ÅSIKT

Teorin det svänger om

Mikael Strömberg botaniserar i supersträngar, dolda dimensioner och det slutgiltiga svaret

KULTUR

Den har kallats världens svåraste teori. Strängteorin, om det komplicerade samboförhållandet mellan Einsteins relativitetsteori för hur stjärnor, galaxer och tiden fungerar i universell skala och kvantfysiken som undersöker elektronens minsta rörelser.

Normalt är detta minerad mark för en humanist som tycker att blandningen i Stradivarius violinlack och rumsvävens ploppövergångar och andra mysterier eventuellt kan få stå obesvarade. För om ett snille hittar den ”slutgiltiga teorin för allt”, en så kallad TfA? Vad ska vi då leta efter? Ett heltäckande svar för allt skulle antagligen innebära slutet för allt.

Men hur kommer det sig att en fysiknolla som jag vägrar släppa strängteoretikern Brian Greenes bok Ett utsökt universum? Svar: den är lättläst, charmerande och bråddjup. Tillsammans med Greene känner jag mig klyftig. Han bjuder in mig till laboratoriet och visar hur den supersnabba partikeltunneln fungerar, och tillsammans jagar vi den fjärde, femte, sjätte, sjunde? rumsdimensionen. Under tiden passerar 400 miljoner floriserande fotoner (det elektromagnetiska kraftfältet; budbärarpartikeln för den elektromagnetiska kraften; det minsta ljuspaketet) min kropp.

Strängteorin går i korthet ut på att VÄRLDEN och de partiklar som förmedlar KRAFTEN, TIDEN, LJUSET är ett slags vibrationstillstånd hos extremt små endimensionella strukturer, likt toner och övertoner på en vibrerande fiolsträng. De här supersträngarna förmår hålla ihop stjärnorna och galaxerna och atomerna och elektronerna. För första gången lyckas man alltså para ihop den allmänna relativitetsteorin med kvantmekaniken. Och för en musikintresserad skapas genast en fascinerande länk till harmonilärans grunder. Jo, de båda lärorna med sina vibrerande strängar är absolut närbesläktade.

I grekisk antik musikteori (som fortfarande praktiseras) finns nämligen kornet till den moderna fysiken. Tonarternas uppbyggnad (med namn efter folkslag och provinser, till exempel dorisk, frygisk, lydisk, mixolydisk och jonisk) och hur man sammanställer dessa i en cirkel är inte olik den nya fysikens ”familjeträd” av elektroner, myoner, tauoner, neutrinoner, gluoner, fotoner, vektorbosoner, gravitoner och så vidare. Inom musiken kallas det ”Det Perfekta Systemet” – systema teleon. Det perfekta systemet är också vad fysikerna tror sig ha funnit.

En liten anekdot kanske kan belysa vilken praktisk betydelse grekerna fäste vid de olika tonarterna. Då Pythagoras en dag stod och betraktade stjärnhimlen stördes han av ett ungdomsgäng som hade blivit uppjagade av att lyssna till en aulósspelare (oboe). Nu ville de med våld tränga sig in hos en skådespelerska i närheten. Men då befallde Pythagoras att musikern skulle flytta på halvtonssteget, det vill säga ändra skaltypen. Det skedde, varpå ungdomarna blev lugna.

n Musiken har länge varit en favoritmetafor för dem som grubblar över universum, från pythagoréernas ”sfärernas harmoni” till klassicismens och romantikens ”naturens harmoni”. Tanken är att himlakropparnas lugna vandring långt ner till de subatomära partiklarnas vilda explosioner hänger samman i en enda superformel. Så har ”Den Rena Musiken” fått stå modell för grunderna i strängteorin.

Greene skriver: ”Med upptäckten av strängteorin antar de musikaliska metaforerna en förbluffande bokstavlighet, för teorin antyder att det mikroskopiska landskapet är fullt av små strängar vilkas vibrationsmönster orkestrerar universums utveckling. Enligt strängteorin blåser förändringens vindar genom ett eolsharpliknade universum.”

Pythagoréerna på 500-talet före Kristus var mystiker och akustiker och egentligen inte musiker i första hand. Inom detta esoteriska och religiöst färgade broderskap studerades moral och politik parallellt med filosofi och vetenskapen om ljud och rörelse. I sin iver att liksom mäta djupet i universums hemligheter utvecklades en teori om att tal och talförhållanden var naturens och livets sanna väsen. Människan förkroppsligar talkombinationerna – hon står i ett talmässigt förhållande till naturen som det enkla till det hela. Det gör även konstens proportioner, symmetrier, harmonier och disharmonier. Också musiken är en storhet, som hålls samman av olika tal, särskilt tal med moraliska kvaliteter! Eftersom naturen inte kan vara annat än god, menade pythagoréerna och menar i princip även strängteoretikerna, måste musiken vara god.

Här betraktas musiken som en prototyp för det kända universum. I kosmos manifesteras detta matematiska talförhållande genom planeternas regelbundna rörelser som koncentriska cirkelrörelser med olika radielängder.

Pythagoras själv avvisade att det skulle ljuda av musik i universum. Men i Platons skrift Timaios låter det annorlunda. Ungefär så här resonerar han: Jorden är centrum, sedan kommer månen, därnäst solen och de andra planeterna med Saturnus ytterst. Förhållandena mellan de olika planeternas avstånd från centrum anger de tal som definierar de musikaliska intervallerna, och eftersom varje rörelse måste frambringa ljud, och ljud i sin tur framkallar harmonier, så är det självklart att de sfärer som planeterna är fästa vid åstadkommer en sfärernas harmoni.

På liknande sätt tänkte Galileo och Kepler, bägge duktiga fritidsmusiker. Annars är några av de mest slående exemplen på supersträngmusik Johann Sebastian Bachs Das Wohltemperierte Klavier och Kunst der Fuge, Paul Hindemiths Die Harmonie der Welt? och för all del Gustav Mahlers ”konklusion” i andantesatsen ur femte symfonin.

All musik är en avbild och på motsvarande sätt handlar fysik om att konstruera modeller och låtsasvärldar, vars egenskaper man utforskar och jämför med den ”verkliga världen”.

Givetvis kan man invända mot idén om sfärernas harmoni och att den skulle vara besläktad med TfA. Ingen har ju vare sig hört eller sett dessa överjordiska toner och vibrerande strängformationer. Men invändningen tillbakavisades direkt av både Platon och Aristoteles (och Brian Greene?) med att människor inte hör dem därför att de fötts till en värld där tonerna är en integrerad del av den ”Stora Helheten”. Vanan gör att man inte medvetet registrerar ljudet. Till exempel, om man bor i närheten av en fors, så uppfattar man till slut inte bruset från vattnet därför att ljudet blivit en del av livet. Om bruset plötsligt försvann skulle man reagera.

n Utöver resonans är musik en energislukande förflyttning av luftens molekyler i dansanta rörelser. Men framför allt är musik tid och rum, och det gör att Einsteins relativitetsteori passar fint in. Antagligen finns ett långt mer intimare och komplexare förhållande mellan ljud och ljus än vi anar, jag menar att ljusfenomen ”är musik”, som vibrerar i riktigt höga register över hörtröskeln.

Strängteorins idé om alltets vibrationsmönster har blivit fysikens dröm om att slutligen hitta den heliga graalen. Och det är lika förbryllande som fascinerande att försöka hänga med i räkneexemplen över krökta tre-, fyra- och till och med femdimensionella rumsvävar, svarta hål med en tyngd av miljarder solar och hur den vanliga elektronen liknar en jakthund som vädrar upp alla möjliga startpunkter och slutpunkter, samtidigt.

Det man har olika åsikter om är de extrema talen, till exempel Plancks konstanter, som bestämmer styrkan av kvanteffekter i ofattbart små sammanhang. En plancklängd är en hundrakvintiljarddels meter. Det är esoteriska områden av universum vi snackar om där upptäckten av ännu ett hoprullat Calabi-Yau-rum ger glädjefnatt på laboratoriet, för att nästa dag omkullkastas av nästa upptäckt. Med ett sexpack öl och ännu en arbetshelg framför sig letar strängteoretikerna vidare i återskenet av den stora smällen. Ja, vad hände den närmsta tiden, före smällen? Här är man fortfarande tveksam. ”Vi saknar en väsentlig del av den kosmologiska historien”, skriver fysikern Alan Guth. ”Vi saknar det första kapitlet.”

I begynnelsen var ett korn av planckstorlek. Vid tiden noll skedde en försmäll i ett helt annat tillstånd än det som förklaras i den stora smäll-modellen. Det var kallt och oändligt i utsträckning. Och det smällde inte blott på ett ställe samtidigt. Föreställ dig att det vi kallar universum i verkligheten bara är en liten del av ett enormt antal universum-öar utströdda över en väldig kosmologisk arkipelag. Ett multiversum. Ett antal skummande bubblor på ytan av en väldig virvlande ocean. Här står strängteoretikerna i dag, i juli år 2001.

Tur att människan är så trög, tänker jag. Annars skulle vi springa ifatt ljudet och ljuset och tryckas ihop till små svarta korn på himmelsmekanikens greppbräda – och explodera. Trist liv!

fysik

Detta är en kulturartikel som är en del av Aftonbladets opinionsjournalistik.

Mikael Strömberg ( )