Strängt om strängar

Publicerat i Folkvett nr 1/2007.

Not even wrong: The failure of string theory and the search for unity in physical law. Peter Woit. Basic Books, New York, 2006, 291 s. ISBN 978-0-465-09275-8.

The trouble with physics: The rise of string theory, the fall of a science, and what comes next. Lee Smolin. Houghton Mifflin, Boston, 2006, 392 s. ISBN 978-0-618-55105-7.

Elementarpartikelfysiken gick länge framåt med stormsteg. Experiment, med tiden allt dyrare, och teori, med tiden allt mer matematiskt sofistikerad, växelverkade och drev på varandra. Ibland fanns massor av empiriska resultat som inte var teoretiskt förstådda och ibland fanns intressanta teoretiska förutsägelser som experimentalisterna så småningom lyckades verifiera. Denna lyckliga tid slutade ungefär 1973 med en teori som kallas standardmodellen, och som stämde med alla dittills gjorda experiment, samtidigt som kostnaden för nya experiment blev så stor att utvecklingen stannade av.

Teoretiska fysiker var inte speciellt nöjda med standardmodellen just för att den kanske mest är en modell snarare än en vacker teori; den innehåller löst sammanfogade delar och massor av parametrar (talvärden) som måste bestämmas experimentellt och stoppas in för hand. Dessutom är gravitationskraften, som beskrivs av Einsteins allmänna relativitetsteori, inte ens med. En riktigt bra teori för verkligheten bör få med alla krafter och förutsäga alla mätningar med hjälp av ett fåtal begrepp, ekvationer och ett litet antal behövliga parametervärden. Ansträngningar att förena alla naturens olika krafter i en vackrare och mera övergripande teori fortsatte, i början med stor optimism. Det skrevs böcker om att fysiken höll på att ta slut och att en bra teori om allt (”TOE”, theory of everything) snart skulle vara fullbordad.

Det visade sig dock snart att optimismen var något förhastad. Ett spår som i början ett fåtal pionjärer (bl.a. Green och Schwartz) körde in på kom att kallas strängteori, därför att elementarpartiklar enligt detta synsätt inte längre uppfattades som punkter utan som små trådar eller strängar. På grund av en del teoretiska framsteg drog denna teori till sig allt fler fysiker och blev allt mera dominerade i den grupp av teoretiska fysiker som hade sina rötter i elementarpartikelfysiken. Strängteori har nu länge varit den ledande typen av teori för verkligt fundamental fysik. Efter att strängteorin inkorporerat en matematisk teknikalitet som kallas supersymmetri talade man om supersträngteori. En lockande aspekt var att gravitationen eventuellt kunde beräknas problemfritt inom teorin. Med tiden blev strängteorin så dominerade att endast teoretiska fysiker som var framstående inom området kunde räkna med karriär vid de bättre universiteten. Teorin karaktäriseras snarare av att vara tekniskt krävande än av begreppsmässigt djup. Teoretiska begrepp som extra dimensioner, avancerade matematiska symmetrier, kvantfält, krökta rum och topologi är alla med.

År 2005 var världsfysikåret, till minne av de enorma framsteg som Einstein publicerade hundra år tidigare. Kanske kommer 2006 att bli ihågkommet som året då strängteorin föll från sin piedestal. I varje fall var det året då två välskrivna, vältaliga och angelägna böcker kom ut som påpekade att ”kejsaren har inga kläder”. Strängteorin gör inga förutsägelser som kan testas experimentellt. Man kan inte beräkna någon av de många konstanterna i standardmodellen med hjälp av strängteorin. I stället har teorin utvecklats till att vara ett gigantiskt landskap av teorier och det hävdas på allvar, åtminstone av en del strängteoretiker, att universum kunde lyda vilken som helst av dessa; eller kanske att det finns ett universum för varje strängteori och att vi råkar befinna oss i ett universum där intelligent liv råkar kunna uppkomma. Detta kallas att åberopa den ”antropiska principen” och är en gammal idé, men den har aldrig varit rumsren inom fysiken eftersom de inte kan verifieras observationellt. Den antropiska principen är i bästa fall bra metafysik.

De två författarna Woit och Smolin är båda framstående forskare med stor integritet. Woit har varit inom elementarpartikelfysiken men har glidit över till att mera bli matematiker. Hans bok är kanske lite kompaktare och mera teknisk men ingen av böckerna har några formler utan är skrivna för en bred allmänhet. Woit framhåller bl.a. att även om det faktiskt har förekommit en del ömsesidigt befruktande samarbete mellan matematik och strängteori så är det mesta av strängteorin inte tillräckligt stringent för att vara bra matematik. Eftersom ingenting kan jämföras med experiment och observationer är den heller inte fysik.

Ett av kapitlen i Woits bok, Not Even Wrong, kallas Bogdanovaffären. Den beskriver hur ett par franska bröder lyckats med någon sorts omvänd Sokal-bluff. Alan Sokal är fysiker och publicerade 1996 en helt meningslös bluffartikel, full med goja och korrekt jargong, i en postmodernistisk tidskrift. Han gjorde detta för att påvisa hur rent trams publiceras inom den så kallade postmodernismen, vars främsta ståndpunkt är att allt är en social konstruktion. Bröderna Bogdanov, föreföll det en del, skrev just sådana artiklar i fysik, men inte för att avslöja etablissemanget utan för att få doktorsexamina och kanske universitetstjänster på meriterna. De lyckades åtminstone med det förstnämnda. Ett par verkligt ansedda tidskrifter tog in deras alster, dessutom samma artikel i flera tidskrifter. Det uppstod en viss debatt om det fanns något av värde i artiklarna men bland dem som alls brydde sig uppstod en konsensus att de var exceptionellt dåliga, på gränsen till det skrattretande.

Smolins bok, The Trouble with Physics, är längre och bredare och diskuterar fundamental teoretisk fysik allmänt, var den står idag och vad som är dess mest påträngande problem. Vart den kanske bör gå, och med vilka metoder, diskuteras också. På det sättet är den mera konstruktiv än Woits bok som koncentrerar sig på att kritisera. Icke desto mindre är kanske just därför Smolins avfärdande av strängteorin tyngre. Delvis också därför att Smolin är en mera känd och tyngre teoretisk fysiker som själv varit inblandad i strängteori. Han beskriver ingående att en av de saker som lockade honom till området var den allmänt accepterade ståndpunkten att gravitationen skulle kunna beräknas matematiskt korrekt inom teorin. Senare när han började gräva efter bevis och originalreferenser till artiklar där bevisen skulle finnas visade sig ståndpunkten väldigt ihålig. Bevisen som fanns var ofullständiga och opålitliga. Baserat på dem hade det dock vuxit fram en myt om att problemet var löst. Inte särskilt många hade kollat ordentligt.

Båda författarna ondgör sig över de sociologiska mekanismer som lett till strängteorins dominerade ställning under de senaste decennierna. Skall den teoretiska fysiken kunna repa sig och gå vidare måste dessa sociologiska mekanismer bort. Jag har själv fått uppfattningen att en del av mina kollegor gav sig in på området därför att det var modernt; och det är så man gör karriär. Inte av någon inre övertygelse om att detta är Sanningen. Och, visst, det blev karriär för en del, men någon riktigt bra teoretisk fysik blev det inte. Dock säger Smolin, ”[A]tt kritisera strängteorin är inte vårt jobb. Vårt jobb är att uppfinna den rätta teorin.” Hur åstadkommer man då det, och hur räddar man den teoretiska fysiken? Smolins, och mitt, råd är att man måste satsa på personer med originalitet, djup och integritet. Inte på karriärsugna räknenissar. Som vanligt är det dock lättare sagt än gjort.

Hanno Essén