Fysik på dator
av Håkan Nylund Forum 1985-12, sida 57, 28.08.1985
Fysik på dator
Kan kvantmekaniken skrivas som ett dataprogram? Det tror Christoffer Gefwert, som tillsammans med tre amerikanska vetenskapsmän arbetar på ett pro jekt med det förpliktigand namnet ”Program Univer se”. Målet är att skapa en ”fullständig’, dvs en kon struktivistisk kvantmekanik.
som teori ”fullständig” i förhålland till den relativistiska i den meningen att den innehåller alla ingredienser för att kunna formuleras som ett dataprogram, säger Gefwert. — Det slutliga målet är att skapa ett dataprogram — en ny teori — som överbryggar skillnaderna mellan den klassiska fysiken och kvantmekaniken.
E: konstruktivistisk kvantmekanik är
Tvärvetenskapligt forskningsteam
Teamet som gripit sig verket an består av den kända fysikern H Pierre Noyes (Stanford Linear Accelerator Center), datorspecialisten Michael Manthey (University of New Mexico), logikern David MeGoveran, dataspecialist och entreprenör i Silicon Valley och Christoffer Gefwert från Finland. Han arbetar dels som forskare för Finlands Akademi, dels vid vid Stanford, och är filosof och vetenskapsteoretiker. Tvärvetenskapligt så det förslår!
Den problematik som arbetsgruppen försöker tackla rör grundproblemen inom fysiken. Förenklat kan man säga att fysiken arbetar inom två ”oförenliga” huvudriktningar: kvantmekaniken och den klassiska fysiken. Kvantmekaniken handlar om mätning av mikrokosmos, och kan ses som en samling regler för hur det skall göras. Den klassiska fysiken, t ex Newton’s mekanik, kan ses som instruktioner för mätning av makrokosmos.
Problemen ligger i att kvantmekaniken, till skillnad från den klassiska fysiken, har ansetts ha ett mätproblem, som fått en del fysiker som t ex professor John Wheeler att kalla den nuvarande kvantmekaniken som teori ”en lag utan lag” Enligt denna syn är mätningen och fysikern som gör den en del av teorin, och tillför därmed den och resultaten subjektiva element. Detta har som följd att ordinarie kvantmekanik måste kompletteras med en s k mätteori.
Denna idealistiska, dvs subjektiva, syn omfattas bl a av fysikern och Nobelpristagaren Eugene Wigner och matematikern John von Neumann. Å andra sidan omfattades den aldrig av Albert Einstein.
Detta är inte heller den syn som forskarna bakom ”Program Universe” omfattar.
FORUN 12/1985
Enligt dem måste en kvantmekanik som gör anspråk på att vara en fullständig naturvetenskaplig teori — i den meningen att den innehåller de nödvändiga reglerna för att möjliggöra beräkningar på dator och för att fullständigt förstå sin egen praktik — ha formen av en konstruktionsteori. En teori av denna typ ger instruktioner rörande vad som skall förstås som verifiering eller falsifiering av teorin genom experiment (utförda tex vid en accelerator). Det intressanta med en teori av detta slag är att den är objektiv: den eliminerar på ett effektivt sätt behovet av en mätteori.
Hur stora acceleratorer?
Utöver den teoretiska ambitionen att överbrygga klyftan mellan den klassiska fysiken och kvantmekaniken är Program Universe också praktiskt inriktat.
— Hittills har datorerna egentligen bara använts som räknemaskiner i fysiken, men då programmet är färdigt kan man göra experiment på dator, förklarar Christoffer Gefwert. — Det finns många områden i om fysiken där det helt enkelt är praktiskt omöjligt att göra experiment, och andra där en vägg börjar komma emot.
Ett gott exempel är de enorma acceleratorerna som är verktyg vid utforskandet av mikrokosmos. CERNs omskrivna accelerator har en genomskärning på 10 km, medan Stanfords lineära accelerator är ca 4,8 km lång! Det är svårt att tänka sig att man kan bygga större acceleratorer i all oändlighet. Planer i USA för en accelerator som kunde klyva kvarkerna — byggstenarna för protoner och neutroner — talar om en anläggning med en diameter på 30—50 km till ett pris av omkring 3 mrd USD.
Arbetsgruppen har presenterat aspekter av sin teori på vetenskapliga kongresser i USA och Europa, senast I juni i år i Joensuu, men arbetet är inte färdigt än. — Det svåra med en teori av det här slaget är att den måste formuleras ”från början” i den meningen att teorin uttryckligen måste formuleras som en konstruktionsteori, säger Gefwert. Det första betydande steget är dock redan taget.
Håkan Nylund 9
Christoffer Gelwert grubblar tillsammans med ett amerikanskt forskarteam på hur kvantmekaniken kan skrivas som ett dataprogram. Lyckas det överbryggar man ett gap mellan de olika grenarna i fysiken.
57