Om fysikk

Fysikk og biologi bilde

Modul 7 - Fysikk

Allerede i oldtiden var mange opptatt av spørsmålet om hva som er verdens urstoff og hvordan virkeligheten er bygget opp. Noen greske filosofer utviklet en atomlære. Mest kjent er Demokrit (460-370 f. Kr.) som mente at den materielle verden består av atomer som beveger seg i tomt rom. Atomene består av samme stoff og har ingen deler, men varierer i form og størrelse. Alle andre ting er sammensetninger av atomer. Demokrits lære gikk siden i glemmeboka, og en liknende atomlære så først dagens lys i nyere tid.

Isaac Newton (1642-1727) utviklet matematiske lover som viser hvordan materielle gjenstander påvirkes av hverandre, f. eks. gjennom støt og ved gravitasjon. Lovene la grunnlaget til oppfatningen om at verden er deterministisk og man stilte spørsmål om mennesket har en fri vilje. Men Newton så også for seg at materielle enheter (korpuskler eller partikler) som beveger seg i rommet kunne forklare lys og fargeinntrykk.

Thomas Young (1773-1829) argumenterte derimot for at lyset har bølgenatur og ikke partikkelnatur. Med James Clark Maxwell(1831-1879) ble lysets natur matematisk beskrevet gjennom hans fire ligninger for elektromagnetisme i det som i dag kalles klassisk elektrodynamikk og som omfatter både elektriske og magnetiske felt.

Først omkring år 1900 klarte man å gjøre eksperimenter på atomære systemer direkte. Da viste det seg at verken Newtons eller Maxwells lover kunne beskrive atomenes oppførsel. Atomer kan ikke betraktes som materielle partikler som støter mot hverandre slik kulene i et biljardspill fungerer. Werner Heisenberg (1901-1976) omtaler trekk ved atomfysikkens utvikling etter Maxwell frem til 1955 i artikkelen som inngår i Exphil-pensum: Atomfysikk og Kausallov.

Heisenberg slår fast at Newtons lover beskriver allmenne og nødvendige årsak-virkningsforhold. Det var slike lover Immanuel Kant hadde som forbilde. Heisenberg refererer til Kant og forklarer hvorfor kausalloven eller årsakssetningen ikke kan gjelde på atomplan. Til støtte for denne påstanden viser Heisenberg blant annet til eksperimenter og teorier fra forskerkolleger som Max Planck (1858-1947) og Niels Bohr (1885-1962).

Heisenberg selv er særlig kjent for den såkalte uskarpetsrelasjonen, som viser at byggesteinene i atomene oppfører seg forskjellig fra det vi kjenner fra den makroskopiske verden. For en klassisk “partikkel” (f.eks. en golfball) mener vi at vi kan kjenne både posisjonen og hastigheten nøyaktig samtidig. Noe liknende er ikke mulig for et elektron.

Atomfysikken har utviklet seg voldsomt også etter at Heisenberg skrev denne artikkelen. I sin kommentarartikkel Verden sett med fysikerøyne anlegger Arnt Inge Vistnes både et historisk og et nåtidig perspektiv.

Mange som ikke er spesielt opptatt av fysikk tror gjerne at denne vitenskapen står på grunnstøtt fjell og at alle fysikere enes om det meste. Men Vistnes får frem at fysikere er uenige, at det finnes filosofiske strider blant fysikere og dermed at fremtidens fysikk ikke kan forventes å bli lik den vi kjenner fra i dag.