Rom, tid: en kritisk vurdering

Dr. Alexander Unzicker er en teoretisk fysiker, advokat og doktor i psykologi. Boken hans «From the Big Bang to the Breakthrough» om tilstanden til moderne fysikk ble kåret til Årets vitenskapsbok og ble utgitt i USA under tittelen Bankrupting Physics av ​​Macmillan Publishers. I tillegg til sine forelesninger og forskningsaktiviteter driver Unzicker også YouTube-kanalen Real Physics, hvor han blant annet også intervjuer nobelprisvinnere. Senest ga Westend Verlag ut boken «Hvis du vet hvor sinnet er, har dagen en struktur». DWN snakket med ham om kjente begreper om rom og tid, hvordan vi kan overvinne dem, og krisen i moderne fysikk.

Tyske økonomiske nyheter: En av bøkene dine heter «Den matematiske virkeligheten. Fordi rom og tid er en illusjon». Hvorfor skulle det være det?

Alexander Unzicker: Boken handler om grunnleggende fysikk. Dette reiser spørsmålet: Hvor langt har vi kommet i denne forbindelse? Går man da metodisk frem, kan man ikke unngå problemet med at rom og tid kanskje er upassende begreper for å beskrive virkeligheten. Utgangspunktet er en enkel metodisk betraktning, det vil si at en rasjonell naturforklaring bør klare seg uten a priori faste naturkonstanter. Einstein påpekte dette igjen og igjen. Viktigst av alt: Forsøk på å forstå og beregne naturkonstanter har gjentatte ganger forbedret fysikken betydelig i løpet av de siste århundrene. I samtidens fysikk snakker vi derimot om etterkrigstiden, målingene utføres på en relativt hensynsløs måte og stadig flere uforklarlige parametere akkumuleres. Et godt eksempel på dette er det store CERN-forskningssenteret nær Genève. Disse naturlige konstantene har praktisk talt tatt på seg rollen som guder, folk aksepterer dem utvilsomt. I fysikkens historie har det imidlertid alltid blitt gjort grunnleggende fremskritt når naturlige konstanter ble stilt spørsmål ved og deretter forklart.

Tyske økonomiske nyheter: Kan du gi meg et eksempel?

Alexander Unzicker: Gustav Kirchhoff og Wilhelm Eduard Weber, for eksempel, anerkjente rundt 1860 at elektriske og magnetiske «naturlige konstanter» er relatert til lysets hastighet. Så en av dem hadde blitt «forklart» og det ble forstått at lys er en elektromagnetisk bølge. Dette var en grunnleggende erkjennelse: tenk på at trådløs telekommunikasjon fungerer gjennom elektromagnetiske bølger. Og dette er en av grunnpilarene i vår moderne sivilisasjon.

Tyske økonomiske nyheter: Er det mulig, som du hevder, å klare seg uten naturlige konstanter?

Alexander Unzicker: Jeg kan ikke love! Men som teoretiske fysikere må vi i det minste prøve. Jeg viser kun hvilke naturkonstanter som i prinsippet kan beregnes. Merk deg, dette er ikke en begrenset teori, men en vei videre.

Tyske økonomiske nyheter: Imidlertid: Lyshastigheten c og Plancks konstant h er de to konstantene du ikke klarer deg uten. Hvorfor disse to?

Alexander Unzicker: For å forstå på forhånd: Plancks konstant kan best tenkes som et lite vinkelmoment. Det dukket opp rundt 1900 som en grunnleggende egenskap ved mikroskopisk materie, forresten på en tid da mange fysikere trodde de hadde funnet ut av alt. Men de har selvfølgelig rett: til slutt bør vi prøve å klare oss uten disse to konstantene, nemlig Plancks konstant og lysets hastighet! Det er imidlertid en grunnleggende hindring: han definerer lengde- og tidsskalaer etter meter og sekund og er derfor uløselig knyttet til vårt konsept om rom og tid. Dette er litt mer skjult med h, men åpenbart med c: hastighet måles i meter per sekund. Det vil si at så snart du som fysiker gir målinger i meter eller sekunder, bruker du allerede rom og tid.

Tyske økonomiske nyheter: Vel, fysikk har gjort dette med suksess siden Newtons tid, ikke sant?

Alexander Unzicker: Ja, men dette er selve begrepene som Newton ikke stilte spørsmål ved: han postulerte et absolutt rom og en jevnt flytende tid, og så begynte han å trekke konklusjoner.

Tyske økonomiske nyheter: Men gikk ikke Albert Einstein lenger med sine relativitetsteorier?

Alexander Unzicker: Han utviklet geniale teorier som revolusjonerte ideer om rom og tid, men stilte ikke spørsmål ved begrepene rom og tid som sådan. Eller for å si det på en annen måte, med tanke på naturkonstanter: den inkorporerte lyshastigheten c i de dynamiske lovene, men forklarte ikke hvorfor naturen ikke kan klare seg uten en så merkelig fartsgrense.

Tyske økonomiske nyheter: Så er newtonsk fysikk utdatert, er den supplert med nye konsepter eller er den vitenskapelig uegnet for å forklare verden?

Alexander Unzicker: Absolutt ikke, det er enormt vellykket. Men kosttilskudd hjelper oss neppe, i så fall alternativer til rom og tid. Det er selvfølgelig her det blir ekstremt vanskelig, nettopp fordi det går utover fantasien til hjernen vår, som er opplært til å tenke i rom-tid-kategorier. Rom og tid er også dypt forankret i vår bevissthet gjennom språket.

Tyske økonomiske nyheter: Kan vi noen gang forstå hva, for å bruke Goethes uttrykk, som holder verden sammen «innenfor den»?

Alexander Unzicker: Det blir helt sikkert utrolig vanskelig. Men jeg vil ikke begrense grunnleggende kunnskap her eller oppmuntre til esoterisme. Viljen til å forstå noe er fysikerens kjernevirksomhet. Og det nærer seg på innsikten om at vi kanskje ikke har forstått noe avgjørende.

Tyske økonomiske nyheter: Hvilken rolle spiller materie i forsøket på å forklare rom og tid, som kan representere en illusjon? Og hvilken rolle spiller kvantefysikk?

Alexander Unzicker: Kvantefysikk har ofte fokusert på begrepene bølger og partikler, en gåte som har forundret fysikere i hundre år. Kanskje ligger det virkelige problemet i å forstå hvorfor naturen viser så forskjellige, men karakteristiske fenomener som lys og materie. Disse to er åpenbart relatert til konstantene c og h. Det vil si at hvis vi kan finne en forklaring på disse konstantene, kan vi kanskje komme nærmere de andre mysteriene også.

Tyske økonomiske nyheter: Hvordan virker det? Fra et matematisk synspunkt, er det helt rene modeller som henter slike konstanter fra seg selv?

Alexander Unzicker: Dette er ideen i den siste delen av boken min: finne matematiske strukturer som kan generere egenskapene vi observerer som fenomen h og c. Selvfølgelig blir dette litt spekulativt på dette tidspunktet.

Tyske økonomiske nyheter: Kritiserer du ikke strengteori bare for å være matematisk spekulativ også? Så er det snakk om å erstatte forestillingene om rom og tid med forestillingene om en enhetlig tredimensjonal sfære. Hva mener du med dette?

Alexander Unzicker: Strengteoretikere, som har satt ut med ambisjonen om å gi grunnleggende forklaringer, ignorerer fullstendig at rom og tid er forskjellige fenomener. Dette er fundamentalt feil tilnærming. Avhengig av humøret postulerer de også ti eller til og med 26 dimensjoner som skal beskrive «rom-tid». Jeg synes det er absurd. Vi må se etter strukturer som kan representere rom-tid. På den ene siden må de være rike nok til å beskrive naturfenomener, på den andre siden må de være enkle nok til å være epistemologisk tilfredsstillende. Dette gjelder spesielt for sfæren av tredimensjonal enhet: i prinsippet noe som jordens overflate, bare i tre dimensjoner i stedet for to. Det reduserer antall dimensjoner til tre fra absurde 26. Slik det står, er det mye å si om det. Dette er selvfølgelig ikke teori ennå, men det er en interessant vei å se på.