Felles vitenskapsfilosofi?
Diskusjonen i Universitetsavisa i det siste viser at det skal bli vanskelig å komme fram til et godt pensum i et felles innføringskurs i vitenskapsfilosofi ved NTNU. Instituttstyrer Truls Wyller ved Filosofisk institutt ga noen av sine tanketråder omkring fysikk i et innlegg 5/12, og det er prisverdig at han prøver å bygge bro fra filosofi til fysikk. Men som fysiker synes jeg en del av det var fjernt fra den fysikken jeg opplever, og mer forvirrende enn klargjørende om forholdet mellom eksperimenter og naturlover. Jeg skriver dette fordi vitenskapsfilosofi ser ut til å være opptatt av fysikk, og da bør den ha en viss kontakt med den vitenskap som diskuteres, spesielt når det er snakk om å lage et obligatorisk pensum for teknologistudenter som skal arbeide videre med fysikk og ingeniørfag.
Wyller sier at postulatene om "lukkete systemer" i laboratoriet der de vitenskapelige lovene gjelder og tingene alltid oppfører seg på samme vis, og "åpne systemer" i dagliglivet der dette ikke skjer så regelmessig, fører til den absurde konklusjon at naturlovene ikke gjelder for dagliglivet. Likevel ønsker Wyller å diskutere naturvitenskap ved NTNU på disse sære premissene, fordi "teknologien befinner seg i skjæringspunktet mellom vitenskapelige lukkete systemer og kunnskapens praktiske realisering i åpne systemer". Han følger Bhaskar som tar avstand fra at naturlover består av unntaksløse hendelsesforløp, og sier at lovmessigheter "består i mer eller mindre skjulte, men reelle, underliggende tendenser, disposisjoner og mekanismer som eksisterer uavhengig av regelmessigheten i den lukkete eksperimentsituasjon".
"Åpen" eller "lukket" TV?
Jeg synes dette er uklart, og hva betyr "tendenser" som naturlover? Enten gjelder de fundamentale fysikklovene overalt både i laboratoriet og i dagliglivet, slik vi fysikere tror fordi ingen har hittil funnet noen klare avvik fra dem. I så fall er denne filosofiske diskusjonen oppkonstruert og hensiktsløs. Eller så gjelder ikke fysikklovene i dagliglivet under visse vilkår, og da er det uhyre viktig både for vitenskapen og for dagliglivet at det klargjøres hva som er "åpne systemer" hvor vi kan vente oss overraskelser og kanskje uforklarlige undere eller katastrofer. Men dette kan bare avgjøres med kvantitative eksperimenter av alle slag både i og utenfor "laboratorier", og slike utføres i hopetall hver dag. Filosofien kan dessverre ikke hjelpe oss i dette med sine tanketråder og upresise ord som "laboratoriet" og "dagliglivet".Jeg vil gi et eksempel på vanskeligheten med ordene: En dagligdags TV er en fantastisk fin og komplisert måleapparatur for radiobølger, som ikke kunne ha blitt konstruert uten presist kjennskap til elektromagnetisme generelt, kvantemekanikk for transistorene, relativitetsteori for elektronstrålen, og mye mer, og den virker som regel mer pålitelig enn mye av den apparaturen vi har i våre "laboratorier". En TV er dermed en god sjekk på mange naturlover som slik blir testet milliarder av ganger i verden hver dag. En enkel sjel vil da spørre om en TV er "lukket" så lenge den virker, og blir den periodevis "åpen" når den begynner å bli lunefull? De fleste fysikere vil heller sjekke kontaktene og skifte ut brente deler enn å tvile på naturlovene, og rapporter om nye "lover" i "kald fusjon" og lignende, basert på upresise eksperimenter og ønsketenkning, har raskt blitt motbevist ved at eksperimentene gjentas av mange andre.
Vi må skille mellom de fundamentale naturlover som antas å gjelde uten unntak, og de mange omtrentlige regler i fysikken som gjelder for visse typer fenomener, men som kan begrunnes fra fundamentale modeller. Fundamentalt er for eksempel bevaring av energi og impuls og Newtons, Maxwells og Schrødingers ligninger med relativistiske korreksjoner for ekstremt høye hastigheter, mens Ohms "lov" ikke gjelder for likerettere. Fysikere vil også understreke det kvantitative i fysikklovene der matematikken har en mye mer presis betydning enn vanlige ord. Kraft = masse x akselerasjon er en eksakt lov som gir et resultat som er like presist som de tall vi setter inn, og ingen fysiker tviler på at dette gjelder uten slingringsmonn også i dagliglivet. "Tilfeldighetene" i dagliglivsfysikken skyldes at vi ikke har tilstrekkelig veldefinerte og reproduserbare startbetingelser, men lovene var der også før Newtons eple falt for et tilfeldig vindpust.
Fra mikropartikler til dagliglivet
Wyller sier videre som mange filosofer at "de formulerte lovene for mikropartiklenes oppførsel kan ikke forklare de komplekse laboratoriebetingelsene som utgjør deres egen forutsetning". Jeg er uenig i dette fordi jeg i mange år har forelest Faste stoffers fysikk og tilgrensende fag der vi nettopp bruker de fundamentale naturlovene på samlinger av enkeltatomer for å utlede kvantitativt de elektriske, magnetiske, optiske og mekaniske egenskapene til dagligdagse materialer som kopper, jern, halvledere og glass. Vi forklarer også ut fra atomstrukturen til stoffene hvordan transistorer, lasere, magnetisk resonans avbildning og mikrobølgeovner virker. Atomenes egenskaper er kvantisert, og det fører til vanskeligheter når vi forlater matematikken og skal beskrive dem med dagligdagse ord, på samme måten som vi har ordproblemer med å beskrive vanlig lys som i noen eksperimenter oppfører seg som bølger og i andre som partikler. Dessuten vil atomære overganger og radioaktive spaltninger skje statistisk, og oppførselen til enkeltpartikler kan bare formuleres som sannsynligheter. Men for milliarder av partikler i makroskopiske likevektsfenomener er en statistisk oppførsel helt reproduserbar. Ingen har hittil funnet noen unntak fra de etablerte likningene, og vi tror at det bare er de matematiske vanskelighetene når kvantemekanikken skal brukes på systemer med mange atomer, som hindrer oss i å regne ut "det meste" med mange desimaler.På samme måte som vi forsøker å utlede materialenes makroskopiske egenskaper fra atomær struktur, så arbeider andre fysikere med å forklare atomkjernenes egenskaper ut fra enda mer elementære partikler. De eventuelle nye lover som dette kan føre til, må ha de veletablerte lovene for atomer som grensetilfeller. Veien fra elementærpartikler til dagliglivet er lang, men det er nå en nærmest ubrutt kvantitativ forståelse av egenskapene til materien fra trinn til trinn. I denne syntesen trenger vi ikke stadig å gjenta teorien fra grunnen av, og vi innfører nye begreper som for eksempel gasstrykk og temperatur med en presis statistisk tolkning, etter hvert som det gir en enklere beskrivelse av større systemer. En ingeniør kan godt bruke målt mekanisk styrke og elektrisk ledningsevne til å bygge appartur for eksperimenter med elementærpartikler, og det er ikke kvante-fenomener og Heisenbergs usikkerhetsrelasjon i apparaturen som eventuelt gjør slike målinger usikre.
Men selv om fysikken kan beskrive verden og forutsi oppførselen til maskiner svært presist, så kan den ikke si hvorfor de fundamentale lovene er akkurat slik som de er. Hvorfor er det tiltrekkende gravitasjon mellom to masser? Også livsprosessene er problematiske. Hva er den atomære forskjellen på en levende og en nettopp død bakterie? Men dette kan heller ikke filosofien svare på.
Det er derfor sørgelig om sivilingeniørstudentene ved NTNU skal bruke halve studietidsutvidelsen til å diskutere filosofi med middelalderpreg før de lærer naturfag her. Innføringskurset ser dessverre ut til å få flere timer enn det vi har tid til å gi i fysikk til de fleste studentene, og jeg tror tida kunne brukes på mange bedre måter for å fylle kunnskapshullene fra den videregående skolen. Det nye fellesskapet burde også bety at det blir noe "Physics for Poets" i kurset slik som de har ved svært mange amerikanske universiteter, fordi det er klart at mange humanister og samfunnsvitere kan for lite naturfag.
Ivar Svare, Fysikk, Gløshaugen
