Vitenskapens revolusjonære

Vitenskapen kjører seg fra tid til annen inn i et blindspor. Der blir den gjerne inntil noen har mot nok til å formulere problemet på en forløsende måte, skriver Jon B. Nysæther.

Artikkelen er hentet fra tidsskriftet Flux nr. 31 i 2003.

På begynnelsen av 60-tallet utga den amerikanske vitenskapsteoretikeren Thomas Kuhn sitt banebrytende verk om vitenskapelige revolusjoner. I motsetning til de fleste andre innen feltet var Kuhn ikke bare opptatt av hvordan vitenskapelig kunnskap bør frambringes, men også hvordan det faktisk skjer. Kuhns hovedtese er at vitenskapen utvikler seg sprangvis gjennom revolusjoner.

I ethvert vitenskapelig fellesskap finnes uskrevne regler for hvordan vitenskap bør drives og ikke minst hvilke resultater som er akseptable. Kuhn kaller dette for et paradigme. Fra tid til annen vil vitenskapen støte på fenomener som ikke passer inn i bildet – såkalte anomalier. Først vil disse bli oversett eller bortforklart, men plutselig en dag sier en glup sjel ”Vent litt! Hva om vi bruker en annen synsvinkel?”

Jorden som beveget seg

Prototypen på et paradigmeskifte er den kopernikanske revolusjon på 15- og 1600-tallet, med Kopernikus, Kepler og Galilei som helter og den katolske kirke som the bad guys. Helt siden grekernes tid hadde Ptolemaios’ astronomi og Aristoteles’ kosmologi vært enerådende. Jorden var sentrum i det kuleformete universet, og andre himmellegemer beveget seg rundt i perfekte sirkelbuer. Problemet var at det stadig ble vanskeligere å få astronomiske observasjoner til å passe med dette mønsteret.

Ved å jukse litt, det vil si å kombinere flere sirkler med ulik radius, ble det noe lettere. Likevel hang det ikke helt på greip. I 1543 blåste Kopernikus støv av noen greske filosofer og konstruerte en modell med solen som sentrum. Kopernikus hevdet at den nye modellen ville gjøre det enklere å beregne himmellegemenes baner.

Skikkelig fart i sakene ble det likevel ikke før Kepler og Galilei underbygde det kopernikanske verdensbildet med beregninger og eksperimenter. Galilei ville skape aksept for en ny type vitenskap, frigjort fra religiøse autoriteter. Dessverre for ham falt hans virke sammen med en av de minst tolerante periodene i den katolske kirkes historie.

Motreformasjonen var godt i gang, og kirkefedrene i Roma hadde behov for å konsolidere sin autoritet. Galilei ble stilt for inkvisisjonen, men fikk likevel siste ord: ”Den beveger seg likevel”, skal han ha mumlet da han ble ført bort etter domfellingen.

Den klassiske fysikken i krise

Galileis tanker lot seg ikke stoppe. Noen tiår seinere fullførte Newton paradigmeskiftet: Fra nå av var universet en mekanisk maskin, et uendelig stort, tomt og homogent rom bebodd av legemer i bevegelse. Legemene ble styrt av kausale sammenhenger – krefter - hvis lover kunne formuleres matematisk.

Newtons prinsipper og lover sank dypt ned i vår vestlige bevissthet og har festet seg som det kanskje mest utbredte verdensbildet også i dag. I 200 år levde fysikken trygt og godt innenfor dette paradigmet, inntil anomaliene begynte å hope seg opp på slutten av 1800-tallet.

Noen målte at hastigheten på lyset fra en stjerne var den samme enten man beveget seg mot eller bort fra stjernen, mens andre regnet ut at et klassisk univers á la Newtons faktisk var en umulighet:

Ifølge klassisk teori skulle nemlig varmestrålingen fra et legeme med en bestemt temperatur bli uendelig høy – den såkalte ultrafiolettkatastrofen. Ei heller kunne det eksistere atomer, ettersom elektronet som kretset rundt kjernen ville stråle ut og dermed miste så mye energi at det umiddelbart ville kollapse.

Konseptuelt forkastelige kvanter

Paradigmeskiftet ville sikkert kommet i alle fall, men sjelden har noen vært mer rett mann til rett tid enn Albert Einstein. Det hører med til historiens ironi at Einstein aldri fikk Nobelprisen for relativitetsteorien.

Den fikk han for sitt arbeid om den fotoelektriske effekt, som banet veien for det kanskje enda mer dramatiske paradigmeskiftet i moderne fysikk: Kvantemekanikken. Selv om kvantemekanikken løste problemene knyttet til både varmestråling og atomets struktur, avviste Einstein seinere denne teorien med kommentaren ”Gud spiller ikke terning med universet.”

Med relativitetsteorien og kvantemekanikken måtte vitenskapen vinke farvel til den sunne fornuft. Kvantemekanikken har den paradoksale egenskap at den stemmer på en prikk med alle tenkelige og utenkelige eksperimenter som i årenes løp har blitt utført, samtidig som den bygger på et grunnlag som de fleste vil avfeie som konseptuelt forkastelig. Verden viser seg å være fundamentalt forskjellig fra slik vi opplever den til daglig.

Det hele ender i kaos

Omtrent samtidig som Kuhn utgav sitt verk om vitenskapens revolusjoner på 1960-tallet, var et nytt skifte i emning. Det begynte som så mye annet med en kopp kaffe. Meteorologen Edward Lorenz tok seg pause fra datamaskinen med matematiske simuleringer av været. Da han hadde drukket opp kaffen startet han programmet igjen, men oppdaget til sin overraskelse at resultatene ble totalt annerledes enn før.

Snart fant han ut at han hadde strøket et par siffer etter komma i ett av tallene han hadde matet maskinen med. Dette ble opphavet til kaosteorien – at små endringer i utgangsbetingelser kan endre sluttresultatet dramatisk. Som Lorenz selv formulerte det i en forelesning i 1972:

”Dersom en sommerfugl flakser med vingene i Amazonas kan det i ytterste konsekvens gi opphav til en virvelstorm et helt annet sted på jordkloden”. Kaosteorien er et barn av datamaskinen. Uten tilstrekkelig regnekraft vil slike fenomener aldri blitt observert. I dag er kaosteorien et svært viktig paradigme, ikke bare i naturvitenskapen, men også innen matematikk og delvis økonomi.

Kaosteorien har avfødt vitenskaper bygd på helhetstenkning: Kompleksitet og kaos på ett nivå kan gi opphav til helt annerledesartete fenomener på et høyere, mer sammensatt nivå. Ettersom kompleksiteten er så enorm vil det være tilnærmet umulig å forklare slike fenomener ved å grave seg nedover i hierarkiet.

En uavklart situasjon

Hvilke paradigmer er rådende i dag, og hvilke står for fall? Et område som bevissthetsforskning viser at flere paradigmer lever parallelt i beste velgående. Noen sverger til reduksjonistiske metoder og forklarer bevissthet med elektriske impulser i hjernecellene.

Andre hevder at relevant kunnskap om bevissthet kun kan innhentes på et annet og mer helhetlig nivå, fx ved hjelp av introspeksjon. Atter andre bygger ambisiøse modeller for hvordan kvantemekanikk kan forklare den frie vilje.

Mange vitenskapelige miljøer avskriver deler av denne floraen som vitenskap. Den uoversiktlige situasjonen har to mulige utganger: Kanskje er det slik, som noen hevder, at ulike metoder og perspektiver gir supplementær kunnskap, og at det etter hvert godtas som nødvendig å forske innen flere paradigmer samtidig.

Eller kanskje kommer den geniale forskeren som sier ”Eureka!”, og med ett grep kaster rådende forestillinger på båten og knyter sammen alle løse tråder. En som forener relativitetsteori og kvantemekanikk og samtidig løser gåten rundt vår subjektive bevissthet. I så fall håper vi at vedkommende har mot nok til å stå fram med sin Theory of absolutely everything. Vi skal love å ikke le!

Vil du lese mer om vitenskapens krumspring? Ervin Laszlo samler trådene fra kosmologi, kvantefysikk, biologi og bevissthetsforskning i boken «Revolusjon i vitenskapen».