Givande och tagande

Två pressmedelanden samma dag. Ett från utbildningsdepartementet och ett från Högskoleverket.

Regeringen meddelar stolt att man fortsätter satsa på kvalitet i den högre utbildningen och anslår 120 miljoner extra till högskolorna. Man ger 1300 kronor extra per student och år till humaniora, samhällsvetenskap, juridik och teologi. För naturvetenskap och teknik ger man 1000 kronor mer per student och år. Det senare innebär ett ökat anslag med lite drygt 2% per år, vilket kanske inte är så mycket att slå sig för bröstet för?

Högskoleverket meddelar samtidigt att antalet studenter inte längre minskar, (vilket inte är så konstigt med tanke på hur födelsetalen ser ut för 80-talet). Men många utbildningsplatser står trots det ändå tomma, vilket innebär att högskolorna kommer att vara tvungna att betala tillbaka ungefär en miljard, för de studenter man inte utbildar.

– De pengar som blir över, ungefär en miljard, skulle vara ett välkommet tillskott till universiteten och högskolorna för att förstärka kvaliteten i den högre utbildningen, säger Anders Flodström i pressmeddelandet.

Inte minst inom naturvetenskap är ju situationen helt absurd, vilket jag skrev om i ett tidigare inlägg. Utbyggnaden av antalet platser har resulterat i att det totala antalet ligger skyhögt över både vad studenterna är intresserade av och vad samhället behöver. Om man koncentrerade studenterna till ett färre antal utbildningar, skulle man förmodligen kunna göra utbildningen betydligt billigare och samtidigt höja kvaliteten avsevärt.

En annan sorts universitetsranking

Universtietsranking har ju varit på tapeten den senaste tiden. Vid sidan av de prestigefyllda listorna, finns det i några länder speciella internetsajter med namn som ratemyprofessors.com där studenterna själva betygsätter sina universitetslärare. Vad jag vet finns det inte någon motsvarighet i Sverige än så länge. Däremot finns sajten meinprof.de i Tyskland och via en länk på Högskoleverkets hemsida hittade jag en artikel (på tyska). Man konstaterar i artikeln att det är de små högskolorna som toppar listorna om man räknar samman studenternas sammantagna betyg på alla lärare på högskolorna. Resultatet förklaras i artikeln (om min skoltyska inte sviker mig) med en mer personlig kontakt mellan studenter och lärare på mindre högskolor, samt med att det på stora elituniversitet finns en blandning av spetsforskning inom vissa områden, kombinerat med massundervisning i andra ämnen, vilket drar ned totalbetyget för undervisningskvalitet och det är ju det som det handlar om i det här fallet.

Ett intressant fenomen i alla fall, att studenterna själva sätter betyg på sina lärare på en offentlig webplats. Och intressant att Högskoleverket tycker att det är värt att rapporteras om i sina nyhetsbrev. Frågan är när det kommer till Sverige?

Stern-Gerlach-experimentet

I serien om vackra experiment tänkte jag den här gången ta upp Stern-Gerlach-experimentet. Det är ett av de mest betydelsefulla experimenten inom den moderna fysiken, ett av de som verkligen otvetydigt visade på att den atomära världen är kvantiserad. Själva kvantiseringen framträder, tydligare än någon annan gång, synligt för blotta ögat.

Ända sedan Faradays tid har man vetat att en laddning som rör sig ger upphov till ett magnetfält, och en elektron som rör sig i en cirkel borde alltså skapa ett magnetiskt moment. Om cirkeln har radie r och elektronens hastighet är v så blir det magnetiska momentet μ_L=rev/2. Sätter man in rörelsemängdsmomentet L=mvr så får man μ_L=eL/2m. Alltså en direkt koppling mellan rörelsemängdsmoment och magnetiskt moment.

I början av nittonhundratalet fanns i huvudsak två teorier för hur det magnetiska momentet påverkas av ett magnetfält, Larmors klassiska teori där μ_L i princip kan peka hur det vill, och Bohr och Sommerfelds kvantteori där μL är kvantiserad och t.ex. en atom med L=1 bara kan ha den magnetiska momentvektorn i två riktningar, upp eller ner, relativt det yttre fältet.
Stern och Gerlach designade ett försök för att ta reda på vilket som var fallet.

I ett inhomogent magnetfält kommer en atom med ett magnetiskt moment att påverkas av en kraft på grund av att magnetens ”nord-” repektive ”sydpol” känner av olika fält. Kraftens storlek beror på momentets orientering. En Stern-Gerlach-apparat består alltså av ett inhomogent magnetfält genom vilket man skickar en stråle av atomer och detekterar hur de böjts av när de kommit ut på andra sidan. I originalförsöket använde man sig av silveratomer som skulle ha L=1 i grundtillståndet. Det skulle ge ett tydligt resultat med två diskreta nivåer om kvantteorin stämde. Bilden nedan visar originalresultatet ur Sterns och Gerlachs artikel från 1922.

Till höger ser man tydligt hur silveratomerna delats upp i två strålar av magnetfältet. Vi ser alltså rumslig kvantisering! Kvantteorin stämde alltså och Larmors teori fick stiga åt sidan.

Problemet är bara att resonemanget ovan inte stämmer. Det man egentligen hade sett var effekten av att elektronen har ett spinn, ett intrinsiskt magnetiskt moment. Silveratomen har nämligen L=0 i grundtillståndet och borde inte ha känt någon kraft alls enligt Sommerfelts teori. Den rätta förklaringen kom först 1927 när teorin om elektronens spinn formulerades. Försöket lyckades ju ändå påvisa kvantisering, bara fel kvantisering...

Stern-Gerlach-försöket visade också hur man kan gå till väga för att skapa rena kvanttillstånd. Genom att blockera en av strålarna genom SG-apparaten kan man välja ut atomer med spinn upp eller ner. Det använder man i t.ex. atomklockor.

En intressant anekdot finns också kring experimentet. Det handlar om att man först inte såg något spår alls av silveratomerna efter apparaten. Först efter en stund framträdde mönstret. Det berodde på att Gerlach, som hade dåligt betalt, hade för vana att röka cigarr. Han köpte billiga cigarrer av dålig kvalitet, med högt svavelinnehåll. När han undersökte filmen reagerade silvret med svavlet från cigarröken och mönstret framträdde. Något att tänka på i dagens rökfria labb.

Läs gärna mer i Physics Today 56, s. 53ff, från december 2003.

Rankingen från Jiao Tong-universitet i Shanghai

Enligt årets ranking från Jiao Tong-universitet i Shanghai finns fyra svenska universitet bland de 100 bästa i världen. Dessa fyra är Karolinska institutet, Uppsala Universitet, Stockholms universitet och Lunds universitet. Listan kom redan för tre veckor sedan men har de senaste dagarna uppmärksammats i svenska dagstidningar efter ett utspel från den nya universitetskanslern Anders Flodström. Flodström skriver i en debattartikel i Vetenskapsrådets nättidning tentakel att den här sortens ranking är en tävling i populism. Han skriver att "De är till för att vara medialt attraktiva och tjäna särintressen".

Om syftet med listan är att få uppmärksamhet i media så måste man erkänna att de har lyckats. Lustigt nog så har Anders Flodström troligen genom sin kritik av listan medverkat till att den fått ökad uppmärksamhet i svenska dagstidningar. I veckan har jag sett artiklar i Sydsvenskan, Uppsala Nya tidning och Svenska dagbladet.

Rymdhålets betydelse

DN rapporterade (via BBC) om att astronomer upptäckt ett gigantiskt tomrum i rymden, men de glömde att förklara varför det är intressant. Det hela rapporteras i ett letter till Astrophysical Journal, men artikeln finns att läsa gratis på arXiv [1].

Sedan länge har man funderat över en mystisk kall fläck på WMAP-kartan över den kosmiska bakgrundsstrålningen. I den kalla fläcken är bakgrundsstrålningen 73µK kallare än normalt och man har länge funderat över dess ursprung. I princip kan man säga att det finns tre alternativa förklaringar: Den enklaste (och tråkigaste) är att det skulle handla om någon felkalibrering av WMAP-datan. Helt enkelt att fläcken uppstått på grund av de många korrektioner man måste göra för att kunna komma från rådata till bilden nedan (en rätt fascinerande historia i sig). Ett annat alternativ är att den kalla fläcken är "ursprunglig", dvs att området var kallare redan vid den sista spridningsytan, "the surface of last scattering", 380000 år efter Big Bang, när protoner och elektroner bildade väteatomer och strålningen slutade att spridas mot de laddade partiklarna. Universum var då ca 3000K och ljuset har sedan dess rödskiftats ungefär en faktor 1000 (z=1000).
Det sista alternativet är att den kalla fläckens ursprung skulle vara "lokal", dvs att den orsakats av något som finns "mellan" oss och den sista spridningen (z≈1). Det är den förklaringen som stöds av den här artikeln.

Artikeln är ganska teknisk, med mycket prat om olika korrektioner och kalibreringar, men det man gjort är att man har undersökt området runt den kalla fläcken med hjälp av ett radioteleskop, Very Large Array (VLA), och letat efter galaxer och kvasarer. Man såg att vid den kalla fläcken fanns ett område som var ljussvagare än resten av himlen, något som också indikerats av tidigare undersökningar. Detta skulle alltså indikera att den kalla fläcken orsakats av en lokal företeelse, ett tomrum. Tomrum därför att ljus från bakgrundsstrålningen som passerar genom ett tomrum får lite lägre energi än det som passerar genom tätare områden (detta kallas den sena integrerade Sachs-Wolfe-effekten). Det stämmer ju också med att området är ljussvagare än övriga himlen.

Man antar nu att den kalla fläcken orsakats av ett tomrum och räknar, så att säga, baklänges ut hur stort det tomrummet skulle vara. Härifrån kommer siffran 1000 miljarder ljusår (r=120-140 Mpc). Det ligger alltså en hel del antaganden bakom den siffran.

Nå, men det intressanta ligger egentligen i att om det skulle vara den riktiga förklaringen till den kalla fläcken (och man har för närvarande ingen annan) så ställer det en del saker på huvet. Enligt den kosmologiska principen så är universum ganska homogent på riktigt stora skalor, så ett så stort hål borde inte finnas. Å andra sidan kräver upprätthållandet av den kosmologiska principen idag ett visst trixande mer hur utspridd den mörka materien är jämfört med den vanliga, ljusa. På New Scientists rymdblogg skriver man om en alternativ teori som menar att universums struktur är fraktal och att det alltså finns struktur i alla skalor. Detta skulle betyda att man får arbeta om hela kosmologin som vi känner den nu.

Än så länge är bevisen för ett gigantiskt hål ganska svaga, framförallt ett där det saknas både ljus och mörk materia, vilket är de som Rudnick et al. räknade på och det som dagens kosmologi inte stödjer, och det är väl ingen anledning att kasta ut allt vi tror oss veta ännu. Fast intressant är det, och om man lyckas bekräfta att tomrummet verkligen finns, och verkligen är tomt, lär det bli en hel del liv kring det.

Läs även hos Populär Astronomi.

[1] L. Rudnick, S. Brown, L.R. Williams, " Extragalactic Radio Sources and the WMAP Cold Spot", arXiv:0704.0908v2 [astro-ph].

Andra bloggar om: astronomi, astrofysik, fysik, vetenskap.

Karriärmöjligheter för biologidoktorer?

Nature rapporterar i en nyhetsartikel¹ i senaste numret att det har blivit allt hårdare konkurrens om fasta tjänster inom biologi på amerikanska universitet. Antalet nybakade doktorer ökar stadigt, medan antalet fasta tjänster ligger stilla. Jag blev nyfiken på hur motsvarande situation ser ut i Sverige. En snabb sökning i Högskoleverkets databas är väl inte en komplett analys, men det ledde i alla fall till några funderingar.

Enligt Natureartikeln tog 7000 studenter under 2005 ut doktorsexamen i biologi och medicin från universitet i USA. Något som alltså har ökat från runt 4000 sedan i början av 80-talet. Antaler fasta tjänster (tenure jobs) har legat stilla sedan 1981 på strax över 20 000. Tittar man på hur det ser ut i Sverige så ser det ganska lika ut. Jag har hämtat uppgifter från Högskoleverkets NU-databas och enligt den disputerade förra året 183 personer i biologi i Sverige. Samma år ska det ha funnits 254 lektorer och 250 professorer i biologi. Visserligen gömmer det sig säkerligen en hel del uppgraderade professorer utan en riktig stol och det kan nog finnas några fasta forskartjänster bland de 354 i kategorin”annan forskande och underv. personal”, men om vi antar att summan 504 lektorer och professorer motsvarar de fasta tjänserna i USA så var det ungefär en disputation per år per tre seniora forskartjänster både i USA och i Sverige.

Med 504 lektorer och professorer och 183 disputationer per år, kan man fundera över chansen till en framgångsrik akademisk karriär (om vi bestämmer oss för att bli professor eller lektor är att vara framgångsrik). Har man väl blivit lektor eller professor så sitter man väl oftast där tills det är dags att pensionera sig, så om vi antar att en lektor eller professor sitter i åtminstone 15-20 år, skulle det i så fall innebära att det varje år behöver rekryteras omkring 25-30 nya lektorer eller professorer i biologi. Med runt 183 nya doktorer per år innebär det att en av sex eller sju biologidoktorer kommer att kunna gå vidare i karriären och bli lektor eller professor.

Ungefär samma numerära förhållande gäller för övrigt för forskarassistenstjänster. Enligt NU-databasen fanns det under förra året 91 foass-ar i biologi. Antag fyra år per foass och det är återigen runt 25 tjänster tillgängliga varje år, eller ungefär en på sju nya doktorer.

Som sagt ingen djupgående analys, men det verkar helt klart vara rätt tufft att göra akademisk karriär i biologi i Sverige också.

Frågan är också hur ”rätt” fördelning av resurser, på universiteten mellan doktorander, postdocs, foass-tjänster och seniora forskartjänster egentligen ser ut?

1. Check E (2007) More biologists but tenure stays static. Nature 448, 7156: 848.

Vad gör ett universitet?

I och med att nye universitetskanslern von Bism...förlåt Flodström föreslagit en minskning av antalet universitet från dagens 16 till kanske fem, så inställer sig naturligtvis ett par intressanta frågor: Vilka universitet bör vara kvar? Men än intressantare, vad är det som gör ett universitet och efter vilka kriterier skall universiteten/högskolorna bedömas?

Bo Rothstein sticker ut hakan (igen...) och föreslår att Uppsala universitet skall läggas ner för att de inte uppfyller kravet på lärofrihet. Han skriver med humor den gode Rothstein, och det han skriver har en poäng. Tyvärr gäller det väl inte endast för Uppsala att den akademiska friheten ibland är rätt begränsad. Vad man än tycker om Rothsteins artikel så ger den i alla fall anledning till att fundera över det där med universitet kontra högskolor.

En gång i tiden var det enkelt: ett universitet hade utbildning inom alla fakulteter. Numera är kraven luddigare. Ett universitet

• har grundutbildning och forskning som är väl etablerad och av god vetenskaplig kvalitet.
• har en tillräcklig omfattning av grundutbildningen och utbildning inom ett antal ämnesområden.
• har en tillräcklig omfattning av forskningsverksamheten och forskning inom ett antal ämnesområden.
• har praktiska förutsättningarna, till exempel lokaler och utrustning, att bedriva grundutbildning och forskning.
• har goda internationella kontakter inom grundutbildning och forskning.
• uppfyller kraven för att självständigt inrätta professurer och utfärda doktorsexamen.

Frågan är vad Flodström menar med universitet när han säger att vi skall ha fem stycken. Jag antar att det är de breda, stora universiteten som avses. Spetsforskningsinstitut som Karolinska och KTH har ju också universitetsstatus, och att lägga ner dem vore ju olyckligt då de ju bedriver just den internationellt framstående forskning som Flodström efterlyser.

Jag tror att just sådana smalare institut som bedriver stark forskning inom ett begränsat område har en framtid. På så sätt skulle man nästan kunna säga att fler universitet skulle vara bra. Det beror lite på vilket värde man lägger i ordet universitet. Nyttigt vore också man skulle kunna få svenska företag och eldsjälar att delta mer i forskningsfinansieringen på lång sikt. Ericssonprofessuren i nanovetenskap vore väl inte orimligt att tänka sig.

Det svenska systemet för högre utbildning lider idag av elefantiasis och av en socialdemokratisk alla-skall-med-ideologi. En stark svensk forskningsmiljö kräver inte bara ett förändrat antal universitet, utan en översyn av systemet från finansiering till kultur. Det är dags att vi inser att ett elittänkande är nödvändigt för att man skall bli riktigt bra. SOK:s elitprogram möts inte av stora protester. Varför skulle inte Sveriges elitforskare/studenter kunna få samma stöd.

Det vore intressant att se en seriös diskussion om vilken inriktning Sverige skall ha på forskning och högre utbildning, och hur vi skall nå dit. En diskussion som inte tar avstamp i vad vi har nu utan vad vi vill ha!

Andra bloggar om: utbildning, forskning, forskningsfinansiering, universitet, anders flodström. Intressant?