Fysikkens vakre verden

Vår plass i det fantastiske universet

Vi menneskene er som et enebarn som en dag oppdager at verden ikke kretser rundt ham selv. Vi består av de samme atomene og de samme lyssignalene som furutrærne på fjellet og stjernene i galaksene.

DATO: 25.09.2016 / AV: Carlo Rovelli / FOTO: Wikicommons

Hvilken plass har vi ­– vi mennesker som sanser, tar avgjørelser, gråter og ler – i den store fresken av verden som den moderne fysikken tegner for oss? Hvis verden er en vrimmel av flyktige romkvanter og materie, et umåtelig stort flettverk av  elementærpartikler og rom, hva er vi? Består vi også bare av kvanter og partikler? Men hvor kommer den da fra, følelsen vi alle har av å eksistere hver for oss og i første person? Hva er da verdiene våre, drømmene, følelsene og selve kunnskapen vår? Hva er vi, i dette endeløse, storslagne universet?

Bare tanken på å virkelig prøve å svare på et slikt spørsmål på disse enkle sidene, er fremmed for meg. Det er et altfor vanskelig spørsmål. I den moderne vitenskapens store landskap, er det mange ting vi ikke forstår, og noe av det vi forstår aller minst, er oss selv. Men å unngå spørsmålet og late som ingenting, ville vært å neglisjere noe helt grunnleggende. Jeg har satt meg fore å fortelle om hvordan verden framstår i lys av vitenskapen, og i den verden finnes også vi.

«Vi», menneskene, er først og fremst subjektet som observerer denne verden og i fellesskap har tegnet dette bildet av virkeligheten som jeg har forsøkt å gjengi. Vi er masker i et nett av utvekslinger hvor vi gir hverandre bilder, verktøy, informasjon og kunnskap, og denne boken er en liten maske i nettet. Men vi er også en nødvendig del av den verden vi betrakter, ikke eksterne observatører. Vi befinner oss i den. Perspektivet vårt på verden kommer fra innsiden. Vi består av de samme atomene og de samme lyssignalene som furutrærne på fjellet og stjernene i galaksene.

Etter hvert som kunnskapen vår har vokst, har vi lært stadig mer om vår rolle som en del, en forsvinnende liten del, av universet. Vi har lært mye i tidligere århundrer, men enda mer i det forrige. Vi trodde at vi befant oss på planeten i midten av kosmos, men vi gjør ikke det. Vi trodde at vi var en atskilt art i familie med dyrene og plantene, så oppdaget vi at vi stammer fra de samme forfedrene som alle andre levende vesener rundt oss. Vi deler tippoldeforeldre med sommerfuglene og lerkene. Vi er som et enebarn som vokser til og oppdager at verden ikke kretser rundt ham selv, slik han trodde da han var liten. Han må akseptere at han er en av mange. Ved å speile oss i andre og i andre ting, finner vi ut hvem vi er.

Da idealismen rådet som tankeretning i Tyskland, kunne Schelling forestille seg at mennesket utgjorde selve kronen på skaperverket, høydepunktet der naturen blir bevisst seg selv. Med det vi vet om den materielle verden i dag, kan vi bare smile av en slik tanke. Hvis vi er unike, er vi unike slik alle er det for seg selv, slik enhver mor er det for sitt eget barn. Ikke som en del av universet. I stjernegalaksenes endeløse hav, opptar vi et uendelig lite hjørne, og blant de endeløse arabeskformene som virkeligheten er bygget opp av, er vi ikke annet enn én av mange små kruseduller.

Bildene vi skaper av universet, lever i oss, i våre tankers rom. Mellom disse bildene, mellom det vi etter fattig evne klarer å rekonstruere og forstå, og virkeligheten vi er en del av, finnes det utallige filtre: vår uvitenhet, sansenes og intelligensens grenser, selve betingelsene som vår subjektive natur setter for erfaringen. Disse betingelsene er imidlertid ikke universelle, slik Kant trodde, hvilket fikk ham til å dedusere at rommets euklidske natur og til og med Newtons mekanikk måtte være sanne på forhånd. Tvert imot, de følger av vår egen arts mentale evolusjon og er i stadig utvikling. Ikke bare lærer vi, vi lærer oss også gradvis å endre vår konseptuelle struktur og tilpasse den til det vi lærer. Og det vi lærer oss å kjenne, om enn langsomt, i rykk og napp, er den virkelige verden som vi er en del av. Bildene vi tegner av universet, bor inne i oss, inne i våre tankers rom, men beskrivelsen de gir av den virkelige verden vi er en del av, kan være god eller dårlig. Vi følger spor som gjør det mulig å beskrive denne verden på en bedre måte.

Når vi snakker om Big Bang og om verdensrommets struktur, er det ikke forlengelsen av de frie, fantasifulle fortellingene som menneskene har fortalt hverandre rundt leirbålet om natten i årtusenenes løp. Det er forlengelsen av noe annet: blikket til de samme menneskene ved daggryets første lys, mens de leter i savannestøvet etter spor av en antilope – å granske virkelighetens detaljer for å dedusere det vi ikke kan se rett foran oss, men kan følge sporet av. Vel vitende om at vi alltid kan ta feil, klare for å forkaste en idé hvis det dukker opp et nytt spor, men også oppmerksomme på at hvis vi er flinke, vil vi forstå rett og finne det vi leter etter. Dette er vitenskapen.

Den forvirrende sammenblandingen mellom disse to ganske ulike menneskelige aktiviteter, å dikte opp fortellinger og å følge spor for å finne noe, er kilden til uviljen og mistroen som vitenskapen møtes med fra deler av samtidskulturen. Skillet er ikke alltid lett å få øye på: Det er ikke langt mellom antilopen som blir jaktet på ved daggry, og antilopeguden i fortellingene rundt leirbålet. Grensen er flytende. Mytene får næring av vitenskapen og vitenskapen får næring av mytene. Men den praktiske verdien som ligger i vår viten, består. Finner vi antilopen, får vi mat i magen.

Kunnskapen vår gjenspeiler verden, med andre ord. Ikke nødvendigvis helt nøyaktig, men den gjenspeiler den verden vi lever i.

Denne forbindelsen mellom oss selv og verden er ikke noe som skiller oss fra resten av naturen. Tingene i verden eksisterer i et stadig samspill, og den ene tingens tilstand bærer i seg spor av tilstanden til alt den har vært i kontakt med: I en viss forstand kan vi si at alle ting utveksler informasjon med andre ting i en konstant vekselvirkning.

Informasjonen ett fysisk system har om et annet system, har ingenting kognitivt eller subjektivt ved seg, den er bare en forbindelse betinget av fysikken, en forbindelse mellom én tings tilstand og en annen tings tilstand. En regndråpe inneholder informasjon om skyen på himmelen, en lysstråle inneholder informasjon om fargen på stoffet den kommer fra, en klokke har informasjon om tiden på dagen, vinden bærer informasjon om en storm som er på vei, et forkjølelsesvirus gir meg informasjon om hvor sårbar nesen min er, DNA-et i cellene våre inneholder hele informasjonen om vår genetiske kode, som får meg til å likne på min far, og hjernen min vrimler av informasjon jeg har samlet opp i årenes løp. Våre tankers grunnstoff er den svært rikholdige informasjonen som vi sanker, utveksler, samler opp og utdyper så lenge vi lever.

Men også termostaten i varmeanlegget mitt «føler» og «kjenner» temperaturen i huset mitt. Den har med andre ord informasjon om temperaturen, og skrur av varmen når det er tilstrekkelig varmt. Hva er forskjellen mellom termostateten og meg, som «føler» og «vet» at det er varmt, står fritt til å velge om jeg vil ha det varmt eller kaldt, og vet at jeg eksisterer? Hvordan kan den evige utvekslingen av informasjon som foregår i naturen, skape oss og tankene våre?

Spørsmålet er svært åpent, og de mulige svarene som drøftes i dag, er mange og vakre. I mine øyne er dette ett av vitenskapens mest interessante forskningsfelt, der vi står på terskelen til de største framskrittene. Nye måleinstrumenter gir oss i dag mulighet til å observere vår egen hjerneaktivitet og til å kartlegge hjernens uhyre innfløkte nervesystem med forbløffende presisjon. Nyheten om den første fullstendige kartleggingen av den fine («mesoskopiske») hjernestrukturen til et pattedyr, kom i 2015. Å finne matematiske uttrykk på strukturene som kan samsvare med en subjektiv fornemmelse av bevissthet, er noe som ikke bare diskuteres av filosofene, men også av nevrovitenskapens forskere.

Blant de vakreste teoriene, etter min mening, er en som ble utviklet av en begavet italiensk vitenskapsmann som arbeider i USA, Giulio Tononi. Den heter «Den integrerte informasjonsteori om bevissthet» og er et forsøk på å gi en kvantitativ beskrivelse av strukturen et system må ha for å kunne sies å ha en bevissthet – for eksempel en beskrivelse av hva som virkelig endrer seg i den fysiske verden mellom våken (bevisst) tilstand og en drømmeløs søvn (ikke-bevisst). Teorien er selvsagt bare et forsøk. Vi har ennå ikke funnet en overbevisende, omforent løsning på spørsmålet om hvordan bevisstheten oppstår, men det virker på meg som om tåken sakte men sikkert begynner å lette.

Når det gjelder vår egen natur, finnes det ett spørsmål i særdeleshet som vi ofte blir forvirret av: Hva betyr det at vi har en fri vilje, hvis atferden vår ikke gjør annet enn å føye seg etter naturens lover? Er det ikke en motsetning mellom frihetsfølelsen vår, og bildet av en regelbunden verden som vi etter hvert har dannet oss? Finnes det noe i oss som er unndratt naturens lovmessigheter og tillater at vi kan vri oss unna dem ved hjelp av den frie tanke? Nei, det finnes ingenting i oss som er unndratt naturlovene. Hadde det vært noe i oss som brøt dem, ville vi for lengst ha oppdaget det. Ingenting i oss bryter med tingenes naturlige orden. Hele den moderne vitenskapen, fra fysikken til kjemien, fra biologien til nevrovitenskapen, gjør ikke annet enn å forsterke denne iakttakelsen.

Løsningen på det forvirrende spørsmålet er en annen: Når vi sier at vi er frie, og det stemmer at vi er i stand til å være det, betyr det at atferden vår er betinget av det som skjer inne i oss selv, i hjernen, og ikke blir påtvunget utenfra. Å utøve fri vilje betyr ikke at atferden vår ikke er betinget av naturlovene. Det betyr at den frie vilje er betinget av naturlovene slik de utspiller seg i hjernen vår. Vår frie vilje blir fritt betinget av det skiftende samspillet mellom milliarder av nevroner i hjernen: Avgjørelsene våre er frie når de betinges av samspillet mellom nevronene.

Betyr det at det er «jeg» som bestemmer, når jeg tar en avgjørelse? Ja, selvfølgelig – for det hadde vært absurd å spørre seg om «jeg» kunne gjøre noe annet enn det nevronene mine bestemmer seg for å gjøre: De to tingene, som den hollandske filosofen Baruch de Spinoza forsto med førbløffende klarsyn i det 18. århundret, er en og samme ting. Det finnes ikke et «jeg» på den ene siden og «nevronene i hjernen min» på den andre siden. De er det samme. Et individ er en prosess, en komplisert, men tett integrert prosess.

Når vi sier at menneskets atferd er uforutsigbar, snakker vi sant, for den er altfor kompleks til at den kan forutses, særlig av oss selv. Vår intense følelse av indre frihet, som Spinoza forsto så tydelig, kommer av at ideen vi har om oss selv, er uendelig mye mer grovkornet og blass enn detaljene i alt det som foregår inne i oss. Vi bærer i oss en bunnløs kilde til undring om selvet: hundre milliarder nevroner i hjernen, like mange som stjernene i en galakse, og et enda mer astronomisk antall forbindelser og kombinasjoner mellom nevronene. Alt dette foregår utenfor vår bevissthet. «Vi» er prosessen som er skapt av denne kompleksiteten, ikke den ubetydelig lille delen av oss selv som bevisstheten overskuer.

Det «jeg»-et som tar avgjørelser for oss, er det samme «jeg»-et som blir skapt – på en måte vi ennå ikke har klart for oss, men som vi begynner å skimte – i en hjerne som speiler seg selv, som representerer seg selv i verden, som erkjenner sin egen rolle som variabel synsvinkel på innsiden av verden, og forvalter informasjon og bygger forestillinger for oss.

Følelsen av at det er «jeg» som bestemmer meg for noe, kunne ikke ha vært mer riktig: Hvem andre skulle ha gjort det? Også ifølge Spinoza er «jeg» og kroppen min det samme – jeg er det som finner sted i hjernen og hjertet, i all sin uendelige, uløselig sammenknyttede kompleksitet.

Vitenskapens bilde av verden, som jeg har beskrevet i disse sidene, står altså ikke i et motsetningsforhold til vår egen følelse av å være oss selv. Den er ikke uforenlig med vår hang til å tenke i moralske og psykologiske vendinger, heller ikke med følelsene og sansene våre. Verden er kompleks, og vi fanger den med ulike språk som passer til de ulike prosessene den er satt sammen av. Vi går løs på hver komplekse prosess, og forstår den, med ulike språk og på ulike nivåer. De ulike begrepsapparatene krysser hverandre, vever seg sammen og beriker hverandre, slik selve prosessene gjør det. Forståelsen av vår egen psykologi forsterkes hvis vi forstår biokjemien i vår egen hjerne. Studiet av den teoretiske fysikken henter næring fra lidenskapen og følelsene som gjennomsyrer våre liv.

Våre moralske verdier, følelsene, kjærligheten i livet vårt, er ikke mindre virkelige fordi de er en del av naturen, fordi vi deler dem med dyreverden og er betinget av vår egen arts evolusjon gjennom millioner av år. Tvert imot, dette gjør dem enda mer virkelige, fordi de er virkelige. De er den komplekse virkeligheten vi er bygget opp av. Virkeligheten vår består av latter og gråt, takknemlighet og altruisme, troskap og svik, fortiden som forfølger oss og følelsen av ro. Virkeligheten vår består av våre samfunn, følelsene musikken gir oss, den rikholdige og sammenvevde, felles kunnskapen vi sammen har klart å bygge opp. Alt dette er en del av den naturen vi er i stand til å beskrive. Vi er en nødvendig del av naturen, vi er naturen i en av dens talløse og svært forskjelligartede former. Det er dette vår voksende kunnskap om den materielle verden har lært oss.

Det spesifikt menneskelige utgjør ikke et brudd med naturen, det er vår natur. Det er en form naturen har antatt her på planeten vår, i det endeløse forbindelsesspillet som omgir oss, den gjensidige påvirkningen og informasjonsutvekslingen mellom naturens bestanddeler. Hvem vet hvor mange andre former for forbløffende kompleksitet, kanskje til og med former vi ikke klarer å forestille oss, som kan finnes der ute i universets grenseløse rom … Det er så mye rom der oppe at det er barnslig å tro at denne avkroken av en helt alminnelig galakse skulle romme noe spesielt. Livet på jorden er ikke annet enn en liten smakebit på det som kan finnes ute i universet. Sjelen vår er også det.

Vi er en nysgjerrig art, den eneste som er igjen av en gruppe arter (slekten Homo) som en gang besto av minst et dusin nysgjerrige arter. De andre artene i gruppen har allerede dødd ut –noen av dem, som neandertalerne, for ikke så lenge siden: knappe tretti tusen år. Det er en gruppe arter som utviklet seg i Afrika og har nær slektskap med de hierarkiske og kranglevorne sjimpansene, men står enda nærmere bonoboene, en mindre og mer fredsommelig sjimpanse som er lykkelig, promiskuøs og egalitær. En gruppe arter som gjentatte ganger forlot Afrika for å utforske nye verdener, og nådde svært langt – helt til Patagonia, helt til månen. Vi er ikke nysgjerrige på tross av naturen: Vi er nysgjerrige av natur.

For hundre tusen år siden reiste arten vår fra Afrika, muligens drevet av den samme nysgjerrigheten, som lærte oss å søke stadig lenger. En gang jeg fløy over Afrika om natten, spurte jeg meg selv om en av våre fjerne forfedre som reiste seg opp, kikket opp på himmelen og ga seg i vei mot de åpne landskapene i nord, kan ha forestilt seg en av sine egne, fjerne etterkommere på reise over den samme himmelen, mens han drevet av den samme nysgjerrigheten funderte over tingenes natur.

Jeg tror ikke at arten vår vil vare veldig lenge. Den ser ikke ut til å være av samme støpning som skilpaddene, som har overlevd i samme form i hundrevis av millioner av år, hundre ganger lenger enn vi har eksistert. Vi tilhører en slekt arter som ikke lever lange liv. Våre søsterarter er alle utdødd. Og vi gjør mye skade. Endringene i klimaet og miljøet som vi har utløst, er brutale og vil neppe skåne oss. For jorden blir endringene et ubetydelig lite blaff, men jeg tror ikke at vi kommer helskinnet fra dem – særlig ikke når folkeopinionen og politikerne insiterer på å ignorere farene vi går i møte og stikker hodet i sanden. Vi er trolig den eneste arten på jord som er bevisst uavvendeligheten av vår egen, individuelle død: Jeg er redd vi ganske snart også blir arten som med åpne øyne blir vitne til sitt eget endelikt, eller i det minste enden på sin egen sivilisasjon.

Slik vi mer eller mindre har lært oss å se vår egen, individuelle død i øynene, vil vi også gå sivilisasjonens sammenbrudd i møte. Forskjellen er ikke veldig stor. Og vi blir ikke den første sivilisasjonen som bukker under. Mayaene og den minoiske sivilisasjonen på Kreta har allerede tatt den veien. Vi fødes og dør slik stjernene fødes og dør, både individuelt og kollektivt. Dett er vår virkelighet. Og det er nettopp livets flyktige natur som gjør den så dyrebar for oss. For som Lucretius skrev: «vår livsappetitt er umettelig, vår livstørst uslokkelig» (De rerum natura, III, 1084).

Men omsluttet som vi er av denne naturen som har skapt oss og som bærer oss, kan vi ikke være hjemløse, fanget mellom to verdener, bare delvis en del av naturen, med en nostalgi etter noe annet. Nei: Vi er hjemme.

Naturen er vårt hjem, og vi er hjemme i naturen. Denne underlige, kaleidoskopiske og forbløffende verden vi fortsetter å utforske, der rommet er kornete, tiden ikke finnes og tingene ikke befinner seg på et bestemt sted, er ikke noe som gjør oss fremmede for oss selv, men bare det vår egen, iboende nysgjerrighet viser oss av vårt eget hjem. Av det vevet vi selv er skapt av. Vi er skapt av det samme stjernestøvet som alt annet rundt oss, og enten vi synker ned i smerte eller stråler av glede, er vi ikke annet enn det vi må være: en del av vår egen verden.

Lucretius formulerer det med utsøkte ord:

Og så vet vi til sist av at himmelsk sæd er vi runnet.
Alle har vi den samme far; når vår fostermor, jorden,
Mottar hans milde, befruktende regn, vil hun, svanger og yppig,
Vekke det spirende korn, og alle trær og frodige vekster,
Hele menneskeslekten, og alle arter av villdyr.
Hun gir næring til alt, hun sørger for vekst og trivsel,
Så de kan leve, hver efter sin lyst, og avle sitt avkom.

Vi elsker og er ærlige av natur. Av natur ønsker vi også å vite mer. Og vi fortsetter å lære. Vår viten om verden fortsetter å vokse. Vi utforsker grenseland hvor vi lærer stadig mer, med en brennende tørst etter kunnskap. Disse grenselandene er rommets mest finmaskede vev, universets opprinnelse, tidens natur, de sorte hullenes skjebne, våre egne tankefunksjoner.

Her, på grensen av det vi vet, foran havet av alt det vi ikke vet, lyser verdens gåte, verdens skjønnhet, og det tar pusten fra oss.

Livet på jorden er svimlende kort i geologisk perspektiv. Kast ikke bort tiden. Få heller Harvests nyhetsbrev hver fredag, lastet med alvor, spøk, tips, triks og avsløinger av hva meningen med livet er. Du får det her.

SLUTT