Apropå Albert Einstein, så har jag försökt ge mig på delar av hans teoribildning här. Hybris?

På en fysiklektion för ganska länge sedan förklarade vår lärare Henrik att ljus har en maxhastighet. Det var väl okej, tyckte jag. Ljud har ju en maxhastighet på samma sätt som som en bil. Det finns mekaniska begränsningar. Jag lyssnade inte ens särskilt noga. Men mitt intresse vaknade till liv när Henrik förklarade att ljusets hastighet är den totala maxhastigheten, punkt.

Jag brukade aldrig bry mig om att ställa frågor på lektioner. Det kändes bara onödigt. Om åtminstone jag lät bli att ställa frågor så skulle läraren snabbare och mer friktionsfritt hinna igenom det han eller hon kände att vi behövde ta oss igenom. Det betydde inte att jag förstod allt som alla lärare ville gå igenom, men för mig räckte det gott med att förstå att kunskapen fanns där om jag någon gång skulle behöva den.

Jag förstod till exempel inte hur en ekvation kunde ha två olika svar där bägge svar var lika rätta. Så jag räknade faktiskt andragradsekvationer rätt länge innan jag förstod vad jag ens höll på med. När jag mot bättre vetande ställde frågan fick jag exempel på en massa kurvor hit och dit vilket fungerade som bevis, men inte som förklaring. Det var först senare som jag själv lyckades lista ut att problemet låg i mitt sätt att tänka på den okända variabeln x.

I min värld stod x för en okänd siffra, men det är fel sätt att se på lilla x. Vad den lilla bokstaven står för är alla tänkbara värden som är möjliga givet de övriga villkoren. Så länge x står ensamt står x för precis alla tänkbara värden som vi kan drömma ihop. Då blev det plötsligt lättare att acceptera att vissa ekvationer inte lyckades banta ned x till endast ett enda numeriskt värde.

Det blir därför lättare att acceptera en andragradsformeln som en ekvation som helt enkelt inte gör ett jättebra jobb med att bestämma x exakt. Om en kastad bolls bana beskrivs med en andragradskurva så kommer bollen att skära x-axeln på två ställen; en på vägen upp och en på vägen ned. Jag kanske generaliserar, men matematiklärare har en tendens att förklara på ett sätt som antyder att bollen skulle vara på två ställen samtidigt, vilket ju inte är fallet.

På detta sätt kunde jag ändå hitta förklaringar på det mesta bara jag ansträngde mig lite. Jag hade inga problem med att acceptera att första världskriget utbröt 1914 och jag kände inte att jag behövde fråga varför. De inblandade parterna var väl oense helt enkelt. Om någon av intresse vill veta varför kriget startade mer i detalj så står det dem fritt att ta reda på det, men den sortens kunskap imponerar inte på mig.

Men Henrik väckte mig ur min slummer då han påstod att inget kunde färdas fortare än ljuset. Att en ekvation inte är helt perfekt, det kunde jag acceptera. Att nationer startar krig med varandra är inga konstigheter det heller. Men inte att ljuset har en maximal hastighet som är lika med alltings maximala hastighet. Aldrig!

Detta var första och enda gången någonsin som jag stannade kvar efter lektion för ett samtal med läraren om det faktiska lektionsinnehållet. Jag undrade vad som skulle hända om jag satt på en teoretisk raket som färdas i ljusets hastighet och tänder en ficklampa. Skulle inte ficklampans sken i förhållande till en fast punkt bli dubbla ljushastigheten. Jag hade ingen aning då om att detta tankeexperiment i grunden liknade det Albert Einstein använt som förklaringsmodell och rätt snart kom Henriks hela förklaring att handla om Einstein.

Efter många frågor var jag fortfarande inte ett dugg klokare. Och Henrik var inte heller särskilt övertygande, så jag frågade om förslag på böcker i ämnet. Inte böcker om hur man räknade, utan böcker som förklarade.  Det här var innan sökmotorernas storhetstid, så jag begav mig till biblioteket.

Jag läste många böcker om Einsteins teorier den eftermiddagen och ännu fler sedan dess, men jag lyckades aldrig bli övertygad. Det var uppenbart att han lyckats förflytta hela sättet vi ser på hur världen fungerar, men jag kunde inte bli klok på om det berodde på att han med hjälp av teoretiska tankemodeller hittat samband och konstanter, eller om hans förklaringsmodeller bara var lite bättre än de ganska primitiva som redan fanns.

Förklaringen på min fråga om ficklampan på raketen hittade jag nästan omedelbart i Einsteins klassiska raketliknelse.

Forskarna innan Einstein stod och stampade, mycket eftersom de inte kunnat sluta sig till att ljuset hade en bestämd hastighet. De föreställde att ljusvågorna färdades i ett mystiskt medium, eter. Sedan utgick de i regel från att deras teorier var rätt och att experimenten misslyckades. Einstein antog istället att experimenten visade rätt och att det var teorin som var fel. Han utgick helt enkelt från att det han observerade var sant.

Etern förkastades och ljuskonstanten visade sig vara en nyckel till flera andra viktiga samband. Men tänk om Einsteins grundläggande principer inte var helt rätta?

Missförstå mig inte. Det var uppenbart att Einstein hade upptäckt något, att han hade väldigt många rätt i sina teorier och observationer. Men så länge jag kände ett sådant intuitivt motstånd till vissa av grundtankarna, så kunde väl jag få fortsätta att ifrågasätta – även om jag knappast var någon fysiker?

Einstein menade att sträckan ljuset färdas varierar på relativa hastigheter. Eftersom ljushastigheten är konstant samtidigt som sträckan kunde ha två eller flera x i samma ekvation, så blev slutledningen att den tredje variabeln i ekvationen, tiden, måste vara en variabel. Följaktligen går tiden långsammare i extremt höga teoretiska hastigheter.

Jag tror att Einstein har rätt i att ljuset har en maxhasighet, c. Jag tror att ljuset skulle kunna färdas snabbare i vakuum om materien och universum var sammansatt på ett annorlunda sätt. Men på samma sätt som ljud begränsas i det att det färdas i form av befintliga vågor i materien snarare än som egna partiklar, så är ljuspartiklarna, fotonerna, så beskaffade att de pressar mot den gräns som all samlad materia i universum tillåter.

Eftersom den materiella friktionen inte tillåter högre hastigheter för fotoner, i en värld där fotoner bara råkar vara en av de partiklar som ”glider” bäst, så finns det ett samband mellan materia och hastighet. Och eftersom hastighet bestäms av längd och tid så finns även ett samband här. Einstein räknade baklänges och kokade ner detta till en rad vackra samband.

Men jag tror det finns grundläggande misstag i Einstens iakttagelse. Sändaren av laserstrålen, spegeln och mottagaren måhända befinna sig i rörelse, men i förhållande till varandra står de stilla. Om sträckan förefaller längre på avstånd så är det en illusion. Även på avstånd måste beräkningen ta hänsyn till den relativa sträckan mellan de tre objekten i samma rörelse.

Om något händer i den snabba raketen så är det att ljuset böjs bakåt. Så det som händer i den teoretiska raketen är att laserstrålen till slut missar spegeln, så både spegeln och mottagaren behöver flyttas bakåt i farkosten. Detta beror inte på att tiden går snabbare, utan på att fotoner faktiskt har massa som inte påverkas av friktionen förrän alldeles vid ytterligheterna.

Det som händer i farkosten kan förklaras fysikaliskt utifrån den extrema hastigheten i relation till det medium i vilken den rör sig i. Om raketen rör sig i någon form av motström med hastigheten 0,5c så kommer laserstrålen i farkosten enbart orka upp i 0,5c.

Därför föreslår jag att en ljusstråle aldrig kan orka upp i hastigheten c eftersom det finns partiklar, planeter och stjärnor. Inte bara närliggande materia, utan all materia i universum påverkar all materia – även på ohyggliga avstånd. De drar helt enkelt ned ljushastigheten, om än ytterst lite, även om ljusstrålen färdas i ett absolut vakuum.

Om universum utvidgas, då är det även troligt att ljushastigheten c faktiskt ökar eftersom den relativa andelen materia i universum minskar och därmed minskar vakuumfriktionen i olika delar av universum. Således är det inte otänkbart att föreställa sig att universums utvidgning vänder när ljushastigheten när universums yttersta friktion närmar sig noll då plötsligt trögheten och massan förvinner och drar all materia till materiens mest centrala punkt.

En inverterad Big Bang, möjligen. I ett friktionsfritt universum där materien för en liten stund tappar massa och allt rör sig mot ett centrum – i kanske miljoner gånger ljushastigheten? – skulle kunna ske oerhört hastigt, kanske inom loppet av sekunder. Den stora ansamlingen av massa skulle då plötsligt bli så tung att ljuset från denna stjärna inte ens skulle orka ut. Långsamt skulle den istället börja få två poler, efter ett tag ett elektromagnetiskt fält och efter ett tag skulle ljus långsamt börja undslippa.

I takt med att universum blir ljusare och varmare klarar inte jätteplaneten längre att hålla ihop på grund av sin egen utstrålning. Boom.

Men hur kan idén om de fyra ”osynliga krafterna” och idén om mystiska konstanter ha fått en sådan acceptans? Misstaget ligger i att fokusera på hastighet, eftersom hastighet är en funktion av sträcka och tid där tid enligt ovan resonemang inte är något faktiskt, utan enbart en konstruerad måttenhet. Istället borde Einstein ha fokuserat på rörelse och dess samband med energi och utifrån detta termonukleära samband tolkat tid och åldrande som två separata mått.

Anledningen till att vi inte har reagerat beror på att anomalierna uppstår vid ändpunkterna, som vid svarta hål med sådan massa att ljuset inte undslipper och vid den nuvarande maximala ljushastigheten där vi helt enkelt inte har valt att jämföra hastigheter vid olika tidpunkter väldigt långt ifrån varandra.

De experiment som visar att tiden gått långsammare i snabba farkoster beror inte på fluktuationer i tid, utan alltså på det motstånd som ljuset möter. Det är den yttersta av friktioner, om du vill. Det handlar således inte om någon sorts universell konstant, utan mer om termodynamiska begränsningar.

Jag menar alltså att det är vår uppfattning om tid som är fel. Tid är snarare massa i olika skeenden. När vi mäter tid mäter vi egentligen ingenting annat än mätbara massaförflyttningar. I extremt höga hastigheter spelar denna ”yttersta friktion” oss ett spratt och ger oss illusionen av att tiden är böjd. Om vi klarar att skapa en klocka som inte är beroende av massa skulle vi kunna påvisa detta.

Det är spännande att tänka sig tid som serier av händelser snarare än något som verkligen existerar. Frys ned en tändsticka till den absoluta nollpunkten och skicka den på en lång resa i ljushastighet runt universum. Vi kan sluta oss till att tändstickan knappast åldrats. Jag vill ta detta ett steg längre och föreslå att tid, i betydelsen successiva massaförflyttningar, knappt har förflutit för denna tändsticka.

Tändstickan har förstås en relativ ålder och det är här vi rör till det för oss. Bara för att tändstickan har en relativ ålder så betyder det inte att tiden förflutit för tändstickan på det sätt vi traditionellt ser på tid. När vi tinar upp tändstickan tyder alla enkla observationer denna tes då tändstickan miljontals år senare inte tycks ha åldrats alls.

Om du istället tänder tändstickan, så bidrar värmen i den kemiska reaktionen till en kraftigt ökad hastighet på molekylnivå. Om vi tänker oss alla molekyler som små tickande klockor så kan vi välja att se det som om tiden faktiskt rör sig snabbare inne i själva lågan. Vi kan sedan välja att betrakta den förkolnade tändstickan som ett materiellt objekt som utsatts för en sorts åldrande.

Med detta flexibla synsätt på tid tydligt kopplat till rörelse kan vi enklare acceptera att tiden är en förklaringsmodell och inte en universell verklighet. Tid blir därmed inget som finns. Det är enbart materia som sammanfaller och sönderfaller i olika medium. Därför bör vi inte ta för givet att tid passerar på samma sätt i vårt armbandsur som den gör inuti den sten som ligger bredvid oss på marken.

En ärta i flytande kväve är sannerligen djupfryst och på många sätt har vi verkligen stoppat tiden just för denna ärta. Relativt sett så åldras den fortfarande, men det är som sagt avhängigt till vad som händer i materien i våra armbandsur. Men hela processen påverkas förstås även av alla tänkbara yttre omständigheter. Vi har bara inte ”sett” detta eftersom det alltid finns miljoner klockor som går ”rätt” i förhållande till den klocka vi skickar ut i rymden att utsättas för den yttersta friktionen nära ljushastigheten.

Detta synsätt får långtgående konsekvenser. Inte så mycket vad gäller massa och materia, för här är Einsteins relativitetsteori ”nära nog” då den observerat att den teoretiska ljushastigheten är c och att c inte är ett magiskt nummer, utan helt enkelt en ändpunkt där materien pressas till sitt yttersta.

Följderna blir däremot stora för det sätt vi ser gravitationen på. Jag har alltid haft svårt att acceptera osynliga krafter. En sugpropp kan enkelt lyfta upp en plan skiva från marken så länge det råder undertryck inne i sugkoppen. Det är ingen ”osynlig kraft” som verkar på skivan; den kan helt enkelt inte släppa taget eftersom materien är i obalans, inte eftersom osynliga krafter knuffar och drar i materien.

Detsamma gäller för planeter i omlopp kring en stjärna. Materien vill inordna sig i ordnade strukturer, men en planet befinner sig i en ständig konflikt. Ska den skapa ordning med sig själv, med solen, med månen eller med all annan materia som finns i universum? Anledningen till att solen inte drar in planeterna är att det kostar att accelerera jorden förbi sin egen friktion.

Denna universums ordning (eller ordning) tror jag är mer harmonisk än vad vi tidigare föreställt oss. Vi har traditionellt sett ett virrvarr av osynliga krafter och energier susa fram och tillbaka, men jag tror att det hela är mycket mindre våldsamt än så. Jag tror att om endast två planeter existerade i varsin ände av det kända universum så skulle de långsamt börja ”förhålla sig” till varandra och sakta börja röra sig.

På detta sätt är gravitationskraften densamma som den elektromagnetiska kraften. Elektromagnetism är ju i grunden ett material med en plus- och en minuspol, vilket i grunden skulle kunna beskrivas som en obalans i materien. Anledningen till att magnetismen blir så påtaglig har att göra med den extrema ordningen i metaller och möjligheterna att polarisera dem på konstgjord väg.

På samma sätt vill jag göra upp med begreppet energi. Energi är precis som ljusets hastighet i betydelsen ”kosmisk konstant”, tiden som ett faktiskt fenomen och ”osynliga krafter” enbart illusioner, förklaringsmodeller som letat sig in i vår beskrivning av verkligheten.

Energi skulle jag istället vilja beskriva som ordning och ordning, riktning och rörelse. Från den lilla elementarpartikeln till galaxer och svarta hål, så hålls allt på plats av en minsta möjliga motstånd och en enkel entropisk princip. Den entropiska principen blir i mitt tycke oerhört elegant om vi låter oss tro att allt existerar på allt och att det materiens vilja till ordning gäller även på astronomiska avstånd.

Sett till storleken på en elektron är dess avstånd till atomkärnan också oerhört och faktiskt relativt jämförbar med avstånden mellan himlakroppar i universum. Jag tror inte att det är någon osynlig kraft som aldrig sinar som slungar elektronen runt och runt i alla evighet. Elektronen sägs sakna massa, men jag tror att den har en massa och den är stor nog att göra den trög nog att inte ramla in i atomen. Däremot gör elektronens interna oordning att den rör sig runt sin egen axel och därför tumlar runt i en bana runt atomen.

Självklart förstår jag att det är lätt att bli provocerad av en lekmans försök att beskriva komplexa fysikaliska principer, att en PR-konsult i New York skulle ha en chans att förklara något som Einstein skulle ha missat. Men det kan vara bra att veta att Standardmodellens hörnsten, Higgs-Bosonen, kanske visar sig inte existra. Det kan vara bra att veta att gravitationen fortfarande inte har förklarats. Och att entropi som förklaring till gravitationen faktiskt har presenterats även på annat håll – ända sedan 1970-talet och då av bland annat… Stephen Hawking.

Och till sist så kan det även vara bra att känna till att till och med ljuskonstanten c har ifrågasatts och eventuellt finns snabbare partiklar. Just saying. Jag är i alla fall redo att återuppta den där diskussionen med fysikläraren Henrik om vi någon gång skulle ses igen.