Också fysiker är fixerade vid skönhetsideal

Den perfekta partikeln kanske bara existerar i forskarnas drömmar, menar teknikhistorikern Julia Ravanis.

ANNONS

Nyligen basunerades ett genombrott i partikelfysiken ut över världen: i partikelacceleratorn Fermilab i USA har resultat framkommit som sägs peka mot okänd materia eller en femte naturkraft. Resultaten är avvikelser i myoner – elektronliknande partiklars – rörelser i Fermilabs gigantiska underjordiska tunnlar. Fysikerna har väntat mycket länge på dessa avvikelser.

För trots att partikelacceleratorerna blivit större och större de senaste decennierna har det inte skett så många genombrott i partikelfysiken som förväntat. Många trodde att om bara myonerna och de andra partiklarna tvingades rusa runt lite, lite snabbare skulle deras rörelser bekräfta fysikernas favoritteorier om hur universum är beskaffat.

Även fysiker är estetiskt lagda; deras favoritteorier är vackra. En vacker fysikalisk teori är överskådlig och allmängiltig, sammanfattningsbar i enkla matematiska lagar och oberoende av specifika omständigheter. Gravitation anses till exempel vackrare än luftmotstånd, för gravitationen drar lika mycket i fallande grus som i snöflingor, oavsett väder. Det finns en elegans i dess matematiska exakthet och förutsägbarhet.

ANNONS

Sedan 1600-talet har fysikerna fortsatt skala bort fula störningsmoment på jakt efter vackra matematiska lagar som styr naturen.

Luftmotståndet är däremot oförutsägbart och beroende av specifika omständigheter: temperatur, luftfuktighet, vind. Luftens bärande kraft skiftar med vädret och det fallande objektet – snöflingan dalar medan haglet piskar. För att ta reda på luftmotståndet måste man lämna de abstrakta naturlagarna och sätta sig in i världsliga ting.

Många är entusiastiska över Fermilabs resultat för att partikelmodellen de avviker från, som bara motvilligt godtagits eftersom den överensstämmer med alla andra experiment, är lite för lik luftmotståndet. Lite för spretig, lite för ful.

Fysikern Sabine Hossenfelder hävdar i sin bok ”Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray” (2018) att denna längtan efter vackra teorier skadar fysikernas omdömen. De populäraste teorierna är matematiskt vackra men saknar helt experimentella bevis och är i vissa fall inte ens möjliga att bevisa. Hossenfelder menar att den vetenskapliga metod som härstammar från 1600-talet och bygger på att experiment istället för auktoriteters övertygelser ska guida vetenskapen, är i fara.

Det skönhetsideal Hossenfelder kritiserar har också sina rötter i 1600-talets vetenskapliga revolution. Den första som hävdade att gravitation är vackrare än luftmotstånd var Galileo Galilei. Före honom hade Aristoteles förklaring av rörelse härskat: en snöflinga som sakta dalar och ett gruskorn som faller snabbt rör sig olika fort för att de består av olika element, den ena vatten, den andra jord. Vattnet härstammar från en plats ovan jord, luften erbjuder mer motstånd för snöflingan än gruskornet för att deras naturliga hemvister är olika. Även Aristoteles teori var allmängiltig, men den var baserad på världsliga omständigheter och inte matematik – det var det skiftande luftmotståndet som vittnade om världens fundamentala mekanismer, dess sköna ordning.

ANNONS

Den experimentellt bekräftade partikelmodellen kallas ofta halvfärdig; en skev, haltande sida av en storslagen symmetri.

Galileo tänkte sig motsatsen: att luftmotståndet bara var en tillfällig störning som dolde naturens innersta ritning. Pumpa ut all luft, sa han, så ska ni se att alla ting i själva verket lyder under samma lag och faller lika snabbt oavsett vad de består av. Och detta visades vara sant och alla tyckte det var vackert.

Sedan 1600-talet har fysikerna fortsatt skala bort fula störningsmoment på jakt efter vackra matematiska lagar som styr naturen. Vakuumpumpen som eliminerade den bedrägliga luften är en föregångare till dagens partikelacceleratorer, där partiklarna susar fram i tomma mörka tunnlar, isolerade från omvärlden.

Det har gått bra för Galileos efterträdare. I partikelfysikens guldålder i mitten av 1900-talet upptäcktes nya partiklar hela tiden, och alla passade in i en stor matematisk harmoni. Galileo var övertygad om att naturen var byggd enligt en vacker matematisk ritning av religiösa skäl, partikelfysikerna på 1970-talet baserade samma övertygelse på experimentella resultat. Naturens fundamentala mekanismer måste vara vackra för det är de vackra teorierna som visar sig vara sanna.

Stora saker står på spel.

Men så slutade resultaten komma och teorierna fortsatte bli vackrare och vackrare. Den experimentellt bekräftade partikelmodellen kallas ofta halvfärdig; en skev, haltande sida av en storslagen symmetri. Alla hoppas nu att de avvikande myonerna i Fermilab ska vittna om den eftersökta andra sidan, men ingen vet ännu säkert.

ANNONS

Stora saker står på spel. Det skulle ju kunna vara så att Sabine Hossenfelder har rätt och universums vackra matematiska ordning bara existerar i fysikernas drömmar. Att verkligheten även på myonernas fundamentala nivå är mer lik den utanför partikelacceleratorernas sterila miljö: skiftande, oförutsägbar, full av snöflingor som dalar och grus som faller snabbt och hårt.

Om skribenten:

Julia Ravanis (född 1993) är doktorand i teknikhistoria vid Chalmers. 2021 utkommer hennes debut ”Skönheten i kaos” på Natur & Kultur.

Missa inget från GP Kultur!

Nu kan du få alla våra kulturnyheter, reportage, debatter och recensioner som en liten notis direkt till din telefon genom att klicka på följ-knappen vid taggen Kultur. I mobilen finner du den under artikeln och på sajt överst till höger om artikeln.

comments

Kommentarer

Vad tycker du?

Här nedan kan du kommentera artikeln via tjänsten Ifrågasätt. Märk väl att du behöver skapa ett konto och logga in först. Tänk på att hålla god ton och att inte byta ämne. Visa respekt för andra skribenter och berörda personer i artikeln. Inlägg som bedöms som olämpliga kommer att tas bort och GP förbehåller sig rätten att använda kommentarer i redaktionellt innehåll.

ANNONS