Är livet verkligt i ett universum styrt av fysikens lagar?

Framväxten av den moderna fysikens världsbild kan liknas vid ett väldigt bygge som nu pågått under många generationer. Ett oräkneligt antal forskare har noggrant och mödosamt mejslat fram konturerna, steg för steg. Allt efter som delarna kommer på plats klar-nar sambanden. Fortfarande uppvisar bilden vissa brister, men den sammanhållande logiken är ändå det mest iögonfallande draget. Därtill kommer de hissnande vida perspektiven. Med en och samma begreppssvit kan vi numera återge det som sker inne i atomkärnorna, krafterna i de roterande galaxerna och allt det som inträffar däremellan. Alltihop kan beskrivas med en enda begreppslig struktur. Och man kan, om man så vill, också placera det biologiska livet i samma struktur, även om livet i och för sig inte alls utgör någon nödvändig del av ett sådant universum. Livet är nämligen ett udda fenomen som lätt skulle kunna undvaras i ett universum styrt av fysikens lagar.

Det är så den gängse moderna världsbilden ser ut: fysikens värld är den primära verkligheten, den är ”den verkliga verkligheten” och den finns oberoende av oss, medan vi människor och andra levande varelser bildar ett slags sekundär utbyggnad på fysikens värld. Fysikens elementära lagar är universellt giltiga och sinsemellan logiskt konsistenta. Ingen slipper undan dem, de gäller med nödvändighet för allt och alla. De förutsägelser som görs med deras hjälp är exakta in till det mätbaras gräns. De levande varelserna däremot är stökiga särfall av begränsad varaktighet i en fysikalisk värld som fungerar i enlighet med oföränderliga lagar. Den fysiska världens lagar tolererar visserligen de levande varelserna, men som något ovidkommande. Om liv finns eller inte gör ingen skillnad inför fysikens lagar. Det mesta skulle fungera lika bra utan förekomsten av liv i universum. Vilket i sig är en tröst, eftersom livet är knutet till en svåröverskådlig matematik vars ekvationer sällan ger några entydiga lösningar. Ur den fysikaliska världsbildens perspektiv är det svårt att förstå varför de levande varelserna alls behöver finnas. Verkligheten blir lättare att beskriva om man bortser från dem.

Fast tänker man så har man förstås redan från början bestämt sig för vad som ska räknas som verkligt och viktigt. Man har valt att räkna livet till det som av någon anledning är mindre verkligt och viktigt. Det tål att fundera på vad som ligger bakom ett sådant val, ty det är varken självklart eller tvingande.

Livets plats i universum

Nu finns det emellertid strömningar inom samtidens fysik som utmanar den etablerade ordningen. Enligt dessa nya tänkesätt borde de levande varelserna tillmätas större betydelse och så att säga placeras närmare fysikens nödvändiga och förutsägbara verklighet. En sådan uppgradering kan ske längs två olika argumentationslinjer. En av dem tar fasta på de naturkonstanter vilkas värden bestämmer utgången av samspelet mellan storskaliga och småskaliga processer i universum. Varför har naturkonstanterna fått just dessa värden? Det vet man inte, ty de kan varken härledas matematiskt eller motiveras rent logiskt. Naturkonstanterna har helt enkelt de värden som de har, fastän de i princip skulle ha kunnat vara annorlunda. I så fall skulle också hela universum ha varit annorlunda. Det stora flertalet av dessa tänkbara, alternativa universa skulle emellertid sakna förutsättningar för att frambringa liv. De som gillar livet har alltså anledning att glädja sig över att fysikens naturkonstanter är som de är. Somliga drar av detta slutsatsen att fysikens konstanter i vårt universum har finjusterats så att livet har getts en maximal sannolikhet att kunna etableras och optimala möjligheter att utvecklas. Tankegången lanserades i början av 1960-talet under titeln ”den antropiska principen”. Den fysiska världen, menar man, har agerat curlingförälder och lagt allt tillrätta för att livet inte ska behöva misslyckas. Vi är avsedda, du och jag och alla andra levande varelser, och vi har blivit väl omhändertagna ända från början.

Den andra argumentationslinjen för att tillmäta de levande varelser-na större betydelse startar med en kritisk granskning av fysikens första princip, den som säger att naturen är i grund och botten enkel. Det till synes komplicerade sägs alltid kunna brytas ner till enklare delar som kan beskrivas med hjälp av enkla ekvationer. Kanske råder det kaos på ytan, men nere i djupet finns alltid den stora enkelheten. Mot det synsättet hävdar den andra argumentationslinjen att tillvarons grundläggande matematik må vara anlagd i symmetrisk form, men att vi likväl måste anta att den faktiska världen har uppkommit i en kaskad av symmetribrott. Ekvationerna må ha en enkel grundstruktur, men universums konkreta lösningar blir snart nog ohyggligt komplicerade. Det kaotiska inslaget i världen är inte ett litet obetydligt besvär som har tillkommit i efterhand. Det finns redan i de händelser där tid och rum blev till. Det var aldrig menat att universum skulle bli enkelt. Livet är därför heller inte en onödig och komplicerad sekundär utbyggnad på ett i grunden enkelt strukturerat fysiskt universum. Livet är snarare en oundviklig konsekvens av universums egen inneboende komplicerade beskaffenhet. Liv behöver därför inget särskilt omhändertagande. Också vi människor har framgått ur detta komplexa ursprung och universum är vårt självklara hem.

De två ovan kort skisserade argumentationslinjerna följer skilda vägar men mynnar ut i samma trösterika budskap: universum är avsett för oss levande varelser, det är här vi hör hemma. Det är svårt att formulera några invändningar mot ett sådant budskap. I en civilisation som vår, märkt av kyla och främlingskap, har vi heller knappast råd med att avvisa tankar som kanske kan förmedla lindring och skapa en känsla av tillhörighet. Ändå har jag en del invändningar mot båda argumentationslinjerna. Det förefaller mig som om resonemangen lider av framför allt två svagheter.

För det första antyds, åtminstone indirekt, att det främlingskap som vi som levande varelser kan känna inför verkligheten skulle bero på den vetenskapliga världsbilden. Kan den vetenskapliga världsbilden bara göras om, så kanske vårt främlingskap därmed kan upphävas. Men det förhåller sig förmodligen inte alls på det sättet. Det är inte fysikens världsbild som ger upphov till vår känsla av främlingskap inför verkligheten. Inte skulle det väl kunna skänka oss någon tröst om vi istället skulle få reda på att sannolikheten för livets uppkomst ändå inte är så orimligt låg? Eller anta att man kunde bevisa att förekomsten av liv i universum är lika logiskt nödvändig som värdet på en triangels vinkelsumma – skulle det stärka vår känsla av samhörighet med det universum som fysikerna beskriver? Knappast. Vårt främlingskap inför universum har ett annat ursprung.

För det andra bygger de båda ovan skisserade argumentationslinjerna på en alldeles speciell tolkning av de typiska skillnaderna mellan fysik och biologi. Argumentet går ungefär så här: biologi och fysik utgår från en och samma verklighet. Men om nu verkligheten är enhetlig då måste väl också sanningen om verkligheten vara enhetlig. Skiljaktigheter mellan dem kan alltså inte förekomma; biologiskt liv måste därför uppgraderas i värde genom att vi börjar beskriva det på samma lagbundna sätt som vi beskriver fysikens entiteter. På så sätt kan livet integreras i en i övrigt lagbunden fysisk värld. Men det är på denna punkt i resonemanget som jag förmodar att det finns ett tankefel. Ett fel som uppkommer ur vår benägenhet att uppfatta det tillfälliga, icke-regelbundna och kaotiska som mindre verkligt och viktigt än det förblivande och lagbundna. Ty det är klart att om vi låter graden av beständighet och lagbundenhet bli utslagsgivande för vilken grad av verklighet och betydelse vi tillmäter en entitet, då blir livet en given förlorare i fysikens världsbild. Men vid närmare eftertanke finns inga skäl för en sådan uppfattning. Varför skulle det tillfälliga och oförutsägbara vara mindre viktigt och mindre verkligt än det vi som kan beskriva med hjälp av deterministiska lagar? Varför skulle det inte lika gärna kunna vara precis tvärtom?

De ovan skisserade tankegångarna utgår från att det faktiskt finns viktiga skillnader mellan fysikens och biologins världsbilder. Någon kanske skulle svara att det må vara hänt att det förhåller sig så, men att detta inte utgör något problem. Olika typer av fenomen kräver ju olika slags beskrivningar, så enkelt är det. Men riktigt så enkelt är det nog ändå inte. Något i oss vägrar att spalta upp verkligheten i separata delverkligheter; åtminstone går vi inte med på att uppspaltningen skulle vara permanent. Tvesynen måste paras med samsyn, annars kan vi inte leva med den i längden. Men om det inte är acceptabelt att överbrygga skiljaktigheterna genom att låta livet uppgå i den fysiska världens nödvändiga lagbundenheter så kan vi ju göra tankeexperimentet att pröva den omvända lösningen. Kanske går det att istället börja beskriva universum som helhet som något tillfälligt och oförutsägbart? I resten av den här artikeln ska jag argumentera för ett sådant synsätt.

Fysikens tvesyn

Fysikens bild av världen är präglad av en sorts dualism, en tvesyn. Å ena sidan finns fysikens lagar, de abstrakta strukturer som byggts med matematisk intuition och logik. Å andra sidan finns den faktiska världen med alla dess konkreta händelser och föremål. Frågan är hur de förhåller sig till varandra.

Fysikens stora lagar är oföränderliga. De gäller på varje plats och vid varje tillfälle. De stora lagarna är bevarandelagar. De säger att i tillvaron finns sådant som inte förändras och som inte kan förändras. Mot varje kraft svarar en lika stor motkraft. (Universum förflyttar sig inte. I vad skulle det förflytta sig?) Elektriska laddningar uppkommer och förintas parvis. När alla inträffade förändringar summeras, får vi slutsiffran noll. (Universum bär inte på en nettoladdning. I förhållande till vad skulle det vara laddat?) Fysikens stora lagar säger att vad som än inträffar så är vi fortfarande kvar i utgångsläget. Inget har egentligen hänt. Lagarna antyder att grunden för tillvaron är strukturerad enligt strikt symmetriska principer.

De stora lagarna preciserar dock inte närmare vad som ska inträffa i varje enskilt konkret fall i universum. Lagarna är inte orsakslagar. Från den högt abstrakta nivå, där de befinner sig, kan de inte detaljreglera det som sker i den konkreta världen. Därför är de generöst tillåtande. Allt är möjligt så länge det inte bryter mot universums grundläggande symmetri. Det är som i geometrin. Trianglar kan ritas på plana ytor på oändligt många olika sätt. Allt är möjligt så länge ett enda begränsande villkor är uppfyllt: triangelns vinkelsumma ska vara ett halvt varv.

Fysikens stora grundläggande lagar, naturkonstanterna, är oföränderliga och allmängiltiga. Men den faktiska konkreta världen, det som vi till vardags brukar kalla ”verkligheten”, utgörs av ett otal enskilda tilldragelser som var och en utspelar sig på en bestämd plats och vid ett bestämt tillfälle. Vad som sker i det enskilda fallet bestäms av lokala omständigheter. På denna låga nivå är de stora lagarna bara beräkningsrutiner, mer eller mindre användbara. Med hjälp av dem kan man göra prognoser om hur lokala förhållanden kommer att förändras över tiden. Lagarna omvandlar vissa indata (t.ex. uppgifter om kroppars läge, hastighet och massa inom ett givet område och vid ett givet ögonblick) till utdata (t.ex. förutsägelser om dessa kroppars läge och hastighet en timme eller ett år senare.) Beräkningarnas resultat blir aldrig mer tillförlitliga än vad indata tillåter. Lagarna i sig må vara underverk av exakthet, det är till föga hjälp på lokal nivå, där det alltid råder en viss förvirring. Suddiga ingångsuppgifter ger normalt ännu mer suddiga utgångsvärden.

Ur de stora lagarnas perspektiv är enskilda händelser i universum dock av ringa intresse. De är bara exempel, villkorade utfall av bestående grundstrukturer. Ur fysikens perspektiv är det istället tillvarons abstrakta grundstrukturer som utgör den egentliga verkligheten. De är logiska, beständiga, begripliga – och därför nödvändiga.

Men sett ur vardagslivets underifrånperspektiv är det de konkreta tilldragelserna som är det egentligt verkliga. Härifrån ser vi att det som griper in och styr skeendet alltid är lokala faktorer. Lagarna är här till föga ledning. De är alltför abstrakta, alltför tillåtande. Deras allmängiltighet kommer till sin rätt först vid handhavandet av väldefinierade och strikt avgränsade system. Men händelserna i vår faktiska värld går sällan att avgränsa tillräckligt effektivt. Lokala tilldragelser är en svåröverskådlig blandning av varjehanda. De renodlade fall som helt passar in i abstraktionernas scheman möter vi sällan i vår konkreta vardagsverklighet.

Den moderna fysikens historia är bestämd av just denna tvesyn mellan det abstrakta och nödvändiga å ena sidan och det konkreta och till-fälliga å andra sidan. De övergripande lagarna ger de storslagna perspektiven och sammanhangen. De konkreta lokala händelserna ger ett omistligt korrigerande perspektiv, så att säga underifrån. En lag som visar sig strida mot upprepade experiment betraktas som falsifierad och förkastad. Det är så de vetenskapliga genombrotten sker. Ibland har genombrotten varit så stora att fysiken drabbats av hybris. De lagtroende brukar då framhäva att de lokala skeendena ingalunda undandrar sig lagarnas järnhårda reglemente. För de lokala omständigheter som råder på en plats vid ett givet tillfälle är naturligtvis exakt bestämda av tidigare förhållanden. Man kan därför i princip arbeta sig tillbaka till den händelse där rum och tid blev till. Då fanns inga otydliga ”lokala förhållanden”. Det exakta svaret får vi sedan i den slutgiltiga fysikaliska teorin om allting.

Fysikens grundläggande tvesyn säger att vi kan förstå och förutsäga varje konkret skeende i universum om vi har tillgång till a) de relevanta lagar som återger universums allmängiltiga struktur och b) relevanta och korrekta indata som anger de lokala förutsättningarna. Saknas endera kan vi inget veta om vad som ska hända. Den stora teorin om allting förutsätter att den ur sig själv ger upphov till alla behövliga indata. Lagen är ju allt och vid sidan om det lagbundna finns ingen verklighet. Men det är nu som naturkonstanterna blir till ett riktigt bekymmer.

Teorin om allting

I sin begreppsutveckling har fysiken alltid eftersträvat att kunna formulera en allmängiltig, grundläggande lag för hela universum, den så kallade teorin om allting. Denna strävan har framgångsrikt lett fram till våra stora naturlagar men också till en hel del oönskade spillprodukter, de så kallade naturkonstanterna. För att få ihop formlerna för gravitation behöver man G, den allmänna gravitationskonstanten. För att kunna räkna på de elektriska krafterna behöver man ett mått på energin i den elektriska elementarladdningen, e. För att nu bara nämna två av naturkonstanterna. Det finns många fler. Naturlagarna är begripliga, de kan härledas logiskt. Men naturkonstanterna är bara råa fakta. Det går inte att förstå varför de är som de är. Många fysiker känner sig lurade här. Verkligheten består alltså inte bara av rationella lagar utan också av helt irrationella fakta. Det är svårsmält att acceptera för den som menar att verkligheten djupast sett är en logisk struktur.

Naturkonstanterna och talet pi

För över två tusen år sedan drabbades den grekiska matematiken av ett liknande bakslag. Vid den tiden bestod matematikens världsbild endast av heltal. De rationella talen var också viktiga, men de kunde man uttrycka som kvoter mellan hela tal. Men så upptäckte man att cirkeln, den mest perfekta av alla former, gömmer på en avgrund. Förhållandet mellan en cirkels omkrets och dess diameter är inte ett rationellt tal. Det finns inget tal som går jämt upp med dessa två längder. Förhållandet mellan dem, pi, är ett irrationellt tal. Skandal! Senare tiders matematiker har tagit detta faktum med jämnmod. Man har fått lov att vänja sig vid värre saker än så. Men många har fortfarande svårt att vänja sig vid att naturkonstanterna bara skulle vara råa fakta, utan några bakomliggande begripliga förklaringar.

Talet pi kan ju också ses som en sorts naturkonstant. Det är visserligen irrationellt, men man kan anvisa ett förfarande för att beräkna dess värde med godtyckligt stor noggrannhet. På samma sätt måste den stora teorin om allting innehålla anvisningar om hur man ska räkna ut naturkonstanterna. Också de ska vara logiskt härledbara. De kan ju inte gärna hämtas från någonstans bortom lagens domäner eftersom inget finns utanför lagen. De flesta fysiker menar emellertid att detta är att ställa alltför höga förväntningar på vad vetenskapen kan klara av.

Men det finns ingen anledning att begränsa detta principiella resonemang till att gälla enbart naturkonstanterna. Man kan lika gärna också fråga sig varför vår värld tycks bestå av just tre rumsdimensioner och en tidsdimension. Varför inte av fyra eller två? Eller varför universum utvidgar sig med just denna hastighet osv. osv. Antalet teoretiskt möjliga universa begränsas bara av vår fantasis gränser.

Livet består av unika oförutsägbara händelser i ett lagbundet universum

Vi började våra reflexioner med den stora skillnaden mellan den lagbundna fysiska världen och det biologiska livets många lokala, tillfälliga omständigheter. De levande varelserna tycktes passa dåligt in i fysikens lagbundna världsbild. Men jag har här försökt att argumentera för att den stora cesuren inte går mellan biologi och fysik, inte heller mellan liv och icke liv, utan i den tvesyn som man så konsekvent tillämpar inom fysiken, i åtskiljandet mellan de oföränderliga, universella lagarna och de konkreta händelsernas lokala, tillfälliga omständigheter.

Livet i universum är bara något tillfälligt och onödigt. Ja, visst kan man uttrycka saken så, utifrån fysikens världsbild. Men detta öde är vid närmare påseende något som vi levande varelser faktiskt delar med hela universum. Universum är nämligen inte bara konstruerat enligt de stora lagarna utan också efter ett stort antal naturkonstanter, randvillkor och lokala tillfälligheter, där det förmodligen inte finns några logiska strukturer alls att begripa. Sett ur de fysikaliska lagarnas perspektiv kunde vårt konkreta universum därför lika gärna ha varit mycket annorlunda. Universum som helhet verkar vara ungefär lika tillfälligt som vi själva.

En sådan syn på universum kommer väl knappast i sig att förändra den djupa känsla av främlingskap som har ätit sig in i vår civilisation. Rötterna till detta främlingskap måste sökas på annat håll. Främlingskapet har inte med fysikens världsbild som sådan att göra. Det har nog mer att göra med att vi så lätt utgår från att allting som händer går att begripa genom att det kan föras tillbaka på generella lagar. Men det som bara inträffar en enda gång, vad gör vi då med det? Exempelvis det unika i våra egna val som mänskliga personer. Helst vill vi ju rädda över det mesta av vårt eget liv till den bestående sidan av verkligheten, den som är ”verklig på riktigt”. Där verkar chanserna bättre att livet inte går till spillo utan blir meningsfullt. Vi gör det i tron att det lagbundna är mer verkligt och mer viktigt än det tillfälliga. Men jag tror att det är ett grovt misstag. Kanske härrör vårt främlingskap i världen från misstaget att tro att det unika, det som inte går att reducera till några lagar, skulle vara mindre verkligt och mindre viktigt än det lagbundna och förutsägbara. Varför inte pröva tanken att det kan förhålla sig precis tvärtom? Att livet, som är unikt och oförutsägbart, är det viktiga och verkliga.