Vetenskapshistoria och lärdomarna för dagens framväxande idéer

Om hundra år kommer historiker inom vetenskap och teknik att se tillbaka på vår tid och förundras över de teorier, experiment och genombrott som kännetecknar vår tid.

Men de kommer också att pussla över vår tids vetenskapliga återvändsgränd: teorierna och idéerna som föll i vägen för att de visade sig vara missuppfattade, felaktiga eller helt enkelt skumma.

Oundvikligen väcker detta en intressant fråga: hur mycket av det som vi anser vara vanliga undersökningar kommer att falla in i denna kategori av bäst glömda vetenskap?

Ett sätt att närma sig denna fråga är att undersöka vår egen inställning till vetenskapen i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet.

Det populära kontot går lite så här. Denna era kännetecknades av en känsla av att universum kunde beskrivas mer eller mindre fullständigt av Newtons mekaniklagar, termodynamikens lagar och Maxwells elektromagnetiska teori.

Allt var bra, med undantag för en eller två mindre sprickor som alla förväntade sig lätt kunde tappas över. Naturligtvis ledde dessa så småningom till två av de största revolutionerna inom det vetenskapliga tänkandet: Max Plancks kvantteori 1900 och Einsteins teorier om speciell och allmän relativitet några år senare.

Men denna populära redogörelse underskattar mycket av komplexiteten i den vetenskapliga debatten vid den tiden. I synnerhet lyckas den inte fånga i vilken utsträckning många vanliga vetenskapliga idéer visade sig vara spektakulärt felaktiga. Dessa idéer diskuterades brett, omhuldades och fick i många fall brett stöd. Nu är dessa vetenskapens återvändsgränd till stor del bortglömda.

Idag sätter Helge Kragh vid Aarhaus Universitet i Danmark rekordet genom att ompröva slutet av seklet, eller fin-de-siecle, fysiken och de idéer som dominerade den. Det finns mycket att lära av de berättelser han berättar.

En till stor del bortglömd episod var det allmänna missnöjet vid den här tiden med begreppet 'materia'. Olika tankegångar tycktes antyda att idén om ett atomistiskt universum byggt av grundläggande enheter av materia var felaktig.

Till exempel var termodynamikens lagar bara meningsfulla om atomer var stela kroppar utan inre struktur. Och ändå antydde bevisen från spektroskopiska experiment att atomer måste ha inre struktur. Frasen matter is dead blev en flitigt använd slagord på den tiden och det var helt klart något att ge.

En vanlig lösning på detta problem baserades på idén att materia inte var en grundläggande egenskap hos universum utan en framväxande. Detta sammanföll med en växande förståelse för att olika former av energi – kinetisk, potential, kemisk, termisk etc – var manifestationer av samma sak. Så kanske var materia bara en annan form av energi också.

Denna idé, som blev känd som energetik, fick starkt stöd under många år. Den ansåg att eftersom Newtons lagar kunde beskrivas rent i termer av energi, fanns det inget behov av hypotesen om atomer. Detta var en storslagen enhetlig teori om universum och en av dess främsta förespråkare var Willhelm Ostwald, som senare vann ett Nobelpris i kemi för sitt arbete med katalysatorer.

I ett föredrag 1895 sa Ostwald: Den mest lovande vetenskapliga gåvan som det avslutande århundradet kan erbjuda det framväxande århundradet är att ersätta den materialistiska världsbilden med den energetiska världsbilden.

En annan lösning kom från föreställningen om den lysande etern, som dominerade det vetenskapliga tänkandet på ett sätt som är svårt att föreställa sig idag. Grundproblemet var inte om etern existerade eller inte, utan eterns natur och dess interaktion med materia, säger Kragh.

Etern ansågs allmänt vara universums grundläggande berggrund, från vilken allt annat uppstod. Många fysiker förkunnade att etern skulle vara grunden för en storslagen enhetlig teori om allt, bland dem, ironiskt nog, Albert Michelson.

En teori som diskuterats brett under flera år lades fram av William Thomson, alias Lord Kelvin, som trodde att atomer var virvlar i etern. Märkligt nog visade fysiker aldrig att denna idé var fel. Istället tog det helt enkelt slut.

Sedan var det de olika upptäckterna som visade sig vara lite mer än önsketänkande. Upptäckten av röntgenstrålar av William Roentgen 1895 ledde till tillkännagivandet av en förvirrande rad andra strålar, till exempel N-strålar, svart ljus, strålar av positiv elektricitet, Moser-strålar, selenstrålar och magnetiska strålar.

Alla dessa visade sig vara påhitt av de inblandade fysikernas bördiga fantasi; resultatet av ett slags strålhysteri.

Kraghe beskriver olika andra episoder i fascinerande detalj. Det intressanta är förstås i vilken utsträckning det är möjligt att dra paralleller mellan vetenskapens trender då och nu.

Under de senaste 20 åren har det funnits en växande känsla av att olika former av information – genetisk, digital, entropisk etc – är manifestationer av samma sak. Dessutom finns det ett intensivt intresse för den roll som information kan spela i fysikens lagar. Kan det vara så att information är mer grundläggande än begreppen massa eller till och med energi. Kanske måste fysikens lagar härröra från dess egenskaper, om vi bara kunde tyda dem?

Sedan finns det sökandet efter mörk materia, en mystisk substans som fyller universum även om vi inte kan se, känna eller ens mäta den.

Och naturligtvis finns det olika teorier om allt som fokuserar på att förena kvantmekanik och relativitetsteori samtidigt som man förutsäger olika extra dimensioner, andra universum och till och med en oändlig mängd av dem.

Hur mycket av detta kommer att verka irrelevant, bisarrt eller fel om hundra år? Det är omöjligt att säga, men parallellerna med några av episoderna för hundra år sedan skapar underhållande spekulationer.

Kragh visar tydligt att endast en liten del av den allmänna vetenskapliga debatten på 1890-talet är relevant idag. Och det finns ingen anledning att tro att detsamma inte kommer att vara sant när historiker omvärderar det tidiga 2000-talets vetenskap om hundra år.

Ref: arxiv.org/abs/1207.2016 : A Sense Of Crisis: Physics In The Fin-De-Siècle Era

Dölj