11 oktober 2017

Dubbelspaltexperimentet

"En kvantmekanisk partikel har vågegenskaper och kan växelverka med sig själv så att interferens uppkommer".

Citatet ovan är från en lärobok i kvantkemi. Dubbelspaltexeperimentet är det berömde experiment som tydligast ska visa på partikel-våg-dualiteten och tillvarons kvantegenskaper. Det finns beskrivet på många ställen (sök på double slit experiment) så jag ska inte försöka upprepa det här, utan bara summera och fundera.

Steg 1 i en beskrivning av dubbelspaltexperimentet är att förklara att ett rent ljus (helst monokromatiskt och koherent, dvs vågor med samma frekvens och i samma fas, t.ex. från en laser) som riktas mot en skiva med två spalter skapar ett interferensmönster på en vägg bakom skivan, som stämmer med att räkna på ljuset som en våg. Detta var Thomas Youngs (1773-1829) ursprungliga experiment från 1801.

Steg 2 är att förklara att för klassiska föremål, dvs "stora partiklar", som man skjuter mot de två spalterna får man helt enkelt två band där de träffar väggen rakt bakom spalterna, med lite spridning i kanterna.

Steg 3. Sen får man visa hur "små partiklar" och ger interferensmönster. Dvs elektroner eller andra elementarpartiklar (och även atomer och hela molekyler), som man skjuter mot de två spalterna ger interferensmönster som om de uppförde sig som vågor. Detta visar att även materia uppvisar vågegenskaper. Matematiken bakom att materian har vågegenskaper visades av Louis de Broglie 1924. Tidigare hade Planck och Einstein visat det omvända, att ljus (elektromagnetisk strålning) även uppför sig som materia, att fotoner kan betraktas som partiklar.

Steg 4: Nu är vi framme vid det viktigaste steget. Justera elektron-kanonen så att den skjuter iväg elektronerna en och en. Sakta kommer det att bli märken på väggen bakom som uppvisar det bekanta interferensmönstret. Det framstår som mycket märkligt. Det är detta fenomen som läroboken beskriver som att "kvantmekaniska partiklar växelverkar med sig själv".

Fenomenet är matematiskt beskrivet av att det finns en vågekvation som anger hur en enda elektron (eller foton eller atom) beter sig, Schrödingers ekvation som publicerades 1926. Matematiken fungerar men inte ens matematikerna verkar kunna säga annat än att detta är obegripligt, eller i alla fall mycket svårt att beskriva i ord.

Att skriva att partikeln växelverkar med sig själv är ett sätt att uttrycka detta men ger inte någon begriplig bild av vad som pågår. Elektronen/atomen/fotonen är inte en partikel i vanlig språklig mening (det är väl därför läroboken kallar den för "kvantmekanisk partikel", och vidare betyder "växelverkan" i detta fall något annat än vad man vanligen menar. Fysikalisk växelverkan brukar handla om krafter mellan partiklar, här skulle det då vara en slags utspridd egenskap hos en partikel som kan skapa ett interferensfenomen. Man kan även använda språkbruket avsett för vågor och säga att partikeln uppvisar koherens, men även det blir språkligt märkligt, då man säger att en våg är i fas med sig själv när den befinner sig på väg genom bägge spalterna trots att den bara borde vara riktad mot den ena.

I boken Kvantbiologi, av Jim Al-Khalili  och Johnjoe McFadden (Fri Tanke 2014), skriver de (sidan 149) att "atomen utforskar båda vägarna samtidigt". Det ger mer en bild av att partikeln har ett slags "vågekvationens karta" med vägval, med olika sannolikhet för olika val som skapar interferensmönstret. Vågekvationen beskriver sannolikheter för att en partikel finns på ett visst ställe, men hur dessa sannolikheter ska ge upphov till interferensen är inte lätt att förstå.

Referenser för dessa experiment är t.ex:
För försök med fotoner: Dimitrova och Weis.
För elektroner: Akira Tonomura. Går att se på Youtube.
För molekyer: Exempel med 154 atomer!


Steg 5. Tyvärr blir detta ännu konstigare i nästa steg. Här inför man en detektor vid en eller bägge spalterna som ger signal när partikeln passerar. Den detekterar partikeln vilket sedan registreras på något vis och sedan iakttas denna registrering av forskaren. Att detta fungerar visar på partikelegenskapen hos det som passerats, detektorn reagerar på partikeln. Men mer än så, när man använder detektorn försvinner interferensmönstret. Nu får man bara två band som vi sett tidigare i steg 2. Själva proceduren att detektera/registrera/iaktta partikeln gör att den förlorar sina vågegenskaper. Begreppet för detta är dekoherens.

Innan detektionen befinner sig partikeln i sitt kvant-tillstånd. Detta tillstånd för mig sig en rad egenskaper, att "partikeln är på två ställen samtidigt", att den "kan snurra i två riktningar samtidigt" och att den kan "tunnla sig genom väggar" (citat från Kvantbiologi, men går även att läsa om i läroboken jag refererade till i början, som heter "Kvantkemi för kemister, Studenlitteratur 2009).

Men efter dekoherens försvinner dessa kvantegenskaper. Enligt beskrivningen i Kvantbiologiboken är det själva detektionen som stör partikeln. De beskriver på sidan 151 hur själva mätanordningens alla biljoner atomer interagerar med den sköra kvantpartikeln vilket leder till dekoherens. Vad boken Kvantbiologi inte redogör för är att det finna andra tolkningar av experimentet, där det inte är detektionsanordningen som skapar dekoherensen. I dessa tolkningar är det registreringen eller det medvetna iakttagandet som orsakar vågfunktionens kollaps. Sådana tolkningar bjuder in till diverse "New age"-aktiga förklaringsmodeller och det känns skönt att slippa dem när man läser boken Kvantbiologi. Men det hade varit snyggt om Khalili och McFadden tydligt redogjort för sina skäl att välja den tolkning de valt, även om jag själv finner den vara den mest begripliga.

Bara för att nämna en auktoritet som år 1994 skrev om en tolkning där en registrering krävs för att detektionen ska anses ha skett, kan jag ta nobelpristagaren Murray Gell-Manns "Kvarken och Jaguaren" (ICA Bokförlag pocket). På sidan 191 beskriver han hur ett radioaktivt sönderfall, som ger upphov till partiklar som befinner sig i kvant-tillståndet, orsakat spår i ett glimmermineral. Detta kan ha skett för tiotusentals år sedan, men denna registrering iakttas inte förrän en geolog/fysiker långt senare tittar på mineralet. Detta talar för den enkla förklaringen att dekoherensen skedde för att sönderfallspartikeln reagerade med glimmern som här fungerade som detektor. Gell-Mann ironiserar över att många "briljanta kommentatorer har skrivit om den föregivna betydelsen av mänskligt medvetande i mätprocesen". Ändå fortsätter Gell-Man med att diskutera vad som kan ha observerat spåret då för tiotusen år sedan som om dekoherensen inte hade skett ifall inget kunnat observera den.

Nåväl, jag väljer att tänka mig att dekoherensen uppstår på grund av den direkta störningen från detektorn och då blir följden att dekoherens sker hela tiden. Så fort något stör den sköra kvantpartikeln faller den ner i ett klassiskt läge. Detta synsätt gör att man kan beskriva olika kvant-tillstånd i biologsika system. T.ex. i växter där fotosyntes pågår. Det är detta som den utmärkta boken Kvantbiologi beskriver. Och för att skriva "Big history" rörande livets uppkomst och fotosyntesens uppkomst så behöver man ha med något om dessa kvanteffekter.



4 oktober 2017

Ikoniska experiment

Igår fick LIGO nobelpriset i fysik. LIGO har vissa förutsättningar att bli ett "ikoniskt experiment". Med ikonisk menar jag ett vetenskapligt framsteg som får en berättelse som många kan relatera till. Som en poplåt som många känner igen bara på några få takter. Men LIGO når nog inte den statusen - även om själva bilden av laserstrålar i rät vinkel är lätt att ta till sig så är den bakomliggande teorin om gravitationsvågor inte någon lättsmält materia.

Arkimedes (född ca 287 f.Kr) princip, kopplad till en historia om hans badkar, är lättare att fatta. Lyftkraften motsvarar tyngden av den undanträngda vattenmängden. Hans "heureka"-ögonblick är sinnebilden för en forskares plötsliga insikt.

Isaac Newtons (1642-1727) fallande äpple är nästa ögonblick som kommer på tal, men det är givetvis inget experiment. Det experiment som Newton gjorde som kanske är mest känt är att han delade upp ljus i färger med ett prisma.

Galileo Galileis (1564-1642) experiment med fallande föremål har sin ikoniska variant, där han står i lutande tornet i Pisa och släpper kulor av olika tyngd. Det är inte belagt att han faktiskt gjorde så, däremot räknade han framgångsrikt på kulor som rullade i lutande rännor. Han visade att alla fallsträckor var proportionella mot tiden i kvadrat, samt att den fallande kroppens massa idealt (i frånvaro av luftmotstånd) inte har någon betydelse.

Att han dessutom såg Jupiters månar genom ett teleskop är rätt välkänt. Ska man sälja in LIGO ska man göra som professorn sade på radio igår. Hon menade att LIGO var som ett nytt teleskop där vi kan se in i delar av rymden vi inte tidigare sett, precis som Galileo gjorde. Kanske blir LIGO riktigt stort först när man sett något helt okänt, svarta hål visste vi redan att de fanns.

Benjamin Franklins (1706-1790) experiment med åskledare fäst i en drake kanske många känner till, mest för att det framstår som en riskabel försöksuppställning. (Just för detta experiment gäller inte regeln att man ska försöka upprepa det för att visa dess giltighet). Galvanis (1737-1798) groda och diskussioner med Volta (1745-1827) kanske också hör till elektricitetens mer populära historier. Vanliga batterier är galvaniska celler baserade på Voltas stapel.

Inom biologin har vi några ikoniska exempel: Pavlos hundar, (Ivan Pavlov 1849-1936) och Alexander Flemings (1881-1995) upptäckt av antibiotika (det mest kända fallet av upptäckt genom slumpen, eller snarare begåvat iakttagande av ett misstag). Kanske också Louis Pasteurs (1822-1895) upptäckt av mikrobiologin genom att visa att varje typ av jäsning/feljäsning var kopplad till en egen sorts jäst. Fast det som Pasteur är mest känd för är att man kan hetta upp en vätska och döda mikro-organismerna; pastörisering. Pasteur lade även grunden till kristallografin och stereokemin, utan att jag kan påstå att de experimenten nått någon pop-status.

Darwins finkar är kanske kända, men det är inte något experiment. Mendels ärtor är ikoniska inom genetiken. Och nämna vill jag Rosalind Franklins (1920-1958) röntgendiffraktionsbilder som visade DNAs struktur för "popstjärnorna" Watson och Crick

Inom kemin är det svårt att komma på något riktigt bra. Idag delades kemipriset ut, det gick till kryoelektromikroskopins upptäckare. Ett begripligt och imponerande experiment - man har lyckats kyla ner biomolekyler tillsammans med vatten så att de går att se deras naturliga form. Men kanske inte ikonstatus på det, varje sjukhus har idag diverse avancerade utrustningar som ser in i vårt biologiska inre, alla lika imponerande.

Jag kan möjligen tänka mig att folk har en bild av kemiexperiment där man förbränner något i slutna behållare och väger före och efter och drar slutsatser av det. Vi har här att göra med upptäckten av syret i luften samt lagen om massans bevarande vid kemiska reaktioner. Namn förknippade med detta är Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794), Joseph Priestly (1733-1804) och Carl-Wilhelm Scheele (1742-1786). Ingen popstjärnestatus där inte. (Främsta stjärnan av dessa tre är Lavoisier, men vem kan nämna honom? Kan man det ska man även nämna hans fru Madame Marie-Anne Lavoiser som också var kemist och hade stor betydelse för sin makes forskning).

Ett experiment som är ikoniskt bland fysiker, dubbelspaltexperimentet, ska jag beskriva i nästa inlägg. Dubbelspaltexperimentet påvisar våg-partikeldualiteten hos ljus och är det klassiska experimentet inom kvantmekaniken. Tyvärr har det inte fått samma kändis-status som ett rent tanke-experiment som kallas "Schrödingers katt".




24 september 2017

Stor historia - i fyra perioder

Inlägget 9 september om tre gåtor blev nästan en ny version av periodisering av historien. En variant i tre steg: livets uppkomst - medvetandets uppkomst- det öppna samhällets uppkomst. När man låter historia börja så långt bak som vid livets uppkomst har man hamnat i det som kallas "Big history", vilket rimligen ska översättas till "Stor historia".

Jag har bara en bok om Stor historia så jag får referera lite till den. Boken heter "Maps of Time" av David Christian (2004). För att det ska blir riktig stor historia borde jag ha haft med Big bang som en gåta, men eftersom jag är mest intresserad av komplexa system som kan refererar till sig själva, så valde jag bort det.

Men däremot vill jag ha med en periodisering till: uppkomst av fotosyntes som i sin tur leder till en syrerik atmosfär och ett ozonlager som skyddar mot UV-ljus. Alltså:

1. Livets uppkomst under arkaikum, ca 3,6 miljarder år sedan.
2. Fotosyntesens uppkomst och stabiliserandet av biosfären under proterozoikum, ca 2,5 miljarder år sedan.
3. Medvetandes uppkomst. Där måste jag återkomma om datering, det går att tänka på olika vis rörande vad som ska räknas som medvetandet. Men preliminärt syftar jag på Homo sapiens kognitiva utveckling och på en tidsperiod 250 000 till 70 000 år sedan.
4. Det öppna samhällets uppkomst. Även här kan datering diskuteras, särskilt som befintliga öppna samhällen kanske inte är stabila över tid. Men sent 1800-tal skulle jag kunna tänka mig.

Gemensamt för de fyra övergångarna är att de kräver att många saker ska kombineras ihop samtidigt på ett vis som framstår som osannolikt.

David Christians "Maps of time" har en indelning i bilaga 1. Den består av en mer detaljerad kronologi men jag lyfter fram de huvudrubriker som David Christian valt:

1. Universums historia före vår sol (13 miljarder till 4,5 miljarder år sedan).
2. Jordens historia och livets första historia (4,5 miljarder år sedan)
3. Den paleolitiska eran av människans historia (ca. 7 miljoner till ca. 10 000 år sedan)
4. Holocen, "the Era of Human history" (senaste 10000 åren)
5. Den moderna eran (de senaste 500 åren - framtiden).

Att framtiden är med i "Big history" kan framstå som udda, men det beror på att kan man skriva Big bangs historia så finns det vissa saker som man kan skriva in i framtiden, som att solen ska dö och universum flyta ut i ett termodynamiskt jämviktsläge.

Att den neolitiska revolutionen för 10000 år sedan skulle vara så viktig att den förtjänar en plats som periodisering inom "Big history" tycker jag är märkligt, det tror jag är en överföring från vanlig världshistoria där givetvis jordbrukets och boskapshållandets uppkomst har stor betydelse.

Skillnaden i periodisering för den moderna eran mellan mitt förslag och David Christians kan ur ett stort perspektiv ses som oviktig. Om man anser att den moderna tiden startar år 1492 eller 1945 är kanske en ren avrundningsfråga. Man kan skriva "cirka nu". Men som jag ser det var Eurasiens sammanlänkning under 1200-talet väl så viktig som att Amerika drogs in i världssystemet från 1500-talet och hela den processen var egentligen inte ny i en modern mening, den hade pågått i fler tusen år. Däremot är uppkomsten av öppna samhällen i den mening som North m.fl. definierar det, dvs "open access societies" verkligen något helt nytt. och sammantvinnat med den vetenskapliga revolutionen som symboliseras av sådana som Darwin och Maxwell.

Jag tänkte skriva några inlägg om kvantmekanikens betydelse för de tre första periodiseringarna jag förslog, livets uppkomst, fotosyntesen och medvetandet.  Kanske ska den moderna tidens startpunkt sättas till 1926, då Schrödinger publicerade den uppsats som innehåller den ekvation som är kvantmekanikens fundament, även om kvantmekanik inte direkt har med det öppna samhällets uppkomst att göra.




19 september 2017

Geokronologisk språkfundering

Det första livet på jorden uppkom för minst 3,5 miljarder år sedan, kanske tidigare. Släktet Homo är kanske 2,8 miljoner år gammalt och den kognitiva utveckling tog fart för 250000 år sedan i Afrika och för 70 000 år sedan utanför Afrika. Låt oss passa in detta i geokronologin. Och eftersom jag hade ett inlägg om begreppet antropocen så ska jag ta upp lite om namngivningen av eoner, eror, perioder och epoker.

Hadeikum är den första eonen, från jordens tillblivelse för 4,6 miljarder år sedan till uppkomsten av den första fasta bergarten för 4 miljarder år sedan. Döpt efter dödsguden Hades. Därefter följer Arkeikum, från grekiskans Arche som betyder "början", 4-2,5 miljarder år sedan. Det är under denna eon som livet uppkommer. Sedan eonen Proterozoikum, med fotosyntes som en ljuspunkt, fram till perioden Kambrium som började för 542 miljoner år sedan. Man kan förenkla och kalla dessa tidiga tider för prekambrium. Eller urtiden om man vill. Här ett stratigrafiskt schema, som är svårläst. Stratigrafi handlar om lagerföljder, som är en viktig komponent i det som leder fram till geokronologin. På en finsk sida om geologi finns en lättläst beskrivning.

Kambrium kommer av latin för Wales, där lagerföljder studerades. På liknande vis har många perioder och epoker namngivits. Ordovicer och Silurer är namn på gamla walesiska folk. Jura-bergen är berg på gränsen mellan Frankrike och Schweiz. Osv.

Fanerozoikum, vår nuvararande eon som började med kambrium, kommer av de grekiska orden phaneros och zoe, synligt liv. Man trodde tidigare att livet uppkom i och med kambrium, men nu vet man att det uppkom tidigare, därav namnet proterozoikum, som betyder "tidigt liv".

Den kognitiva revolutionen för cirka 250-70 000 år sedan hamnar i epoken pleistocen. De senare epokernas namn har lite fånigt namngivits som nya allihopa, då ledet cen kommer av grekiska ordet ny, kainos, jämför engelska recent. Pliocen är mer nya tiden och pleistocen är den mest nya tiden och sedan kommer den nuvarande "helt nya tiden", holocen. Språkligt ganska bedrövligt, och ännu värre blir det med "antropocen", som blir "människo-ny"-tiden. Detta språkliga moras kanske kommer av att hela eran är ny, Kenozoikum, (engelska Cenozoic era, nya livets era) som inleddes för 66 miljoner år sedan.

Inte blir det språkligt bättre av att perioden kvartär, som börjar för 2,58 miljoner år sedan och är vår nuvarande period, och som består av epokerna pleistocen och holocen, inte längre har kvar sina tre föregångare. Utan de tidigare perioderna under kenozoikum heter paleogen och neogen, "gammalt och nytt varande".

15 september 2017

Kort om två av Johan Frostegårds böcker om evolutionens betydelse

Bland sommarens läsning måste jag nämna att jag upptäckte den eftertänksamma läkaren Johan Frostegårds böcker. Han vill lyfta fram evolutionens betydelse, både i sin strikta koppling till biologisk utveckling och mer generellt, som en användbar modell för att tänka kring hur anpassning sker även inom kulturen. Jag rekommenderar "Nästan allt om människan, Evolutionen, generna moralen och lite till", (Karolinska Institutet UP, 2008). Boken redogör på ett balanserat vis för en rad dispyter som uppkom på grund av misstolkningar av evolutionsteorin och senare av sociobiologin, i ett försök att förena naturvetenskapliga och humanistiska tankegångar. Mycket är väldigt biologiskt. Som exempel tar han upp färgblindhet och frågar sig vilket överlevnadsvärde den egenskapen kunde ha haft för att den skulle ha blivit kvar. Frostegård är givetvis klar över att många egenskaper är rester från tidigare lösningar, som svanskotan.  Andra egenskaper, som manlig skallighet, kanske kan förklaras genom sexuell selektion (eller inte). Men defekt färgseende - kan det vara bra om en man av tio är färgblind och därmed fokuserar på annat än rött och grönt?

Kapitlet "Etik, moral och evolution" sammanfattar prydligt vad jag varit inne på i några tidigare inlägg. Tre evolutionära förklaringar till altruism tas upp: släktskapsaltruism (jag hjälper mina släktingar, omsorgsmoral), reciprok altruism ( jag hjälper dig och du hjälper mig/gyllene regeln) samt "handikapprincipen". Den sistnämnda är en variant på sexuell selektion, där en uppvisning i altruism skulle motsvara påfågelns stjärt, ett "handikapp" som påfågeln bär på för att visa sina goda övriga egenskaper. Referensen är Amotz Zahavi (1928-2017). Handikapp-principen går (om jag fattat rätt) att härleda ur spelteori, så kallade signaleringsspel.

Johan Frostegård går igenom olika varianter av princip-etik och finner att de leder till motsägelser. Hans slutsats blir att man måste acceptera en pragmatisk etik (sid 172) som inte är helt sammanhängande. Det finns till och med principiella skäl att göra det. Läkaretiken är ett exempel på en pragmatisk etik. Jag har använt ordet situationsetik förut, jag uppfattar att det är samma sak, men Johan Frostegård använder inte det ordet. Han använder inte heller begreppet "pragmatism". Hans främsta poäng är främst att etiken måste ta hänsyn till vissa biologiska fakta, utan att förfalla till enkla resonemang om "människans natur".

Johan Frostegårds senaste bok "Den ekonomiska människans fall" (KIUP, 2014) är en tydlig kritik av de nationalekonomiska teorier som bygger på idén om "the economic man", den nyttomaximerande människan. Utifrån sin evolutionsbaserade beskrivning av människan är det uppenbart att homo economicus är en dålig beskrivning av hur människor beter sig vilket leder till felslut i teorin. Det är också uppenbart att Johan Frostegård är missnöjd över de praktiska följderna för sjukvården när dessa teorier brer ut sig i form av New Public Management.

Men hans sökande efter alternativa ekonomiska teorier har tyvärr inte nått så långt. Vilket är rimligt, Johan Frostegård är läkare och professor i medicin, hans ekonomiska skolning ligger några år bakåt i tiden. Han hittar lite evolutionärt ekonomiskt tänkande hos Thorstein Veblen (1857-1929, en av grundarna av institutionell ekonomi) och Joseph Schumpeter (1883-1950, med kreativ förstörelse som känt begrepp). Men Frostegård tycks landa i en idé om att rika helt enkelt ska förmås att på moraliska grunder donera sina pengar till goda ändamål. Här har han nog en övertro på altruismens genetiska genomslag, särskilt som den ekonomiska evolutionen knappast sållat fram givmildhet som en överskuggande egenskap bland de superrika.

Jag saknar referenser till nationalekonomer inom ny institutionell ekonomi. Kanske är det för att Frostegård letar efter kopplingar till evolutionsteori som han främst hittat i klassisk institutionell teori. Jag vet för lite om detta för att kunna förklara. Frostegård refererar inte till ekonomer som Amartya Sen eller Herman Daly heller, det betyder kanske inte något. Det viktiga är att han ställer frågan om hur en pragmatisk etik kan omsättas i politisk ekonomisk teori. Och praktik - infrapolitik.

9 september 2017

Tre gåtor om uppkomst av ordning - livet, medvetandet och det öppna samhället

Givet att termodynamikens andra huvudsats innebär att ett isolerat systems entropi aldrig minskar, så är det en utmaning att förklara uppkomst av ökad ordning. En grundförutsättning för ökad ordning är tillförsel av energi i systemet. (Första huvudsatsen, bara för att påminna den som läser detta, är att energi inte förstörs, bara omvandlas. Och universum är fyllt av energi, så det gäller bara att den hamnar i rätt system).

Ordning uppkommer på olika logiska nivåer. Tre fall som jag vill lyfta fram i detta inlägg är speciella därför att vi inte begriper hur det gått till. De tre fallen är livets uppkomst. medvetandets uppkomst och bildandet av öppna samhällen. Med "öppna samhällen" menar jag här det som av North, Weingast och Wallis m.fl. kallas "open access orders", (OAO) dvs de samhällen som skapat en organisation som går utöver de "naturliga" principerna som gäller i alla de samhällen som denna blogg handlat om under tidsepoker fram till 1200-talet. De naturliga samhällena kallas i samma teori för "limited access orders".

Livets uppkomst kan framstå som något vi numera har en förståelse för. På något vis måste en ursoppa av kemikalier och tillförd energi skapat en molekylkombination med förutsättningar för att reproducera sig själv på ett vis som gav upphov till evolution. Men ännu har detta inte upprepats i experiment. Och den molekyl som bär upp evolutionen i alla kända levande organismer, DNA, är inte riktigt någon bra kandidat för att vara en molekyl som uppkommer i en ursoppa. Dessutom fungerar inte DNA utanför sin miljö av stödjande molekyler, cellkärnan är ett komplext maskineri. Virus,som är enkla DNA-paket, gör inte mycket om de inte tar sig in i en cell som ger viruset rätt miljö för att föröka sig. Några enklare former av självkopierande molekyler måste ha varit upphov till det första livet, efter det har DNA-baserat liv konkurrerat ut sina föregångare.  Energi-tillförseln till ursoppan kan man föreställa sig på olika vis. Men vi vet inte hur det kunde leda fram till liv.

När väl livet uppkommit, så utgör evolutionsteorin en bra förklaringsmodell för flera nivåer av ökad ordning. Uppkomst av flercelliga organismer, sexuell förökning osv. Inga enkla frågor men de går att besvara. Nästa riktigt svåra problem är medvetandet.

Medvetandets uppkomst är filosofins "hårda problem". Vi vet att medvetande finns, det råkar vara nästan det enda vi vet säkert, som Descartes noterade. Men vi vet inte hur medvetandet uppkom. Som materialist måste man visa hur ett komplext system av neuroner kan skapa en informationshantering som åtminstone i efterhand kan informera "sig själv" om vad som pågick i systemet. Att hjärnan är ett mycket energikrävande organ är väl beskrivet. Den evolutionära fördelen av en avancerad hjärna måste kompensera för de nackdelar det innebär att ha ett organ som är så oproportionerligt stort och energikrävande. Speciellt är att människans barn måste födas långt innan en människas hjärna är fullt utvecklad, vilket skapat ett krav på långvarig omsorg om avkomman innan den kan stå på egna ben. 

Nästa logiska nivå, uppkomst av samarbete i mindre grupper av människor med medvetanden, är numera någorlunda väl beskrivet. På en teoretisk nivå är folkteoremet inom spelteorin lösningen på varför mindre grupper med upprepad interaktion kan fungera. Det är vidare möjligt att visa hur de mentala strukturer som fungerar för grupper upp till omkring 150 människor (Dunbars antal) sedan går att skala upp till befolkningar på miljontals människor, till traditionella naturliga samhällen med mer eller mindre klanstruktur som grund. Däremot vet vi inte hur öppna samhällen uppkom. Mängder av misslyckade "utvecklingsprojekt" visar att det inte finns något "recept" för hur ett slutet samhälle kan övergå till ett öppet. Klart är att det krävs mängder med energi, det är ingen tillfällighet att uppkomsten av de första öppna samhällena sammanföll med att fossila bränslen började användas i stor skala. Men utöver energi krävs att ytterligare ett antal faktorer samspelar på ett vis vi inte vet hur man åstadkommer. 

Man kan notera att dessa tre fall har gett olika resultat. När livet väl uppkom och tog sig fram till den optimala DNA-lösningen var det en komplett succé, alla levande varelser är DNA-baserade. Den energi som krävs för att upprätthålla DNA-baserat liv erhålls från solen på ett finurligt vis via gröna växters fotosyntes.

Högre medvetande har bara människor vad vi vet, den egenskapen har inte brett ut sig bland andra arter. Möjligen har andra Homo-arter haft högre medvetande men de har inte överlevt. Flera arter har sannolikt "lagom" mycket medvetande, medan stordelen av alla arter har hittat andra evolutionära fördelar. Möjligen kan man hävda att i och med att människan nu tagit över biosfären och blivit den dominerande arten har medvetande börjat breda ut sig. Kanske kan man jämföra med hur DNA bredde ut sig på andra lösningars bekostnad. Energibehovet för att upprätthålla medvetandet lär finnas tillgängligt, att inte någon annan art har högre medvetande måste bero på något annat än energibrist.

Så vad gäller liv blev DNA en 100-procentig lösning men medvetande blev ett undantag bland alla arter. Den tredje gåtan - det öppna samhället, är ett mellanting. De öppna samhällena (OAO) är inte så många. Å andra sidan blev det inte så att det första öppna samhället kunde bre ut sig på alla andras bekostnad. Givet att Sydkorea är ett gränsfall till att bli ett OAO-samhälle, så kan man kanske räkna till cirka 24 länder som öppna samhällen. Känslan just nu är att antalet öppna samhällen snarare riskerar att minska än att öka men det är förhoppningsvis ett övergående problem. Även i detta fall borde inte energibrist vara avgörande. Även om fossila bränslen fasas ut eller tar slut (dvs blir olönsamma att utvinna), så finns möjliga alternativa energikällor som kan understödja uppkomsten och bevarandet av öppna samhällen. Utifrån mitt tankesätt så är problemet att de nuvarande öppna samhällenas energiutnyttjande är kopplat till mekanismer för ständig tillväxt på ett vis som riskerar att leda till att systemet rasar samman. Det är alltså inte bara oklart hur de öppna samhällena uppkom, det är oklart hur de ska justeras för att överleva över tid. 

Att livet har en hög förmåga till anpassning öch överlevnad över tid är jag rätt förtröstansfull inför, och jag tror att medvetandet har viss överlevnadspotential även om man ibland kan misströsta. Det är möjligt att vi inte behöver lösa vare sig livets eller medvetandets gåtor för att de ska klara sig, de har inneboende systembevarande egenskaper. Men försvaret av det öppna samhället kräver en reform av detsamma som vi kanske skulle kunna komma fram till. Ett bidrag till det vore om vi lyckades lösa gåtan om hur de kunnat uppkomma.

27 augusti 2017

Infrapolitik - ett bra nytt begrepp

I "Antropocen - En essä om människans tidsålder". Weylers förlag, 2017, myntar Sverker Sörlin ordet "infrapolitik" som jag tycker är ett utmärkt ord. Essän handlar förstås om ett annat nytt ord, modeordet antropocen.

Jag reste genom ett av antropocen präglat landskap på väg till mina företagsbesök idag (24 augusti). Pendeltåg genom nya Citybanan med byte på stationen Odenplan, vidare till Handen vars centrum var en stor byggarbetsplats. Där ska bussarna ner under jord och höga hus byggas ovanpå. Civilisation i flera plan. På eftermiddagen gick jag från Ulriksdals station till Frösunda, förbi kontorskomplex i jätteformat och ett bostadsområde med E4:an på ena sidan och utsikt mot Mall of Scandinavia på den andra.

Det är detta som är budskapet med ordet antropocen - att vi lever i en människoskapad värld. Det går att sätta siffror på detta. Jag nämner bara ett exempel: mängden sediment som flyttas varje år på grund av mänskliga aktiviteter överskrider de volymer som alla floder och vindar flyttar tillsammans. (sid 32). Tidskriften Ambio hade en artikel 2008 på temat.

Sverker Sörlins bok leder oss på en lärd vandring i idéhistorian och debatten kring ordet antropocen. Det är en tunn bok, jag ska inte här referera den. Enda sedan "Naturkontraktet" från 1991 har Sverker Sörlin bemästrat miljöforskningens idéhistoria, och här radas namn upp. Upplysningens Georges-Louis Leclerc de Buffon (1707-1778). Annalesskolans Lucien Febvre (1878-1956) och Fernand Braudel (1902-1985), där läraren var mer benägen att se naturen som föränderlig en eleven. Oxfordfilosofen R.G. Collingwood (1889-1943) får representera den klassiska modernitetens historiebeskrivning och Braudel tillförde en bredare beskrivning av naturen men de hade det gemensamt att de såg människan och naturen som åtskilda fenomen som skulle beskrivas var för sig. Historikern Dipesh Chakrabaty (f. 1948) står för en samlad historia, där människans arthistoria nu ska beskrivas i termer av att människan och den moderna kapitalismen numera är en globalt verkande geologisk kraft.

Antropocen är ett ord som ska ange en geologisk tidsålder, men ju längre man läser desto mer får man intrycket att det rör sig som en tidsgräns för en periodisering. Vi får ett geologiskt lager med isotoper från kärnvapenproven (förhoppningsvis bara från proven plus de de två bomberna), plast, teknologiska fossil, bly från alla de moderna krigen, avsaknad av fossil från alla utrotade arter, samt alla klimatförändringens effekter avlagrade. Osv. Jag tror inte vi kan föreställa oss riktigt vad de kommande 50-100 åren kan åstadkomma med vår geologi. Om permafrosten släpper sitt grepp om tundran och havsnivån höjs kan vi få effekter som påverkar vulkanisk aktivitet och vi går då in i ett verkligt kaotisk tillstånd för en period. Men vad finns på andra sidan denna gränslinje? Sverker Sörlin skriver "Antropocen skulle vara denna gränslinje". Sen citerar han fint Wittgenstein: "Den som vill sätta en gräns för tanken måste kunna tänka på båda sidorna om denna gräns".

Det finns många fina ord i Sverker Sörlins essä. Likt Isodorus av Sevilla tycker jag det känns bra att fokusera på orden. Det bästa ordet är "infrapolitik". Det definineras av Sverker Sörlin (på sidan 62) som "politiska grundmönster som ligger under den dagliga politiken". "Infrapolitik ligger även under ideologierna. Infrapolitik är de helt grundläggande föreställningarna om vad som är rätt att göra i den jordiska tillvaron, vad som ger mening och riktning".

Jag tror att Sverker Sörlin har hittat på ett väldigt bra ord. (Han sa själv i P1s filosofiska rummet att det är hans eget ord, när det används i denna betydelse). Jag hoppas att hans nästa bok heter Infrapolitik.

Givetvis är ordet infrapolitik lika otydligt, om inte otydligare, än antropcen. Oavsett det tänker jag själv börja använda det som jag tycker det kan användas. Jag menar att ordet har bäring på den definition av "föreställningar" som utmejslas inom ny institutionell ekonomi. Ordet kopplar också till det som rör moralpsykologi. Sverker Sörlin skriver att infrapolitik handlar om stora BÖR, men det är uppenbart att han inte menar normativ praktisk filosofi i vanlig mening (teoretisk etik) utan han avser de BÖR som känns inom oss. Men för att det ska kunna kallas politik måste det vara kopplat till de sociala fenomen som uppstår på grund av känslor och mer eller mindre rationella överväganden, inte bara de enskilda individernas enskilda föreställningar och val.

"Infra" betyder "under" på latin. Jag började inlägget med en kort beskrivning av en dags resa genom modern infrastruktur. Infra-strukturen är inte lika osynlig som infra-ljudet är ohörbart. Infra-värmen känns. Infra-politiken finns där någonstans, och den kommer att förändras, och göra mycket av dagspolitiken obsolet. Men hur?