Artikkel

– Naturvitenskapen, og Gud, er noe vi er blitt enige om

Den portugisiske kartografen Bartolomeu Velho tegnet dette geosentriske verdensbildet i 1568. I dag ser verdensbildet helt annerledes ut, mildest tal.
Den naturvitenskapelige oppfatningen av verden har forandret seg mye siden 1568, da den portugisiske kartografen Bartolomeu Velho tegnet dette geosentriske verdensbildet. Illustrasjon: Public Domain Bruk bildet.

– Naturvitenskapen, og Gud, er noe vi er blitt enige om

– Det naturvitenskapelige verdensbildet er noe som eksisterer fordi tilstrekkelig mange mennesker er blitt enige om det. Slik er det også med Gud, mener professor Aasmund Sudbø.

Aasmund Sudbø
Fysikken står ikke lenger fram som noe stort og altopplysende, mener professor Aasmund Sudbø. Foto:  Eivind Torgersen/UiO.  Bruk bildet.

Aasmund Sudbø er professor i fysikk og har tilbrakt store deler av sin forskerkarriere i forkant av den teknologiske utviklingen. På 1970-tallet studerte han laserteknologi ved Universitetet i Berkeley og eksperimenterte med å skyte laserpulser mot gassmolekyler, og på 1980-tallet studerte han fiberoptikk ved Televerkets forskningsinstitutt på Kjeller – for å nevne noe.

Men i løpet av forskerkarrieren har Sudbøs syn på naturvitenskapen forandret seg ganske kraftig – så kraftig at han er blitt en slags tviler. Det naturvitenskapelige verdensbildet er nemlig ikke en objektiv eller naturgitt størrelse, sier han i dag.

– I min ungdom ble jeg lokket til fysikken fordi den ga meg et deterministisk verdensbilde. DNA-molekylet hadde litt av den samme appellen da jeg lærte om det. Men både i kvantemekanikken og molekylærgenetikken er det nå slik at lotteriet har en like sentral plass som determinismen. Da står ikke fysikken lenger fram som noe stort og altopplysende som kan lede meg inn i livskvelden, sier Sudbø. 

Verdensbildet er noe vi er blitt enige om

Etter et langt liv med fysikk som levebrød sitter Sudbø med et omfattende naturvitenskapelig verdensbilde, et bilde som bare eksisterer i hans hjerne, og som han er alene om å ha.

aasmund sudbø

Aasmund Sudbø (født 13. januar 1951) er professor i optoelektronikk

  • Doktorgrad fra University of California, Berkeley, i 1979
  • Postdoktor ved IBM i New York 1980-1981
  • Televerkets forskningsinstitutt på Kjeller 1981-1995
  • Professor II ved UiO 1986-1995
  • Professor ved Universitetssenteret på Kjeller (nå en del av UiO) fra 1995

– Men jeg er helt avhengig av matematikkens språk for å formidle noe av mitt verdensbilde til unge studenter. Med det som utgangspunkt har jeg liten tro på at det naturvitenskapelige verdensbildet skal kunne fortrenge religionene i verden, slik som i hvert fall noen fysikere har drømt om. Vi må heller satse på sameksistens, sier Sudbø – og iler til med å påpeke at han ikke selv tror på Gud.

– Men jeg ser jo at det fortsatt er mange som tror på Gud, og det blir nok aldri slik at naturvitenskapen kan «motbevise» Guds eksistens. Dessuten mener jeg altså at det naturvitenskapelige verdensbildet vi har i dag er noe vi er blitt enige om, og de religiøse er enige om at Gud eksisterer. Naturvitenskapen har dermed ingen eksistens som vi ikke også må tilkjenne Gud, mener Sudbø.

Et svært matematisk verdensbilde

James Clerk Maxwell (1831-1879) la noe av grunnlaget for vårt naturvitenskapelige verdensbilde
James Clerk Maxwell ga et viktig bidrag til vårt naturvitenskapelige verdensbilde. Foto: Fergus of Greenock, ETH Library. Bruk bildet.

Når Aasmund Sudbø snakker om det moderne naturvitenskapelige verdensbildet, tenker han blant annet på Maxwells likninger og Schrödinger-likningen. James Clerk Maxwell beviste at elektromagnetiske bølger forplanter seg med samme fart som lyshastigheten, og det kan mange forstå. Men kjernen i elektromagnetismen som naturvitenskap i dag er fire partielle differensiallikninger som styrer hvordan det elektromagnetiske feltet oppfører seg i tid og rom – og slikt er det bare noen få som forstår.

Den østerrikske fysikeren Erwin Schrödinger beskrev i 1926 hvordan kvantemekaniske systemer utvikler seg med tiden. Den berømte ligningen hans markerte starten på kvantemekanikken, som i dag brukes i all naturvitenskapelig beskrivelse av materialer, kunstige så vel som naturlige. Kvantemekanikken handler nærmere bestemt om sannsynlighetsbetraktninger om fotonet og elektronet.

Aasmund Sudbø tenker også på Albert Einstein, som mottok en nobelpris for den fysiske beskrivelsen av den fotoelektriske effekten, altså det at en elektrisk strøm kan gå ut fra en metalloverflate som belyses. Einsteins beskrivelse inneholder to udelelige partikkeltyper, foton og elektron – også kalt lyskvanter og ladningskvanter – og forestillingen om disse kvantene er kjernen i den delen av naturvitenskapen som heter kvantemekanikk.

– Lys som forplanter seg langs en lysstråle må ses på som en strøm av fotoner, og det mest sannsynlige som kan skje med et foton som treffer en blank metalloverflate, er at fotonet blir reflektert langs den klassiske reflekterte lysstrålen. Det er også en viss sannsynlighet for at et foton forsvinner inn i metallet – og at da ett og bare ett elektron blir sendt ut fra metallet. Den fundamentale usikkerheten som ligger i kvantemekanikken gjør at vi kan si lite om hvilken retning det elektronet kommer i, forklarer Sudbø.

Erwin Schrödinger (1887-1961)
Erwin Schrödinger ga et viktig bidrag til vårt naturvitenskapelige verdensbilde. Foto: Robertson,  Smithsonian Institution/Wikimedia Commons

Kvantemekanikken av i dag gir en nokså detaljert beskrivelse av synssansen. Aasmund Sudbø og Børge Hamre har skrevet om dette i tidsskriftet Fra Fysikkens verden, og en mer detaljert fremstilling kommer fram i denne vitenskapelige artikkelen fra 2012. Men selv om kvantemekanikken forklarer  hvordan synssansen virker, er den ikke direkte lett å forstå.

… men naturen eksisterer!

– James Clerk Maxwell og Erwin Schrödinger har levert viktige deler av den matematikken som naturvitenskapen er uttrykt gjennom i dag, og vi kan neppe regne med at veldig mange mennesker noen sinne kommer til å forstå dette til bunns. Det er derfor jeg sier at naturvitenskapen er noe vi er blitt enige om. Dette verdensbildet har for øvrig endret seg svært mye i løpet av de siste femti årene, i takt med en strøm av nye oppdagelser. Og verdensbildet vårt kommer helt sikkert til å endre seg også i løpet av de neste femti årene, sier Sudbø.

Aasmund Sudbø mener for all del ikke at naturen er noe som eksisterer fordi tilstrekkelig mange mennesker er blitt enige om det. Naturen er der antakelig uansett, den er sånn som den er. Men det er det naturvitenskapelige verdensbildet han snakker om, altså hvordan vi oppfatter, tolker og beskriver naturen.

Men det er faktisk ikke en selvfølge for alle at naturen eksisterer uavhengig av menneskene. Albert Einstein skal visstnok ha spurt Niels Bohr – en annen av kvantemekanikkens grunnleggere – om han virkelig trodde at “månen ikke eksisterer hvis ingen ser på den”. Bohr svarte angivelig at Einstein i alle fall ikke kunne bevise at månen eksisterte hvis ingen så den.

Filosofisk anlagte forskere har også diskutert om et tre som blåser over ende, lager en lyd i skogen hvis ingen er i nærheten og kan høre at treet klasker i bakken? Svaret avhenger kanskje av hvordan du definerer lyd: Som svingninger i luft, eller som en strøm av elektriske signaler fra øret innover mot hjernen. Og definisjoner er noe vi må bli enige om …

Du lever i en modell

Professor Gaute Einevoll er fysiker og hjerneforsker
Professor Gaute Einevoll (bildet) mener at vi lever i en hjernegenerert modell av virkeligheten, og det er Aasmund Sudbø helt enig i. Foto: Bjarne Røsjø/UiO Bruk bildet.

Professor Aasmund Sudbø er enig med fysikkprofessor og hjerneforsker Gaute Einevoll, som i et intervju med Titan har argumentert for at vi strengt tatt ikke lever i en virkelighet – men i en modell som våre individuelle hjerner har konstruert i et forsøk på å forstå verden. De fleste menneskers «hjernemodell» av virkeligheten stemmer noenlunde godt overens – men det finnes også mennesker som har svært merkelige modeller.

Forestillingen om at vi mennesker går rundt i en modell av virkeligheten, er for øvrig velkjent fra populærkulturen. I filmen The Matrix fra 1999 går hovedpersonen Neo rundt i en virtuell verden som alle mennesker holdes fanget i uten å vite det. Den svensk-britiske filosofen Nick Bostrom foreslo i 2003 at menneskeheten egentlig lever i en datagenerert simulering som er satt opp av representanter for en avansert sivilisasjon som lever i fremtiden.

I intervjuet med Einevoll konkluderte han med at det neppe er eksterne «slemminger» som har skapt de individuelle virkelighetsmodellene vi går rundt i. Det er nok heller slik at hver og en av oss går rundt i våre egne individuelle og subjektive virkelighetsmodeller, skapt av våre egne hjerner.

– Dette er et nokså presist uttrykk for det jeg mener, nemlig at det naturvitenskapelige bildet av verden er noe som bare eksisterer i hjernene hos noen av oss. Dette bildet gjør oss i stand til å gjøre avtaler om levering av varer og tjenester over hele verden – og mye annet fantastisk. Men bildet eksisterer altså bare i våre hjerner, det har ingen eksistens utover det. Som fysiker er jeg avhengig av matematikkens språk for å formidle mitt verdensbilde, og som innehaver av et matematisk verdensbilde er jeg redd for at jeg alltid vil være i mindretall blant menneskene, sukker Sudbø.

Et hopp i selvforståelsen

Aasmund Sudbø hadde grublet over slike ting ganske lenge og opplevde det som ofte kalles et kvantesprang da han i juni 2012 hørte professor Edvard Moser holde et foredrag om stedsansen i hjernen under en workshop i nanoteknologi for mikrosystemer i Trondheim. Professor Moser forklarte hvordan hans forskergruppe hadde påvist at hjernecellene i et spesifikt område i hjernen konstruerer et GPS-liknende kart som hjelpe oss med å forstå hvor vi er og hvordan vi kan navigere fra ett sted til et annet.

Den daværende doktorgradsstudenten Marianne Fyhn, som nå leder forskergruppen CINPLA ved UiO, var en sentral medarbeider i  forskningen som førte til at de såkalte gittercellene ble oppdaget i 2005, med Edvard og May-Britt Moser ved NTNU som hovedveiledere.  I 2014 fikk Edvard og May-Britt Moser nobelprisen i fysiologi og medisin sammen med den amerikansk-britiske forskeren John O’Keefe.

– Da jeg hørte Edvard Moser fortelle om stedsansen, var det en av de største opplevelsene jeg har hatt som forsker. Det innebar blant annet et voldsomt hopp i selvforståelse, forteller Sudbø.

– Disse fantastisk dyktige forskerne hadde altså klart å måle den elektriske aktiviteten i enkeltnevroner inne i hjernen og begynt å kartlegge hvordan hjernen prosesserer sanseinntrykk. Da er tanker plutselig blitt noe du kan gå inn og lytte på, med elektroder. Tanker er blitt noe materielt som finnes i hjernen! Denne oppdagelsen styrker åpenbart analysen om at hjernen konstruerer et verdensbilde ut fra sin egen signalprosessering av innkommende sanseinntrykk, tilføyer han.

Sudbø har selv brukt elektrisitet som det viktigste hjelpemiddelet i sin karriere som fysikkforsker. Det gjorde at han satte ekstra stor pris på å få vite at det finnes en elektrisk aktivitet i hjernen som er lett målbar.

Ingenting er kjent hvis det ikke er tenkt

Det som ble gjort i forskningsgruppa til Moser, var at de brukte svært spisse nåler som de førte inn i rottehjerner mens de hadde kontroll over hvilke nevroner nålespissene var i kontakt med. Dermed kunne de målrettet følge med på den elektriske aktiviteten til utvalgte nevroner.

– Det største kunststykket ligger i å gjøre dette på dyr som løper fritt rundt.  Andre forskere har siden jobbet med samme målemetode, som for eksempel ved å måle direkte på enkeltnevroner i hjernen til aper som ser på kjente og ukjente fjes. Innsikten i hvordan denne delen av synssansen er organisert har gjort det mulig å slutte seg fram til hvilke utregninger som utføres når hjernen kjenner igjen et ansikt. Denne nevronkoden kan kanskje være nyttig for Facebook og Google når de skal lage effektiv software for å gjenkjenne ansikter, mener Sudbø.

Han har kommet til at naturen ikke er matematisk i sin natur, selv om den kan beskrives med likninger og annen matematikk.

– Det er nok heller slik at matematikken foregår inne i våre egne hoder. De matematiske evnene er for øvrig ujevnt fordelt i befolkningen, så det hadde vært trist hvis man måtte være matematiker for å erfare naturen. Men det som er mitt hovedpoeng, og som bygger på moderne nevrovitenskap, er at sanseinntrykkene våre dannes og eksisterer i hjernen. Og nå har forskerne altså lært oss hvordan vi, ved hjelp av enkle elektriske hjelpemidler, kan observere det som skjer i hjernen, sier Sudbø.

– Da observerer vi i prinsippet hjernens behandling av sanseinntrykk. Dermed har jeg fått enda et argument for å hevde at naturvitenskapen bare eksisterer inne i hjernene hos de menneskene som er blitt enige om den. Ingenting er kjent hvis det ikke er tenkt.

Kontaktperson:

Professor Aasmund Sudbø, Institutt for teknologisystemer

Les mer på Titan:

Mer informasjon:

Aasmund Sudbø: Tenkegenet. Naturen 02/2019, volum 143

Aasmund Sudbø og Børge Hamre: Lysspreiing, lysabsorpsjon og to typar blåfarge på himmelen. I Fra Fysikkens verden 2/2019.

Aasmund Sudbø: SI – det internasjonale einingssystemet. I Fra Fysikkens verden 1/2018.

Aasmund Sudbø: Ei laserhistorie: Store tekniske framsteg kan ikkje planleggast. Aftenposten, 28.12 2015

Doris Y. Tsao: How the Brain Reads Faces. Scientific American, February 2019

1. G. Manasseh, C. de Balthasar, B. Sanguinetti, E.Pomarico, N. Gisin, R. Grave de Peralta og S.L.Gonzalez: Retinal and post-retinal contributions to the quantum efficiency of the human eye (2012). ArXiv: 1208.1652.

Kategori: 

Les også

A slow loris in sleeping posture

Dovenlorier avslører: Menneskets søvnrytme kan være mye eldre enn antatt

De javanesiske dovenloriene ser søte ut, med store øyne og silkemyk pels, men de har et giftig bitt. Men det er verken øynene eller bittet som gjør at de har fått hovedrollen i en ny vitenskapelig artikkel. Det er nemlig oppsiktsvekkende at de sover på samme måte som oss. Det tyder på at menneskets søvnrytme er mye eldre enn tidligere antatt, sier forsker Adriana Hernandez-Aguilar.