Matematikk og menneskets fantasi – 1/4

Menneskets fantasi har ingen grenser.

Forestill deg eplet som faller ned fra treet. Hva er det som presser på eller drar det nedover? Gravitasjon sier du? Ja vel. Forestill deg gravitasjon da.

Det finnes mange måter å forestille seg hva gravitasjon er. Man kan f.eks. tenke seg at selveste rommet vi lever i er en slags fastspent duk som trykkes nedover av en masse som ligger i den (se bilde 1 eller her: Space time vortex). Eller det kan være en partikkel som suser fram og tilbake mellom eplet og jorda og informerer begge om at de skal tiltrekke hverandre (se her: Gravitons: In which dimension do they exist?).

Fikk du med deg nyansene i hvordan de snakker? Hvis ikke, klikk gjerne på linkene igjen og hør litt nøyere etter. Fysikk handler jo om ting som finnes, om fakta, eller? Men snakker de om fakta i filmene? Mange tenker det når de ser slike videoer. Dette fordi begge forklaringsmetoder blir brukt så ofte at det er enkelt å ta de for god fisk. Samtidig er de oppspinn altså. Tenk f.eks. bare på at vår verden er tredimensjonalt, mens duken er antatt å være todimensjonalt.

Og da glir vi inn i gråsonen mellom det vi tror vi vet og det vi forestiller oss. For det er fullt ut mulig å finne på svar på alle spørsmål som måtte dukke opp. Mennesker har alltid gjort dette. Fantasi er (nesten) grenseløst tross alt. Men skal det da være meningen at vi bare finner på ting?

Ta en titt på bilde 2. Dette er et såkalt Einstein-kryss. Det man ser der er effekten av noe Einstein i sin tid forutså. Effekten har fått kallenavn gravitasjonslinse. I midten er det en galakse, mens de fire prikkene rundt er lys fra samme kilde som har blitt ført rundt galaksen.

Bildets innhold er ikke enkelt, men forholdsvis greit å beskrive foran f.eks. en skoleklasse. Men vi vil jo ikke bare beskrive. Vi vil også gjerne vite hvorfor det skjer, hvordan det hele funker.

La oss nå si at en spesielt interessert elev tenker litt nærmere på Einstein-krysset og proklamerer at dette må da være det samme som når man står med føttene i vannet slik at beinene ser ut som om de er brettet framover. Her begynner problemet. For, nei, det er desidert ikke det samme som når man står med føttene i vannet slik at beinene ser ut som om de er brettet framover.

Hva sier du da som lærer? Eleven er jo både interessert og flink når han tenker på denne måten. Du trekker kanskje fram bilde 3. For slik må man forestille seg gravitasjonslinser. Lyset beskriver en linje som starter ved kilden og følger krumningen i duken vi – nei, la oss stoppe med dette. For vi har allerede antydet at dette er ikke noe forklaring.

Og kanskje burde det ikke forundre heller at fysikk er så fremmed for mange. Det mangler ikke av interesse eller nysgjerrighet, men det er en utfordring at fysikk er full av ting som ser ut som om de ikke kan forklares på en dypt og tilfredsstillende måte uten å gli inn i slike halvveisforklaringer som dukene våre. Og det er ikke bare gravitasjon heller. I forhold til kvantemekanikk, aerodynamikk, «Big Bang» (!?!), partikkel-bølge-dualiteten og ufattelig mange andre ting er vi like nødt til å spinne garn.

Vi gjør det også. Og det som verre er: Jo oftere man bruker bildene, jo mer går tendensen mot at disse blir akseptert som realitet i eget hode. Ikke nekt det, men pass på hva du selv sier i dagliglivet. Vi er mennesker. Mennesker gjør sånt.

Tilbake til gravitasjon: Jeg har en datter på litt over ett år. Favorittleken hennes er (og vært i en liten stund) å slippe ting. Blikket hennes følger med enhver legogiraff, bamse eller grøttallerken som faller ned. Så smiler hun lurt til pappa som sitter allerede på gulvet, forberedt som han er.

Vet hun hva gravitasjon er? Et rart spørsmål, dette. Med et opplagt svar. Men tenk deg om i et øyeblikk. Vet du hva gravitasjon er?

Selvsagt, vet du det. Rart det egentlig, eller?

Hvorfor vet du hva gravitasjon er og ikke min datter? Hvordan kan du vite det?

(Fortsettelsen følger)

Alexander er fysiker, lærer og vitenskapsformidler som for tiden er ansatt ved det Nasjonale senteret for romrelatert opplæring ved Andøya Space Center. Han jobber også i Nordic ESERO. I hans tilfelle overlapper jobb og fritidsinteresser, mildt sagt, en god del, og det er han ganske så glad for. Men det betyr også at man burde poengtere at innholdet på denne bloggen er privat. Du kan følge Alexander på Twitter, Facebook og Google +.