutt og Senter for vitenskapsteori, Universitetet i Bergen. µ lest: :12. Sletnes, Kari B. Positivisme vitenskapsfilosofi. Store Norske Leksikon (SNL). µ lest: :00 Holtebekk, Trygve. Heisenbergs usikkerhetsrelasjon. Store Norske Leksikon (SNL). µ lest: :44 Sommersel, G. A. Holisme utenfor Holistisk Forbund og utenfor New-Age bevegelsen. µ %20New%20Age.pdf, lest: :56 Moncur, Michael. Michael Moncur's (Cynical) Quotations. µ lest: :49 Aastorp, Harald. (2003a). Den unge Isaac Newton. Forskning.no. µ lest: :30 Aastorp, Harald. (2003b). Newtons fysikk. Forskning.no. µ lest: :59 Aastorp, Harald. (2003c). Newton som etablert vitenskapsmann. Forskning.no. µ lest: :13 NTB. (2005). Albert Einstein. Forskning.no µ lest: :25 Wikipedia, The Free Encyclopedia. (2011, 1. april). Galileo Galilei. µ lest: :45 Side 45

46 Andre kilder: NRK. (1987). Atomfysikk og virkelighet. Arne Nicolaisens arkiv. Anjum, Rani. (2011). Mail-intervju, Nicolaisen, Arne. (2011a). Samtale, Nicolaisen, Arne. (2011b). Samtale, Eftestøl, Alf. (2000). Aspect-eksperimentet i kvantefysikken og New Age-bevegelsens bruk av dette. ORIGO, nummer 70. Schumacher, Benjamin. (2009). Quantum Mechanics: The Physics of the Microscopic World. Ohio: Kenyon College. (24 forelesninger, kurs nummer 1240). Side 46