Det trodde väl ingen skulle inträffa: att fysiker, även synnerligen framstående sådana, råkar i luven på varandra i en intensiv debatt kring vad vetenskap är och om vissa grenar av modern fysik verkligen är vetenskap. Tänka sig att fysiken, den mest ”hårda” av vetenskaper, skulle hamna där. Med sina väl etablerade metoder – där samspelet mellan experimenten och en matematiskt formulerad teori är grunden – har fysiken omhuldats av filosofer och kunskapsteoretiker som det verkliga sättet att bedriva vetenskap. Vad som är vetenskap har hittills varit så självklart inom fysiken att många fysiker uttryckt sig nedsättande om de mjuka vetenskaperna – vissa samhällsvetenskaper i synnerhet – som ständigt behöver diskutera vad vetenskap är. Nu är man där själv!
Orsaken kan beskrivas i ett enda ord: strängteorin. Bakgrunden är följande:
1900-talet har varit fysikens århundrade. Inte minst har enorma framsteg gjorts för att förstå materien som uppbyggd av atomer. Vi vet i dag att en atom utgörs av elektroner kring en atomkärna som består av kärnpartiklar som i sin tur byggs upp av kvarkar. Den teori som nu finns för skeendena på mikrokosmosnivå stod färdig kring 1970 och kallas lite fantasilöst för standardmodellen. Den har visat sig vara oerhört framgångsrik. Några (små?) orosmoln finns visserligen i form av experimentella resultat som avviker från standardmodellens förutsägelser, liksom vissa teoretiska ofullkomligheter. Men med en oöverträffad precision i förutsägelserna för andra experiment är beläggen starka för att standardmodellen åtminstone är en mycket god approximation till de verkliga förhållandena.
Framgången för standardmodellen har bland annat medfört att fysiker och astronomer tillsammans kunnat tillämpa den för att formulera en annan standardmodell, nu för hela universums struktur och utveckling med Stora smällen som ett centralt begrepp. 2006 års Nobelpris i fysik gick till forskare vars observationer på ett lysande sätt bekräftat denna makrokosmiska standardmodell.
Så då är väl allt bra? Inte riktigt. Fysikerna vill kunna förklara mera. Skall orosmolnen tas på allvar? Skulle man kunna förklara varför de konstanter som finns i standardmodellen har precis de värden de har; det rör sig bland annat om värdet på kvarkarnas laddning och styrkan hos de krafter som verkar mellan dem. Finns det någon ännu mera fundamental teori i vilken dessa naturkonstanters värde kan beräknas? Och skulle en sådan teori också kunna ge svar på frågan om kvarkarna i sin tur innehåller några ännu mindre beståndsdelar? Den teorin skulle då kunna beskriva skeendena på ännu mindre nivåer, mindre än ungefär en tiotusendedel av atomkärnans utsträckning, där standardmodellen förmodligen inte gäller längre.
Och förutom allt detta den kanske viktigaste frågan som en fördjupad teori måste kunna besvara: är de olika krafterna som standardmodellen innehåller i själva verket en enda kraft? Skulle även tyngdkraften, som i dag faller utanför den egentliga standardmodellen, kunna ingå som en del i en sådan teori? Drömmen är alltså
att finna en verkligt allomfattande teori.
Ett förslag till en sådan teori är den så kallade strängteorin. Standardmodellen utgår ifrån att kvarkarna är punktformiga objekt, partiklar. Strängteorins grundantagande är i stället att materien innerst inne består av ”strängar”, små (mycket mindre än de nivåer där standardmodellen gäller), gummibandsliknande föremål som vibrerar likt en gitarrsträng och vars vibrationer åstadkommer standardmodellens partiklar. För att få en rimlig teori (i meningen internt konsistent) måste dessa strängar vibrera i fler än våra vanlig tre rumsdimensioner. Det fordras i själva verket ytterligare åtminstone sex rumsdimensioner, som dock av olika skäl inte kan iakttas direkt ens med dagens mest utvecklade instrument.
Strängteorin föreslogs i slutet av 1960-talet och fick sitt egentliga genombrott kring 1985. Sedan dess har tusentals fysiker världen över arbetat med att utveckla strängteorin. De har försökt formulera den matematiskt, försökt visa att den verkligen är internt konsistent och försökt se om dess förutsägelser stämmer med experimenten.
Nu kommer knorren på hela historien: man har inte lyckats på en enda punkt. Jo, man har i ett intensivt samspel mellan fysiker och matematiker kunnat lösa ett antal svåra matematiska problem med anknytning till strängteorin. Men i övrigt ingenting! Åtminstone är det vad två aktuella böcker i ämnet vill hävda. Det är dels Peter Woits vitrioliska Not Even Wrong (Basic Books, 291 s) och Lee Smolins lika kritiska The Trouble with Physics (Houghton Mifflin Co, 392 s). Strängteoretikerna har inte på en enda punkt lyckats infria sina utställda löften, hävdar Woit och Smolin.
Böckerna har något olika utgångspunkter, bland annat beroende på att Woit är matematiker (men med ett förflutet inom teoretisk fysik) medan Smolin är en aktiv och aktad fysiker inom området. De är dock rörande eniga i sin kritik av strängteorin. Böckerna är avsedda för en bredare publik, men det måste först som sist sägas att man måste ha en god portion kunskap i modern fysik för att hänga med i resonemangen. Inte desto mindre är böckerna synnerligen viktiga inlägg i debatten om vad fysik är och bör vara.
Den grundläggande kritiken från Woit och Smolin – och många icke-strängteoretiker håller med – är att strängteorin är så mångtydig att den kan förklara praktiskt vad som helst. Den ger helt enkelt inga precisa förutsägelser och kan då heller inte motsägas av resultatet från något fysikaliskt experiment. Vad resultatet än blir så kan ju teorin förklara det! (Jämför med en meteorolog som säger att det antingen blir regn eller uppehållsväder i morgon; en sådan prognos är inte mycket värd.) Följden har blivit att flera ledande strängteoretiker nu hävdar att man inte skall bry sig så mycket om den traditionella metoden med experimentell prövning av en teori. Vad som avgör strängteorins giltighet är i stället dess matematiska skönhet och elegans. Och detta bedöms i sin tur av strängteoretikerna själva. Om dem skulle kunna sägas vad som har tidigare sagts om andra fysiker: de har sällan rätt men tvivlar aldrig!
En annan vinkling på den kritik som Smolin och Woit för fram är följande. Från början ställde strängteoretikerna i utsikt att deras teori, bara de fick utveckla den lite mera, skulle vara just den hägrande allomfattande teorin. De menade att strängteorin verkligen skulle vara den grundläggande teorin för allt som sker i vårt universum. Man hoppades också att teorin skulle visa sig vara entydig i den meningen att det bara kunde finnas en enda strängteori och att man i denna entydiga teori skulle kunna räkna ut värdet på i varje fall de flesta naturkonstanterna i standardmodellen.
Nu visar sig detta inte alls vara fallet. För det första har Smolin och Woit sina väl grundade dubier om huruvida strängteorin över huvud taget är en teori och om den i så fall förutsäger något som kan prövas. För det andra ger den upphov till en närmast oändlig mängd olika ”lösningar” svarande bland annat mot alla möjliga värden på naturkonstanterna. I det läget byter strängteoretikerna helt elegant fot och säger: ”Så bra! Då kan vi ju förklara inte bara hur det ser ut i vårt universum utan också i alla andra tänkbara universa!” Man ger namnet ”multiversum” till detta konglomerat, i vilket alltså vårt universum endast är en mycket liten del. De andra universa som finns i multiversum skulle vi dessutom ha ringa utsikter att någonsin kunna undersöka. Helt frankt säger man således att mångtydighet nu är styrkan hos teorin!
Hur kommer det sig då att det fortfarande finns tusentals fysiker som ägnar allt möda åt denna teori? Borde man inte ha insett att teorin så att säga har spårat ur och inte längre fyller kraven på att vara vetenskap? Det är ju en teori som är så obestämd att den inte kan ge några klara förutsägelser om experimenten och som gång på gång vägrat uppfylla vad dess förespråkare lovat. Man kan vidare fråga sig om det är vetenskapligt sunt att spekulera kring multiversum när man bara har en så ytterligt skakig teoribyggnad att utgå från. Denna forskning stöds nu med många miljoner dollar. Är det rimlig forskningspolitik?
Ett svar på dessa frågor är det inflytande som ledande forskare har haft. Woit och Smolin talar rentav om strängteorin som ett kultfenomen där den store ledarens ord väger tyngre än vanliga vetenskapliga kriterier. De inblandade forskarna har också varit synnerligen skickliga i att skapa intresse för sina förehavanden. De har inte bara varit framgångsrika hos anslagsbeviljande organ. De har också mycket skickligt nått ut till en bredare allmänhet med fantasieggande framställningar om vad som skulle kunna hända om de, strängteoretikerna, finge rätt. Detta har inte så sällan skett utan de tydliga brasklappar som borde tala om att framställningarna är spekulationer som står på ytterst bräcklig grund.
Delar av den teoretiska fysiken har alltså hamnat i en situation som gläder alla vetenskapssociologer. Dessa företräder ett forskningsområde som fysiker i gemen så ofta ser ned på. I sin ytterlighet påstår företrädare för den (post)moderna vetenskapssociologin att vetenskaplig sanningar visst inte avgörs av jämförelse mellan teori och experiment. Det är i stället, menar de, fråga om ett rent maktspel bland forskarna som bestämmer vad som är rätt eller fel. Det avgörande är vem som tycker vad och vem som har möjlighet att få gehör för sin uppfattning. Precis så verkar det vara för strängteorin.
Men om man accepterar att en teoris öde mera ligger i vad forskarna tror på än i jämförelse med experimenten, så öppnar man ju också dörren för andra trosbaserade aktiviteter. Och företrädare för intelligent design, föreställningen att det finns en styrande hand bakom universums, jordens och livets utveckling, arbetar sannerligen hårt för att bli insläppta i vetenskapernas finrum.
Debatten om vetenskap eller inte vetenskap kommer i ett i övrigt rätt känsligt läge för partikelfysiken, den del av fysiken som sysslar just med materiens allra minsta delar. Liksom astronomin måste partikelfysiken för att motivera forskningsstöd kunna visa på genomgripande resultat. Båda forskningsområdena är ju synnerligen kostnadskrävande och inget är i någon mera inskränkt mening nyttigt. Motiveringen för att de skall stödjas är i stället att de ger ökad förståelse för människans villkor i vid mening. Men då fordras också att man lever upp till högt ställda förväntningar. I det avseendet är astronomin mycket framgångsrik. Men partikelfysiken har lite grand stagnerat efter en extremt framgångsrik period från mitten av 1950-talet till början av 80-talet.
Nu väntar man på att den nya kraftfulla anläggningen LHC (Large Hadron Collider) vid Cern i Geneve skall återge partikelfysiken något av dess tidigare glamour. Enligt planerna skall LHC komma igång inom något år. Skulle det inte komma ut några spektakulära resultat från LHC får nog inte bara strängteoretiker utan också partikelfysiker i gemen börja se sig om efter nya arbetsfält.
