Alle indlæg af Johan Fynbo

Stephen Hawking i København

24. august fik jeg en helt usædvanlig fødselsdagsgave, nemlig muligheden for at opleve et foredrag med den verdenskendte Engelske teoretiske astrofysiker Stephen Hawking. Stephen Hawking besøgte Danmark i.f.m. en konference i Videnskabernes Selskab. Med rettidig omhu var det lykkedes Carlsberg fondet at få Stephen Hawking engageret til et offentlig foredrag i DRs koncertsal.

Foredragets titel var “Quantum Black holes” – Kvantesortehuller. På forbløffende 18 minutter var foredraget udsolgt, så for at imødekomme denne overvældende interesse for foredraget blev der også transmitteret direkte til 27 biografer landet over. Det må være den største videnskabsformidlingsbegivenhed i Danmark i årtier.

I DR koncertsalen var tilhørene blevet instrueret i at komme i god tid. Tilmed var foredraget en smule forsinket, så der opbyggede sig en intens stemning af forventning. Efter en åbningstale fra Professor Flemming Besenbacher, som er formand for Carlsbergfondet, kom Stephen Hawking ind på scenen sammen med en assistent til stor applaus fra publikum.

Stephen Hawkings foredrag bestod af række foredrags-slides med tilhørende forindtalt tale fra Stephen Hawking. Jeg tror han skiftede fra den ene slide til den næste v.h.a. en muskel i ansigtet. I øvrigt var han der bare – som en mærkelige tilstedeværelse. For mig var foredraget et stor oplevelse af to grunde. Først og fremmest synes jeg fysikken er dybt interessant.

Stephen Hawking forklarede hvad sorte huller er: områder med så intense tyngdefelter, at der findes en mindste afstand hvorfra intet kan slippe bort. Alt der kommer indenfor denne grænse, kaldet Schwarzschild-radius, er uafvendeligt fanget og kan ikke slippe bort. Dette gælder også for lys. Stephen Hawking sammenlignede med en kajak-roer på vej mod Niagaravandfaldene: så længe man er over faldet kan man undgå at falde ned, men er man først kommet ud over kanten, så er der ingen vej tilbage. Han fortalte også om tidligere vigtige bidragere til studiet af sorte huller, f.eks. John Wheeler og Roger Penrose. Dernæst kom han ind på det fænomen han er mest kendt for: Hawkingstråling. Sorte huller er ikke uforanderlige kosmiske gravstene for kosmiske katastrofer, men derimod forgængelige objekter. P.g.a. en for store sorte huller som dem vi kender uhyre langsom udsendelse af stråling vil de langsomt fordampe. Hawking udviklede også tanken om hele Universet som en dannelsen af et sort hul spillet baglæns i tid. Jeg gad vide om begrebet Hawkingstråling også er relevant for Universet som helhed?

Endelige omtalte han den problemstilling, der har optaget ham senest nemlig det såkaldte informationsparakdoks og det væddemål han har indgået i den forbindelse: hvis sorte huller kan fordampe, hvad sker der så med den information, der var indeholdt i det materiale, der forsvandt ind i det sorte hul?

Jeg vil ikke rode mig dybere ud i denne problemstilling, men istedet henvise til Suskinds bog: The Black Hole War. Jeg tror ikke den endelig løsning på disse problemer er fundet og deri ligger det mest interessante: dette er et fundamentalt problem og i fysikken er problemer en gave fra himlen. De er nemlig det første og vigtigste skridt på vejen mod nye indsigter.

Den anden grund til, at foredraget var en stor oplevelse er mennesket Stephen Hawking. Der er noget essentielt menneskeligt over ham som han sidder der i sin kørestol. Hans foredrag rummede stor humor og varme – og det er gribende at opleve, hvordan Hawking kan nå ud til sit publikum med denne varme og humor trods hans handicap.

For mig er mennesket, og vores sære bevidsthed og dens stræben efter forståelse, lige så interessant som de sorte huller som denne særlige bevidsthed, Stephen Hawking, fortalte os om 24. august 2016.

Efter foredraget blev Stephen Hawking mødt med et langvarigt stående applaus. Der var kærlighed i luften. Det hele blev afsluttet med gode øl fra Jacobsen bryg.

Hjerne, Sprog og Virkelighed

For nogle år siden deltog min tvillingebror Hans og jeg i en undersøgelse på Glostrup sygehus, Center for Neuropsykiatrisk Skizofreniforskning (efter sigende var vi med som kontrolsample), som involverede, at vores hjerner skulle undersøges på diverse leder og kanter. Dette involverede både undersøgelser af vores kognitive evner (hvor min bror som sædvanlig var en anelse skarpere end mig – på trods af et han og jeg er genetiske kloner) og diverse målinger på hjernen. Blandt andet skulle vi gennem en ca. 2 timer lang MR-scanning og på billedet herunder kan man se, hvordan mit hoved ser ud inden i.

En MR scanning af min hjerne.
En MR scanning af min hjerne.

Dette billede leder mig frem til et af mine yndlingsemner, nemlig spændingsfeltet mellem vores hjerner, sprog og den virkelighed vi prøver at begribe. Mit udgangspunkt er følgende: vi mennesker er et blandt et utal (faktisk flere millioner) arter på jorden. Vi forestiller os, at alle de andre arter på jorden ikke er i stand til at fatte, hvordan verden i virkeligheden hænger sammen (f.eks. naturlovene, hvor vi er i verdensrummet, hvordan livet udvikler sig, hvordan universet begyndte og måske ender). Ovid formulerer det sådan her i “Forvandlinger”:

Ellers går dyrene bøjet,
med blikket rettet mod jorden,
men mennesket bød han at rejse sit åsyn
og skue mod himlen og hæve sit hoved i vejret,
op imod stjernernes vrimmel.
Sådan blev det, der just var råt og uformeligt mudder,
forvandlet til noget nyt:
til menneskeskikkelsens former.

I teksten står der egentlig ikke “dyrene”, men “de umælende væsener”. De umælende væsener – dem uden sprog – er anderledes end vi mennesker. Vi stræber efter himlen, mens dyrene er jordbundne og mere primitive væsener. Men det må så næsten uvægerligt være sådan, at vi også er begrænsede i vores fatteevne og at der er aspekter af virkeligheden som vi ikke (op)fatter. Alternativt har vi passeret en form for tærskel, hvor vi lige pludselig forstår Universet som det er, mens de andre arter ikke gør, men det forekommer mig naivt og usandsynligt. Dette er naturligvis ikke nogen særlig frugtbar diskussion i og med at vi meget vanskeligt (eller langsomt gennem evolution) kan sætte os ud over vores menneskelige begrænsing. I princippet kunne vi en dag møde en mere udviklet civilisation som kunne hjælpe med at “åbne vores øjne”. Ikke desto mindre synes jeg det er et interessant emne at “gå rundt om” og det vil jeg forsøge i dette klumme indlæg v.h.a. citater fra kloge folk. jeg undskylder på forhånd, at indlægget bliver lidt langt og ikke særlig klart i spyttet. Her trøster jeg mig ved Niels Bohrs ord: “Det modsatte af sandhed er enkelthed”.

Sproget i hjernen

Først er det interessant og komme omkring hvad vi har lært om sprogcentre i hjernen.

Her citerer jeg fra Den store Danske:

De hjernebarkområder, der ligger tæt på de såkaldte motoriske og sensoriske områder, er funktionelt knyttet til disse. Således er sprogfunktionen lokaliseret til to hjernebarkområder i venstre hemisfære. Det ene, Brocas talecenter (beskrevet af den franske kirurg og antropolog Paul Broca), beliggende lige foran den motoriske cortex, er nødvendigt for menneskets taleevne, da det kontrollerer taleorganets muskulatur. Personer med læsioner af dette område får motorisk eller ikke-flydende afasi med langsom, besværet tale i telegramstil, men de kan ofte synge, og deres forståelse af det talte og skrevne sprog er intakt. Det andet sprogcenter, Wernickes talecenter (beskrevet 1874 af den tyske neurolog Carl Wernicke), ligger tæt ved tindingelappens hørecenter, og en skade her fører til sensorisk eller impressiv afasi, hvor taleproduktionen er hurtig og ubesværet (flydende afasi), men sprogindholdet er svært at forstå eller helt uforståeligt som ved sort tale, mens personer med denne afasiform kan skrive pæne, men indholdsløse breve. Beskadigelse af andre områder af hjernebarken kan give karakteristiske udfaldssymptomer som fx manglende evne til at opfatte den modsatte legemshalvdel eller mangel på orienteringsevne. Konsekvenserne af forskellige hjerneskader er beskrevet af den russiske neuropsykolog A.R. Luria.

Det er interessant, at skader specifikke steder i hjernen hæmmer evnen til at udtale (Brocas talecenter, motorisk afasi) og forstå/formulere (Wernickes talecenter,  sensorisk eller impressiv afasi). Afasi kommer af græsk: ‘a’ er nægtende og fasis betyder “tale”. Vores sprogevner er altså i høj grad bestemt af hjernen – endda bestemte steder i hjernen.

Kvantemekanikken

Med afdækningen af de fænomener, der gav anledning til udviklingen af kvantemekanikken for knap 100 år siden nåede vi frem til dele af virkeligheden som ligger fjernt fra de hverdagserfaringer, der har været med til at præge menneskets hjerne de seneste hundredetusinde år eller så. Niels Bohr, som min arbejdsplads er opkaldt efter, var en umådelig klog mand og han så meget klart den nye erkendelsessituation “kvanteverdenen” blotlagde. Det bringer os til sproget. Blandt andet skrev Bohr (her gengivet på engelsk):

“What is it that we humans depend on? We depend on our words… Our task is to communicate experience and ideas to others. We must strive continually to extend the scope of our description, but in such a way that our messages do not thereby lose their objective or unambiguous character … We are suspended in language in such a way that we cannot say what is up and what is down. The word “reality” is also a word, a word which we must learn to use correctly.”  

(Citeret fra Philosophy of Science Vol. 37 (1934), p. 157, and in The Truth of Science : Physical Theories and Reality (1997) by Roger Gerhard Newton, p. 176)

Det er en vigtig pointe Bohr her trækker frem. Vi hænger i sproget. Vi er pisket til at bruge sproget, hvis vi vil tale sammen om vore erfaringer. Vi må konstant stræbe efter at udvide og forfine sproget, så vi på mest mulig objektiv måde kan formidle vore erfaringer til hinanden. I studiet af den mikroskopiske verden mødet denne bestræbelse nogle meget bizarre problemer:  For at beskrive et fysisk fænomen i den mikroskopiske verden (f.eks. elektroner) må vi benytte elementer, hvis nøjagtige angivelse gensidigt udelukker hinanden, men som alle er nødvendige for at give en fuldstændig beskrivelse af fænomenet. Dette kaldte Bohr for komplementaritetsprincippet. Der er et interessant Bohr-citatet, hvor dette bredes lidt ud: “Der findes to slags sandheder: Trivialiteter, hvor det modsatte er åbenbart urimeligt, og dybe sandheder, som kendetegnes ved, at deres modsætning også er en dyb sandhed.

Virkeligheden er ikke så lige til.

Jeg finder dette komplementære træk ved vores virkelighedsbeskrivelse meget svært at forstå, og jeg tænker, at vi her befinder os et sted, hvor vores (i hvert fald min) hjerne har svært ved at følge med, da den mikroskopiske verden er helt hensides de erfaringer, der har præget vore hjerners funktionalitet. Vi er nået til et sted, hvor udvidelsen af sproget for at beskrive de ny-opdagede sider af virkeligheden gør det svært for vores hjerner at følge med.
En intéressant pointe er her, at matematikken ikke har noget problem med at følge med. Jeg kunne godt tænke mig at se, hvad kloge folk kan sige om forholdet mellem sprog, virkelighed og matematik – det er et yderst interessant emne som jeg desværre ikke føler jeg kan belyse.

For at komme problemstillingen Sprog/Virkelighed nærmere har jeg fundet nogle andre kloge ord om sproget og virkeligheden. Wilhelm von Humboldt skrev i 1800-tallet:
“Language is deeply entwined in the intellectual development of humanity itself, it accompanies the latter upon every step of its localized progression or regression; moreover, the pertinent cultural level in each case is recognizable in it. … Language is, as it were, the external manifestation of the minds of peoples. Their language is their soul, and their soul is their language. It is impossible to conceive them ever sufficiently identical… . The creation of language is an innate necessity of humanity. It is not a mere external vehicle, designed to sustain social intercourse, but an indispensable factor for the development of human intellectual powers, culminating in the formulation of philosophical doctrine.” 

(Citeret fra Wilhelm von HumboldtHumboldt: ‘On Language’: On the Diversity of Human Language Construction and Its Influence on the Mental Development of the Human kind.)

og
“The interdependence of word and idea shows clearly that languages are not actually means of representing a truth already known, but rather of discovering the previously unknown. Their diversity is not one of sounds and signs, but a diversity of world perspectives [Weltansichten].” 

(Citeret fra The Linguistic Relativity Principle and Humboldtian Ethnolinguistics : A History And Appraisal (1963) by Robert Lee Miller, and The Linguistic Turn in Hermeneutic Philosophy (2002) by Cristina Lafont).

Humboldt beskriver meget fint sprogets dynamiske natur. Sproget afspejler vores “blik” på og billede af verden og hvert sprog er præget af sprogbærernes verdensforståelse. Humboldt fortsætter det sidste citat med:

“… The sum of the knowable, as the field to be tilled by the human mind, lies among all languages, independent of them, in the middle. Man cannot approach this purely objective realm other than through his cognitive and sensory powers, that is, in a subjective manner.”  

Med andre ord: vores stræben efter at gribe den objektive virkelighed er begrænset af vores kognitive evner (hjerner) og af vores begrænsede (evt. forfinede gennem instrumenter) sanseapparat.

Edward Sapir, der var en Amerikansk lingvist og antropolog, der levede fra 1884 til 1939, gik endnu videre med dette synspunkt:
Human beings do not live in the objective world alone, nor alone in the world of social activity as ordinarily understood, but are very much at the mercy of a particular language which has become the medium of expression for their society. The fact of the matter is that their “real world” is to a large extent unconsciously built up in the language habits of the group…. We see and hear and otherwise experience very largely as we do because the language habits of our community predispose certain choices of interpretation.

Hvert sprog indebærer (eller er tonet af) en bestemt verdenstolkning som præger, hvad der kan siges i det enkelte sprog og måske endda påvirker, hvad der erfares af  i den enkelte sprogkreds.

Endelig vil jeg citere filosoffen Ludwig Wittgenstein (f. 1889, d. 1951) som også har sagt meget interessant om forholdet mellem sprog og virkelighed:

“If a lion could talk, we could not understand him.”
“The limits of my language means the limits of my world.”
“Whereof one cannot speak, thereof one must be silent.”
“Like everything metaphysical the harmony between thought and reality is to be found in the grammar of the language.”
“Logic is not a body of doctrine, but a mirror-image of the world. Logic is transcendental.” 
“Our greatest stupidities may be very wise”
“Philosophy is a battle against the bewitchment of our intelligence by means of our language.”
“If people never did silly things nothing intelligent would ever get done.”

Det er nogle interessante citater som er gode at fundere over.

Poetiske udtryk for sprogets begrænsning

Nogle af de ideer der er belyst herover er også ubeskrevet smukt poetisk, f.eks. af Piet Hein:

Den farvede verden – En fabel
Muldvarpen dybt i sin natmørke gang,
fra solen og dagen vendt bort,
grynted en underlig sortsynet sang,
om at verden var ravende sort.

Musen, som bygged i visnende løv
sin blad-rede lukket og lun,
peb på en vise blandt smuldrende støv,
om at verden var efterårsbrun.

Blodcellen inde i årernes net,
som strømmed i bankende stød,
bruste den hymne, som aldrig blir træt,
om at verden var glødende rød.

Fuglen i skovenes trækronehvælv,
hvor lys er som lys i en brønd,
fløjted en kort melodi for sig selv,
som forkyndte, at verden var grøn.

Fisken i havet med skæl-panser på
og haren i kornmarkens skjul
nynned, at den var naturligvis blå
og selvfølgelig simpelthen gul.

Menneskene gik under skyer af gråt
I rugende selvmordshumør.
De svarede blot, at de vidste det godt:
Verden var uden kulør.

Men højt gennem himlens dugdråbede rum
slog regnbuen blændende bro.
Og verden stod spejlet i hvert af dens bånd.
Og regnbuen – regnbuen lo.

og igen Piet Hein:

Ordet
Først var de navnløst virkelige ting.
Så skabtes ordet til at ordne kaos.
Et greb på tingen! Men en tryllering
som snart drog verden nær, snart holdt den fra os.

Og ordet blev en verden for sig selv
der skød sig ind imellem os og tingen.

Og vi var fanget i dets himmelhvælv.

Og uden ordets verden var der ingen.

Men du skal bo på denne nøgne jord
og ta det liv igen som blev mig nægtet.
Og du skal æde anden ånd end ord
og eje andet lys end intellektet.

Din kamp skal gøre livet livet værd.
Din ånd er ild. Den ulmer. Lad den brænde.
Der er eet liv. Det leves nu og her.
Der er een virkelighed.
Det er denne.

Mystikere

Den sidste vinkel på problemstillingen Hjerne, Sprog og Virkelighed som jeg gerne vil kort forbi er begrebet “mystik”. Ordet kommer af græsk, hvor det betyder “indviet”. Normalt er ordet et naturvidenskabsfolk rynker på næsen af, men i denne sammenhæng er det interessant, da det betegner en anden måde at stræbe efter forståelse og indsigt end den sproglige. Hos wikipidia læser man:
“mystik er en religiøs praksis hvor aktøren stræber efter at opnå en særlig mental forbindelse til den transcendente og mere ægte/bedre verden (Unio Mystica). Aktøren oplever at skellet mellem selvet og omgivelserne forsvinder, og at det smelter sammen med det oplevede. Inden for forskellige religioner kan den mystiske oplevelse have forskellige betegnelser; fx åndelig bevidsthed, kommunion med eller kontakt til det guddommelige, åndelige sandhed eller gud. Kontakten kan beskrives gennem forskellige termer som intuition, indsigt eller direkte åbenbaring.

Forestillingerne, om hvad mystikeren oplever, varierer alt efter religiøs tradition, og inkluderer fx troen på eksistensen af en reel virkelighed adskilt fra vores egen, men som ikke kan sanses på normal vis, eller at den menneskelige forstand er i stand til at opfatte denne verden på en måde der ikke kan beskrives intellektuelt eller logisk. Et almindeligt tema inden for mystiske traditioner er at hele verden er en sammenhængende enhed, og formålet med den mystiske praksis er at opleve denne enhed som reel. De vigtigste teknikker for at opnå oplevelsen er meditation og kontemplation.”

Hjemme har jeg en interessant bog: The Cloud of Unknowing (Middle English: The Cloude of Unknowyng), som er et anonymt værk skrevet af en kristen mystiker i 1300-tallet. Han skriver:

“For He can well be loved, but he cannot be thought. By love he can be grasped and held, but by thought, neither grasped nor held. And therefore, though it may be good at times to think specifically of the kindness and excellence of God, and though this may be a light and a part of contemplation, all the same, in the work of contemplation itself, it must be cast down and covered with a cloud of forgetting. And you must step above it stoutly but deftly, with a devout and delightful stirring of love, and struggle to pierce that darkness above you; and beat on that thick cloud of unknowing with a sharp dart of longing love, and do not give up, whatever happens.”
– og
“When we intend to pray for goodness, let all our thought and desire be contained in the one small word “God.” Nothing else and no other words are needed, for God is the epitome of all goodness. Immerse yourself in the spiritual reality it speaks of yet without precise ideas of God’s works whether small or great, spiritual or material. Do not consider any particular virtue which God may teach you through grace, whether it is humility, charity, patience, abstinence, hope, faith, moderation, chastity, or evangelical poverty. For to a contemplative they are, in a sense, all the same. Let this little word represent to you God in all his fullness and nothing less than the fullness of God.”

Lignende tanker finder man i østens filosofi, f.eks.:

Speech and Silence: “Speech is blasphemy, silence a lie. Above speech and silence there is a way out.”

I-tuan (義端) one of Nan-ch’uan’s great disciples (The Golden Age of Zen 250, 322 n.13)

Inexpressible: What is inexpressible is inexhaustible in its use.”
A Chinese Zen master (The Golden Age of Zen 253, 322 n.19)

Jeg har læst Harald Bloom citere Nietzsche for dette lignende udsagn: “Det, som vi kan finde ord for, er allerede dødt i vore hjerter. Der er altid en form for foragt i det at tale.”

Jeg er ikke sikker på, at jeg fuldt forstår disse tanker, men jeg fornemmer, at de “har fat i noget”. Vores “hjerners” stræben efter virkelighed er ikke kun sproglig – der er mere at hente.

For at slutte, hvor jeg begyndte: jeg mener der er interessante forhold mellem sprog, virkelighed og vores hjerner. Vi ved idag, at der er specifikke sprogcentre i hjernen (Brocas og Wernickes  talecentre) som styrer vores evne til at udtale og forstå sprog. Vores udforskning af verden tvinger os konstant til at udvide og forfine sproget, så vi kan formidle vore erfaringer til hinanden på entydig måde. Endelig er det vigtigt at huske, at vores tilgang til “virkelighed” ikke er ren sproglig. Der er andre indsigter at hente.

Detektion af gravitationsbølger: en videnskabelig revolution!

Siden tidernes morgen har vi studeret kosmos ved at betragte det lys som når ned til os fra stjerner, planeter, galakser. Med tiden har vi forfinet vores teknikker således at vi i dag ikke kun studerer kosmos med det synlige lys, som vores øjne kan se, men over hele det elektromagnetiske spektrum fra den langbølgede radiostråling til den kortbølgede og ekstremt energirige gammastråling. Ud over lyset har vi hidtil haft meget få andre måder at studere kosmos på (f.eks. neutrinoer og kosmisk stråling). Idag er der annonceret, at et nyt vindue har åbnet sig til kosmos: gravitationsbølger.

Hvad er gravitationsbølger?

Det lys vi ser med øjnene er et elektromagnetisk fænomen. Lys kommer groft sagt fra elektrisk ladede partiklers bevægelser (helt præcist fra deres accelerationer). Når elektronerne skifter fra én energitilstand til en anden inde i brintatomer, så udsendes der et lille lysglimt. Når elektroner og ioner i en varm gas bevæger sig rundt med stor fart (eller rettere accelerationer), så udsender gassen varmestråling.

Gravitationsbølger er et lignende fænomen, der kommer når tunge legemer (altså ting der vejer noget) accelereres. Normalt er dette signal yderst svagt, men i ekstreme tilfælde udsendes der et signal som faktisk kan måles. Der skal noget meget ekstremt til, før dette signal kan måles med de instrumenter, der findes idag – f.eks. dannelsen af sorte huller.

Dette signal måles ikke med kameraer som for lys, men med særligt følsomme såkaldte interferometre som kan måle ganske små forstyrrelser i rummets krumning. I et interferometer sendes laserstråler ud i to retninger vinkelret på hinanden og langt ude rammer strålerne så spejle, der sender lyset tilbage igen.

Ved at lade de to stråler interferere med hinanden (ligesom to vandbølger, der støder sammen), kan man måle små variationer i afstandene til de to spejle med en nøjagtighed, der er en meget lille brøkdel af lysets bølgelængde (faktisk omkring en tusindedel af protonens størrelse). Det mest følsommer inerferometer er i dag det såkaldte Advanced LIGO interferometer, hvor de to arme er omkring 4 km lange.

Advanced LIGO

LIGO interferometeret: https://www.advancedligo.mit.edu

I dag er det annonceret, at Advanced LIGO, faktisk har målt et signal. Det er kæmpestort og markerer et kollosalt gennembrud for forskningen. Det målte signal skulle passe med det forventede signal fra sammenstødet af to sorte huller med masser på henholdsvis 36 og 29 solmasser. Signalet kom fra en afstand af ca. 1,3 milliarder lysår. De to sorte huller har kredset om og langsomt nærmet sig hinanden p.g.a. udsendelse af gravitationsbølger. Til sidst er de så stødt sammen i en gigantisk kosmisk kollision, og det er denne kollision, der har givet anledning til det signal, der nu er målt.

Denne videnskabelige revolution er vigtig er flere årsager. Først er det en bekræftelse af Einsteins relativitetsteori for tyngdefelter, der er langt mere intense end hidtil testet. Dernæst er det meget overraskende af astrofysiske grunde: Det er svært at forstå, hvordan så store sorte huller skulle blive dannet – specielt i et binært system.

Det bliver yderst interessant at følge, hvordan vi i det kommende måneder og år vil detektere flere af disse signaler og dermed opbygge et større og større statisktisk materiale omkring disse ekstreme kosmiske begivenheder. Endvidere går der nu en intens jagt igang efter elektromagnetiske signaler fra de samme begivenheder, der har udsendt gravitationsbølgerne. Danske forskere ved Niels Bohr Institutet er involveret i dette spændende forskningsfelt.

Hvorfor grundforskning?

I disse tider, hvor grundforskningen i Danmark i nogen grad er under pres er det vigtigt at kaste mere lys over, hvad grundforskning er og hvorfor den er vigtig. Et godt sted at starte er hos den romerske digter Ovid som i første sang i ‘Forvandlinger’ skriver om det, der adskiller os mennesker fra dyrene :

Ellers går dyrene bøjet,
med blikket rettet mod jorden,
men mennesket bød han at rejse sit åsyn
og skue mod himlen og hæve sit hoved i vejret,
op imod stjernernes vrimmel.
Sådan blev det, der just var råt og uformeligt mudder,
forvandlet til noget nyt:
til menneskeskikkelsens former.

Astronomien, som er mit eget (grund)forskningsfelt, benyttes altså som billede på selve kulturen.

Megen grundforskning, langt det meste, handler om at forstå specifikke processer eller nøje afgrænsede fænomener. Faktisk er det en del af videnskabens succes, at den kan afgrænse og fokusere på et specifikt spørgsmål. Sjældne gange sker der store gennembrud, hvor vi pludselig henter ny erkendelse, der sprænger rammerne eller udvider horisonten for hele vores verdensbillede. Det er interessant at stille to spørgsmål i denne sammenhæng: 1) hvordan opstår videnskabelige gennembrud? og 2) hvorfor er de vigtige for menneskeheden som helhed og ikke kun for videnskabsmænd og kvinder? For at kunne stille de spørgsmål, der er alt afgørende for at finde frem til nye erkendelser om verdens beskaffenhed, inklusiv de store gennembrud, må man prøve at se på verden som var man lige dumpet ned fra en anden planet. Dette er virkelig svært, for vi er alle bundet af vante forestillinger – langt mere end vi tror. Det vi ser er ikke ”verden som den er”, men et billede, der er dybt farvet af det verdensbillede vi er indhyllet i og som vi bærer med os. Gennembrud sker, når vores vante forestillinger afsløres som falske og illusoriske, eller i hvert fald mangelfulde, eller hvor vi pludselig får adgang til viden om nye ukendte dele af verden – hvide pletter på verdenskortet. Det er evnen til at se verden ”ny”, uden vanens slør, som er vigtig for at videnskabelige gennembrud kan opstå.

Ud over denne i bedste forstand lidt barnlige tilgang til verden kræver videnskabelige gennembrud også slid, hårdt arbejde og intense brydekampe med at afdække fænomenernes hemmeligheder. En væsentlig kilde til videnskabens succes i den vestlige verden er udviklingen af det vi nu kalder den videnskabelige metode: at stille præcise spørgsmål, opstille hypoteser og afprøve disse med eksperimenter involverende nøje tilpassede instrumenter. I Dantes Guddommelige komedie siger Beatrice til Dante i en diskussion om refleksion af sollys fra månens overfalde (Paradiset, 2. sang): “…men indvendingen holder ikke hvis man gør et eksperiment – og den metode er kilde til al kunst og viden hos jer…” , så denne tanke om eksperimentets betydning var tænkt allerede i senmiddelalderen i starten af 1300-tallet, da Dante skrev.

Den kendte danske renæssanceastronom og adelsmand Tycho Brahe blev af den af mange højt elskede Mars-forsker Jens Martin Knudsen ofte hyldet som en af den moderne naturvidenskabs grundlæggere, fordi han var den første, der i slutningen af 1500-tallet for alvor forfinede den astronomiske observationskunst og søgte at opbygge et solidt observationelt fundament for studiet af himmellegemerne. Selv skrev Tycho i sin klagesang, da han faldt i unåde hos kongen og måtte forlade Danmark i 1597:

Næppe har nogen haft Sans for mit Arbejd hjemme i Danmark,
Skønt det kan lignes med det, Herkules øved tilforn.
Herkules si’er man har hjulpet den segnefærdige Atlas,
Hindred, at Himmelen faldt, udspændt fra Pol og til Pol.
Dig Ptolemæus, Alphons og Dig Kopernikus, har jeg
Rakt en Haand, naar I gled; selv stod jeg fast paa min Fod.
Himmelklodernes Gang I mægted ikke at forske,
Jeg har det gjort, og mit Værk tror jeg i Sandhed er stort.
Nye Støtter jeg rejste for Himlens straalende Hvælving,
Aldrig revner den mer, hindret har jeg dens Fald.
Eftertiden tror jeg vil yde mig Tak for min Gerning,
Lad saa min Samtid blot vise sig karrig og kold.

Tycho så virkelig vigtigheden af, at skabe et solidt fundament for verdensbilledet! Det gjorde kongen også, for han fik hele 1% af statsbudgettet til at bygge Uranienborg på den dengang Danske ø Hven. Der skal lyde et stort tak til både kongen og Tycho, fordi de på hver sin måde satte gang i denne stræben efter et fastere fundament for verdensbilledet. Samtidig er det trist at måtte beklage, at i hvert fald regeringen ligesom den gang kongen i nogen grad synes at være blevet karrig og kold overfor grundforskningen i Danmark.

Hvorfor er grundforskningen og grundvidenskabelig gennembrud vigtige for andre end videnskabsmænd og kvinder? De er vigtige, fordi vi alle må vide, hvad det er for en virkelighed vi er en del af, hvor vi kommer fra! Der ligger et element af frigørelse i at forstå, hvor vi er henne og hvor vi kommer fra. En dybere viden giver de eksistentielle grundspørgsmål hvem er vi, hvor kommer vi fra en dybere grund. Astronomien har i de seneste 100 år vist os, at vi befinder os på en planet, der kredser omkring en blandt mange milliarder stjerner i vores ”hjemgalakse” Mælkevejen. Stjerner er store ansamlinger af brint og hydrogen og en smule stjernestøv fra tidligere stjernegenerationer. Energien kommer fra kernefusion i stjernernes centre. Langt de fleste stjerner har planetsystemer, men under tiden helt forskellige fra solsystemet. Mælkevejen er en blandt mange milliarder galakser i et umådeligt stort univers, hvori energitætheden er domineret af endnu ukendt mørk stof og mørk energi. Tættere på os selv har Darwin vist, at vi er tæt forbundne med de andre levende væsener via en fælles udviklingshistorie. Kvantemekanikken har vist, at virkeligheden på det mikroskopiske niveau er fundamentalt anderledes end det vi er vant til på måder vi endnu ikke har fuldt forstået.

Disse eksempler på fundamentale erkendelser er ikke endegyldige svar om virkeligheden, men de er skridt på en vandring, der aldrig stopper og som bestandigt bringer os dybere ned i forståelsen af eksistensen. Den romerske filosof Seneca beskrev det sådan her i 7. bog i værket ”Naturvidenskabelige problemer”:

“The time will come when diligent research over long periods will bring to light things that now lie hidden. A single life time, even though entirely devoted to research, would not be enough for the investigation of so vast a subject. . . . And so this knowledge will be unfolded through long successive ages. There will come a time when our descendants will be amazed that we did not know things that are so plain to them. . . . Many discoveries are reserved for ages still to come, when memory of us will have been effaced. Our universe is a sorry little affair unless it has in it something for every age to investigate . . . . Nature does not reveal her mysteries once and for all.”

Dette er så sandt for os som det var for Seneca. En mere pragmatisk grund, som måske også har større vægt i det politiske system, er, at grundforskningen giver anledning til afledte tekniske fremskridt, der ofte langt overgår de tekniske forbedringer, vi udvikler med mere målrettet anvendt og strategisk forskning. Kvantemekanikken er nok et af de bedste eksempler. Uden kvantemekanik ingen computere, internet, solceller, og mange andre i dag essentielle opfindelser. Det er blevet anslået, at kvantemekanikken ligger til grund for 30% af USA’s økonomi. Alt det voksede frem af fri forskning – ingen havde omkring år 1900 nogen som helst ide om, at der lå dette potentiale i at forstå naturen af varmestråling, den fotoelektriske effekt og Balmer-linjerne fra brintgas. Jeg tror faktisk, at grundforskningen per investeret krone på længere sigt gør os rigere end den strategiske forskning.

Det er vigtigt at understrege, at hovedformålet med grundforskningen ikke er de afledte goder, men en følgen af driften efter at forstå verden. Hvis vi glemmer grundforskningens egentlige drivkraft, så bliver den til anvendt forskning. Anvendt forskning er i sig selv er en god ting, men den kan ikke erstatte grundforskningen, da dens perspektiv er mere snævert og nytteorienteret. Forskningen skal gå på begge ben og lige nu er den ved at blive halt.

Hvad sker der når vi dør?

Som bekendt er ingenting sikkert her i verden, undtagen døden og skatterne, men hvad sker der, når vi dør? Det spørgsmål har mennesker til alle tider været optaget af.

De fleste tilhængere af det såkaldt moderne verdensbillede vil nok sige, at med døden går vi ind i den store intethed – der er slukket, det er slut. Andre har stadig (typisk religiøse) forestillinger om eksistens på den anden side af døden og ideen om et dødsrige findes i de fleste kulturer.

I denne forbindelse er de såkaldte “nærdødsoplevelser”, d.v.s. oplevelser mennesker, der kortvarigt har været klinisk døde, men er blevet genoplivet, beretter om. Der findes et utal af sådanne beretninger af anekdotisk karakter (her er et karakteristisk eksempel). Jeg finder dette fænomen dybt interessant – tænk hvilket dybdegående skift det ville betyde for vores verdensbillede, hvis man kan vise, at bevidsthed “fortsætter” efter døden!

Tidligere har man undersøgt de minder nær-døde har fra deres nær-dødsoplevelser og fundet, at de har samme karakter i hjernen som mere normale minder (se mere her).  Nu har et forskerteam forsøgt at undersøge systematisk, med den videnskabelige metode, hvad der egentlig sker med bevidstheden i dødsprocessen og specielt er de ude efter at kunne finde empirisk evidens for bevidsthed uden for kroppen. Projektet kaldes “AWARE” ´, hvilket er et akronym for AWAreness during REsusciation – A prospective study (på dansk: Bevidsthed under genoplivining – en prospektiv undersøgelse).

Det lyder helt utroligt, men faktisk har dette forskerhold fået placeret billeder på hylder højt placeret i genoplivningslokaler på 15 sygehuse i USA, Storbritannien og Østrig. Formålet hermed er at undersøge de oplevelser af, at se genoplivningen oppefra i ud-af-kroppen oplevelser som nær-døde ofte rapporterer.  I en nyligt udkommet artikel rapportere AWARE-teamet om en undersøgelse af 2060 patienter med hjertestop. Af de 2060 overlevede 330 og heraf var 101 i stand til at deltage i omfattende interviews om deres eventuelle oplevelser. Af disse havde 46% minder inden for 7 hovedtemaer (frygt, dyr/planter, klart lys, vold/forfølgelse, deja-vu, familie, oplevelse af begivenheder efter hjertestoppet). 9% havde egentlige nær-dødsopevelser (større end eller lig 7 på den såkaldte Greyson NDE-scale).

Særligt interessant var een patient, en 57-årig mand, som havde såkaldte en “verificerbar periode af bevidst opmærksomhed hvor der ikke var nogen forventet hjerneaktivitet”, d.v.s. mere end et halvt minut efter hjertestop. Patienten havde en oplevelse af at svæve i rummet, hvori genoplivningen foregik. Han fortalte om detaljer fra genoplivning som han ikke burde have viden om. Selvom genoplivningen ikke foregik i et af de rum , hvori der var placeret højtliggende billeder, så kunne patientens oplevelser under denne ud-af-kroppen oplevelse alligevel verificeres uafhængigt (f.eks. beskrev patienten en såkaldt automatiseret ekstern defibrillator, der blev brugt under genoplivningen).

Undersøgelsen er blevet omtalt flere steder både hos videnskab.dk og i Kristeligt Dagblad. Jeg synes forskningen er meget interessant. Jeg synes specielt, at det er vidunderligt, at man her forsøger at undersøge dette fænomen på en kontrolleret, videnskabelig måde. Der er naturligvis behov for flere og større undersøgelser med et større statisktisk materiale for at bekræfte denne første  indikation af bevidsthed længere ind i døds-processen end man hidtil har troet muligt.

Skønheden i verdensrummet

Da jeg studerede astrofysik på Aarhus Universitet for en snes år siden blev vi med interesse for astronomien ofte drillet af de andre fysikstuderende og undervisere med, at astronomien jo kun handler om at se på pæne billeder. Ærindet med dette indlæg er at pege på denne drift mod skønhed som mange fejlagtigt ikke forbinder med naturvidenskab. Fascination af skønheden i naturen i bred forstand er noget langt de fleste naturvidenskabsfolk (ikke kun astronomer) deler. Skønheden findes både i fænomenerne og underliggende i naturens orden.

Siden studietiden i Århus er astronomien blevet min levevej. Jeg har nu den udsøgte fornøjelse at undervise studerende på Niels Bohr Institutet i astrofysik. Særligt stor glæde har jeg ved at undervise i Observationel Astrofysik, idet vi her hvert år i august måned har et sommerkursus for bachelor studerende ved det Nordisk Optiske TeleskopLa Palma.

I år var vi afsted med 13 studerende og to undervisere. Hensigten med kurset er at introducere de studerende til nogle centrale praktiske aspekter i det observationelle “håndværk”, f.eks. bestemmelse af, hvornår givne himmellegemer kan observeres,  hvordan man skal observere for at besvare et givet spørgsmål, hvor længe man skal observere, hvordan man kalibrere observationer, hvordan man efterbehandler.

De studerendes observationer har over årene dækket en meget bred vifte af emner rækkende fra planeter om andre stjerner til kvasarer i den anden ende af Universet. Fælles for alle skolerne er dog, at de studerende altid er interesserede i at bruge en lille del af tiden på at tage billeder af nære, smukke objekter – netop p.g.a. af den fascination af skønheden jeg nævnte.

Her vil jeg blot give et par eksempler på de studerendes observationer fra i år.

M16HaOIIIV
Messier 16 er et stjernedannende område i vores egen galakse Mælkevejen. Stjerner dannes i kolde skyer med molekyler og støv. De blå stjerner øverst til højre er nydannede, mens man for neden til venstre kan se resterne af den kolde gassky. Den grønne farve kommer fra gas, der lyser i en kraftig linie fra ioniseret ilt.
M17
Her ses en del af den såkaldte svanetåge, der er en del af et meget stort stjernedannende område i Mælkevejen. Tågen er her observeret bl.a. i et filter, der er følsom for lys fra brintgas, der lyser stærkt i rødt lys.
Arp273
Her ses et par galakser i kosmisk dans (Arp 273). Systemet er observeret i et blåt, et grønt og et rødt filter.

Flere eksempler kan ses her.

Jeg synes det er vigtigt at huske denne skønhed. Vi er grebet af grundforskning ikke kun p.g.a. at skabe økonomisk vækst, men også p.g.a. skønheden og vores længsel efter at forstå, hvad det er for en dybere virkelighed vi er en del af.

 

Hvorfor Universiteter?

 

Aktuelt er der meget debat omkring reformer af universiteterne i Danmark. Regeringen har vedtaget en fremdriftsreform med den overordnede intention at styrke “dansk økonomi, konkurrenceevne og jobskabelse.” Regeringen har også nedsat et udvalg for kvalitet og relevans, der skal foretage et “360-graders eftersyn” af uddannelserne på Universiteterne. I kommissoriet for udvalget står at læse:

Hvert år bruges ca. 14 mia. kr. på taxametertilskud mv. på de videregående uddannelser. Den massive strategiske og økonomiske satsning på at øge antallet af studerende, der gennemfører en videregående uddannelse, kan dog ikke stå alene. Det er vigtigt, at de offentlige investeringer i de videregående uddannelser anvendes målrettet og effektivt til at sikre høj faglig kvalitet i uddannelserne og relevante uddannelser i forhold til efterfølgende beskæftigelse, så de videregående uddannelser bidrager aktivt til vækst, produktivitet og velstand i Danmark. 

Endvidere er den politiske målsætning omkring kvalitet og relevans ifølge kommissoriet bl.a.: 

Kvalitet: De videregående uddannelser skal have højere kvalitet i undervisning og uddannelsesforløb, og alle studerende skal udfordres til at nå deres højeste potentiale. 

Relevans: Fokus for de videregående uddannelser skal i højere grad flyttes fra sidste eksamen til første job, så (a) flere får job i den private sektor, og (b) alle studerende tilegner sig kompetencer, der kan omsættes i relevant beskæftigelse – uanset på hvilket videregående uddannelsesniveau. 

På baggrund heraf synes jeg det er interessant at se på, hvilken role universiteter skal spille i samfundet. Platon grundlagde allerede omkring 387 f.kr. et akademi i Athen helliget filosofien. Lidt senere, omkring 335 f.kr., grundlagde Aristoteles en skole i Lyceum også i Athen, der synes at have mange af de træk, man finder i universiteter idag. Specielt har der været en tæt kobling mellem undervisning og forskning, hvilket også er centralt idag. Den arabiske kulturkreds spillede en vigtig role særligt i årene fra vestromerrigets fald og frem til Mongolernes hærgen i 1200-tallet. Et eksempel er visdommens hus i Bagdad i Irak, hvor man både studerede og oversatte de græske tekster og bedrev ny forskning. I den vestlige verden var klosterne centre for undervisning og lærd tænkning op igennem middelalderen.

Det første egentlige universitet i Europa blev grundlagt i Bologna i 1088, mens vikingetiden var ved at klinge af herhjemme. Ordet “Universitet” kommer fra “universitas magistrorum et scholarium” som betyder noget i retning af “samling af lærere og studenter”. 


“Liber ethicorum des Henricus de Alemannia”. Henrik af Tyskland forelæser for en gruppe studerende på Bolognas universitet. Billedet er fra en bog fra 1300-tallet og er malet af Laurentius de Voltolina.

Hvad skal et universitets rolle være idag? Jeg har fundet et lidenskabeligt formuleret bud skrevet midt i 1800-tallet af John Henry Newman, der bl.a. var rektor på University college i Dublin:

It is the place to which a thousand schools make contributions; in which the intellect may safely range and speculate, sure to find its equal in some antagonist activity, and its judge in the tribunal of truth. It is a place where inquiry is pushed forward, and discoveries verified and perfected, and rashness rendered innocuous, and error exposed, by the collision of mind with mind, and knowledge with knowledge. It is the place where the professor becomes eloquent, and is a missionary and a preacher, displaying his science in its most complete and most winning form, pouring it forth with the zeal of enthusiasm, and lighting up his own love of it in the breasts of his hearers. It is the place where the catechist makes good his ground as he goes, treading in the truth day by day into the ready memory, and wedging and tightening it into the expanding reason. It is a place which wins the admiration of the young by its celebrity, kindles the affections of the middle—aged by its beauty, and rivets the fidelity of the old by its associations. It is a seat of wisdom, a light of the world, a minister of the faith, an Alma Mater of the rising generation. It is this and a great deal more, and demands a somewhat better head and hand than mine to describe it well.


Det er måske lidt pompøst, men jeg synes også det er er ganske smukt: universitetet skal være helliget søgen efter sandheden og et alma mater for uddannelsen af den opvoksende generation. Mottoerne for Aarhus Universitet og Københavns universiteter er også sigende: “Solidum petit in profundis” som betyder “søger i dybet den faste grund” og “Coelestem adspicit lucem” som betyder “skuer det himmelske lys”. Det handler om at søge sandheden/lyset for derved at have et fastere grundlag. I 1988, i 900-året efter grundlæggelsen af Bolognas Universitet, underskrev en samling af knap 400 universitetsrektorer det såkaldte Magna Charta Universitatum, der mere konkret forsøger at definerer værdier og rettigheder for universiteter. Alle danske universiteter er medunderskrivere. Her hedder det blandt andet under “fundamentale principper”:

Universitetet er en autonom institution i hjertet af samfund som på grund af geografisk og historisk arv er forskelligt organiseret; det skaber, undersøger, bedømmer og formidler kultur gennem forskning og undervisning. For at opfylde omverdenens behov må dets forskning og undervisning være moralsk og intellektuelt uafhængig af al politisk autoritet og økonomisk indflydelse.


Nu er jeg ved at være fremme ved det dilemma jeg synes vi står i med regeringens nye udspil (og også den tidligere regerings indgreb): hvordan forener vi universiteternes rettelige grav på autonomi med det omgivne samfunds rettelig behov for at “få noget for pengene”? Hvordan fastholder vi universitetet som stedet for den højeste lærdom i en situation, hvor antallet af studerende f.eks. ved Københavns Universitet er vokset fra ca. 4000 i år 1900 til ca. 40.000 idag? Her vil jeg blot lufte nogle få synspunkter: 

  • Det er glædeligt, at regeringen sætter fokus på kvalitet. Taxametersystemet har uvægerligt flyttet fokus i uddannelserne fra kvalitet til kvantitet, så en bevægelse i den modsatte retning er tiltrængt.
  • Jeg synes man skal passe på ikke at skære al videregående uddannelse over én kam. Professionshøjskoleringeniørhøjskolerhandelshøjskoler og universiteter har forskellige, alle vigtige roller at spille, men de passer ikke ned i samme skabelon.
  • Jeg synes der ligger en fare i at flytte fokus over imod “vækst, produktivitet og velstand”. Universitetets bidrag til samfundet er meget bredere og dybere end disse tre. Her tænker jeg på den grundlæggende værdi, der har været bærende siden grækerne: søgen efter sandhed. Universitetets hovedopgave er at bedrive grundforskning og forskningsbaseret undervisning. Dette bidrager på længere sigt i høj grad til vækst, produktivitet og velstand (tænk bare på, hvad kvantemekanikken har ført med sig), men dette er et afledt gode og ikke den primære motivation. Det er ogå værd at citere Bohrs vision fra hans åbne brev til FN: “En åben verden, hvor ethvert folk kan hævde sig alene ved sine bidrag til den fælles menneskelige kultur og ved den hjælp, det med sine erfaringer og hjælpekilder kan yde andre, må være det mål, der bør sættes over alt andet.“. Vi har brug for visioner af den kaliber ved siden af eller måske endda over vores stræben efter øget vækst, produktivitet og velstand (som naturligvis er vigtigt, så længe det er bæredygtigt).
  • Jeg synes, der er værd at overveje, hvor meget skiftende regeringer egentlig skal blande sig. Den forrige regering har jo netop, med et bredt flertal bag sig, vedtaget en ny universitetslov. I loven står der i §10: “Bestyrelsen er øverste myndighed for universitetets interesserer som uddannelses- og forskningsinstitution og fastlægger retningslinjer for dets organisation, langsigtede virksomhed og udvikling.” Hvis folketinget virkelig mener dette, så synes jeg men skal prøve at træde et skridt tilbage, sikre en stabil financering med mindst 3-5 årig horisont og så lade bestyrelserne lægge kursen. Dette synes også at være i bedre overensstemmelse med magna charta universitatum.
  • Endelig; det kunne være spændende, hvis man kunne få mere forskning ud i gymnasierne. Mange utroligt dygtige forskere kan ikke få faste stillinger på universiteter. Hvis nogle af disse med ansættelse i gymnasieskolen kunne få mulighed for at forske (f.eks. 20% af tiden) kunne man opnå meget godt: for de af lærene, der er interesserede ville det være en glæde at få mulighed for at fortsætte forskningen. De dygtigste elever ville kunne blive involveret og for forskningen ville det være en gevinst. En såden ordning ville også skabe en bedre forbindelse mellem gymnasier og universiteterne og måske forbedre rekruteringen.