Till strängteorins försvar

För några år sedan debuterade fysikern Brian Greene som populärvetenskaplig författare med boken Ett utsökt universum. Den blev en stor försäljningsframgång. Nu har Greene skrivit ytterligare en tegelsten om den moderna fysiken, The fabric of the cosmos, som enligt ryktet ska bli hans sista.

Testas i rymden

Det huvudsakliga ämnet för Greenes första bok var strängteorin. Enligt denna teori är världens minsta beståndsdelar inte partiklar utan vibrerande små strängar. Med hjälp av dem kan man lösa upp annars paradoxala motsättningar mellan kvantmekanik och gravitationsteori. Strängteorin har rykte om sig att vara matematiskt svårbemästrad – och det stämmer, tro mig. Ändå lyckas Greene göra viktiga delar av strängteorin begripliga för en bred publik.

Trots att det inte har gått mer än fem år sedan den förra boken kom, har fokus inom den moderna fysiken skiftat på ett spännande sätt, och det finns goda skäl för en ny bok. Det som har hänt är att kosmologin har börjat spela en allt viktigare roll inom strängteorin.

Strängarna är ju så förtvivlat små att experiment med hjälp av partikelacceleratorer inte duger mycket till. Men med hjälp av big bang öppnas nya möjligheter. Genom att se långt bort, ser vi ju också bakåt i tiden. Studier av den kosmologiska bakgrundsstrålningen, återskenet från ursmällen, hoppas kunna påvisa effekter av strängarna vid de extrema förhållanden som var förhärskande i det tidiga universum.

Greenes första bok har lett till stor uppmärksamhet kring strängteorin och angränsande områden. I ljuset av detta är det förstås rimligt att fråga sig i vad mån denna uppmärksamhet är befogad. Och det finns också framstående fysiker som missnöjt mumlat ett eller annat. I somras skrev fysikern Freeman Dyson en i huvudsak positiv recension av den nya boken i New York Review of Books. Dyson betecknar sig som konservativ i vetenskaplig mening och höjer ett varnande finger för nymodigheterna.

Det Dyson vänder sig mot är hur strängteorin beskrivs som ett försök att finna det slutgiltiga svaret. Han varken vill tro eller tror att ett sådant svar finns. Jag delar Dysons syn men ser inte detta som ett problem för strängarna. Det rimliga är att strängteorin utgör ett steg på en väg som mycket väl kan vara utan slut. Vi vet helt enkelt inte. Om nu en sådan slutgiltig teori ändå skulle hittas, betyder det att vetenskapen har nått vägs ände? Freeman Dyson ser Greene som företrädare för ett sådant synsätt men jag tror inte att detta är helt riktigt. Och det är heller inte på det sättet som de flesta strängfysiker resonerar.

Dessutom spelar det inte särskilt stor roll. Även om världens alla sträng- och partikelfysiker samspelt skulle konstatera att man har nått fram till det hägrande målet och att alla fysikens fundamentala naturlagar är fastställda och universums ursprung förklarat, skulle inte övrig vetenskap förändras ett dugg. Biologerna skulle inte mer än höja på ögonbrynet innan de snabbt återgår till ett fortfarande lika spännande arbete inom sin zoologi eller genetik. Och en stor del av världens fysiker skulle fortfarande ha ett arbete att gå till för att utforska materiens alla mångskiftande former. De enda att beklaga vore världens alla strängfysiker som, efter det att Nobelprisen delats ut, skulle få byta jobb.

Ny teori behövs

Freeman Dyson funderar också över den grundläggande drivkraften bakom strängteorin, som ju kan sägas vara att hitta en gemensam teori för det stora och det lilla. En enda teori för både gravitationen och kvantmekaniken. Men måste en sådan teori verkligen finnas? Dyson menar att det i praktiken går alldeles utmärkt att använda olika teorier i olika sammanhang. Det må så vara, men här missar Dyson faktiskt poängen – den grundläggande poäng som Greene använt två böcker till att försöka få fram. Det är helt enkelt så att det finns omständigheter som är så dramatiska att vår nuvarande kunskap inte räcker till. Kvantmekaniken och gravitationen ger faktiskt motstridiga svar! Freeman Dyson vill hävda att det handlar om omständigheter som aldrig kommer att kunna studeras av människor. Men det är inte riktigt. Vi är redan nära att via kosmologin uppnå just detta.

När Dyson betecknar sig som konservativ är det lustigt nog litet oklart vad han menar. Egentligen är det ju strängteorin som är konservativ i sitt sätt att närma sig naturen. Den utgår från att kvantmekaniken gäller, och den geometriska beskrivning av världen som ligger till grund för den allmänna relativitetsteorin tas för given. Vi strängteoretiker försöker helt enkelt följa redan beprövade spelregler så långt det bara går. Den brittiske fysikern Stephen Hawking försökte sig på något mer drastiskt på 1970-talet när han hävdade att kvantmekaniken måste justeras i närvaro av svarta hål. Han slog till och med vad med en kollega om att så måste vara fallet. Men i somras gav han upp och erkände sig besegrad.

Långt från verkligheten

Men det är mycket möjligt att det inte räcker att vara konservativ. Och förhoppningsvis kommer strängteorin själv att peka på hur vi ska komma vidare. Teorin är inte en färdig byggnad utan en delvis ganska kaotisk byggarbetsplats där en hel del underligt material ligger och skräpar utan att någon vet vad det ska vara till. Det är heller inte säkert att det sätt på vilket vi just nu vill förena det lilla och det stora är alldeles korrekt, och det är mycket möjligt att vi ännu tolkar det som strängarna säger på ett felaktigt sätt. Här krävs ödmjukhet.

Brian Greenes första bok blev en kort tv-serie, som även har visats i svensk tv, med svindlande bildupplevelser som försöker åskådliggöra de mest besynnerliga fenomen. För det kritiskt granskande ögat finns det mycket att reagera på i programmet. Ibland är historieskrivningen litet skev i syfte att öka dramatiken. Och ibland är valet av ämnen en smula besynnerligt. De som skapat serien vet förstås att det finns ett pris att betala för att locka så många tittare som möjligt.

Men i huvudsak tycker jag att det var värt priset. Den bild man får av den teoretiska fysikens frontlinje är i huvudsak rättvisande. Problemet är möjligen att det finns så mycket mellan denna exotiska fysik och det som gemene man känner till. Det är svårt att rätt väga strängteorins betydelse om man i vardagslag ännu inte övergett Aristoteles. Som teoretisk fysiker får jag ofta frågor om hur den ena eller andra strängiga underligheten kan påverka vardagen. Kanske de svängande strängarnas rytmiska musik påverkar både det levande och medvetna? Månntro livet efter detta levs i de extra dimensionerna?

Det är inte lätt att förklara hur långt vi som vardagsmänniskor är fjärmade från strängteorins okända värld. Den biologi som styr våra liv är förvisso baserad på kemi med rötter i fysik som letar sig via atomer, atomkärnor och partiklar tillbaka till strängar och bran. Är det tänkt. Men kunskapen om strängarna förändrar inte på något betydande sätt de lagar som behövs för att förstå den fysik vi har omkring oss i vardagen. Problemet är ju att det är så svårt att se några som helst effekter av strängarna!

Men jag förstår och sympatiserar med det hopp som tänds i ögonen på många av dem som lyssnar. Även om jag ibland måste göra dem besvikna när jag betonar att inget av detta på något konkret sätt kan hjälpa dem i deras sökande efter mål och mening.