Visshet om ovisshet

På 1800-talet inbillade sig västvärlden att universum är fullständigt förutbestämt (deterministiskt), att naturvetenskapens lagar leder till hundraprocentig förutsägbarhet, både framåt och bakåt i tiden. Man hade åtminstone 50 procent fel.

Kvantmekanikens fader, tysken Werner Heisenberg var 25 år gammal då han 1927 beskrev osäkerhetsprincipen (’Ungenauigkeit’, onoggrannhet, fritt översatt).

I en handvändning maldes den välordnade newtonska världen med himlakroppar som beter sig som schweiziska urverk till kvarkstoft. Teorier och experiment började i stället handla om sannolikheter, eller hantering av osäkerhet.

Osäkerhetsprincipen handlar om naturens grundläggande restriktion: vi kan inte bestämma en partikels läge och rörelsemängd samtidigt. Då vi rör oss på subatomär nivå med elektroner och fotoner råder inneboende osäkerhet. Vi kan endast tala om vissa sannolikheter.

Slumpen skrämmer oss, strider mot vår intuition. Rentav den gode Albert Einstein protesterade till en början, och menade att Heisenberg förbisåg någon sorts dold variabel: ”Gud spelar inte tärning”.

Spelare av värsta slag. De facto är ’gud’ en inbiten hasardspelare. Universum överraskar oss. Subatomära partiklar beter sig oberäkneligt, ty i och med våg-partikeldualitet upphör fysikens klassiska lagbundenheter att gälla.

“Vi observerar inte själva naturen, utan naturen som utsätts för vår frågemetod”, sade Heisenberg.

Själva frågeställningen föregriper därmed svaret. Elektroner hoppar från plats till plats. De förekommer magiskt och återkommer vid oförutsägbara tidpunkter och i överraskande lägen.

Heisenberg lade fingret på ett matematiskt dilemma: ju noggrannare vi försöker mäta en partikels läge, desto mindre precist kan vi avgöra partikelns rörelsemängd (vart den är på väg), och vice versa.

Det bästa vi kan hoppas på är därför kvalificerade gissningar, det går inte att exakt förutsäga vad som komma skall.

”Vet du hur fort du körde?” frågade polisen. ”Nej”, svarade Heisenberg ”men jag vet exakt var jag befinner mig!”

Orkar du leva med paradoxen? Det kvittar, vi är tvungna att acceptera mysteriet. I själva verket är moment 22 vår bästa vän.

Den paradoxala kvantmekaniken är en grundbult i modern teknik och naturvetenskap: elektronik, datorer, kärnkraft, kemi och biologi. Slumpen påverkar transistorer och integrerade kretsar i din smarttelefon, din bil, och styr i lysröret i garaget.

Det billigaste sättet att vinna ett Nobelpris i fysik vore kanske att strunta i att bygga dyra partikelacceleratorer i Genève, och istället klura på följande kittlande tankenöt tillsammans med familjen: försök finna en totalteori som knyter samman Newtons universum med kvantmekaniken.

Torsten Fagerholm text