KVANT

Artiklen argumenterer for behovet for at undersøge og debattere de udfordringer, videnskaberne stilles overfor med de aktuelle ændringer i financiering, organisering og styring af forskningen i Danmark. Som bidrag hertil præsenteres et nyt debatforum i form af en blog.

"Der foregik ikke en naturvidenskabelig revolution, og dette er en bog om den", skrev videnskabshistorikeren Steven Shapin i "The Scientific Revolution" fra 1996. Selve betegnelsen "den naturvidenskabelige revolution" er næppe mere end 75 år gammel, og siden den blev indført har der været diskussion om, hvorvidt der virkelig foregik en naturvidenskabelig revolution i det 17. århundrede, eller der blot er tale om en myte. I artiklen tages spørgsmålet op til en fornyet drøftelse.

Artiklen er baseret på foredraget: Science versus political correctness - 374 years after the Galileo trial. Dissensus. Conference on Research, Politics, Money and Journalism. Copenhagen, Denmark, 1-6-2007.

Matematikken blev fordrevet fra fysikken i nyere tid, så vi nu ser de to fag som parallelle. Matematikeren laver sine modeller, som fysikeren sammenligner med sin virkelighed, - så må den ligne eller ej! Men sådan har det ikke altid været. Fagene var engang flettet tæt sammen!

Forskning og formidling af resultater er i dette årti under hastig forandring. Antallet af forskere vokser i hele verden og dermed bliver mængden af publiceret materiale også større. Der er behov for nye måder at løse den opgave, som i mere end 200 år har været klaret med bøger og tidsskrifter.

1. januar 2009 blændes der op for Det Internationale Astronomiår, som indvarslet af astrofysikeren Kristian Pedersen i KVANT marts 2008. Året er blevet udnævnt af FN, fordi det netop i 2009 er 400 år siden, at Galilei rettede sit teleskop mod nattehimlen. KVANT tyvstarter her Det Internationale Astronomiår 2009 ved at rette blikket mod Galilei.

Diskussioner af grundlagsproblemer af virkelig fundamental karakter er sjældne i de fysiske videnskaber, der hviler på alment accepterede idéer om, hvornår teorier og påstande har videnskabelig karakter. En grundlæggende fysisk teori kan kritiseres for at være dårlig eller utilstrækkelig, men kun i sjældne tilfælde vil der rejses tvivl om dens videnskabelige legitimitet, dvs. hvorvidt den overhovedet er videnskabelig. Et sådant tilfælde diskuteres for tiden af fysikere og astronomer i forbindelse med en populær kosmologisk teori om 'mange universer'. Er der tale om et paradigmeskift i fysikken, eller blot om metafysik forklædt som videnskab?

Leonardo da Vinci (1452-1519) bruges ofte som symbol på Renæssancen - den periode i Europas historie, hvor antikkens kunst og videnskab blev genopdaget og medførte en sprudlende kreativitet og åndelig fornyelse. Han fik en alsidig uddannelse som kunstner og forbedrede sin kunst gennem videnskabelige studier af natur og mennesker. Leonardos arbejdsmetode tog udgangspunkt i sanserne og i eksperimenter. Kunst og videnskab gik hånd i hånd i en form for kreativ dualisme, hvor de to erkendelsesformer stimulerede hinanden. Leonardo havde et helhedssyn på naturen, som vi i dag kan lære meget af, men han var også fuld af modsætninger, hvilket var en del af hans metode. Vi skal i denne artikel se eksempler på, hvordan han brugte videnskaben i kunsten og kunsten i videnskaben.

Kosmologi er en udviklingsvidenskab, der rekonstruerer Universets historie fra Big Bang til den sene fremkomst af intelligent liv. Ifølge nogle fysikere er den kosmiske fremtid nok så væsentlig som fortiden, især hvis fremtidsscenarierne omfatter livets skæbne. Vil intelligent liv være en parentes i Universets historie, eller vil det fortsat eksistere i den fjerne fremtid, måske i al evighed? Et nyt og kontroversielt forskningsområde, kaldet 'fysisk eskatologi', beskæftiger sig med disse spørgsmål.

Det engelske fysiktidsskrift Philosophical Magazine indeholdt i maj 1911 en artikel om spredning af alfa- og betapartikler, hvori Rutherford argumenterede for en ny opfattelse af atomets struktur. Hans påvisning af atomkernen for 100 år siden er en milepæl i fysikkens historie, også selv om den ikke straks vakte interesse. Dette skyldtes især at elektronsystemet var uden for teoriens rækkevidde, hvorfor dens forklaringskraft var meget begrænset. Men i løbet af et par år blev der rådet bod herpå, nemlig da Rutherfords kerneatom blev til Bohr-Rutherford-atommodellen.

I denne artikel diskuteres nogle grundlæggende spørgsmål, som uundgåeligt opstår i vores forsøg på at forstå, hvad liv er. Det er overraskende, at disse forsøg konfronterer os med både grundlagsproblemer i fysik og med filosofiske spørgsmål om definition af virkeligheden.

Artiklen belyser nogle af de videnskabsteoretiske og filosofiske argumenter, der blev fremført i kvantekontroversen mellem David Bohm og Léon Rosenfeld i 1950’erne. Kontroversen, der var foranlediget af Bohms nye skjultvariabel- fortolkning af kvantemekanikken fra 1952, ses i sammenhæng med den politisk-ideologiske ramme, der karakteriserede den tidlige kolde krig på den yderste venstrefløj.

Rømers videnskabelige arbejde er præget af en utrolig spændvidde mellem opdagelser af stor teoretisk betydning og håndgribelige tekniske løsninger på praktiske problemer. Forholdet mellem videnskab og praktik portrætteres til tider som modsætningsfyldt hos Rømer, men skal her i stedet ses som en produktiv dynamik, hvor sansbarheden, håndgribeligheden og mekanikken er en kreativ drivkraft for Rømer og udgør den astronomiske videns fundament.

European Southern Observatory - ESO - blev officielt grundlagt 5. oktober 1962 og fylder således 50 år i disse dage. ESOs vej fra drøm via blindgyder til succes og positionen som klodens førende observatorium er en lang og dramatisk historie. Dansk astronomis udvikling i samme periode kan med god ret anskues som en parallel hertil: Med medlemskabet af ESO tog dansk astronomi springet ud af et lille lands isolerede formåen og meldte sig fuldt på den internationale forskningsfront, hvor Danmark nu gør sig gældende i en grad, som ikke er set siden Tycho Brahes velmagtsdage. Artiklen er en selvoplevet beretning om denne parallelle udvikling.

Anmeldelse af en tegneserie om logikkens historie, med matematiske kommentarer.

I Niels Bohrs udvikling af kvante- og atomteorien spillede generelle principper en vigtig rolle. Fra omkring 1918 var korrespondensprincippet ledestjernen for den videre udvikling. Dette berømte princip, der var Bohrs i en næsten personlig forstand, kan forstås på flere måder. Uanset dets nuværende status, så er dets historiske betydning uomtvistelig.

Kvantemekanikken bliver hverken undfanget eller født i løbet af 9 måneder. Man kan med nogen ret sige, at det derimod skete i løbet af en lang udvikling, der startede med Thomsons opdagelse af elektronen i 1897 og sluttede med Diracs ligning og Paulings beskrivelse af den kemiske binding omkring 1930. Præcist midt i denne periode ligger Niels Bohr's afgørende kvante-baserede beskrivelse af brintatomet.

Siden 1913, da Bohr fremlagde sin kvantemekaniske model for atomet, har fysikere diskuteret, hvordan kvantemekanikken skal fortolkes. Specielt aktive i denne diskussion var Bohr og Einstein, som havde modstridende opfattelser af, hvordan kvantemekanikken skulle forstås. Kan katte være både levende og døde på samme tid? Kan vi teleportere partikler mellem Månen og Jorden? Disse spørgsmål, og mange flere, forsøgte Bohr og Einstein at besvare, og det vil vi ligeledes i denne artikel.

Kært barn har mange navne, og 'Vindenes Tårn' er ingen undtagelse. Det er kendt som 'Horologion', 'Aiolos' tempel' og for den moderne athener, 'Aerides'. Tårnet er en ottekantet bygning i pentelisk marmor, der står på den romerske agora i Athen - dvs. den torveplads der senere blev anlagt på stedet af Roms magthavere. Horologion betyder et ur, og vindenes tårn kan med rette sammenlignes med et klokketårn, der var indrettet med tidens mest avancerede ur og vejrhane. Tårnet er bygget omkring 100-50 f. Kr. af den makedonske astronom Andronikos fra Cyrrhus, og det er utroligt velbevaret i forhold til, at det er mere end 2000 år gammelt.

Isaac Newton er berømt for sine bidrag til fysik og matematik, men naturvidenskaben fyldte kun en mindre del af Newtons tid. Han var et rigt facetteret menneske og hans interesser omfattede især alkymi og teologi. Hans mange aktiviteter - herunder fysikken - må ses som bidrag til at begrunde det religiøse verdensbillede, som han delte med sine samtidige.

Der er mange arrangementer og begivenheder i Danmark og udlandet, der markerer 100-året for Bohrs atommodel. Niels Bohr Arkivet står for, eller er engageret i, nogle af disse begivenheder. Arkivets største indsats var en videnskabshistorisk konference i midten juni. I efteråret afholdes flere konferencer og en filmfestival og der er udgivet flere bøger.

2013 er hundredeåret for publiceringen af Niels Bohrs berømte trilogi, ''On the constitution of atoms and molecules'', hvori han for første gang præsenterede sin model for atomets struktur - et arbejde der, sammen med videreudviklingen af det, indbragte ham Nobelprisen i fysik i 1922. Det fejres med en genoptrykning af trilogien og en hel række nye, spændende publikationer om Bohr og hans atommodel. Her omtales én dansk og to engelske bøger.

Niels Bohr spillede en afgørende rolle i etableringen af Atomenergikommissionen og Forskningscenter Risø. I et hektisk forløb fra efteråret 1954 til december 1955 blev der skabt politisk opbakning til dannelsen af en atomenergikommission med Niels Bohr som formand og til opførelsen af Forskningscenter Risø med tre forskningsreaktorer. En sammenligning med tilblivelsen af nyere forskningsfaciliteter som ESRF og ESS viser, at nutidens beslutningstagere kunne lære af den omhu, hast og effektivitet, hvormed Niels Bohr og hans samtidige byggede Risø.

2013 markerer 100 års jubileum for Niels Bohrs kvanteteori for atomet. I denne artikkelen følger vi Bohr fra han reiser til Cambridge for å studere metallenes elektronteori under ledelse av Thomson til han i mars 1913 sender første kapittel av trilogien ''On the Constitution of Atoms and Molecules'' til Rutherford for gjennomlesning. Denne artikkelen er tidligere publisert i det norske tidsskrift Fra Fysikkens Verden nr. 2, 2013.

Da Niels Bohr indsendte sin historiske artikel til Philosophical Magazine i 1913 var det ikke almindeligt med anonyme bedømmelser ligesom i dag. Artiklens to forfattere har med 100 års forsinkelse læst artiklen grundigt og gennemgået Bohrs argumentation kritisk.

I midten af 1980'erne undersøgte professor Erik Rasmussen om man kunne anvende Bohrs komplementaritetsprincip til at skabe klarhed over nogle af de grundlæggende problemer indenfor faget statskundskab. Selvom eftertiden ikke har fulgt op på hans initiativ, førte det til nogle originale idéer, som han blandt andet udgav på bogform i 1987.

Tycho Brahe (1546-1601) var en mester i at iscenesætte sig selv og sin forskning, med kunst, med arkitektur og ikke mindst med sin digtning. Hans latinske digte var at finde i hans videnskabelige bøger og overalt på hans slot, Uraniborg, der var Nordeuropas førende astronomiske forskningsinstitution. Trods deres funktion som PR for forskeren og hans institution og ultimativt for hans mæcen, kongen, er digtene ofte meget personlige. Omvendt er de mere private digte fulde af naturvidenskab. Artiklen koncentrerer sig især om to eksempler, elegien om Urania fra bogen om den nye stjerne (1573) og kærlighedsdigtet 'Urania Titani', om hans søster Sophies kærlighed til alkymisten Erik Lange.

Da Georg Brandes i 1871 introducerede naturalismen i dansk åndsliv, skete det med hyppige henvisninger til moderne naturvidenskab og teknologi. Men også i den foregående Guldalder blev naturvidenskab og teknologi hyldet af mange - herunder H.C. Ørsted og H.C. Andersen, der desuden var forbundet af et varmt personligt venskab. Begge så frem til en omfattende anskuelse, der ville forbinde kunst, religion og videnskab. Den videnskabelige og filosofiske udvikling anfægtede dog til tider H.C. Andersens tro på denne optimistiske vision.

Hvis man i dag googler ordet 'atom' under kategorien billeder, vil langt størstedelen af illustrationerne vise atomet bestående af en atomkerne omkredset af elektroner i faste baner. Modellen bliver kaldt den planetariske atommodel, fordi den gengiver atomet som et lille planetsystem med en stjerne (atomkernen) i midten og en række planeter (elektronerne), der kredser omkring stjernen i faste baner. Modellen er i dag så udbredt på nettet og i lærebøger, at den bliver taget for givet. Selv om den siden udviklingen af kvantemekanikken fra 1926 og fremefter har vist sig at være et fejlagtigt billede af atomet, har den også vist sig at være særdeles levedygtig. Modellens populære levedygtighed overstiger langt dens videnskabelige anvendelighed.

Sidste år blev hundredeåret for Niels Bohrs atommodel markeret i både ind- og udland. På Statens Naturhistoriske Museum udskrev vi til ære for Bohr og hans atommodel en essaykonkurrence for gymnasieelever. De 283 indkomne essays udgør et tankevækkende vidnesbyrd om de tanker og følelser, som emnet “Niels Bohr” vækker i danske gymnasieelever anno 2013, og museet har derfor indgået aftale med Niels Bohr Arkivet om at overdrage elevernes essays til arkivet – og til fremtiden.

Den 29. september er der inviteret til fødselsdagsfest på det europæiske forskningscenter for partikelfysik, CERN, på grænsen mellem Schweiz og Frankrig. Organisationen bag CERN fylder 60 år. Det fejres ved at indbyde statsoverhoveder fra alle medlemslandene og ved i løbet af året at lave en række arrangementer rundt omkring i Europa. Dette nummer af KVANT er med en række artikler med relation til CERN og partikelfysik et bidrag til festen.

CERN står for Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire. Organisationen blev officielt indviet med en traktat mellem 11 europæiske lande, heriblandt Danmark, i 1954 og har således rund fødselsdag i 2014. Traktaten siger blandt andet at organisationen skal tilvejebringe europæisk samarbejde i kerneforskning af ren videnskabelig og fundamental karakter, og at forskningen skal være offentligt tilgængelig og fremme europæisk samarbejde.

Den danske videnskabsmand og kongelige administrator Ole Rømer (1644-1710) levede i en tid med store brydninger i Europa. 1600-tallet er århundredet for religiøse stridigheder mellem katolikker og reformerte, enevældens indførelse og konsolidering, og ikke mindst den naturvidenskabelige revolution. Var Ole Rømer en del af den naturvidenskabelige revolution? Og kan vi komme tættere på videnskabsmanden Ole Rømer, ved at se ham i lyset af denne store omvæltning i menneskelig tænkning og videnskabelig praksis?

Med udgangspunkt i Danmark blev Peter Andreas Hansen (1795-1874) en af 1800-tallets vigtigste astronomer. Gennem næsten 50 år arbejdede han i Gotha og hans bidrag indenfor instrumentudvikling, gradmåling og landmåling var dengang legendariske. Det var dog hans matematiske snilde og ikke mindst teoretiske beregninger af Månens bevægelse, der særligt overleverer mindet om ham til vores tid. Vi skal her se nærmere på Hansens liv og arbejdsvilkår, og i detaljen dykke ned i, hvorfor Hansen og Månen sammen blev så skelsættende.

I november 1915 kunne Einstein efter mange års intenst arbejde fremlægge den endelige version af sin nye teori for tyngdekraften, der markerer et af videnskabens absolutte højdepunkter. Processen fra den specielle til den generelle teori var hård, til tider næsten en mental tortur. Lad os følge Einstein på hans rejse til den teori, der snart fylder 100 år.

Teknologi er normalt ikke noget, vi i særlig høj grad forbinder med en fjern fortid. I de fleste menneskers optik er teknologi noget, der i udpræget grad hører den moderne verden til - biler, motorer, elektronik osv. For størstedelen af os er teknologi noget, der kan følges tilbage til den industrielle revolution i England i starten af det 19. århundrede... men så heller ikke længere, som bl.a. arbejde ved Middelaldercentret i Nykøbing F viser.

Den seneste totale solformørkelse, som kunne opleves fra Danmark, indtraf mandag den 28. juli 1851 og gik bl.a. igennem Nordjylland. Når man ikke selv kan rejse tilbage i tiden, er det næstbedste, at finde tegninger og beretninger om fænomenet i arkiver og rekonstruere begivenheden med et stjerneprogram. Denne solformørkelse var speciel ved, at det var første gang, at Solens korona blev fotograferet, med datidens teknik, daguerreotypi.

Emilie du Châtelet (1706-1749) var en fransk fysiker i Oplysningstiden. Hun er i dag mest kendt for sin oversættelse til fransk af Newtons Principia. Men hun var også en pioner, der i samspil med andre fysikere, forsøgte at afklare begrebet energi. Også dette kan vække interesse i dag. Desuden var hun en brobygger, ja, den eneste i samtiden, som forsøgte at forene de to stridende grupper indenfor matematik og fysik: Tilhængerne af Newton og tilhængerne af Leibniz.

Med Einsteins generelle relativitetsteori fra 1915 startede et nyt kapitel i fysikkens historie. Men allerede 10 år senere forekom det, at teorien befandt sig i et dødvande. Først i 1950'erne oplevede den noget slumrende teori en genfødsel, og siden da er dens betydning stedse vokset.

Ligesom alle fysikere kender navnet Albert Einstein, kender alle matematikere navnet Emmy Noether. Men at Noether også var en stor teoretisk fysiker, kommer nok som en overraskelse for mange matematikere og en del fysikere. Amalie Emmy Noether (1882-1935) var en tysk matematiker og fysiker, som revolutionerede den matematiske disciplin algebra i sin levetid. Hun var hovedkraften bag skabelsen af den abstrakte algebra. Men nu, mange år efter hendes død, betragtes hun også blandt mange fysikere som en person, der revolutionerede fysikkens grundlag. Det er især partikelfysikere, som er blevet begejstrede over Noethers resultater.

Josef Loschmidts teori om den gravito-termiske effekt og relationen til Maxwell og Boltzmann belyses. Det påpeges, at Venus muligvis er den empiriske test af dette stridsspørgsmål. Eksperimenter af R.W. Gräff beskrives, og til slut gives et forslag til et eksperiment, der kan udføres i laboratoriet med henblik på at måle den eventuelle effekt. Rettelse: På side 25, 2. spalte er '117' rettet til '58' to steder i forhold til den trykte udgave i sætningen: ''Hvordan kan temperaturen nede nær den faste overflade være uændret, når man har 58 dage med sol efterfulgt af 58 dage med nat?''.

Den 13. juli 1602 holdt fysikprofessor Jon Jakobsen Venusin en epokegørende tale foran det københavnske akademi og nok også kongen. Han identificerede Gud med Solen, hyldede Copernicus og hånede den netop afdøde Tycho Brahe.

En af Danmarks største, men oversete videnskabsfolk, geofysikeren Inge Lehmann, har nu fået sit monument på Frue Plads i København.

Prøver af hår og knogler fra Tycho Brahes jordiske rester er blevet analyseret med avancerede kemiske målemetoder. To hår, hver 2 cm lange, er blevet skåret over i fire stykker og analyseret hver for sig. Kviksølvkoncentrationen var inden for normalområdet. Det kan således afvises, at Tycho Brahe blev forgiftet med kviksølv hverken, kort før sin død eller tidligere i livet. Koncentrationerne af sølv og guld overskred imidlertid normalværdierne for den nulevende befolkning. De kemiske data tyder på, at Tycho Brahes liv af en eller anden grund ændrede sig radikalt omtrent to måneder før sin død.

I dag spiller religiøse overvejelser kun en meget perifer rolle i naturvidenskaben. Men under den naturvidenskabelige revolution i 1500- og 1600-tallet var den nye form for videnskab intimt knyttet sammen med den kristne tro, der var videnskabens egentlige motivation og legitimation. Den moderne naturvidenskabs fødsel afhang i bund og grund af den kristne vækkelse, der dominerede tiden.

Denne artikel nuancerer det synspunkt, at religion og evolution er nødvendige modsætninger, ved at vise, hvordan forholdet gennem historien frem til i dag er blevet tolket på mange forskellige måder, der spænder hele vejen fra ateistisk darwinisme, over teistisk evolution og kreationisme til fladjordsteori.

Udenfor fysikkredse erWerner Heisenberg (1901–1976) måske mest kendt i kraft af den britiske dramatiker Michael Frayns skuespil “København”, som skildrer et møde mellem Niels Bohr og Heisenberg under den tyske besættelse i København i 1941. Men i fysikken er Heisenberg især kendt for grundlæggende bidrag til kvantemekanikken, som han modtog nobelprisen for i 1932. Han var imidlertid også dybt interesseret i fortolkningen af kvantemekanikken og de filosofiske konsekvenser, ligesom han var optaget af forholdet mellem naturvidenskab og religion, hvilket er emnet for denne artikel, som således bringes i forlængelse af KVANTs temanummer om naturvidenskab og religion (2017/4).

For ikke så længe siden stødte jeg ved et tilfælde på en bog med den inciterende titel “50 fund – højdepunkter i arkæologien”. Jeg blev imidlertid en smule skuffet, da jeg måtte konstatere, at ét af de i mine øjne væsentligste fund i nyere tid inden for den græske arkæologi ikke var nævnt. Der er nærmere bestemt tale om den såkaldte Antikythera-mekanisme, som for nuværende bedst kan beskrives som en samling bronzefragmenter af forskellig størrelse. I det følgende vil jeg forsøge at beskrive denne mekanismes funktion og betydning.

Videnskabelige love får navne, fordi de vinder indpas i den videnskabelige litteratur uden at være officielt vedtaget, men for nylig vedtog den Internationale Astronomiske Union at ændre kosmologiens Hubble-lov til Hubble- Lemaître-loven. Det skete bl.a. med henvisning til en samtale mellem Hubble og Lemaître, som formentligt aldrig har fundet sted og må betegnes som en myte eller fabrikation.