Gravitationsvågor: varför bry sig?

av Kai Nordlund Forum 2017-10, sida 28, 30.11.2017

För ett par miljarder år sedan skedde en enorm explosion i universum: två svarta hål närmade sig först varandra i en spiralbana, dansande kring varandra i accelererande takt, och till slut kom de varandra så nära att de kollapsade till ett enda svart hål.

[caption id=“attachment_9540” align=“alignright” width=“220”] Kai Nordlund är professor i beräkningsmaterialfysik vid Helsingfors universitet.[/caption]

I denna kollaps frigjordes enorma mängder energi: en mängd materia som motsvarade hela tre gånger vår sols massa frigjordes i ett enda ögonblick. Detta räckte till att sätta hela universums struktur i enormt stark vibration. Gravitationsvågor kan faktiskt beskrivas som att själva universums struktur vibrerar – komprimeras och förlängs – en smula då de passerar oss.

Explosionen för två miljarder år sedan var så stark att den har fortskridit genom universum sedan dess, och kunde år 2015 observeras på jorden tack vare en mycket speciell detektor som planerats och förfinats i decennier. Fenomenet, som förutspåddes av Einstein hundra år tidigare, gav dess upptäckare Nobelpriset i fysik i år. Sedan dess har flera liknande kollisioner mellan svarta hål och neutronstjärnor upptäckts, det nya detektorsystemet har alltså öppnat ett nytt fönster mot universum. (Se artikel Heavy-metal alkemi i rymden.)

Än sen då? För en fysiker är detta en fantastisk upptäckt, men behöver vi i vardagen bry oss om detta, har vi någon nytta av det hela? Vi forskare får ofta frågan om vilken potentiell praktiskt nytta våra upptäckter har. Numera ska vi nästan alltid rapportera om detta till finansiärer som Finlands Akademi. I vissa fall är det enkelt, som när vi utvecklar nya transistorer, material med bättre tålighet för höga temperaturer, eller ljusemitterande dioder.

Dylika upptäckter kan i vissa fall redan inom 5 eller 10 år direkt eller indirekt påverka mjölkpriset i butiken, bildligt talat. Men i fråga om genombrottet inom mätning av gravitationsvågor är det tämligen uppenbart att saken inte påverkar vårt vardagsliv inom någon snar framtid. Vad har då gemene man eller kvinna för nytta av det hela?

Ars gratia artis. Detta leder oss till den halvt filosofiska frågan: vad är egentligen ”nytta”? Intar man ett kallt produktionsekonomiskt perspektiv så går det lätt avfärda byggandet av dyra maskiner för att söka gravitationsvågor som totalt onyttigt, de bidrar ju inte till produktion av nya varor som går att sälja.

Men enligt samma logik vore också visning av proffsidrott på TV helt onyttigt. Varför satsas ändå stora privata och offentliga medel på proffsidrott? Orsaken är naturligtvis att fenomenet intresserar folk, en stor del av mänskligheten tar gärna del av slutresultaten, antingen av intellektuell nyfikenhet eller som ren underhållning.

Filosofiskt värde. Samma typ av allmänintresse kan motivera sökandet av gravitationsvågor, liksom övriga fundamentala vetenskapliga frågeställningar. Även om få bland allmänheten i detalj förstår vad det är fråga om så visar det stora offentliga intresset att många nog uppskattar att höra att Einstein 100 år senare fick rätt, eller att gravitationsvågor kan användas till att förklara varför tunga grundämnen som guld överhuvudtaget finns till. Dylika upptäckter har ett enormt grundläggande filosofiskt värde beträffande frågor kring universums struktur och varför vi finns till. Sådana spörsmål intresserar – lyckligtvis – fortfarande människor.

Ingen show business. Detta betyder dock ingalunda att jag vill påstå att den enda nyttan av riktigt grundläggande vetenskap vore att fungera som en variant av nöjesindustri för nyfikna människor.  Grundforskning driver ett parallellt mål: utveckling av ny teknik som i form av biprodukter senare kan visa sig bli nyttiga i överraskande, betydligt mer praktiska tillämpningar.

Själv deltar jag i ett projekt som i ett par decennier utvecklat en ny effektiv teknik för en möjlig framtida partikelaccelerator i CERN. Acceleratorn byggs kanske aldrig, men det har visat sig att dess nya teknik kan tillämpas för att utveckla nya, kompaktare strålbehandlingsmaskiner för att behandla cancer.

Att satsa på grundforskning kan alltså gott motiveras med spin-off-effekter. Men egentligen är trots allt argumentet ”för att folk intresserar sig för det” viktigare: varför finns vi människor till, om inte för att syssla med saker som intresserar oss?