Pärmbilder:
http://www.houghtonmifflinbooks.com/catalog/downloadresults.cfm?
adv=y&isbn=0618551050
http://www.randomhouse.co.uk/catalog/jacket.htm?
command=Search&db=main.txt&eqisbndata=0224076051 R e c e n s i o n
Lee Smolin: The trouble with physics. The rise of string theory, the fall of a science, and what comes next.
Houghton Mifflin 2006. 416 sidor.
Peter Woit. Not even wrong. The failure of string theory and the continuing challenge to unify physics. Jonathan Cape 2006. 304 sidor.
I ca 30 år har den teoretiska partikelfysiken baserats på den sk
standardmodellen som innefattar kvark-gluon-teorin och teorin för elektrosvag växelverkan. Den har bekräftats i ett flertal experiment och fysikerna borde således vara glada och nöjda. Emellertid lämnar den ett otal centrala frågor obesvarade, såsom varför kvarkar och elektronen har just de massor de har.
Därtill förblir t ex sambandet mellan stark växelverkan (som gör att kvarkar bildar protoner osv) och elektromagnetismen oklart, för att inte tala om gravitationens ställning som förblivit en udda enstöring i partikelfysiken.
Einstein jobbade senare hälften av sitt liv med att försöka förena gravitationen och elektromagnetismen i en enda teori, men hans unifikations-program ledde inte till något genombrott. Drömmen om att unifiera fundamentalfysiken i en
enhetsteori har dock levt vidare. Den mest ambitiösa och dominerande ansatsen de senaste 20 åren har representerats av strängteorin (som strängt taget ingen har lyckats definiera!). Dess centrala utgångspunkt är att elementarpartiklar inte skall uppfattas som punktlika objekt utan som vibrationstillstånd hos
hypotetiska strängar. En av de mer omstörtande slutsatser från strängteorin är att en konsistent formulering kräver att rumtiden har 10 dimensioner istället för de bekanta fyra dimensionerna (tid + 3 rumsdimensioner). Detta föranleder genast frågan var de extra 6 dimensionerna håller hus ifall strängteorin
stämmer. Trots massiva forskningsinsatser ges inget bra svar, utan man tvingas bara anta att de extra dimensionerna är för små för att hittills ha observerats.
De många förhoppningar som initialt ställdes på strängteorin verkar inte
infrias, dessutom har den varit oförmögen att förutse någon av den senare tidens stora upptäckter inom astronomin, såsom att universums utvidning accelererar, och existensen av sk mörk materia. Smolins och Woits senaste böcker kanske förebådar en växande våg av kritik mot strängteorins anspråk som modell för den fysikaliska verkligheten -- är strängteorin en kejsare utan kläder?
Från början skall sägas att Smolins bok är den mer intressanta, främst för att den är bättre skriven och Smolin själv aktivt forskat i strängteori i flera år.
Även om Woit är matematisk fysiker är hans insikter i strängteori ändå en outsiders och hans genomgång av teorin har kanske därför inte samma djup och klarhet. Därtill ägnas halva boken åt endel subtiliteter hos kvantfälteori i en form som inte direkt lämpar sig för en populärvetenskaplig bok (förutsätter snarast Ph.D.-nivå i teoretisk fysik). Faktiskt kunde den första delen bli en egen intressant bok om kvantfältteorins problematik ifall den fylls ut med matematiska detaljer. Woit har i motsats till Smolin inte heller några
alternativa idéer att komma med, annat än betonande av vikten av symmetri där han nog så riktigt för fram H Weyls historiska insatser, men det är inte mycket till vägledning för hur man skall gå vidare från standardmodellen. Smolin och Woit delar för övrigt en aversion mot de sk antropiska principerna, vilket tydligen har samband med att de blivit populära bland endel strängteoretiker (med L Susskind i spetsen). Här tycker jag Woit och Smolin missar kopplingen till vedertagen bayesisk analys som kunde avmystifiera diskussionen.
"Strängklanen" lär uppgå till tusentalet forskare globalt. I USA upptas nästan alla professurer i partikelfysik av strängteoretiker. Det är en smått enastående situation att strängteorin nått en så stor organisatorisk framgång inom fysiken trots att den inte lyckats förutse ett enda fysikaliskt faktum. Woit undrar om fysik förväxlats med metafysik. Intressant är att man inte ens inom
strängsamfundet är klar över vad som teorin bevisat eller inte bevisat. Smolin berättar att det var först efter flera år som strängteoretiker som han kom
underfund med att ett av dess förment centrala resultat (att teorin är "ändlig") de facto inte hade bevisats. Detta uppdagades för honom då han sammanställde en översikt av strängteorins huvudresultat och sökte efter exakta referenser.
(Smolin återger en epost från S Mandelstam, som brukar utpekas som den som bevisat ändligheten, vilken redogör för begränsningarna i hans teorem.)
Strängteorin stöder sig på en mängd optimistiska antaganden och påståenden som småningom kommit att uppfattas som konstaterade fakta. Ett annat exempel är påståendet att strängteorin ger en ny förklaring till Stephen Hawkings celebra resultat att svarta hål strålar. Emellertid är strängteorins "svarta hål"
(extremal black holes) inte samma sak som de svarta hålen i Einsteins
gravitationsteori vilka studerades av Hawking -- strängteorins "svarta hål" är matematiska konstruktioner som förutsätter att gravitationen är bortkopplad!
("Svarta hålets" entropi antas i strängteori vara "adiabatiskt invariant" när man går från g > 0 till g = 0.) För övrigt verkar det också saknas
tillfredsställande bevis för att den allmänna relativitetsteorin kan härledas som en approximation från strängteori, vilket har samband med det faktum att strängteorin inte är bakgrundsinvariant.
Smolin betonar att de inte är uteslutet att strängteorin till slut kan infria en del av de stora förhoppningarna som ställs på den. Problemet är det
oproportionerliga förhållandet mellan uppbackningen av teorin och dess magra skörd, detta på bekostnad av andra inriktningar. Smolin skyller inte situationen på enskilda fysiker. De har bara gjort sitt jobb och lyckats skaffa anslag för sin forskning. Problemet ligger i en organisation som orsakar att vissa
fashionabla riktningar genom en snöbollseffekt slår ut andra som vetenskapligt sett kan vara minst lika betydelsefulla. En bidragande orsak är att
universiteten alltmera styrs av "managers" som främst vill satsa på forskare och ämnen som har den största chansen att i sin tur locka nya anslag till
universiteten, istället för att se till forskningens vetenskapliga potential.
Forskarnas potentiella värde mäts i sin tur bl a genom deras antal av rekommendationer, som förstås växer desto större anslutning deras
forskningsområde har -- härav snöbollseffekten. Ett dylikt system garanterar att alla "einsteintyper" nobbas medan tekniskt skickliga teamplayers belönas. Smolin ser inga större chanser till att systemet skulle ändras inom en snar framtid.
Som chef vid The Perimeter Institute i Kanada försöker han dock i små skala som motvikt fånga upp udda visionärer (kallade "seers" av Smolin) som oftast
armbågas undan i de vanliga akademiska institutionerna. Ett kännetecken på
"seers" enligt Smolin är att de delar opinionen -- endel betraktar dem som genier, andra igen som idioter och omöjliga.
Den sista fjärdedelen av boken som diskuterar vetenskapens filosofiska och sociologiska aspekter kan intressera även dem som i övrigt inte nämnvärt engegeras av t ex kvantgravitation. Smolins bok innehåller också ett flertal detaljer om intressanta personer såsom nobelpristagaren Gerard 't Hooft och utgör därför även i denna mening ett dokument om fysikens nutidshistoria. En ovanlighet är att Smolin (till skillnad från Woit) vet spåra ansatserna till unifikation via extra dimensioner tillbaka till Gunnar Nordström, kanske en upplysning han fått av sin förra lärare S Deser. Vad gäller Woits bok så kan man skaffa sig en förhandsuppfattning om hans (mer polemiskt utformade) åsikter genom att besöka hans blogg (http://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/).
Frank Borg
