Polarsken

Polarsken

Friday, April 20, 2018

Stephen Hawking - och en "upptäckt"

När jag skriver om kosmologi brukar jag alltid påpeka att jag inte är kompetent, att jag aldrig hade högre än en trea  i matematik i grundskolan och att jag sedan dess minutiöst undvikt  just matten.

Eftersom astronomiska och kosmologiska teorier i allt högra grad bygger på en alltmer avancerad matematik borde jag undvika ämnet.

Å andra sidan gör det ju inte någonting alls om jag hat fel.

Stephen Hawking var  en mycket anmärkningsvärd person. Han lyckades besegra en sjukdom som egentligen borde ha dödat honom för årtionden sedan. Och han. blev världens mest ansedda och kända kosmolog.

Samtidigt verkade han i ett klimat där de kosmologiska teorierna mer och mer bygger på avancerade matematiska  modeller, ofta inte alls speciellt relaterade till observationer. Det hela ger ibland ett lite spöklikt intryck. Men om det har jag skrivit tidigare.

Men nu till saken. Den här gången vill jag ändå först påpeka att jag innan jag skrev kontaktade en forskare och lärare i matematik på Stockholms Universitet. Och han hade i alla fall inga  principiella invändningar mot resonemanget jag nedan för om begreppet "upptäckt". .

Det talas ofta om att Stephen Hawking "upptäckt" något som lallas "Hawkingstrålning". Denna "upptäckt" går ut på att svarta hål inte kommer att bestå för evigt, som man tidigare trodde. De läcker nämligen materia, genom kvantfluktuationer vid dess yta.

Frågan är förstås vad "upptäckt" betyder i detta sammanhang. Kan det jämföras med exempelvis Galileo Galileis upptäckt av solfläckarna, eller Clyde Tombaughs  upptäckt av (den före detta) planeten Pluto?

Nja, det finns. ju en skillnad. Ingen har någonsin någonstans kunnat iaktta Hawkingstrålning. Om den verkligen existerar är den så oerhört svag att vi knappast skulle kunna upptäcka den ens med de bästa instrument - ens om vi skulle ha turen (eller oturen) att komma alldeles i närheten av ett svart hål.

Hawkings teori om hur svarta hål fungerar bygger inte på observationer av svarta hål. Den bygger på matematiska beräkningar, kvantteori, och (indirekt) på iakttagelser av vissa  elementarpartiklars beteende i laboratorieförsök på jorden.

Problemet är bland annat  att miljön där dessa försök utförts,  inte direkt påminner om miljön i ett svart hål. Enligt Einsteins relativitetsteori står tiden stilla i ett svart hål. Det tillstånd  som finns i och omkring detta är närmast ofattbart och har aldrig kunnat studeras.

Det går ju att fråga sig om en matematisk teori om svarta hål byggd på kvantteorin, verkligen bör beskrivas med ordet "upptäckt". Det vore noga riktigare att tala om just en teori.

Kanske en briljant sådan, kanske en skarpsinnig och fantastisk sådan, men ändå en teori.

Någon  kan invända att man ibland säger att Newton upptäckte gravitationen, och att detta byggde på matematiska modeller. Men för det första är det tveksamt om Newtons teori från början verkligen. kunde definieras som en "upptäckt", för det andra har den genom århundraden bekräftats genom tusentals och åter tusentals observationer. Och i de få fall den inte helt bekräftas kan avvikelserna förklaras utifrån Einstein relativitetsteori.

Men det finns som sagt inga som helst observationer av strålning från svarta hål. Kvantteorin. bygger alltså på laborratorieobservationer, eller rättare sagt på tolkningar av dessa (ingen har någonsin sett en elementarpartikel, de kan endast härledas.)

Utifrån en teoribildning runt dessa laborerar kvantteorin med begrepp som kvantsprång, osäkerhetsprinciper och kvantfluktuationer.

Det är alltså utifrån detta som Hawking kommer till slutsatsen att till och med ett svart hål torde utsända strålning. Och därför, efter en oerhört lång tid förvisso, kommer att försvinna.

Som sagt, jag anser alltså inte att detta förtjänar beteckningen upptäckt. Det finns en lång rad led i resonemanget bakom det, och även om man utifrån dessa kan dra den slutsats som Hawking gjort tycker jag ordet upptäckt bör reserveras till något som på något sätt har direkt eller indirket har kunnat observeras.

Hur partiklar beter sig (eller ser ut att bete sig) i laboratioriemiljö  kanske, eller kanske inte, kan jämföras med hur de beter sig i utkanten av en enhet där tiden enligt Einstein ska  stå stilla. Men att det går att bygga en matematisk modell för detta, är inte en upptäckt. Att kalla det för en upptäckt anser jag definitivt vara att missbruka ordet.

Kosmologin idag bygger till stor del på hypoteser om femomen som aldrig någonsinhar kunnat observeras. Den bygger ofta på teorier som uppstått för att förklara annars oförkllarbara egenheter i universum idag, eller motsägelser  i teorierna om dess utveckling.

Så uppstår begrepp som "inflation", "mörk materia" och "mörk energi". Bland många andra. Inget av dessa har någonsin observerats, men de är nödvändiga för att fylla i hålen i de modeller som finns.

De kan mycket väl vara sanna i någon mening, men de är förstås inte inte "upptäckter".   Det påstår heller ingen - de beskrivs nästan alltid som teorier, om än som mycket allmänt omfattade sådana.

Däremot beskrivs just Hawkings teori för tillståndet vid händelsehorisonten i ett svart hål alltså som en upptäckt. Jag kan inte förstå varför.

Kosmologin idag bygger på alltmer avancerade matematiska modeller och komplexa kedjor av teorier som används för att förklara universum, Dessa modeller bygger alltså i högre grad än någonsin tidigare i astronomins och kosmologins historia på antaganden om fenomen och tillstånd som aldrig ens indirekt kunnat observeras.

De kan förstås visa sig vara hur riktiga som helst. Men man bör kanske minnas att en kedja aldrig är starkare än dess svagaste punkt.

No comments:

Post a Comment