Uniavisen
Københavns Universitet
Uafhængig af ledelsen

Videnskab

Da humanisterne stjal kvantefysikken

ENHEDSVIDENSKAB - Niels Bohrs atommodel fra 1913 fylder rundt. Det er 100 år siden, at den danske fysikers model startede en kvantemekanisk revolution og forandrede selve måden, hvorpå vi erkender verden. Bohrs tanker er stadig aktuelle og til debat. Ophedet debat, vel at mærke. Det handler om begrebstyveri, kundskabens tvivlsomme enhed og om, hvem der har nøglen til den store pengekasse. Naturvidenskabens patent på kvantefysik er udfordret.

Det er svært at forestille sig, hvordan en fortælling om den danske kvantefysiker Niels Bohr kan starte i en forelæsningssal på Institut for Antropologi. Ikke desto mindre er det her, vi befinder os.

Året er 2013. Bag de lysende laptopskærme lytter hundrede spirende antropologer til lektor Inger Sjørslevs forelæsning om de erkendelsesmæssige overvejelser, en god antropolog gør sig.

Postmodernismen har vendt op og ned på alting. Nu skal antropologen være bevidst om sin egen positionering. Og læren om ontologien, det værende, og epistemologien, erkendelsen af det værende, er til debat.

Man taler om den ontologiske vending – ontologi og epistemologi forenes til ét. Objekterne er kun, hvad vi erkender, de er. Og så falder talen på Niels Bohr.

»Der er faktisk et kapitel om etnografi i Bohrs Atomteori og Menneskelig Erkendelse. Det hedder Fysikkens Erkendelseslære og Menneskekulturerne. Jeg synes, det er rigtig spændende, for det er forbavsende nutidigt,« siger Inger Sjørslev, da forelæsningen er forbi.

»Her siger Bohr, at det selvfølgelig er umuligt at skelne skarpt mellem naturvidenskab og menneskelig kultur. Han bruger komplementaritetsbegrebet, først på noget psykologi og så bagefter på kulturer, og taler om, hvordan den idé, at måleinstrumenterne påvirker objektet, jo gælder i endnu højere grad, når man studerer kulturer.«

Kapitlet, Sjørslev refererer til, er baseret på et foredrag, som Bohr holdt for en kreds af etnografer og antropologer i 1938.

»Bohrs foredrag fra 1938 er kun et af et utal foredrag, som han blev bedt om at holde ved sådanne anledninger i kraft af sin enorme anseelse. Han begyndte så godt som altid med at beskrive den ’belæring’, som kvantemekanikken har givet os, hvorefter han argumenterede for, at belæringen havde langt bredere konsekvenser for det fag, som der var tale om,« siger Finn Aaserud, der er videnskabshistoriker og leder af Niels Bohr Arkivet, som opbevarer materiale om og af Bohr for eftertiden.

Bohrs egne interesser begrænsede sig ikke kun til den teoretiske fysik.
»Bohr var selv interesseret i surrealismen og havde Jean Metzingers maleri La Femme au Cheval hængende hjemme på sin væg. En af hans bedste venner var den danske psykolog Edgar Rubin. Hans indflydelse på, at fysikeren Max Delbrück ændrede sit felt til biologi, er velkendt,« fortæller Bohr-arkivar Aaserud.

Fra det simpleste atom til atommodel

Allerede i studietiden spændte den unge Bohrs interesser bredt. Bohr blev optaget på Københavns Universitet i 1903. Han studerede fysik, kemi, matematik, astronomi og var desuden aktiv i professor Høffdings filosofiske studiekreds.

Bohr var særligt interesseret i eksistensen af elektroner, som den engelske fysiker J. J. Thomson havde opdaget få år forinden. Da Bohr i 1911 forlod universitetet med en doktorgrad og et stipendium fra Carlsbergfondet, rejste han til England for at besøge Thomson. Men besøget blev ingen succes, fortæller John Renner Hansen, professor i fysik, tidligere leder af Niels Bohr Institutet og nu dekan for Science.

»Thomson var fuldstændig uinteresseret i Bohrs arbejde. På det tidspunkt var Thomson kommet videre. Og han havde faktisk selv lavet en model for atomet, rosinkagemodellen. Så de to kom ikke specielt godt ud af det sammen. Men så mødte Bohr Rutherford, som inviterede ham til Manchester. Relativt hurtigt gik det op for Rutherford, at det var en vældig god teoretiker, han havde fat i, og han fik sat Bohr i gang med arbejdet,« siger John Renner Hansen.

Mens Thomson har opdaget elektronen, har Rutherford eksperimentelt påvist, at atomet består af en tung, positivt ladet kerne, som elektronerne kredser omkring. Samtidig har den tyske fysiker Max Planck vist, at lys ikke kun er bølger, men også kan beskrives som små energipakker – fotoner. Men der mangler stadig en model, der beskriver, hvordan brikkerne passer sammen.

»Bohr starter selvfølgelig med det allersimpleste atom, og det er brintatomet. Hans postulat er, at brintatomet består af en hård kerne med elektroner uden om, som kun kan befinde sig i ganske bestemte stationære tilstande. Når de skal bevæge sig fra én tilstand til en anden tilstand, skal de enten udsende lys, hvis de hopper indad, eller optage lys, hvis de springer udad – lige præcis med en energimængde, der er forskellen mellem energiniveauerne i de to tilstande,« forklarer dekanen.

Et opgør med klassisk fysik

Bohr præsenterede i 1913 sin atommodel i tre artikler i det videnskabelige tidsskrift, Philosophical Magazine, der trods det flertydige navn var en rent naturvidenskabelig publikation. Der skulle gå et stykke tid endnu, før humaniora og samfundsvidenskab gjorde deres krav på Bohr.

Modellen vandt hurtigt indpas blandt fysikere. Den inddrog Plancks postulat om, at lys er små energipakker. Og den forklarede en gammel eksperimentel kendsgerning, nemlig Rydbergformlen for brintspektret.

»Bohr regner og regner og kommer med nogle postulater om, at ting skal være kvantificerede, og så laver han en beregning, der passer fuldstændig overens med det, Rydberg har lavet eksperimentelt på et tidligere tidspunkt. Og det er sådan set dét, der giver skubbet til Bohr-modellen,« siger John Renner Hansen.

Men modellen var ikke ukontroversiel. For det første postulerede Bohr, at atomet er kvantificeret. Elektronerne kan bevæge sig i helt bestemte baner og springe frem og tilbage mellem disse baner, men aldrig befinde sig mellem banerne. For det andet er modellen et opgør med den klassiske fysiks love.

»Den klassiske elektromagnetisme, som er beskrevet af Maxwells ligninger, siger, at hvis en ladet partikel bliver accelereret, skal den udsende lys. Det ser vi for eksempel, når vi accelerer elektroner rundt i en cirkulær bane, og de så udsender røntgenstråling. Men hvis man laver en model, hvor en elektronkerne kører rundt om en atomkerne, så svarer det bare til en lille accelerator. Så burde den også udsende lys og dermed tabe energi og spiralere ind mod centrum – og det hele ville kollapse. Og det første Bohr konstaterer, er, at vi jo faktisk bliver siddende. Det er ikke sådan, at det hele er kollapset,« siger John Renner Hansen.

Erkendelsesteori vendt op og ned

Bohrs atommodel fra 1913 blev kvantefysikkens startskud. Men for at forstå kvantefysikkens tilsyneladende paradoksale karakter, er det nødvendigt at revurdere selve erkendelsen af videnskaben.

»Bohrs atommodel og de tanker, den medførte, var banebrydende, fordi de lavede et fuldstændig nyt paradigme – en radikal ændring af, hvordan man skal se og opfatte naturen,« siger John Renner Hansen.

Det kan eksemplificeres med Bohrs komplementaritetsprincip:

»Kvantefænomenerne kan både ses som partikler og som bølger, og når du ser dem som bølger, så er de ikke partikler, og hvis du ser dem som partikler, så er de ikke bølger. Men hvis du skal forstå et fænomen, for eksempel en elektron, så skal du både studere den som en partikel og som en bølge.«
Københavnerfortolkningen, som Bohrs udlægning af kvantefysikken er blevet kaldt, indebærer, at den fysiske verden kun kan erkendes gennem målinger og observationer, og at måleapparatet derfor er afgørende for resultatet. Objekter kan kun opfattes probabilistisk, og vi erkender kun dét, vi observerer. En fuldstændig beskrivelse af et fænomen kræver derfor gensidigt udelukkende – eller komplementære – målinger.

»Det er jo noget meget mærkeligt noget, og det tager et lille stykke tid for folk at forstå det. Einstein brød sig jo aldrig nogensinde om beskrivelsen med sandsynligheder – ‘Gud spiller ikke med terninger,’ mente han,« siger John Renner Hansen.

Kvantefysik – en dunkel metafor

Det var netop udfordringen af vores måde at erkende verden på, der gjorde Bohr til en efterspurgt mand på tværs af fakulteter. Det kontroversielle spørgsmål er stadig relevant. Det blev tydeligt, da den Bohr-inspirerede amerikanske kvantefysiker-gone-kønsforsker Karen Barad sidste år gæstede Sociologisk Institut på Københavns Universitet.

Barad var hovednavn på konferencen Feminist Materialism. Karen Barad, som har en ph.d. i kvantefeltteori, bruger kvantefysiske begreber i sin kønsforskning. Da hun besøgte København, måtte hun nødvendigvis aflægge Niels Bohr Institutet et besøg – den danske fysiker er et af hendes største forbilleder.

Det er især Bohrs ontologiske og epistemologiske overvejelser, Barad lader sig inspirere af. Idéen om, at der ikke findes transparente målinger eller transparent sprog. I det, hun mener, er Bohrs ånd, har hun opfundet begrebet onto-etiko-epistemologi.

»Bohr ville nok være enig i, at man ikke kan skille ontologi og epistemologi,« siger Inger Sjørslev fra Antropologi:

»Måden, vi ved noget om verden på, hænger tæt sammen med og kan ikke adskilles fra, hvordan verden er konstitueret.«

Karen Barads besøg fik både fysikere og sociologer op i det røde felt. I Weekendavisen fik hun kritik for at vinde falsk autoritet ved at trække på sin 29 år gamle ph.d.-afhandling. I det hele taget kritiseres humanister, som låner begreber fra fysikken, for ikke at forstå, forklare eller bruge dem korrekt.
John Renner Hansen bød som daværende formand for Niels Bohr Institutet velkommen og talte kort med Karen Barad:

»Hun tog en ph.d. i noget kvantefeltteori og har så beskæftiget sig med andre ting relativt hurtigt efter. Jeg tror ikke, hun har lavet fysik, efter at hun har skrevet sin ph.d. Hun er ikke en central teoretiker inden for kvantekromodynamik, som er det område, hun beskæftiger sig med,« siger han.

»Men jeg ved ikke, hvordan hun bruger kvantefysikkens begreber i sin kønsforskning – det bliver rent gætværk. Der må man jo enten læse hendes bøger eller interviewe hende.«

John Renner Hansen mener generelt ikke, at de humanistiske og samfundsvidenskabelige fag vinder ved at bruge kvantefysiske begreber.

»Man kan altid bruge tingene som metaforer, og hvis jeg gerne vil beskrive en eller anden ting, så gør jeg det ofte med noget, folk kender i forvejen. Men kvantemekanikken er jo lidt … dunkel for de fleste, så at bruge eksempler derfra som metaforer, er jeg ikke sikker på, bringer tingene videre.«

Betyder det, at fysikerne har patent på brug af kvantemekanikkens begreber? Det mener Inger Sjørslev ikke.

»Det er rigtigt nok, at man i de humanistiske videnskaber låner nogle begreber. Men mange af dem bruger man også metaforisk. Vi bruger masser af metaforer til at beskrive det sociale og kulturelle liv, og nogle af dem tager vi fra fysikken. Det mener jeg ikke, der er noget galt med. Det er ikke det samme som at sige, at vi prøver at gøre det, vi laver, til fysik.«

Kundskabens enhed

Debatten om Karen Barad handler ikke kun om at stjæle metaforer. Den rejser spørgsmålet om metodologisk enhedsvidenskab – findes det, og er det overhovedet et ideal at stræbe efter?

John Renner Hansen mener ikke, at Bohr var fortaler for enhedsvidenskab, eller at videnskabelig enhedstænkning er noget at tilstræbe.

»Man kan godt bruge hinandens metoder. Men det betyder ikke, at det er enhedstænkning,« siger han og henviser til årets modtager af Carlsbergs Forskningspris, professor Claus Bundesen, der beskrev korttidsvisualisering med en matematisk model.

»At bruge en naturvidenskabelig tilgang til at forstå noget inden for psykologien forstår jeg ikke som enhedstænkning. Det er at bruge hinandens værktøjer.«

Samtidig understreger dekanen, at de forskellige videnskaber netop er forskellige i kraft af deres metoder.

»Hvorfor ikke bruge forskellige værktøjer til forskellige ting? Jeg er nødt til at bruge matematik. Jeg kan ikke undvære det. Og der er masser af humanistisk forskning, som slet ikke har brug for de matematiske værktøjer.«

Han er dog enig i, at erkendelsesteori kan være et fælles udgangspunkt blandt videnskaberne.

»Det fundamentale er at erkende, at nogle ting har nogle sammenhænge. Det fælles er erkendelse.«

Bohrs egne tanker om ‘kundskabens enhed’ kom til udtryk i et foredrag Science and the Unity of Knowledge fra 1954, fortæller Bohr-arkivar Finn Aaserud:

»Bohr mente nok, at forskellige videnskaber hænger sammen, men belæringen i dette tilfælde kom altså fra kvantemekanikken, som dermed får en særstatus, om ikke andet fordi, det var her, Bohr var specialist. Han mente, at filosoffer uden kendskab til den nye ’belæring’ havde en utilstrækkelig forståelse af verden.«

Naturvidenskabens grundpræmisser sejrer

50 år efter sin død er Bohr endt som det udspændte reb i en tovtrækning mellem videnskaberne. Kan man tale om kulturers komplementaritet, uden at kende til det dobbeltspalteeksperiment, der påviser komplementaritetsprincippet? Har fysikken virkelig særstatus? Eller er naturvidenskabens patent på kvantefysikken løbet ud?

Bohr ville formentlig hellere have været rebet, der knytter videnskaberne sammen, end genstand for videnskabelige stridigheder. Det mener Inger Sjørslev. Hun er overbevist om, at Bohr ser videnskab som en enhed.

»Bohr mener, at videnskaben er en enhed. I grundprincippet er der ikke nogen forskel på at bedrive naturvidenskab og andre videnskaber, fordi der er et fælles træk i metoderne. Og det var jo det, man indså med hans komplementaritetsbegreb.«

Sjørslev mener også, at videnskaberne i dag kunne forenes i en mere ‘Bohrsk ånd’ – hvor den naturvidenskabelige metode ikke er det selvfølgelige udgangspunkt for ‘god’ videnskab.

»Vilkårene for forskning i dag gør nok, at humanvidenskaberne bliver tvunget over i en mere naturvidenskabelig-agtig måde at arbejde på, selv om det ikke er i Bohrs ånd, overhovedet. Det er en måde at arbejde på, hvor man nærmest skal have svarene på de spørgsmål, man stiller, før man overhovedet kan få penge til undersøgelse af dem. Og i dén retning er der nogle samfundsmæssige tendenser, som gør, at naturvidenskabens grundpræmisser sejrer.«

uni-avis@adm.ku.dk

Seneste