Grattis kvantfysiken - 110 år

Idag, den 14 december, brukar räknas som kvantfysikens födelsedag. Det var den här dagen, år 1900, som Max Planck höll sitt berömda föredrag på Deutsche physikalische Gesellschaft (DPG) där han lade fram den formel för förhållandet mellan utstrålad energi I(λ,T) och våglängd hos en svartkroppsstrålare.
När jag läste grundläggande kvantfysik fick vi lära oss hur Planck ansatte att energin var kvantiserad, vilket ledde till ett uttryck för I(λ,T) som visade sig passa med mätningar. I själva verket var ordningen en annan.

Strålningsprofil från en svart kropp
av olika temperatur.

Problemet att finna I(λ,T) för en svartkroppsstrålare gick tillbaka till Kirchhoff (han med lagarna för elektriska kretsar) som lade fram problemet 1859. Det jobbades hårt på att ta fram en teori för att beräkna formen, men minst lika hårt med att utveckla de instrument som behövdes för att mäta strålningsprofilen. Ett viktigt framsteg gjordes 1878 när Langley uppfann bolometern, som noggrant kunde mäta energin hos elektromagnetisk strålning. En anledning, utöver att utveckla en teori för strålning, att det var så viktigt att finna I(λ,T) var att med det elektriska ljusets inträde behövdes en standard för luminositet. Vid Physikalisch-Technische Reichsanstalt i Berlin samlades en rad framstående experimentalister, som Otto Lummer, Ernst Pringsheim, Ferdinand Kurkbaum, och Heinrich Rubens, och teoretiker som Wilhelm Wien och Max Planck. 1896 lade Wien fram en empirisk lag

som korrekt beskrev strålningsprofilen. Planck var dock inte nöjd; han ville härleda uttrycket från termodynamiken. Tre år senare, 1899, hade han lyckats, och presenterade för DPG en härledning ur entropin för en mängd endimensionella oscillatorer i termisk jämvikt med ett strålningsfält. Allt såg ut att vara frid och fröjd. Men experimentalisterna hann i kapp. När man lyckades mäta strålningsprofilen vid långa våglängder, i det infraröda området, vilket var svårt, insåg man att Wiens lag inte stämde. Rubens var hemma hos Planck på middag den 7 oktober 1900 och berättade för Planck om de nya resultaten. Den 19 oktober presenterade Planck, igen för DPG, en ny formel

mycket snarlik den gamla. Ekvationen presenterades utan grundläggande motivering. Planck hade valt den för att det var den enklaste formeln som passade strålningsprofilen och gav rätt form på uttrycket för entropin hos en oscillator. Två månader senare, den 14 december, lade han under titeln "Zur Theorie des Gesetzes der Energieverteilung im Normalspectrum"* en motivering där han antog att energispektrumet inte var kontinuerligt utan "utgjord av ett helt bestämt antal finita lika delar".

Det här var alltså kvantmekanikens födelse. Den kom ur ett nära samarbete mellan experiment och teori i ett fokuserat arbete att lösa ett bestämt problem. Planck själv insåg inte vilken grundläggande betydelse hans kvantisering skulle ha. För honom var det ett bekvämt matematiskt trick, han skrev själv att "jag tänkte inte särskilt mycket på det". Det var med Einstein, som aldrig helt accepterade kvantmekaniken, och den fotoelektriska effekten 1905 som kvantiseringens realitet blev uppenbar.

Andra bloggar om fysik, vetenskap, vetenskapshistoria, kvantmekanik. Intressant?
* För den som kan tyska är orginalpappret (här, M. Planck, Verhandlungen der Deutschen physikalischen Gesellschaft 2 (1900) Nr. 17, s. 245) både läsbart och intressant, inte minst den underbart tyska inledningssatsen på 17 rader. Vilken enorm omvandling kvantmekaniken var för fysiken kan man få en ide om när man läser vad Einstein skrev 13 år senare (Albert Einstein: Collected Works, Band 4, Dokument Nr. 23, p. 562):

Es wäre erhebend, wenn wir die Gehirnsubstanz auf eine Waage legen könnten, die von den theoretischen Physikern auf dem Altar dieser universellen Funktion f hingeopfert wurde; und es ist diesen grausamen Opfers kein Ende abzusehen! Noch mehr: auch die klassische Mechanik fiel ihr zum Opfer, und es ist nicht abzusehen, ob Maxwells Gleichungen der Elektrodynamik die Krisis überdauern werden, welche diese Funktion f mit sich gebracht hat.

Den klassiska mekaniken föll offer, och man visste alltså ännu inte om ens Maxwells ekvationer skulle överleva krisen denna funktion f (som vi kallade I ovan) dragit med sig.

Maxwells demon eller energi ur information

Maxwells demon släpper igenom varma molekyler men inte kalla.

En av de klassiska paradoxerna inom termodynamik är Maxwells berömda demon som i ett tankeexperiment kan separera varma och kalla molekyler och därmed bryta mot termodynamikens andra huvudsats - den som säger att i ett slutet system ökar entropin. Den klassiska beskrivningen lyder så här: Gasen i behållarna A och B är i termodynamisk jämvikt. Mellan behållarna finns en lucka; en demon kan öppna luckan för att låta en varma molekyler passera från A till B och kalla från B till A. Detta leder till att entropin minskar utan att någon energi tillsats till systemet (om luckar är friktionsfri o.s.v.) vilket bryter mot andra huvudsatsen. Lösningen, som debatterats i ett drygt sekel bygger på att för att kunna bedöma om han skall öppna luckan eller inte så krävs att demonen besitter information om systemet. Mängden information som krävs svarar mot skillnaden i entropi mellan start- och sluttillstånden.¹

En konsekvens av detta är att man kan använda information för att få arbete ur ett värmebad². 1929 visade Szilárd³ i ett vackert tankeexperiment⁴ hur man med 1 bit information kan få ut E=(log 2)k_BT Joule energi, där k_B är Boltzmanns konstant och T temperaturen. Szilárdmotorn, som den nu är känd som består av en låda innehållande en enda partikel som kan röra sig antingen till höger eller till vänster. I det högsta entropitillståndet har vi ingen aning om var i lådan partikeln befinner sig. Vi vet att lådan innehåller energi, men vi kan inte få ut den.

Om man däremot vet i vilken halva av lådan partikeln befinner sig, dvs har en bit information om systemet, kan man snabbt stoppa in en pistong. Partikeln kommer att putta på pistongen och dess rörelse kan utnyttjas till användbart arbete. Man måste dock vara noggrann med att påpeka att man inte omvandlar information till energi. Energin kommer ur värmebadet, som kommer att ha en lägre temperatur efteråt.

En enkel Szilárdmotor. Bilden stulen från Cosmic Variance.

Maxwells demon är alltså ett tankeexperiment som varit drivande för mycket av den moderna förståelsen av entropibegreppet. I en artikel publicerad i Nature Physics ⁵ härom veckan har man för första gången lyckat bygga en Szilárdmotor i labbet. "Motorn" består av en roterande pendel, byggd av två 300nm latexkulor, i ett roterande elektriskt fält. Genom att listigt konfigurera fälten kan man skapa en form av spiraltrappa för pendeln där den ena rotationsriktningen leder "upp" mot högre energi, och den andra "ner" mot lägre. Pendeln är så liten att den, om de elektriska fälten är avstängda, roterar med- eller moturs enligt den brownska rörelseprincipen.

En experimentell Szilárdmotor. Observera att den inte är skalenlig. Bild från 5.

Genom ett feedbacksystem där man observerar pendelns position med en höghastighetskamera och switchar fälten om den är på rätt plats kan man få pendeln att rotera i upp-riktningen. Man kan alltså använda informationen om för att låta pendeln gå till en högre energinivå. Ytterligare ett listigt trick, där de väntade en kort tid mellan mätningen och växlingen av fälten, gjorde att forskarna precis kunde relatera mängden information och hur snabbt pendeln rörde sig. Under väntetiden hinner pendeln flytta sig lite och chansen att den skall befinna sig där den flyttas "upp" minska med ökande väntetid. Precis det kunde man observera. Jag rekommenderar för övrigt att läsa artikeln - den är väldigt klart skriven.

Som experimentalist finner jag det naturligtvis kul att ett klassiskt tankeexperiment realiserats. Men någon kanske undrar varför det tagit så länge. Om man bara läser själva artikeln ser det ganska rättframt ut, men en titt i extramaterialet på Natures sida (pdf - gratis) avslöjar hur mycket rent experimentella svårigheter man stöter på. Bara att tillverka en pendel av två nanobollar, så små att de knapp är synliga i mikroskop, och fästa den precis över elektroderna i en experimentcell tunnare än ett hårstrås tjocklek kräver en del tålamod. Den som inte själv är experimentalist har nog svårt att uppskatta vilket arbete som ligger bakom många av de till synes enkla experiment man läser om.

¹Naturligtvis är det mer komplicerat än så (är det inte alltid det). Se Wikipedia-artikeln om demonen för en längre diskussion om det hela.
¹ Ett värmebad är inom termodynamik ett system med helt homogen temperatur. Enligt andra huvudsatsen kan den värmeenergin inte utnyttjas för att utföra arbete.
³ Szilárd är annars mest känd för att varit en av pionjärerna inom kärnfysik, bl.a. den som upptäckte kedjereaktioner och patenterade en kärnreaktor redan 1934.
⁴L. Szilárd, On the decrease of entropy in a thermodynamic system by the intervention of intelligent beings. Z. Phys. 53, 840-856 (1929). (pdf)
⁵ S.Toyabe, T. Sagawa, M. Ueda, E. Muneyuki och M. Sano, Experimental demonstration of information-to-energy conversion and validation of the generalized Jarzynski equality, Nature Physics 6, 988–992 (2010). (Betalversion, gratis från Arxiv.

Andra bloggar om Vetenskap, fysik, entropi, termodynamik.

Den Vetenskapliga Litteraturen och dess innehåll

När det talas om Den Vetenskapliga Litteraturen så är det oftast det aldrig sinande flödet av vetenskapliga publikationer, författade av forskare, avsedda främst för andra forskare, som åsyftas. Men den kurslitteratur som används på lärosätena är, eller bör i varje fall, också vara en del av den vetenskapliga litteraturen. Kurslitteraturen ska normalt sett specificeras i kursplanen, men i praktiken står enskilda lärare ofta för en del material, exempelvis kompendier. Ibland rent av hela böcker.

Och just detta, en bok som används på KTH (och som eventuellt också har använts på Chalmers) är på tapeten. Det började, tror jag, med en artikel i Metro Teknik, och har sedan följts upp av bland annat DN och SR.

Boken har fått mest uppmärksamhet för sina tendentiösa påståenden rörande klimatvetenskap. Här ett citat ur boken:

"Climategate unfolded in November 2009 when a whistleblower uploaded
thousands of emails by scientists connected to the UN Intergovernmental
Panel for Climate Change IPCC formed to study Anthropogenic Global
Warming AGW by CO2 emission from burning of fossil fuels. The emails
revealed questionable scientific methods and thus undermined the scientific
basis of AGW."

Ovanstående påstående kan på goda grunder ifrågasättas, men är ett fint exempel på hur tendentiös boken är. Textraderna ger tydliga indikationer beträffande författarnas åsikter i klimatfrågan - möjligen inte ett ämne som har en självklart plats inom numerisk analys. Det finns också ett räkneexempel rörande klimatförändringar i boken, som inleds på följande vis:

"Once Icarus and Daedalus have escaped from the Labyrinth of Ignorance,
they wiil be ready to take on problems. What is the biggest problem facing
humanity today? Is it Global Warming because of increasing CO2 in the
atmosphere from burning fossil fuels like oil and coal, and from humans
breathing and cows letting out? Can we all go on breathing or will it be
reserved for the rich?"

Jag antar att ingen har några problem att gissa vad räkneexemplet kommer fram till?

Och den som inte tycker att ovanstående räcker som exempel på den lätt oortodoxa tonen i boken kan kika på nedanstående exempel:

"But elevating wave-particle duality to a physical principle is a cover-up of a contradiction [3, 4, 11]: As a reasonable human being you may sometimes act like a fool, but duality is here called schizophrenia, and schizophrenic science is crazy science, in our time represented by CO2 climate alarmism ultimately based on radiation as streams of particles. The purpose of this note is to show that particle statistics can be replaced by deterministic finite precision computational wave mechanics. We thus seek to open a door to restoring rational physics including climate physics, without any contradictory wave-particle duality."

Om man är positivt lagd kan man ju se det som ett läromedel som uppmuntrar studenternas kritiska tänkande, och det kan förvisso vara behövligt, men frågan är hur långt utanför sitt specialområde ett läromedel bör gå, utan granskning av experter inom det aktuella området. I det här avseendet tycks det mig ganska klart att man går långt över gränsen. En nyligen publicerad undersökning visar att forskarkollektivet tappat en del när det kommer till allmänhetens förtroende. Det är inte utan att man kan tycka att det är rimligt. Att man är professor gör en inte kompetent att uttala sig om vad som helst.

En version av boken kan hittas här. Jag kan dock inte garantera att det är exakt denna version som använts på KTH (eller någon annanstans). Och den som ids kan också följa den ganska långa debatten som pågår på Forum för vetenskap och folkbildning.

Julkalender

Imorgon är det den 1 december och dags att börja öppna första luckan om man har en julkalender. Förra året tipsade jag om kemijulkalendern som skapats av en student vid LTH. För de som gillade den så kommer här länken till årets julkalender. Den kallas inte längre kemikalender utan "LTHs julkalender" och har nya studenter som arbetat med den men den är säkert lika intressant. Sydsvenskan skriver om kalendern här.

Kattvetenskap

Som kattälskare och accepterad matare och klappare* av en pälsklädd drottning drogs jag naturligtvis till den här rubriken: Cats' Tongues Employ Tricky Physics. Den är från en artikel från Science Now och beskriver hur katter gör för att dricka utan att, som hundar, blöta ner ansiktet och allt runt skålen. Studien publiceras i Science inom kort.

Några forskare på MIT, under ledning av biofysikern Roman Stocker, har fotat drickande katter med höghastighetskamera. Det visar sig att katter använder en helt annan, mycket elegantare**, teknik än t.ex. hundar. Hundar viker tungan till en slevform och slafsar i sig vätskan. Katter böjer tungan till ett J, nuddar vid vätskeytan och drar snabbt upp tungan igen. En liten vattenpelare dras med som katten kan fånga i munnen innan den trillar tillbaka i skålen.  Enligt forskarna har katterna dessutom utmärkt tajming. Om de stänger munnen för tidigt eller för sent missar de en del vatten, men istället har de lärt sig att göra det i precis rätt tid. En genomsnittlig katt hinner med fyra lapningar i sekunden. Och stora katter dricker på samma sätt. Man har filmat tigrar, lejon och andra stortandade katter, förhoppningsvis i säkerhet bakom ett galler, och kommit fram till att de använder samma teknik, men något långsammare för att kompensera för den ändrade balansen mellan tröghet och gravitation på grund av de större inblandade tungorna.

Man byggde även en liten maskin som visar på hur kattlapandet går till. 

En film finns på New Scientists blogg.

Ytterligare en film, 67 gånger långsammare än i verkligheten.

Höghastighetskameror är coola, katter är coola. Kombinationen kan bara bli fantastisk.


* Kattägare är ett ord som inte har någon reell betydelse.
** Ursäkta hundälskare, men det är ett faktum att katter är elegantare än hundar :)

Nobelpris för palladiumkatalyserade korskopplingar

Som kemist får man faktiskt lov att vara nöjd i år. Ett fysikpris som nästan lika gärna kunde ha varit ett kemipris, och ett kemipris som verkligen är "riktig" kemi.

Palladiumkatalyserad korskoppling alltså. Det är en syntesmetod man använder för att skapa kol-kolbindningar, vilket är oerhört viktigt för exempelvis läkemedelssyntes, men också för displayer och en hel del andra saker som många av oss använder nästan dagligen. Eller som en av kollegorna sa "Man kan inte kalla sig organkemist om man inte kört deras reaktioner". De tre pristagarna, Richard F. Heck (University of Delaware), Ei-ichi Negishi (Purdue University) och Akira Suzuki (universitetet i Sapporo) har nämligen var och en för sig utvecklat sina metoder och därmed också varsin reaktion uppkallad efter sig. (Trivia i sammanhanget är att synteskemisterna som jag samarbetade med under doktorandtuden fick göra en och annan Suzukikoppling för att jag skulle få mina molekyler.)

Man kan säga att årets nobelpris på många sätt är en vidareutveckling av 1912 års nobelpris i kemi, som gick till Victor Grignard för den så kallade Grignardreaktionen*. Där använder man det betydligt mer reaktiva ämnet magnesium i reaktionerna, och det gör risken stor att utbytet inte blir så stort som man önskar och också att man riskerar förstöra sina önskade reaktionsprodukter.

De palladiumkatalyserade korskopplingarna rapporterades redan på 1970-talet, och att de har varit oerhört viktiga för den organiska kemin har varit oomtvistat åtminstone sedan 1990-talet. Så varför vänta så länge med att ge dem priset? Svaret är sannolikt att man har varit tvungen att vänta lagom länge, så att de andra (tex Stille som är känd för sin tenn-baserade stillekoppling) och ett par andra som gjorde liknande, men inte riktigt lika generellt viktiga saker, helt enkelt skulle avlida så att man kom bort från problemet att för många skulle dela priset**.

KVA:s populärvetenskapliga sammanfattning är utmärkt, så jag rekommenderar den intresserade att klicka sig dit och läsa mer om priset.

*En Grignardreaktion innehåller alltid magnesium, men det måste inte vara en Grignardreaktion för att magnesium ingår i reaktionsblandningen.

**Nobelprisen kan nämligen delas av max tre personer.

Nobelpris för grafen

Årets Nobelpris i fysik gick till Geim (även IgNobelpristagare för några år sedan) och Novoselov för banbrytande experiment med materialet grafen.

Det är ett roligt pris för att 1) jag har redan skrivit om det här så det är lätt att göra en Nobelprispostning, 2) Jag jobbar själv lite grann med grafen, 3) det är ny intressant forskning av relativt unga pristagare.

Tyvärr missade jag ju årets Nobelgissning. Jag trodde det var för tidigt för grafen.

Andra bloggar om grafen, fysik, Nobelpriset, vetenskap

Nobelpris för IVF

Årets nobelpris i fysiologi eller medicin går till Robert Edwards för utvecklingen av IVF, in vitro fertilisering, eller provrörsbefruktning som det ibland kallas. För ovanlighetens belönas något som väldigt många redan vet vad det är. Det handlar om tekniken att sammanföra ägg och spermier utanför kroppen och sedan sätta in embryon i livmodern. Detta är en upptäckt som har betytt mycket för ofrivilligt barnlösa par. Lite intressant är att SvD redan i går morse skrev att nobelpriset skulle gå till Robert Edwards. Tidningar har gissat rätt förut men det ovanliga är att istället för de spekulationer som alltid förekommer skrev SvD att de har källor till sina uppgifter.

Medierna och vetenskapen

I fredags publicerade ett antal forskare (och några till) en debattartikel i SvD om den mycket märkliga anti-GMO-reklam som matvarukedjan City Gross kör just nu.

Artikelförfattarna och jag är ense på alla punkter utom en. Till skillnad från dem anser jag att City Gross, av vilken anledning det vara må, förstås ska ha rätt att välja vilka produkter de vill sälja, men oavsett deras åsikter, bör de förstås inte få sprida vilka villfarelser som helst, oemotsagda. Tex den om att "ingen vet" om GM-soja som grisfoder (vilket är det vad det handlar om i sammanhanget) är farligt eller inte.

Dessutom undrar man om City Gross har tänkt sluta sälja produkter som vi vet är onyttigt att konsumera i för stora mängder, tex läsk och godis?

I media har det varit tyst om kampanjen, trots att man kan tycka att det hade varit rimligt om någon av de stora tidningarnas vetenskapsredaktioner, eller kanske public service-media hade granskat saken. I det nu aktuella fallet med kolloidalt silver har ju exempelvis vetenskapsradion ansatt förespråkarna ganska hårt, eftersom de saknar bevis för att det skulle vara ett nyttigt kosttillskott, och dessutom finns en del studier som tyder på att det kanske inte är så nyttigt för oss människor att få i oss nanopartiklar.

Man undrar lite över nyhetsvärderingen här. Och framför allt om också vetenskapsredaktionerna har smittats av den överdrivna rädslan för genmodifiering. Trots allt har ju lantbruket ägnat sig åt avel, vilket måste betraktas som, om inte genmodifiering, så i alla fall så nära man kan komma utan att använda molekylärbiologiska metoder, och det hör man sällan några starka protester emot. Möjligen finns det en anledning till denna tystnad?

Relativitet i mänsklig storlek

De flesta som känner till något om Einsteins relativitetsteori vet att tiden går långsammare om man rör sig snabbt. Denna så kallade tidsdilation har man lyckats mäta med hjälp av duktigt noggranna atomur. 1971 utfördes Hafele och Keating-experimentet där man flög fyra atomur jorden runt två gånger, en gång österut och en gång västerut. Helt i enlighet med teorin hade uren som flög österut förlorat 59+/-10 nanosekunder och de som flög västerut visade 273+/-7 ns extra.
I själva verket var resultatet summan av två olika tidsdilationer; den som säger att om man rör sig fort går tiden långsammare, och den kanske mindre bekanta som säger att ju starkare gravitation desto långsammre går tiden. Den första effekten kommer ur den speciella relativitetsteorin, medan den andra är sprungen ur den senare allmänna relativitetsteorin.
Enligt den gravitationella tidsdilationen så går en klocka alltså snabbare om man lyfter den från jordytan, eftersom gravitationen är svagare ju högre man kommer. Det är en effekt som dagligen tas i beaktande i signalerna från GPS-satelliternas klockor. Där handlar det dock om en höjdskillnad på 20000 km mellan jordytan och satelliterna. Man kan mäta skillnader mycket mindre än så. I en artikel nyligen publicerad i Science¹ presenterar forskare från NIST (National Institute of Standards and Technology) nya mätningar med hjälp av två (fantastiskt noggranna) klockor sammankopplade med optisk fiber. Klockorna arbetar med optiska atomövergångar som har mycket högre frekvens, och därmed mycket högre potentiell noggrannhet, än de mikrovågsklockor som används t.ex. som definition av sekunden. Genom att klockorn är förbundna med optisk fiber kan man mäta frekvenskillnaden mellan klockorna. Skillnaden i frekvens kan direkt relateras till hur fort tiden går hos de olika klockorna (tid=1/frekvens).
Den relativa skillnaden i frekvens mellan klockor på olika höjd ges av ekvationen*

där g är accelerationen pga gravitationen, Δh är höjdskillnaden mellan klockorna och c är ljushastigheten. Eftersom c² är ett jättestort tal blir skillnaden ganska liten; vid jordytan ungefär 1.1×10^-16 per meter. Det innebär att huvudet hos en 50-åring är mellan 100 och 200 ns äldre än hennes fötter (beroende på hur mycket man står/sitter/ligger). Forskarna vid NIST lyckades mäta skillnaden när en klocka lyftes så lite som 33 cm. Den uppmätta relativa skillnaden mellan klockfrekvenserna (4.1×10^-17) motsvarar en sekund på drygt 770 miljoner år.

Man mätte också tidsdilationen när man puttade lite på en klocka, som består av en samling aluminiumjoner i en magnetisk fälla, med hjälp av ett elektriskt fält. När man knuffar till jonerna börjar de vibrera upp och ner i fällan. Ju hårdare man knuffar desto fortare rör de sig. Man lyckades mäta tidskillnaden mellan klockorna när den ena stod still och den andra rörde sig så långsamt som 10 m/s (36 km/h). Man kan alltså mäta relativisitiska effekter i cykelfart.

Förutom att det är coolt att man kan mäta något så noggrant så ser NIST-forskarna också praktiska applikationer med sådana mätningar. Med ytterligare lite noggrannare klockor så skulle man kunna bygga upp nätverk med atomur som skulle kunna göra dagliga mätningar av hur markytan rör sig p.g.a. tidjordeffekten, tektoniska rörelser m.m.

Referens
1. C. W. Chou, et al., Optical Clocks and Relativity. Science, 2010. 329: p. 1630-1633.

* under förutsättning att gravitationen inte är alltför stark (gh≪c²).

Ökad frihet för vem?

Tentakel, som är vetenskapsrådets nättidning för "ämnesområdet naturvetenskap och teknik" skriver i sitt senaste nummer om det faktum att vetenskapsrådet i fortsättningen inte kommer att bevilja anslag till anställning som forskarassistent, och att de särskilda rådsforskartjänsterna också kommer att försvinna. Allt i enlighet med propositionen "En akademi i tiden - ökad frihet för universitet och högskolor".

Istället är det meningen att lärosätena själva ska anställa forskare på tjänster motsvarande forskarassistentnivå, medan vetenskapsrådet, enligt GD:n Pär Omling ska "diskutera hur man kan hitta andra sätt att stödja unga forskare". Oavsett vad man tycker om reformen som sådan kunde man kanske ha hoppats på att VR skulle ha börjat fundera på den här saken redan. Eftersom det ju inte är så hemskt långt kvar till nästa stora ansökningsomgång.

Effekterna av reformen återstår förstås att se, men jag tror att det finns en viss risk att mobiliteten, som inte direkt är imponerande inom det naturvetenskapliga akademiska Sverige, blir än mer lidande. Stora organisationer, oavsett om de är universitet eller något annat, tenderar att bli ganska konservativa, vilket det för övrigt finns många exempel på från Sveriges lärosäten.

Risken är stor att den ökade frihet man eftersträvat från regeringshåll leder till ökad frihet bara för de som redan är etablerade, medan friheten kan bli mindre för de unga forskarna.

Unik rysk samling av frukt och bär hotas

Långsiktiga satsningar är ibland mycket viktiga för forskningen, men något som byggts upp under många år kan ibland mycket snabbt förstöras. Ett aktuellt exempel är att Vavilov institutet i Ryssland riskerar att få sin experimentstation i Pavlovsk utanför St Petersburg förstörd för att man vill bygga bostäder på marken. Om detta kan man bla läsa i Science, SvD den 29 augusti, samt i dagens DN. På experimentstationen finns bla en av världens största genbanker för frukt och bär. Vissa växter kan bevaras genom att frön sparas medan andra växter som tex äppelträd och jordgubbar förökas vegetativt och för att bevara sorter av dessa måste de kontinuerligt odlas. Denna experimentstation har funnits sedan 1926 och har många växtsorter som samlats in under låg tid och som förädlats fram på institutet. Dessa sorter kan vara viktiga för framtida förädling och forskning och det vore en förlust för vetenskapen om de försvann. Troligen skulle de kunna flyttas till en annan plats, men det tar tid att flytta så många växter och försäkra sig om att de överlever så jag hoppas verkligen att institutet får tillräcklig tid på sig om en flytt blir nödvändig.

En stor eller många små?

En intressant fråga från Sandbian ledde till att slösade bort stora delar av arbetsdagen med roligare saker än att skriva artiklar. Jag citerar Daniel: The claim is that breaking the asteroid in to several pieces is at best just as bad, but probably worse

Daniel anade att svaret är att en stor klump är värre än många små. Jag visste inte vad som var rätt, men tänkte att det kan man nog titta lite närmare på. Jag är absolut ingen expert på området, men använde lite grundläggande fysik och google.

För det första kan vi konstatera att om en “Texas-sized” asteroid träffar oss spelar det ingen som helst roll vad vi gör. Det är do widzenia, auf Wiedersehen, we’ll meet again, i alla fall. En idé om vad som händer kan man läsa här.

Låt oss istället ta en “liten” klump, säg 15 km diameter*. Den träffar jorden i rät vinkel med hastigheten 17 km/s (en medelhastighet för asteroider). Enligt en fiffig kalkyl på Earth Impact Effects Program så ger den klumpen upphov till en krater med en diameter på 180 kilometer. Inom en radie på 1300 km sätter värmestrålningen eld på all vegetation. Det låter som om vi är seriöst kokta. Det var en något mindre asteroid som (troligtvis) tog kål på dinosaurierna...

Men till vår räddning kommer Bruce Willis som med en grupp hjältemodiga oljeborrare ger sina liv för att spränga asteroiden. De lyckas spränga sönder den till kilometerstora bitar, 3375 (15^3) stycken. Delarna sprids ut över ett stort område. Låt oss säga att delarna sprids med en Gaussisk fördelning med en standardavvikelse på 1000 km. 95% av stenarna hamnar då inom 2000 km från mittpunkten. Låt oss säga att Bruce och vänner lyckades spränga asteroiden på 36000 km höjd, dvs ungefär vid geostationär bana. Spridningsvinkeln är då ca 10 grader. För att lyckas med det behöver de en bomb med en sprängkraft på ca 140 000 Megaton TNT, eller ca 6ggr den totala kärnvapenarsenalen. Och det innefattar bara den extra kinetiska energin som krävs för att sprida ut asteroiden**, och alltså inte energin för att bryta isär den. För övrigt kommer de där 140 gigatonnen TNT energi också att deponeras på jorden som en bonus. Det är dock inte medräknat nedan.

Så vad händer. Enligt Earth Impact Effects Program så ger en 1km asteroid en krater på 16 km. "Brännradien" är ca 175 km. Området inom 100km från centralpunkten kommer att träffas av i genomsnitt 17 nedslag, vilket kommer att göra att ungefär 11% av markytan inom hela området kommer att täckas av kratrar. Detsamma gäller ut till ungefär 600km från epicentrum. Det verkar bli seriöst obehagligt att befinna sig här. Men än värre blir det om vi tar antändningsradierna i beräkning. Hela området ut till drygt 2000 km radie kommer att antändas. Samma sak gäller området där tryckvågen kommer att rasera all bebyggelse. Det verkar alltså som om en stor klump är att föredra, om det är rätt ord om en potentiellt civilisationsförgörande händelse.

Om vi lyckas spränga sönder den ursprungliga asteroiden i ännu mindre bitar, säg 500 meter i diameter? För det första får vi då 27000 (30^3) inkommande meteoriter. Varje orsakar en krater med 8,9km diameter och sätter eld på allt inom 80km. Från diagrammen nedan kan vi tydligt se att det vore värre. Inom ett område med en radie på runt 1000km kommer en femtedel av landytan vara krater. Liksom i fallet med större fragment kommer ett område på uppemot 2500km radie att antändas.

På hur stor del av markytan skulle all vegetation antändas på olika avstånd från centralpunkten. Som synes är siffran betydligt högre än 100% på alla avstånd mindre än 2500 km.

Hur stor del av marken är täckt av krater på olika avstånd från centralpunkten.

Till och med om vi skulle lyckas spränga sönder asteroiden till drygt 3,3 miljoner hundrametersfragment skulle vi vara räddade. Hela markytan ut till ca 1000 km skulle vara en stor krater! Beräkningarna för detta kan man hitta i ett excelark här. Nedan några exempel på hur nedslagen kan vara fördelade.

1-kilometers asteroider. De blå prickarna är nedslagspunkterna och motsvarar ungefär kraterradien. De röda cirklarna är området där vetetation antänds.

500-meters asteroider. De blå prickarna är nedslagspunkterna och motsvarar ungefär kraterradien. De röda cirklarna är området där vetetation antänds. Obs att skalan ändrats.

Nedslagskartan över en-kilometers asteroider överlagda över Europa.

Jag antog i alla fallen ovan att bitarna var utspridda över ett område med standardavvikelsen 1000 km. Om vi skulle sprida ut dem mer? Då skulle det bli ännu värre, upp till den punkten att vi spred ut delarna så mycket att en stor del av fragmenten missar jorden. Anledning är att en stor sten ger en massiv overkill nära nedslagspunkten, men att förödelsen avtar med kvadraten på avståndet. Dvs ganska fort blir förhållandena bättre. Många "små" stenar ger var och en total förödelse nära nedslagspunkten men den utspridda effekten ger sammanlagt större effekt. Det är samma anledning till att man på 60-talet slutade att utveckla större och större kärnvapen. Ett flertal mindre ger en betydligt större effekt. Med Daniels liknelse handlar det inte om en stor sten eller sand mot ett fönster. Det handlar om ett ton tegel eller 3000 tegelstenar mot samma glasvägg.

Av det här kan jag dra slutsatsen att de som säger att många små fragment är värre än en stor sten har rätt. Och ju mindre fragment desto värre. Undantaget är om en relativt liten sten, säg 100m, som i sig kan orsaka betydlig förödelse kan smulas ner till fragment i 10-meters-klassen som är relativt ofarliga. Om en monsterasteroid skulle vara på väg åt vårt håll har vi egentligen tre alternativ. Antingen tar vi hand om hotet så tidigt att vi kan knuffa den ur kollissionskurs, eller så försöker vi spränga den så långt bort att en stor del av fragmenten missar jorden. Jag tror inte på den modellen. Inte minst för att folk underskattar energin som behövs för att förstöra en stor himlakropp. Det tredje alternativet, om vi inte upptäcker asteroiden tidigt nog, är att inte göra något alls. Att låta den träffa intakt och försöka minska skadeverkningarna. Att göra något åt ett inkommande asteroid kräver tid. Därför är program som Arthur C. Clarks tänkta Spaceguard absolut nödvändiga.

* För att det var den största storleken som gick att skriva in i en annan nedslagskalkylator.
** Att flyga 36000 km i 17 km/s tar ca 2100s. Om spridningen skall ha en fördelning med σ² = 1000km krävs en hastighetsfördelning med σ² = 1000km/2100s = 475m/s i riktningen ortogonalt mot den ursprungliga flygriktningen. Väntevärdet av hastigheten i kvadrat är 222784 m²/s² vilket ger en kinetisk energi hos fragmenten på 6×10²⁰J. Detta motsvarar ca 140 Gton TNT.

Svart, svartare, nanorör

En svartkroppsstrålare är ett tänkt föremål som absorberar 100% av allt infallande ljus - den är helt svart. Men, som namnet antyder sänder den även ut ljus. Färgen på det utsända ljuset är helt och hållet bestämd av föremålets temperatur, och beskriver en kurva med ett emissionsmaximum som går mot längre våglängder med lägre temperatur. Kurvan, emissionsspektrumet, beskrivs av Plancks berömda formel:

Teorin för svartkroppsstrålning var ett av de fundamentala brotten med den klassiska fysiken och ett steg i utvecklingen av kvantfysiken. För att få fram rätt uttryck krävs nämligen att man antar att energin hos ljuset är kvantiserad.

Matta av nanorör. Bild från [2].

Men perfekta svartkroppar finns inga. Stjärnor är nästan svartkroppsstrålare, men de har spektrallinjer - de berömda Fraunhoferlinjerna, där atomer i stjärnas ytterlager absorberar strålning. Andra exempel på material med extremt låg reflektion (=hög absorbtion) är t.ex. nanofraktalt guld och super black, en speciellt etsad nickel-fosforlegering. För några år sedan upptäcktes att mattor av vertikala kolnanorör (VACNTs) har extremt låg reflektion. I Nano Letters publicerade Ajayans grupp en artikel¹ där de mätte reflektionen i synligt ljus från sådana nanorör och konstaterade att det var det "svartaste" föremålet någonsin tillverkat. Reflektionen var under 0,05%. Som jämförelse kan nämnas att matt svart färg reflekterar ca 1,5% av det inkommande ljuset. Strax efter lyckades Hata, känd från "superväxt" av nanorör, och hans kollegor mäta² att liknande mattor av enkelväggiga nanorör beter sig som nästan perfekta svartkroppar från UV (200nm) till långt ut i det infraröda området (200µm). De har en nästa våglängdsoberoende absorption på över 98% genom hela det området och är därmed de mest svartkroppslika föremål som tillverkats.

I en artikel som skall publiceras i Nano Letters³ har forskare från NIST utnyttjat den här egenskapen hos nanorörmattor för att skapa en supersvart ytbeläggning för en IR-detektor. En IR-detektor fungerar så att den absorberar infrarött ljus, vilket omvandlas till värme. Sedan mäter man hur mycket detektorn värms upp för att på så sätt bestämma ljusintensiteten. Det är därför väldigt viktigt att detektorn inte reflekterar något ljus. Det var för detta ändamål det ovan nämnda super black utvecklades. Forskarna från NIST visar att nanotubsbeläggningen är mindre reflekterande än andra beläggningar, och därtill har de högre värmeledningsförmåga, vilket är ytterligare ett plus.

Det verkar alltså som om nanorör kanske har en mörk framtid, vilket i alla fall i detektorvärlden är en positiv egenskap.

Referenser (bakom betalväggar):
1.    Z.-P. Yang, et al., Experimental Observation of an Extremely Dark Material Made By a Low-Density Nanotube Array. Nano Lett., 2008. 8(2): p. 446-451.
2.    K. Mizuno, et al., A black body absorber from vertically aligned single-walled carbon nanotubes. Proc. Nat. Acad. Sci., 2009. 106(15): p. 6044-6047.
3.    J. Lehman, et al., Very Black Infrared Detector from Vertically Aligned Carbon Nanotubes and Electric-Field Poling of Lithium Tantalate. Nano Lett., 2010. In Press. doi: 10.1021/nl100582j

Ny art bildad från andra arter

Två olika arter av däggdjur kan oftast inte få någon avkomma tillsammans och om de får det är den oftast steril (tex en mula som har en häst och en åsna som föräldrar). Även om enstaka hybrider kan vara fertila är det mycket ovanligt att nya arter av däggdjur bildas genom att befintliga arter korsar sig och bildar hybrider som sedan fortsätter att föröka sig som en separat art. Det är inte vanligt hos andra djur heller men förekommer oftare hos fiskar än hos däggdjur. Nu har några forskare i Texas visat att en fladdermusart som heter Artibeus schwartzi som finns på några öar i Karibien har bildas genom att två (och kanske till och med tre) andra arter har hybridiserat. Genom att jämföra DNA har de sett att det DNA som finns i cellkärnan (den stora majoriteten av allt DNA) hos Artibeus schwartzi är en blandning av DNA från två andra kända arter medan det DNA som finns i mitokondrien (som bara ärvs från mor till barn) inte verkar komma från någon av dessa två arter utan från en tredje ännu okänd art. Artikeln är intressant eftersom den visar på ett ovanligt fenomen i naturen.

Referens:

Larsen et al. (2010) Natural hybridization generates mammalian lineage with species characteristics. PNAS 107:11447-11452

Mikroskop för mobilen

En grupp forskare vid UCLA har nyligen skapat ett mikroskop där detektorn utgörs av kameran i en mobiltelefon. Forskarna publicerade sin uppfinning i Lab on a Chip*. Mikroskopet som bara väger 38g inklusive batteri, är utan linser, utan fungerar med hjälp av holografi. Enkelt sagt kan man säga att hologrammet skapas av en superposition mellan en ljusstråle som belyser objektet och en referensstråle. Normalt sett kräver det här koherent ljus, t.ex. från en laser. Men i det här fallet använder man ljuset från en  liten LED, som allstå inte är koherent. Tricket ligger i att när man bara avbildar väldigt små objekt kan objektet själv fungera som en koherent ljuskälla. Mobilkameran avbildar hologrammet, och med hjälp av den kan man återskapa bilden med hjälp av en dator. Fast, nu för tiden är ju alla mobiler utrustade med en hyfsat kraftfull processor, så bildbehandlingen kan göras i princip i realtid. Mycket av arbetet verkar ha legat i att kompensera för bland annat att mobilkameror är utrustade med ett Bayerfilter för att ta färgbilder, vilket stör när ljuskällan som i det här fallet är monokrom. Mikroskopets upplösning är beroende på vilken upplösning mobilens detektor har, men ligger runt 2µm.

Forskarna säger att deras mikroskop kan användas för exempelvis medicinsk analys i områden där det inte finns tillgång till labb. Via mobilen kan man ta bilder på t.ex. ett blodprov, och även skicka den direkt vidare till ett labb någon annanstans i världen. Visst, det är väl en nobel tanke. Själv tyckte jag istället - cooolt, när kommer den till Android. Perfekt leksak för oss lite nördiga.

* Lensfree microscopy on a cellphone, D. Tseng et al., Lab Chip, 2010, DOI: 10.1039/c003477k

Andra bloggar om vetenskap, mikroskop, forskning, mobilkamera.

"A great day to be a physicist"

Så var det då äntligen igång. Starten på LHC research programme, på CERN! Strax efter klockan 13.00 kolliderade två protonstrålar, med den högsta kollisionsenergin någonsin: 7 TeV. Alla domedagsprofetior till trots så tycks det som om att världen fortfarande existerar.

TeV=Teraelektronvolt. För att ge perspektiv så motsvarar rumstemperatur ungefär 0.026 elektronvolt, eller så kan man säga att 7TeV motsvarar ca 81000000000000000 grader. Ganska hyfsade energier med andra ord.

Ingen träningseffekt? Det kan vara genernas "fel"...

Tränar du men tycker att konditionen inte alls förbättras i den takt du tycker motsvarar tröttheten efter träningspassen? Kanske är det för att du är en av de personer vars genuppsättning gör att din syreupptagningsförmåga knappt påverkas alls av konditionsträning.

I februari publicerade tidskriften Journal of Applied Physiology en artikel som visar att det finns 11 olika genvarianter som är särskilt viktiga för förmågan att förbättra syreupptagningsförmågan.Detta kan vara förklaringen till att vissa människor är mer "lättränade" än andra.

Studien består av tre olika delstudier, som totalt omfattar 514 individer som under 6-20 veckor fått cykla för att förbättra sin kondition. Den genomsnittliga förbättringen var ungefär 15%, men det riktigt intressanta var att det visade sig att så många som var femte person visade en förbättring på 5% eller mindre. Detta resultat kombinerat med muskelprover före och efter studien gjorde det möjligt att finna hitta en stark korrelation mellan aktiviteten hos ca 30 olika gener och hur bra man svarar på konditionsträning. Viktigt att notera är att resultaten, enligt artikelförfattarna, kan användas på en bred population eftersom den fysiska aktiviteten hos deltagarna varierade stort inom studierna.

Artikeln, "Using molecular classification to predict gains in maximal aerobic capacity following endurance exercise training in humans", publicerades i Journal of Applied Physiology, (online) 4 feb 2010, och den finns, eventuellt, att ladda ner här.


*En annan (teoretisk) möjlighet är förstås att du inte tränar så hårt som du tror...

Vem blir doktorand?

Jag har läst en intressant analys från högskoleverket med statistik om vilka som påbörjar forskarutbildning. Den visar bl a att studenter med forskarutbildade föräldrar själva i betydligt högre grad än studenter som har föräldrar med lägre utbildning påbörjar forskarutbildning. Det är inte så överraskande slutsatser utan sådant jag redan visste men det är intressant att få exakta siffror på det.

Totalt är det 6% av studenterna med en grundutbildningsexamen som påbörjar forskarutbildning, medan andelen istället är 16% för studenterna som har föräldrar med forskarutbildning. Lägst övergång till forskarutbildning har kvinnor med föräldrar som har gymnasial utbildning eller lägre, där är det bara 3% av de med grundexamen som går vidare till forskarutbildning. En del av förklaringen är att föräldrarnas utbildningsnivå påverkar redan vilken grundutbildning man väljer. Bland de med föräldrar med forskarutbildning väljer större andel sådana grundutbildningar där det är vanligt att läsa forskarutbildning efteråt, t ex inom medicin och naturvetenskap. Men detta är inte hela förklaringen. Om man analyserar varje grundutbildningsexamen för sig så är det i de flesta fall fortfarande så att ju högre utbildning föräldrarna har, desto högre andel går vidare till forskarutbildning.

Som tänkbara orsaker till detta nämner de bl a att vilja nå lika långt som sina föräldrar, förebilder gör steget till forskarutbildning lättare, bättre information om vägen till forskarutbildning (särskilt viktigt om rekryteringsprocessen är otydlig).

För mig som inte har forskarutbildade föräldrar kan jag säga att förebilder var viktigast av ovan nämnda saker. Jag hade ju inga släktingar som förebilder i detta avseende men istället hade jag viktiga förebilder i doktorander på avdelningen där jag gjorde examensarbete samt vänner som påbörjat forskarutbildning strax innan mig. De gjorde att jag kunde se mig själv som doktorand. När andra som jag kan identifiera mig med lyckas med saker kan jag känna att kan de så kan nog jag också. För mig är förebilder fortfarande viktiga men för att fungera som förebild är identifikationen viktig. Jag har märkt att kvinnliga förebilder är mycket viktiga för mig, men tyvärr blir det ju färre och färre kvinnor som har kommit längre än en själv ju längre man kommer i forskarkarriären.

Coca Cola-driven mobil

Satte morgonkaffet i halsen nyligen när jag för ett ögonblick trodde att vi blivit fet-scoopade av Nokia. Massor av artiklar dök upp på nätet på temat: Nokiamobil driven av Coca Cola. Vi jobbar just på biobränsleceller som skall kunna drivas av t.ex. socker som i Cola och andra söta drycker. Det vore inte så skoj om det redan fanns en fungerande protoyp för vad vi jobbar på, då skull vi kunna packa ihop och söka annat jobb.

Men även utan att veta något bränsleceller eller enzym kan man snabbt ana att något inte står rätt till. Alla artiklar använder samma bilder. Alla artiklar tar upp Coca-Cola trots att vilken sockerhaltig vätska som helst skulle fungera. Det visar sig snart att det hela är ett pr-stunt av den unga kinesiska designern Daizi Zheng. Först sökte jag - insnöad som jag är, på hennes namn i Google Scholar, jag kände inte igen namnet som någon biobränslecellforskare, men hon är alltså designer.

Men vad är det som gör att en sådan telefon inte finns på marknaden ännu? Principen för hur den skulle kunna fungera visas pedagogiskt i en bild från Daily Mail (nedan).

I en biobränslecell används enzym, istället för t.ex. platina som är vanligast i normala bränsleceller,  för oxidera sockret i "bränslet" vilket ger ett överskott av elektroner, ström. Ett annat enzym används för att reducera syre till vatten. Det räcker nämligen inte med att skapa elektroner, man måste även göra sig av med dem för att kunna utnyttja energin. Enzymen har många fördelar, som lägre aktiveringspänning och att det är förnybara, till skillnad från platina. Men det är även med enzymen man har bekymmer. De är inte särskilt stabila - om de kan fungera i ett par dagar till någon vecka har man ett bra enzym. Det är också svårt att få kontakt mellan dem och elektroderna - vilket är det jag forskar om. Så än så länge är det en snygg design av en produkt som inte fungerar.

För övrigt verkar vare sig Zheng eller Daily Mail veta så mycket om biobränsleceller. Mail har tagit sin bild från en modell av en normal bränslecell, där katalysatorn, platina, kan katalysera både bränsleoxidationen och syrereduktionen. Det gör det nödvändigt att separera anod- och katodhalvorna med ett membran, som i bilden. Enzym är mer specifika; de katalyserar bara en viss, eller ett litet fåtal, reaktioner. Man behöver alltså inte två separata avdelningar. En stor fördel med biobränsleceller. Zheng menar att de enda restprodukterna är vatten och syre. Det är inte sant. Det beror förvisso precis vilka enzym och reaktioner som används, men typiskt så oxideras druvsocker, glukos, till glukonolakton och syre konsumeras för att reduceras till vatten. Restprodukterna är alltså glukonolakton och vatten och troligen en del väteperoxid.

För övrigt funderar jag också, givet att alla andra problem var lösta, över det lämpliga i att använda Coca Cola som bränsle. Cola innehåller ju massor av annat gegg än bara vatten och socker, som är de eftersökta ämnena, som färgämnen, koffein och annat som kan inverka på funktionen hos bränslecellen. Sedan innehåller den en blandning av de två sockerarterna glukos och fruktos. Beroende på enzym skulle bara en av dem vara användbar åt gången om man inte konstruerar en mer avancerad cell med flera enzym. Fast den allvarligaste invändningen mot att använda Cola är att det är för surt. Coca Cola, och liknande drycker, innehåller citron- och fosforsyra för att reglera surhetsgraden som ligger så lågt som ett pH på 2,5. I så sura miljöer fungerar de flesta enzym för sockerkatalys väldigt dåligt. Det skulle effektivt ta död på telefonen att hälla Cola i bränsletanken.

Andra bloggar om: bränsleceller, biobränsle, grön energi, Nokia, Coca Cola, Daizi Zheng, vetenskap, forskning, design. Intressant?

Överljudsstrålar i köket

I en mycket läsbar, och gratis tillgänglig (pdf), artikel i PRL [1] visar att man enkelt kan skapa luftstrålar där luften rör sig med överljudshastighet hemma i köket. När ett fast föremål släpps ner i vätska bildas en kavitet i vätskan som fylls av luft som strömmar in. Efter några millisekunder börjar kaviteten att kollapsa av trycket från den omkringliggande vätskan. Luften pressas då ut ur hålrummet med allt högre fart ju smalare halsen på hålrummet blir. Detta är känt sedan länge, och är det som ger upphov till den vattenstråle som sticker rakt upp, ibland ganska högt, när man släpper något i vatten.

Det nya i den här artikeln är att författarna lyckats mäta hastigheten på luftflödet med hjälp av en höghastighetskamera och små rökpartiklar (en film finns här) när kaviteten fortfarande är ganska stor. Genom att koppla de mätningarna med datorsimuleringar kommer man fram till att när halsen har en radie på någon millimeter, strax innan den kollapsar når luftströmmen verkligen överljudshastighet. Det var nytt att trots att tryckskillnaden i kaviteten och utsidan är ganska lite kan man ändå få en så snabb luftström.

Om det finns någon praktisk nytta med det här är kanske tveksamt, men det är rätt coolt i alla fall.


Andra bloggar om: vetenskap. forskning, fysik, fluiddynamik, vardagsfysik.

[1] Gekle, S.; Peters, I. R.; Gordillo, J. M.; van der Meer, D.; Lohse, D., Supersonic Air Flow due to Solid-Liquid Impact. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, (2), 024501.

Om Gud och maskinen

Ett av mina favoritprogram på radio, P1:s Godmorgon, Världen!, hade i söndags ett riktigt dåligt reportage om de stundande experimenten vid LHC i CERN. Gång på gång upprepade reportern Sara Stenholm att man skall iscensätta Big Bang under experimenten, likaså gjorde Olle Hägg i påannonseringen. För det första borde det ju vara självklart att man inte skall återskapa universums födelse. Universum finns - och inget vi gör kommer att få det att ofinnas vilket borde vara en förutsättning för att återskapa det. Förutom den invändningen så har jag tidigare i den här bloggen påpekat att energierna i LHC skiljer sig dramatiskt från de som gällde vid tiden strax efter universums skapelse. Skiljer sig med åtminstone 19 storleksordningar. Det tycker jag att Ulf Danielsson borde ha påpekat (kanske gjorde han det, men det var i alla fall inte med i reportaget) men han talade hellre om de teologiska implikationerna av experimenten.

Ola Sigurdsson, professor i tros- och livsåskådningsvetenskap, var inkallad för att försvara religionen mot de Big Bangande forskarna. Han talade sig var för de skiljda katedrarna - tanken att vetenskap och religion kan samexistera för att de handlar om olika frågor. Kunskap om hur universum skapades var enligt honom inte ett bekymmer för religionen; den senare handlar istället om ögonblicket innan - vem och varför. Visst, så kan man väl tycka, men ger inte kristendomen tarvliga svar på den frågan. Gud skapade universum av kärlek enligt Sigurdsson. Vad betyder det? Vad har man som talar för det? Det är väl bara ett annat sätt att inte våga säga att vi inte vet. I själva verket ger vetenskapen mindre och mindre utrymme för religionen - kyrkan tvingas ständigt på reträtt och hävdar inte längre att bibeln skall tolkas bokstavligt, utan att det är en form av symbolik. Vi kan ju hoppas att med mer kunskaper och mer spridning av kunskaper och upplysning så kommer fler och fler att ifrågasätta religionens inflytande. Om nu den viktigaste delen i bibeln - den som talar om hur vi blev till bara är symbolik, varför skall vi då tro på något som står där.

Jag tycker att LHC-experimenten är oerhört spännande, men att överdriva deras betydelse leder inte bara till att knäppskallar tror att de kan förstöra jorden utan också till att vi riskerar att bli oerhört besvikna när de inte leder till svaret på allt.

Andra bloggar om: vetenskap, fysik, religion, LHC, CERN.