Tid. Ulrik Uggerhoj
en elev, der lader sig diktere alt, hvad læreren måtte finde for godt at sige, men som en dommer med bestalling, der forlanger af vidnerne, at de svarer på hans spørgsmål. Også fysikkens prisværdige revolution skyldes dermed dette indfald: Nemlig at det, som fornuften ikke kan vide fra sig selv og derfor må lære af naturen (og ikke blot tillægge den), sker i overensstemmelse med, hvad fornuften selv lægger ind i den. Efter i så mange år at have famlet i blinde, er naturvidenskaben dermed for første gang slået ind på videnskabens sikre vej.
Det var jo et temmelig langt citat, men efter min mening også meget vigtigt. Hvad der her tales om, er nemlig ‘den naturvidenskabelige metode’, hvilket vil sige det at undersøge naturens opførsel, ikke ud-i-det-blå men baseret på fornuftens forventninger, en ‘bestemt plan’. I denne undersøgelse lader man sig ikke belære af naturen som en elev, men ved hele tiden at spørge naturen: Hvad sker der hvis…? Selv hos mere moderne videnskabsteoretikere som østrigsk-fødte Karl Popper (1902-1994) betragter man ikke videnskabelige eksperimenter som indsamling af data uden en teoretisk forventning. Iagttagelser er teoriladede. Man ser i ovennævnte citat desuden klare indikationer af det nødvendige og tilstrækkelige, dvs. kausaliteten, i “fænomener, der stemmer overens med hinanden”. Men det er ikke hele Kants historie om kausaliteten.
Som fundament for disse undersøgelser finder vi nemlig hos Kant en række ‘a priori’ erkendelser eller anskuelsesformer, dvs. erkendelser, der ikke er afledt af erfaringen, og som nødvendigvis er sande. Udtrykket ‘a priori’ er ikke just overeksponeret, men benyttes f.eks. af og til i den løse oversættelse ‘på forhånd’: “Man kan ikke a priori afgøre, om det er tilfældet, at…”.
En af disse a priori anskuelsesformer er ifølge Kant kausaliteten: “Begrebet om årsag [rummer] åbenbart et begreb om en nødvendig forbindelse med en virkning, foruden en strengt regelbaseret almenhed”13. Så kausalitet er ikke afledt af erfaringen, ved at man f.eks. har set ægget falde på gulvet, hver gang det er blevet tabt. Bare fordi man har set det tusind gange, kan man ikke vide med sikkerhed, at det vil ske igen. Kausalitet er simpelthen en forudsætning – en ‘form’ – for, at man overhovedet kan bruge sin fornuft til at udtale sig om verden: “Kun fordi vi underkaster fænomenernes følge loven om kausalitet, muliggør vi erfaring …”13. Uden kausalitet, ingen erfaring. Det er svært at tro, at Niels Bohr ikke til en vis grad var – direkte eller indirekte – influeret af Kant, når han skrev, at “efterforskningen af sammenhænge mellem årsag og virkning” er afgørende for sproget til “redegørelse for fysiske erfaringer”2. Men der er andre vigtige a priori anskuelsesformer, nemlig tid og rum. Begge dele er nødvendige forudsætninger for, at vi overhovedet kan observere eller ‘anskue’ noget. De “er betingelser for sansningen”, hvor Kant definerer sansning som “evnen […] til at udvikle forestillinger alt efter måden, vi afficeres af genstande på”. Vi kan altså ikke udvikle forestillinger, dvs. tænke, uden at have tid og rum, de er “forud for al egentlig iagttagelse” 13. Alene det at tale om et andet sted eller en tid forskellig fra nu forudsætter, at der er rum og tid. Uden tid og rum, ingen erfaring. Det var nogle af Kants slutninger i 1780’erne.
Men allerede i 1768 diskuterede Kant, hvad man i dag ville kalde et ‘rumligt symmetri-begreb’, nemlig om noget er højrehåndet eller venstrehåndet, såkaldt kiralitet eller ‘håndethed’. Kiralitet er et grundlæggende begreb i den moderne fysik og kemi og kendes ligeledes i mange andre sammenhænge. I tråd med Kants eksempel kan vi betragte en hånd. Hvis det er en højrehånd, kan vi ikke på nogen måde transformere den til at blive en venstrehånd. Du kan selv prøve med en handske (men du må ikke vende vrangen ud – det svarer til en spejling og ville f.eks. ikke være muligt med en hånd). Knap så hverdagsagtigt er det, at der også findes mange molekyler, der besidder kiralitet, ganske som handskerne. I nogle tilfælde er de fysiologiske virkninger af de to ens – og alligevel modsatte – molekyler vidt forskellige. Kroppen reagerer simpelthen forskelligt på et molekyle og på dets spejlbillede. For eksempel giver den venstrehåndede udgave af molekylet ‘carvone’ duften af kommen, mens den højrehåndede udgave giver duften af pebermynte, ganske som de to udgaver af molekylet ‘limonene’ giver duften af henholdsvis appelsin og citron.
Men tilbage til Kant og kiraliteten – hans argument for det absolutte rum. Han indleder sin diskussion med et eksempel, der også i dag er helt hverdagsagtigt:14
Gevindet på en skrue, der løber rundt om stiften fra venstre mod højre, vil aldrig passe i en møtrik, i hvilken gevindet løber fra højre mod venstre. Selv hvis skruens størrelse er den samme som størrelsen på møtrikken, og selv hvis det antal gange, gevindet løber rundt om stiften, er det samme som det antal gange, gevindet løber rundt indeni møtrikken, vil møtrikken og skruen aldrig passe til hinanden.
Enhver, der har prøvet at skrue en møtrik med et ‘linksgevind’ på noget med almindeligt gevind, ved, hvad Kant her taler om. Det kan ikke lade sig gøre, hvis ikke de to gevind er skåret i samme retning.
Dernæst introducerer han et argument, der er baseret på en slags tankeeksperiment. Vi tænker os en menneskelig hånd i rummet og samtidig, at det er det eneste, der findes i dette tænkte univers. Det kan enten være en højre eller en venstre hånd, men da det er det eneste objekt i rummet, kan dette ikke være afgjort af dens relation til andre ting. Ligeledes kan det ikke være dens ‘indre relationer’, f.eks. afstanden mellem tommel- og pegefinger, der afgør dens håndethed. Der er jo den samme afstand på både højrehånden og venstrehånden. Da det hverken kan skyldes ydre ting eller indre relationer, konkluderede Kant, at det må være eksistensen af det absolutte rum, der afgør, om hånden er venstre- eller højredrejet. Der er altså noget ‘forudgivet’ i selve rummet.
Nu kan man jo indvende, at et univers med kun en hånd i for det første ikke er specielt interessant og for det andet umuliggør, at der er noget væsen i det, der kan afgøre, om hånden er en venstre- eller højremodel. Og hvis dette væsen introduceres, er vi tilbage i muligheden af, at det kan skyldes relationen til andre ting – en slags måleproblem. Vi kan ikke vide noget om tingenes tilstand uden at måle på dem, dvs. på en eller anden måde influere dem. Hvordan de er uden denne vekselvirkning, ligger uden for vores rækkevidde. Kants argument er altså ikke det endelige svar på debatten, men der er da også andre store tænkere, der har spekuleret i absolutte termer for rum og tid.
Newton og Mach
En af fysikkens giganter gennem tiderne var englænderen Sir Isaac Newton (1642-1727). Newton blev tidligt forlovet med sin husværts steddatter, men han blev så opslugt af sine studier på det engelske universitet Cambridge, at forholdets intensitet hastigt aftog, og forlovelsen blev brudt. Han blev – ligesom Kant – aldrig gift.
Det fortælles videre om Newton, at han, ved at betragte et æbles fald fra et træ, konkluderede, at den jordiske tyngdekraft og tyngden blandt himmellegemerne måtte være ækvivalente. I en moderne udgave er dette kendt som ‘ækvivalensprincippet’, som vi vender tilbage til på side 44. Hvorvidt historien om æblets fald er sand, er der delte meninger om. Men at ækvivalensprincippet er vigtigt, er bredt anerkendt og, som vi senere skal se, falder ting på samme måde på Månen som på Jorden.
Newton diskuterede i sit hovedværk Principia Mathematica fra 1687 den såkaldt absolutte tid:15
Hidtil har jeg fremsat definitioner af sådanne ord, som er mindre kendte, og forklaret, i hvilken betydning jeg ønsker dem forstået i den følgende afhandling. Jeg definerer ikke tid, rum, sted og bevægelse, som er velkendte af alle. Kun må jeg bemærke, at almindelige folk ikke opfatter disse størrelser under andre forestillinger end dem, de har fra deres forhold til sanselige ting. Derfor opstår visse fordomme, til hvis fjernelse det vil være passende at skelne mellem absolutte og relative, sande og tilsyneladende, matematiske og almindelige størrelser.
I. Absolut, sand og matematisk tid, af sig selv og i sin natur, flyder ensformigt uden relation til noget ydre og kaldes med et andet navn varighed. Relativ, tilsyneladende og almindelig tid er et sanseligt og ydre (enten nøjagtigt eller ujævnt) mål af varighed ved hjælp af bevægelse, som almindeligvis anvendes i stedet for sand tid; såsom en time, et døgn, en måned, et år.
Ud