Feature
Læsetid: 5 min.

H.C. Ørsted søgte enhed i Naturen, og det gør vi stadig

Jagten på en samlet teori om alting er på en gang en romantisk drøm og et praktisk anliggende. Med strengteorien har den romantiske drøm nået et foreløbigt højdepunkt: Universet er et gigantisk strygeorkester, der spiller op til dans
Moderne Tider
4. juli 2020
Jagten på en samlet teori om alting er på en gang en romantisk drøm og et praktisk anliggende. Med strengteorien har den romantiske drøm nået et foreløbigt højdepunkt: Universet er et gigantisk strygeorkester, der spiller op til dans

Jesse Jacob

For 200 år siden, i foråret 1820, gennemførte den danske fysiker H.C. Ørsted et eksperiment, der lagde grunden til det moderne, elektrificerede samfund og samtidig blev startskuddet for en fornyet jagt på en samlet teori om alting. Skønt det er den praktiske anvendelse, der er Ørsteds blivende eftermæle, var det foreningen af naturkræfterne, der var hans egentlige interesse.

Ved en af sine private aftenforelæsninger sendte Ørsted strøm gennem en platintråd og fik derved en kompasnål placeret tæt på tråden til at svinge ud fra sin hvileposition. Effekten var yderst svag, og kun få af de tilstedeværende opdagede, hvad der var på færde. Men det var et epokegørende eksperiment. Det var det første direkte bevis på en sammenhæng mellem to naturkræfter, som man hidtil havde opfattet som adskilte: magnetisme og elektricitet.

H.C. Ørsted var stærk inspireret af de tyske naturromantikere. De opfattede naturen som ét system af intimt forbundne kræfter, der til syvende og sidst blot var manifestationer af en og samme guddommelige urkraft. Ørsted mente, at når en stærk strøm gennem en metaltråd kunne frembringe lys og varme, måtte den også »udstråle« magnetisk virkning.

Ørsted så blandt andet beviset på, at naturens love er smukke og harmoniske, i de symmetriske klangfigurer, der fremkommer, når man sætter en metalplade dækket med fint pulver i svingninger med en violinbue.

Han forsøgte også at indpasse tyngdekraften i sit system af vekselvirkende kræfter – uden held.

Knap 50 år efter Ørsteds opdagelse fremsatte skotten James Clerk Maxwell i 1865 en samlet teori for elektromagnetismen. Yderligere 50 år senere havde Einstein revolutioneret vores syn på tyngdekraften med sin generelle relativitetsteori fra 1915. Ifølge den er det rummet selv, der krummer omkring alle masser, så de trækker hinanden til sig. Omtrent samtidig havde en stor gruppe forskere med Niels Bohr som central figur lagt grunden til en ny og lige så frapperende teori om alt kendt stof: kvanteteorien.

Mange bestræbelser

Gennem de næste årtier førte mere og mere sofistikerede eksperimenter og halsbrækkende teoridannelser i løbet af 1950’erne frem til et billede af fire fundamentale naturkræfter: Tyngdekraften, der holder os på jorden og planeterne i baner omkring solen; den elektromagnetiske kraft, der holder alt stof sammen og definerer materialers kemiske egenskaber; den svage kernekraft, der gør sig gældende, når radioaktive materialer henfalder; og den stærke kernekraft, der holder sammen på bestanddelene inde i atomkernerne.

I de følgende år blev der gjort mange bestræbelser på at forene de fire naturkræfter i én teori. Nogle ledte efter en helt ny måde at formulere de grundlæggende matematiske ligninger for alle fire kræfter, andre gik mere trinvist til værks og forsøgte at koble naturkræfterne sammen en efter en, sådan som det allerede var sket med magnetisme og elektricitet.

Det var den sidste strategi, der først bar frugt, og i midten af 1970’erne havde man en samlet feltteori – kaldet Standardmodellen – for tre af de fire kræfter: elektromagnetismen, de svage og de stærke kernekræfter.

Kun tyngdekraften strittede imod. Det gør den stadig.

Én teori over dem alle

Det forsøg på en samlet teori, der uden sammenligning har tiltrukket flest ressourcer og størst interesse, er strengteorien. Den blev først formuleret i midten af 1970’erne som en tilbagevenden til forsøget på at finde en fælles matematisk formalisme for alle naturkræfter.

I de tidligste udgaver af strengteorien består universet af uendeligt små, identiske, endimensionelle strenge. De har ikke nogen udstrækning på tværs af deres længderetning, men de kan dog godt foldes til en løkke, som en lillebitte elastik.

Hver af universets unikke byggesten er udtrykt ved sit eget svingningsmønster i strengen, ligesom en violinstreng kan udtrykke forskellige toner. Universet er et gigantisk strygeorkester, der spiller op til dans.

I opdaterede udgaver af strengteorien, såkaldte superstrengteorier er strengene erstattet af vibrerende membraner i flere dimensioner. Lidt som Ørsteds syngende metalplader.

Superstrengteorien er dog løbet ind i problemer. Dels skal dansehallen mindst have ti dimensioner for at fungere, hvoraf vi altså af en eller anden grund kun kan registrere tre rumdimensioner og en tidsdimension. Dels baserer superstrengteorien sig på symmetribetragtninger, der foreskriver, at hver af de byggesten, vi kender, har en identisk, men tungere dansepartner. Dem er det endnu ikke lykkedes at finde ved eksperimenter.

Det har også været nødvendigt at indføre forskellige arbitrære parametre for at bringe teorien i overensstemmelse med det observerede univers.

Sofie Holm Larsen

Ikke engang forkert

Det har fået flere prominente forskere til at sætte spørgsmålstegn ved strengteoriens holdbarhed.

Peter Woit fra Columbia University i USA hævder i sin bog med den sigende titel Not Even Wrong, der udkom i 2006, at superstrengteorien slet ikke er en teori, fordi valget af parametre kan tilpasse den til hvilken som helst observation. Han påpeger, at trods årtiers arbejde er der ikke frembragt skyggen af evidens for teoriens rigtighed.

Samme år udgav Lee Smolin fra Perimeter Institute i Canada bogen The Trouble with Physics, hvor han fremfører, at superstrengteorien har suget alt ilt ud af jagten på fysikkens fundament. Hvis man som ung håbefuld forsker i teoretisk fysik skal gøre sig håb om en karriere ved et af de store, prestigefyldte universiteter, gør man klogt i at holde sig til et aspekt af superstrengteorien og ikke spilde tid med alternative teorier.

Smolins eget Perimeter Institute har i perioder været et af de få fristeder for forskere, der går imod mainstream.

De fleste forskere anser nemlig stadig superstrengteorien eller en version af den som det bedste bud på en endelig teori – men i de 14 år, der er gået siden de to kritiske bøger udkom, er der sket meget få fremskridt inden for strengteorien. Det har betydet, at der gradvis er blevet plads til alternativer.

Det er nogle af dem, vi skal besøge i denne serie.

H.C. Ørsted fandt ideen om atomer direkte frastødende. De var efter hans mening udtryk for en naiv materialistisk naturopfattelse, som var langt fra hans eget metafysiske udgangspunkt.

Den højst abstrakte matematik, som både strengteorien og andre alternative teorier udspringer af, ville også være Ørsted fremmed. Han var en romantisk praktiker, som eksperimenterede sig frem til erkendelse.

Men med dagens strengteoretikere delte han overbevisningen om, at der er en dybere harmoni og enkel skønhed i de love, der styrer universet.

Serie

Teorien om alting: Den teoretiske fysiks avantgarde

Der findes teorier om alting, og så findes der teorier om alting.

Mennesket har længe stræbt efter et universelt princip, en samlet teori for alle fysiske fænomener. De seneste 50 år er det superstrengteorien, der er løbet med opmærksomheden og pengene, men ude i videnskabens randområder findes folk, der sætter karrieren på spil for at komme med alternative bud på altings sammenhæng. I denne serie får de ordet.

Seneste artikler

Følg disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk,
seriøs og troværdig.

Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her

Søren Kristensen

(Også) strengteorien har den svaghed, at den aldrig rigtig er blevet forstået af sådan nogle som mig.

Martin Rønnow Klarlund

Kommer artikelserien ind på noget nyt og interessant som fx Tom Campbells “teori om alt” eller er det blot vanlige gentagelser af den materialistiske videnskab?