Afstæðiskenningin og skammtakenningin greina á um veruleika alheimsins

Meginvandi vísindamanna 21. aldar er að í kennilegri eðlisfræði höfum við því sem stendur ekki eina kenningu um náttúruna heldur tvær: afstæðiskenninguna og skammtafræðina og þær eru reistar á tveimur ólíkum hugmyndum um tíma. Höfuðvandi kennilegrar eðlisfræði um þessar mundir er að sameina almennu afstæðis­kenninguna og skammtafræðina í eina kenningu um náttúruna sem geti endanlega leyst af hólmi kenningu Newtons sem var kollvarpað í upphafi þessarar aldar.

Um langt skeið hafa verið deilur um hvort að alheimurinn sé í grundvallaatriðum efnisheimur (efniseiningar eða orkueiningar háðar tíma og rúmi) eða lífsheild (e.k. vitund í sínu innsta eðli). Tvær sýnir eða stefnur eðlisfræðinga tókust harkalega á í byrjun 20. aldar um þessi álitamál. Annars vegar Afstæðiskenning Alberts Einsteins sem margir líta á sem hina sígilda heimsmynd og svo skammtakenningin. Ég hef verið á báðum áttum hvorri ég eiga að trúa en nú hef ég komist að niðurstöðu; ég segi kannski endanlegri enda væri það rangt, því að heimurinn og þekkingin er í sífelldri breytingu. En hvað um það, þessum kenningum ber ekki saman í grundvallaratriðum. Deilt var um grundvallareðli efnisins. Ákveðið var að ráðstefna færi fram um málið í Brussel 1927 til að leysa deilumálið.

Einstein mætti sjálfur til að verja sína kenning en Niels Bohr og Wernir Heisenberg voru talsmenn skammtakenningarinnar. Sem sagt, deilt var um og það sem Einstein sætti sig ekki við, er að aðskildir hlutir kerfis væru tengdir þannig, að tenging þeirra væri hvorki háð tíma né rúmi. Stöldrum aðeins við hér: TÍMA OG RÚMI, sem sagt utan veruleikans. Að eitthvað gæti gerst án staðbundinnar orsaka. Að A leiði til B..... Talsmenn skammtakenningarinnar sýndu hins vegar fram á að sumar breytingar gerðust án staðbundinnar orsakar. Á móti hafnaði Niels Bohr gömu efnafræðilegu heimsmynd þar sem öll starfsemi alheimsins var álitin gerast í tíma og rúmi. Eftir ráðstefnuna reyndi Einstein ásamt félögunum Podolski og Rosen (EPR) standslaust í 8 ár að afsanna skammtakenninguna en ekkert gekk. Tækni til að skera út um þetta var ekki til á þessum tíma. Loks gerðist það 1982 að Alain Aspect gerðu tilraunir sem átti að gera út um málið og tæknilega var hægt að sannreyna niðurstöðuna. Eftir margítrekaðar tilraunir sem sýndu ávallt það sama; Einstein og co. höfðu rangt fyrir sér og að ,,grundvallareiginleikar veruleikans“ voru ekki sjálfgefnir.

Tilraun sem gerði út málið var rannsókn á hegðun ljóseinda. Samkvæmt Einstein var allt efni til úr geislun eða árekstra ljóseinda og þær væru grundvallarefni efnisins. Aspect tilraunin sýndi að þegar rafeind rekst á andefni sitt, geta myndast tvær ljóseindir.

Í tilrauninni eru tvær ljóseindir skotnar í sitthvoru áttina samtímis í gagnstæða átt frá sama stað. Það virðist háð tilviljun hvet þær fara og hver braut þeirra verður. Svo lendir önnur þeirra á fyrirstöðu og þá fær hún fyrst fastan ,,tilgang“, fasta braut og ákveðna eiginleika. En hér kemur það allra mikilvægasta: á nákvæmlega sama tíma og breytingin varð á þeirri sem varð fyrir mótstöðu varð einnig breyting á hinni síðarnefndri sem einnig fékk sína ákveðnu eiginleika, fasta braut og ákveðinn stað í tilverunni. Þær urðu m.ö.o. algjör spegilmynd af hvorri annari. Breyting á annarri ljóseindinni leiddi til breytingu á hinni án þess að hreyft væri við hina og gerist þetta samtímis óháð fjarlægðum (rúmi) og þess vegna einnig óháð tíma. Kenning Einsteins var afsönnuð.

Hvað þýðir þetta? Efnishyggjan var afsönnuð og sumir þykjast sjá samhengi milli heimsmyndar trúmannsins og nútíma efnafræðinga sem sýnt hafa fram á hið TÍMALAUSA og hið RÚMLAUSA eðli ljóssins og innsta eðli efnisins, þ.e.a.s. að grundvöllur veruleikans er ekki efnislegur í venjulegri merkingu þess orðs. Það sem tengir alheiminn saman er ekki hægt að skilgreina á efnafræðilegum grundvelli en einnig að skammtakenningin sýnir veruleikann sem heildarmynd en ekki hið einstaka og einangraða fyrirbrigði. Í hinni nýju heimsmynd, sem flestir efnafræðingar í dag aðhyllast, eru hlutirnir ekki afmarkaðir staðir né stundir. Það sem mótar heildina er eitthvað sem hvorki er háð tíma né rúmi og sem skapar efni, rúm og tíma og gefur öllu ákveðið frelsi innan lögmálsins.

Hér koma viðbætur sem varpa frekari ljósi á tilurð alheimsins og þar með efnisins:

Sú fyrri kemur frá Gunnar Jóhannessyni fyrrverandi sóknarpresti. Siðmennt gerði könnun um trúarlíf Íslendinga á dögunum. Samkvæmt niðurstöðu hennar kom Guð hvergi nálægt sköpun alheimsins. Gunnar Jóhannesson fv. sóknarprestur kom með andsvar í Fréttablaðinu í helgarblaði þann 16. janúar 2016. Hann segir að: ,,Af þessu mætti ætla að kenningin um Miklahvell og trúin á Guð sem skapara alheimsins séu andstæður. Svo virðist sem gengið sé út frá því í könnuninni og rýrir það mjög gildi hennar. Það er umhugsunarvert og vekur upp ýmsar spurningar. Miklihvellur er sú viðtekna kenning að alheimurinn eigi sér upphaf. Samkvæmt henni er alheimurinn ekki eilífur heldur varð hann til á tilgreindu augnabliki í fortíðinni. Með öðrum orðum er hugtakið Miklihvellur notað um þann atburð sem markaði upphaf tíma og rúms, efnis og orku. Samkvæmt því var alheimurinn ekki til fyrir Miklahvell. Miklahvellskenningin hefur verið svo ríkulega staðfest að „í dag trúa nánast allir að alheimurinn varð til í Miklahvelli“, svo vitnað sé til eðlisfræðingsins Stephen Hawking.En útilokar það trúna á Guð sem skapara alheimsins?" spyr Gunnar?

En hans niðurstaða er að ,,...hvað sem því líður er hér engin mótsögn á ferð! Í stað þess að grafa undan biblíulegri sköpunartrú skýtur kenningin um Miklahvell mjög svo sterkum stoðum undir þá skynsamlegu sannfæringu kristins fólks frá öndverðu að „Í upphafi skapaði Guð himinn og jörð [alheiminn]“. Ég held að Gunnar Dal heimspekingur hafi komist að sömu niðurstöðu en eftir öðrum leiðum. Hann telur að skammtakenningin styðji kenninguna um sköpun alheimsins og þar með skapara sem lagði hönd á plóg. Að minnsta kosti styðja engir eða fáir kenninguna um eilífðan alheim sem á sér ekkert upphaf.

Hér er ég að vísa í bók Gunnars Dals ,,Einn heimur og fimm heimsmyndir" Kenningarnar um upphaf og endir alheimsins eru þrjár. Þær eru: 1) Kyrrstæðan, eilífðan og í aðalatriðum óumbreytanlegan alheim sem einkennist af varanlegu ástandi og líkir þessu við stórfljót sem er á sífelli hreyfingu en er samt kyrrstætt í farvegi sínum. 2) Alheimur sem þenst út endalaust. Sá heimur líður undir lok á löngum tíma. 3) Þriðja kenningin er um heim sem þenst út og dregst saman til skiptis. Fyrsta kenningin stenst ekki af þeiri einföldu ástæðu að stjörnurnar eru að fjarlægast okkur. Alheimurinn er því ekki kyrrstæður. Kenning tvö um stórahvell og alheim sem þenst út endalaust stenst ekki. Af hverju? Hreinlega vegna efnismagnið í heiminum. Ef það er undir ákveðnu marki hafa vetrarbrautirnar ekki nægjanlegt aðdráttarafl hver á aðra til að hægja á sér og útþenslan verður endalaus. Ef efnismagnið fer yfir þetta ákveðna magn, þá ætti útþenslan að hægja á sér með tímanum og dragast saman að lokum. Árið 1974 komu vísindamenn með niðurstöðu útreikninga og rannsókna sem sögðu að efnismagnið í alheiminum væri undir mörkunum sem styddi þá kenningu að alheimurinn væri í eilífri útþenslu. Samkvæmt nýjustu rannsóknum er efnismagnið meira og það þýðir samdrátt að lokum og alheim sem er lokaður með útþenslu og samdrætti.

Afstæðiskenning Einsteins gengur aðeins upp að hluta til. Vegna þess að alheimurinn er sístækkandi, þ.e.a.s þenst út sífellt hraðar, og tími og rúm hverfur að lokum (a.m.k. mun rúmið hverfa en óvíst með tíma) þá gengur afstæðiskenningin ekki upp. Hún er góð og gild sem slík og er formúla fyrir gangverki alheimsins eins og við þekkjum hann en vísindamenn 21. aldar hallast frekar að skammtaþyngdarafli sem útskýringu. Þetta þarfnast frekari skýringa sem koma síðar meir.

Skammtafræðin sem var upphaflega mótuð til að skýra eiginleika frumeinda og sameinda, leysti hugmynd Newtons um algildan fullkominn tíma algerlega af hólmi. Frumherjar skammtafræðinnar (N Bohr o.fl.) sýndu fram á að tvíeðlið (þ.e. annarsvegar bylgjueiginleikar en hinsvegar eindaeiginleikar) útilokuðu hvor annan. Við mælikringumstæður sem framkalla bylgjuhliðina hverfur eindahliðin og öfugt. Þannig er ekki nein innri mótsögn. Ef við skoðum pappírsblað sem er blautt öðrum megin, en rautt hinum megin má segja að pappírinn sé hvorki blautur né rauður í heild. Ef við skoðum aðra hliðina á útilokum við jafnframt skoðun hinnar hliðarinnar. Kannski má segja að pappírinn sé blauður, skoðaður sem heild.

Nýlega uppgötvuðu vísindamenn þyngdaraflsbylgjur frá tveimum svartholum. Þær eru n.k. gárur í efninu sem samanstendur af rúmi og tíma. Þetta er rúmtíminn sem undið hefur verið upp á. ,,Þetta er í fyrsta sinn sem bein rannsókn á þyngdarsviðsbylgjur leiðir eitthvað í ljós. Þar með er þetta staðfesting á almenna afstæðiskenningu Alfreðs Einsteins vegna þess að eiginleikar þessara tveggja svarthola fellur nákvæmlega við það sem Einstein spáði næstum nákvæmlega 100 árum síðan."

Miklu meiri vandi er að koma saman skammtakenninguna og tímann saman. Ljóst er að vandinn er fólginn í því að koma hugmynd Leibniz um afstæðan tíma inn í skammtakenninguna, nema maður vilji fara aftur á bak og grundvalla þessa sameiningu á hinu gamla tímahugtaki Newtons. Vandinn er sá að skammta­fræðin leyfir margar ólíkar og að því er virðist gagnstæðar aðstæður samtímis, svo framarlega sem þær eru til í eins konar skuggaveruleika eða mögulegum veruleika. Sem sagt, ef til væri skammtakenning um tíma yrði hún ekki aðeins að fjalla um frelsi til að velja ólíkar efnislegar klukkur til að mæla tíma, heldur um samtímis tilvist margra, að minnsta kosti mögulega ólíkra klukkna. Hvernig á að gera hið fyrra höfum við lært af Einstein; hið síðara hefur, enn sem komið er, verið ímyndunarafli okkar ofviða. Ráðgáta tímans hefur því ekki enn verið leyst. En vandamálið er alvarlegra en þetta vegna þess að afstæðiskenningin virðist þarfnast þess að aðrar breytingar séu gerðar á tímahugtakinu. Ein þeirra snertir spurninguna hvort tíminn geti byrjað eða endað, eða hvort hann streymi endalaust. Því afstæðiskenningin er kenning þar sem tíminn getur vissulega byrjað og endað.

Svarthol er enn ráðgáta. Þegar efnismikil stjarna fellur saman, tekur það alla stjörnuna aðeins stuttan tíma að þjappast saman að því marki sem hún hefur óendanlegan efnisþéttleika og óendanlegt þyngdarsvið. Talið er að þá stöðvist tíminn inni í sérhverju svartholi. Vegna þess að um leið og stjarnan kemst í það ástand að verða óendanlega þétt og þyngdarsvið hennar verður óendanlegt þá geta engar frekari breytingar átt sér stað og ekkert efnisferli getur haldið áfram sem mundi gefa tímanum merkingu. Þess vegna heldur kenningin því einfaldlega fram að tíminn stöðvist. Sumir halda reyndar fram að margir alheimar séu til samtímis og svartholin séu göng á milli.

Vandamálið er reyndar enn alvarlegra en þetta því að almenna afstæðiskenningin gerir ráð fyrir að heimurinn allur falli saman líkt og svarthol, og ef það gerist stöðvast tíminn alls staðar en afstæðiskenningin gerði ráð fyrir að tíminn hefðjist með miklahvelli en getur hann þá stöðvast í svartholi?

 

Athugasemdir

[Ingólfur Sigurðsson, 7.1.2024 kl. 01:58]

Það er mjög merkilegt að velta fyrir sér gömlum orðum úr norrænu goðafræðinni. Askur Yggdrasils er orð yfir heimstréð. Það þýðir bókstaflega "tré Óðins hests." Sleipnir hestur Óðins er áttfættur og dularfullur. Greinilega er hér táknmál um að ræða að hluta til.

Heimstréð, Askur Yggdrasils, gæti verið þessi alheimur, efnisheimurinn. Samkvæmt Ásatrúnni þá ríður Óðinn þessum hesti, sem er sköpunin og knýr hana áfram sporum, hann er hinn æðsti guð.

Tréð er líking yfir efnisheiminn samkvæmt þessu. Langt er frá því að forfeður okkar hafi verið menningarsnauðir villumenn, þótt grimmd hafi þeir átt til, eins og kristnir menn reyndar líka þá og nú, heldur gerðu þeir sér réttar hugmyndir um alheiminn sem standast nútímavísindi. Það sýnir að Snorra Edda var og er innblásið orð Guðs.

Trén eru lífverur sem fæðast og deyja þótt þau séu langlíf. Þannig er merkilegt að alheimurinn, heimstréð, (hinn takmarkaði alheimur eins og sumir orða okkar efnisheim sem við þekkjum) er háð tímanum. Ragnarök eru samkvæmt þessu endurtekinn atburður og öll Völuspá, eða ævi guða og manna. Enda er talið að það sé samkvæmt þessari merkilegu goðafræði.

Menn eru enn að uppgötva heiminn vísindalega. Það sem skammtafræðin kennir okkur er að meira er til en efnisheimurinn. Þetta kenndi dr. Helgi Pjeturss líka í Nýölum sínum. Andlega spekin er smám saman að nálgast náttúruvísindin, trúarbrögð og vísindi sameinast, en það tekur langan tíma. Við erum enn á þeirri vegferð.

Góður og fróðlegur pistill, takk.

[Birgir Loftsson, 7.1.2024 kl. 10:14]

Takk fyrir innlitið Ingólfur. Íslendingar voru mestu menntamenn miðalda.

[Guðjón E. Hreinberg, 7.1.2024 kl. 16:21]

Hvorki skammta- né afstæðiskenningin geta lýst eðlisfræði Alheimsins. Báðar þessar kenningar eru afbakanir og rangsnúningur, sem afvegaleiða. Þetta er auðveldlega sýnt fram á og hefur verið gert í Arkívinu.

[Birgir Loftsson, 8.1.2024 kl. 08:13]

Hvað er ARkívin?

[Ingólfur Sigurðsson, 12.1.2024 kl. 18:45]

 Birgir, Guðjón hefur ekki svarað þér svo ég verð að gera það. Hann hefur verið að búa til myndbönd - stundum klukkustundalöng - og setja á netið í 10 ár eða meira. Ég hef hlustað og horft á nokkur svona myndbönd, en ekki öll. Arkívin er sletta, orð yfir öll þessi myndbönd. Hann hefur stundum safnað þeim öllum á saman til að hlaða niður. Gúgglaðu nafnið hans, eitthvað finnst enn. Hann er líka forritari og kann að hlaða þessu upp víða (hlaða inná vefsvæði). Mjög fróðlegt margt, en fer úr einu í annað, þarf þolinmæði. Alvöru gullkorn innanum, ekta heimspeki. Mér finnst að hann ætti að skrifa bækur, nóg er efnið.

[Birgir Loftsson, 13.1.2024 kl. 17:12]

Takk fyrir Ingólfur að segja mér frá ;)