Tidiga tolkningar av kvantfysiken

På wikipedia så listas här (ca) 14 tolkningar av kvantfysiken. Köpenhamnstolkningen är inte den äldsta utan det är "ensemble intepretation". Den säger bara att vågfunktionen ska tolkas statistiskt och tar inte ställning till om det dessutom finns dolda variabler (realism) eller inte (köpenhamnstolkningen).

 

Därefter följer Köpenhamnstolkningen, som jag redan har skrivit om, och därefter kommer en teori av de Broglie från 1927, pilot wave theory. Max Born visade 1926 att vågfunktionen kunde tolkas som sannolikheten att hitta en sökt partikel och influerad av denna idé så utvecklade de Broglie i nära sammarbete med Schrödinger redan till 1927 sin pilot wave theory. Han presenterade den på Solvaykonferensen 1927 där Wolfgang Pauli riktade kritik mot den som de Broglie tycks ha motbevisat, trots att publiken inte tycks ha uppfattat det så. Teorin fick alltså ingen flygande start.

 

1932 publicerade John von Neumann påståendet att alla hidden variable theories var omöjliga. Detta fick de Broglie att överge sin teori. Tre år senare, samma år som Einstein publiserade EPR-paradoxen, så visade dock Grete Hermann att von Neumann hade fel, men detta uppmärksammades inte av fysikersamfundet på över femtio år. von Neumann hade bara visat att ingen hidden variables teori kunde vara lokal-realistisk, och på den tiden så trodde alla på lokal realism.

 

1932 så publicerade von Neumann också sin egen tolkning av kvantfysiken. Köpenhamnstolkningen gjorde observatören mycket viktig för fysiken samtidigt som man inte hade någon idé om vad en observatör var. En observatör var bara det som kollapsade en vågfunktion. von Neumann antog att en observatör var ett medvetande.

 

Wolfgang Pauli och Heisenberg hade tydligen liknande tankegångar men hypotesen är inte speciellt populär bland fysiker idag, inte minst av filosofiska skäl. Dock tycks John Archibald Wheeler, Henry P Stapp, Bruce Rosenblum och Fred Kuttner ha liknande tankegångar.

 

1936 publicerade Garret Birkhoff och John von Neumann kvantlogiken som jag redan har skrivit lite om. von Neumann hade tidigare försökt att axiomatisera kvantfysikens grunder och hade i sina funderingar kring kvantfysiken råkat mynta uttrycket Hilbert space. (Birkhoff hade 1935 publicerat sin Univeral Algebra och bl.a nämnt Whitehead och C.S. Peirce som föregångare.)

 

Därefter kommer det ett uppehåll i nya teorier och man kan ana ett generationsskifte. Någon ny teori kommer inte förrän 1952 när David Bohm skulle väcka de Broglies gamla teori till nytt liv igen. Istället ägnas 30- och 40-talet åt en del politiska problem, men dem går jag nog inte närmare in på nu. Härnäst skriver jag nog lite mer om Schrödinger, bara för att, tja, jag gillar honom.

 

 

andra bloggar om
vetenskapshistoria,kvantmekanik,kvantfysik,fysik,

ψ

"What we observe is not nature itself, but nature exposed to our method of questioning."
-Heisenberg

 

Heisenberg betonade att han inte ensam borde ha fått nobelpriset för kvantmekaniken. Han fick visserligen en viktig idé, men behövde tydligen hjälp med matematiken (lite som Einstein med relativitetsteorin). Matrixmekaniken byggde vidare på Bohr-modellen för atomen. (Bohr accepterade inte fotonen förrän i mitten av 1920-talet.)

 

1926 publicerade Schrödinger fyra vetenskapliga uppsatser som anses vara epokgörande, inte minst den första.

 

Innan Schrödinger så hade världens ledande fysiker i ett kvartssekel försökt att beskriva den nya fysiken. Schrödingerekvationen från 1926 är den som ännu används idag. Det är en fullständigt kvantmekanisk vågfunktion som har de tidigare försökens alla fördelar och inte deras nackdelar. (Fast den var knepigare att tillämpa samtidigt som relativitetsteorin, än vad matrixmekaniken var.)

 

Einstein stödde den helhjärtat. Liksom Planck, Einstein och de Broglie så föredrog Schrödinger en realistisk tolkning av kvantmekaniken. Hans ekvation beskrev vågfunktionens beteende men inte vad den egentligen var gjord av. Schrödingers fjärde uppsats försökte beskriva vågfunktionen som elektrisk laddning. Han uppfann vågfunktionen, som "innehåller hela kemin och det mesta av fysiken" i en isolerad fjällstuga i sällskap med sin älskarinna.

 

Faradayvågor är analoga med de Broglievågor.

 

Schrödingers funktion samexisterade ett tag 1926 med matrixmekaniken innan Schrödinger och andra visade att bägge teorierna förutsade identiska experimentella resultat. Sedan visade Paul Dirac att bägge teorierna var tillämpningar av en mer generell transformationsteori.

 

Bara ett par dagar efter att Schrödingers fjärde uppsats hade kommit 1926 så visade Max Born att vågfunktionen kunde tolkas statistiskt. Detta var ett resultat som t.ex Einstein och Schrödinger ogillade. Max Born var en favoritelev till Hilbert och morfar till Olivia Newton-John.

 

Solvaykonferensen 1927 kritiserade Einstein flera saker inom kvantmekaniken. Som svar så presenterade Bohr bl.a våg/partikel-dualiteten.

 

Det verkar finnas olika tolkningar av vad Köpenhamnstolkningen innebär. Heisenberg var assistent till Bohr i Köpenhamn flera år under 1920-talet. Bohr hade en tydligt positivistisk och instrumentalistisk tolkning av fysik och vetenskap och Heisenberg hängde i stort sett med. I förordet till en bok 1930 så skrev Heisenberg om  'Kopenhagener Geist der Quantentheorie'. I en serieföreläsningar 1955 så talade han om "köpenhamstolkningen" i kontrast till andra tolkningar som med tiden hade dykt upp.

 

"There seems to be at least as many different Copenhagen interpretations as people who use that term, probably there are more. For example, in two classic articles on the foundations of quantum mechanics, Ballentine (1970) and Stapp(1972) give diametrically opposite definitions of 'Copenhagen.'", Asher Peres (2002).

 

Köpenhamnstolkningen var förhärskande bland fysiker under större delen av 1900-talet men vid en ovetenskaplig undersökning så fick den 1997 mindre än hälften av rösterna.
Några saker som brukar förknippas med Köpenhamnstolkningen är att vågfunktionen ses som en teoretisk konstruktion och inte som något reellt.
Dessutom så anses vågfuktionen kollapsa.
Och detta anses hända vid observationer.
Omvänt så är en observatör det som kan kollapsa vågfunktioner.
Dessutom kan saker som Bohrs komplemetaritetsprincip och Heisenbergs osäkerhetsprincip räknas som tillhörande Köpenhamnstolkningen. Dessa brukar dock sällan ifrågasättas.

 

Kritiker av Köpenhamnstolkningen kan tycka att den i sista hand bara innebär "Shut up and calculate!" dvs fråga inte så mycket. Jobba istället.

 

En del tycker att Heisenberg ibland verkar närma sej en objektiv-kollaps-teori.

 

Tillbaks till Solvaykonferensen. Bohr och Heisenberg förklarade att revolutionen inom fysiken nu huvudsakligen var över och att de nya teorierna huvudsakligen var färdiga. Einstein kunde omöjligen acceptera detta. Han hade sett mycket av arbetet som ofullbordat och accepterat det som sådant. Att händelser förekommer enligt statistiska lagar utan att det finns någon egentlig orsak till enskilda händelser kunde bara vara en halvfärdig teori för Einstein.
Bohr hävdade alltså att elektroner som byter omloppsbana och utsänder fotoner inte beror på mindre förändringar som är för små för att upptäcka. Bohr hävdade att det inte fanns några oupptäckta förklaringar och att enskilda händelser på sätt och vis var oförklarliga utom i ett större statistiskt sammanhang.

 

Einsteins första invändningar vid Solvay -27 och -30 var om inte vissa värden gick att ta reda på i alla fall med kluriga tankemodeller. Bohr svar handlade om den svåra gränsdragningen mellan mikrovärlden där kvantlagar gällde och makrovärlden där kvantlagarna oftast var försumbara och mer traditionella föreställningar oftast var mer praktiska. Problematiken lever kvar idag i det sk. meassurement problem.

 

När Einstein accepterade att vissa värden inte kunde gå att mäta på något sätt så hävdade han att de kunde existera iallafall. Detta ledde till ett sökande efter "dolda variabler", en typ av Teori där David Bohms bidrag har varit mest framgångsrikt. Bohms teori (första versionen -52) bygger vidare på en teori av de Brogelie från sent 1920-tal.

 

Efter detta kom Einstein 1935 med Einstein–Podolsky–Rosen paradoxen. Den ursprungliga paradoxen gick ut på att det faktsikt skulle vara möjligt att mäta både positionen och rörelsemomentumet hos en partikel, vilket vore omöjligt enligt Köpenhamnstolkningen. Einstein förutsatte dock lokal realism vilket skulle visa sej vara mindre självklart än han trodde.

Återigen så hann jag inte riktigt lika långt som jag hade hoppats. Jag tänker härnäst ta upp mer om de olika tolkningarna av kvantfysiken.
(För övrigt så kom Sein und Zeit 1927 och Process and reality 1929.)

 

andra bloggar om
vetenskapshistoria,kvantmekanik,kvantfysik,fysik,

En ny början

När
Max Planck bestämde sej för att han skulle studera fysik, så avråddes han, med argumentet att inte mycket återstod att upptäcka inom fysiken. Han svarade att han inte hade lust att göra några stora upptäckter. I slutet av 1800-talet var det bara två mysterier kvar inom fysiken som förbryllade forskarna. I övrigt så hade de en ganska bra koll på saker och ting, tyckte de. Men ljusets hastighet och svartkroppsstrålningen var konstiga saker.

 

Planck började forska i svartkroppsstrålningen 1894. I oktober 1900 kom han fram till sin första version av Plancks svartskroppsstrålningslag. I november 1900 så omarbetade han sin teori och trots sitt motstånd mot statistisk mekanik så bestämde han sej för att använda Boltzmanns statistiska tolkning av termodynamikens andra lag, och trots att han var misstänksam mot följderna, men han såg ingen annan möjlighet.

 

14e december 1900 presenterade han sin nya tolkning och det centrala antagandet var att elektromagnetisk energi bara kunde utstrålas i kvantifierad form. Detta antagande var oförenligt med fysiken dittills och anses vara födelsen av kvantfysiken. Den konservative Planck hade startat 1900-talets stora revolution inom det alltmer stangerade ämnet fysik. Själv ville han först bara se det som ett teoretiskt arrangemang.

 

Tidigare nämnde Boltzmann hade 1877 diskuterat den rent teoretiska möjligheten av att fysiska system skulle kunna ha diskreta energitillstånd. Plancks arbete vidareutvecklades av Einstein i hans arbete om den fotoelektriska effekten 1905. Han uppfann begreppet "foton" för en ljuspartikel. Thomas Kuhn har föreslagit att det snarare var Einstein än Planck som skapade kvantfysiken eftersom Einstein i högre grad förståd vad han bidrog till, än vad Planck gjorde.  Einstein var den förste som sa att Plancks kvanta skulle reformera hela fysiken. Det hade dock varit krångligare att tala om Boltzmann-Einstein-konstanten än om Planck-konstanten. (och Boltzmann har ju redan en konstant.)

 

Planck förstod dock kvickt betydelsen av Einsteins relativitetsteori, också 1905, och hjälpte till att göra den populär. Plack hjälpte till att göra Einstein till professor 1914 och snart därefter så träffades de och blev vänner privat.

 

Niels Bohr kombinerade kvantprinciperna med den bästa tillgängliga atommodellen, Rutherfords från 1911, och fick Bohr-modellen av atomen som publicerades 1913.

 

Bohr grundade 1921 institutet för teoretisk fysik, med bidrag från Danska staten och Carlsbergfonden. Bohr fick en central roll i det internationella sammanhanget av fysiker. Bohr och Einstein blev de två motpolerna inom forskningen där Einstein stod för det realistiska lägret och Bohr för det instrumentalistiska.

 

Fram till 1924 fokuserades forskningen kring något som idag kallas den gamla kvantteorin, som byggde på Bohr-modellen. !924 publicerade De Broglie något som förändrade detta. Han blev sedemera fransk hertig och hade först tänkt bli humanist.

 

"The fundamental idea of [my 1924 thesis] was the following: The fact that, following Einstein's introduction of photons in light waves, one knew that light contains particles which are concentrations of energy incorporated into the wave, suggests that all particles, like the electron, must be transported by a wave into which it is incorporated... My essential idea was to extend to all particles the coexistence of waves and particles discovered by Einstein in 1905 in the case of light and photons."

 

"When I conceived the first basic ideas of wave mechanics in 1923-24, I was guided by the aim to perform a real physical synthesis, valid for all particles, of the coexistence of the wave and of the corpuscular aspects that Einstein had introduced for photons in his theory of light quanta in 1905."

 

Med detta blev de Broglie den egentliga skaparen av vågmekaniken inom kvantfysiken. Själv hade han en realistisk tolkning av sin hypotes, där materievågorna var något lokalt, reellt, i någon mening materiellt, som följde med alla partiklar. Hans matematik kunde dock tolkas på andra sätt. de Broglie hade flera djupgående hypoteser under sin karriär men dem tar vi inte just nu.

 

Opponenterna hade för säkerhets skull rådfrågat Einstein som var den som egentligen godkände hypotesen. Snart utvidgade han de Broglies ursprungliga vågekvation till en mer klassisk materievåg.

 

1925 skapade Heisenberg matrix-mekaniken som en annan formulering av vågmekaniken. Matrix-mekaniken räknas som den första självständiga och sammanhängande teorin inom kvantmekanik och Heisenberg fick Nobelpriset "… for the creation of quantum mechanics …".
Man kan säga att Heisenbergs matrix-mekanik var en mycket mer abstakt tolkning av kvantmekaniken än de Broglies. Verkligheten är ju inte i sej en matematisk matris. Matrix-mekaniken var en instrumentalistisk skapelse.

 

Längre hann jag inte just nu. Jag har bl.a kämpat med ett magvirus. Fortsättning följer.
andra bloggar om
fysik, kvantfysik, kvantmekanik, vetenskapshistoria,

RQM + OOO = ♥

Inom kvantfysik förekommer det flera olika fenomen som kan verka paradoxala. För att förklara dem så måste vi ifrågasätta våra fundamentala antaganden om verkligheten. De matematiska formlerna är biten som alla är överrens om, problemet är hur de ska tolkas mera semantiskt.

 

En elegant lösning som finns är att anta att vi egentligen inte har direkt tillgång till olika kvantfenomen i sej utan att vi bara kan mäta hur de förhåller sej till varandra. Om min testapparat registrerar en elektron vid en position och ett tillfälle så kan man inte säga att den elektronen faktiskt befann sej där och då, utan man kan bara säga att den befann sej där och då för min testapparat.

 

Heisenberg sa att elektronen inte befanns sej någon särskild stans när den inte observerades. Nu kan man anta att elektronen inte befinner sej där den observeras heller. Man kan aldrig säga var elektronen är i sej, bara var den är i relation till mej. Och detta är inte ett uttalande om elektronen isolerad från sin omgivning. Ett sådant utalande går inte att göra.

 

Elektronen i sej skulle ha kunnat ge ett helt annat intryck på en annan testapparat eller något annat kvantfenomen som det interagerade med. Elektronens faktiska natur bortom alla ibland motsägelsefulla testresultat förblir ett mysterium. Våra testapparater är bara kvantsystem precis som vad som helst är kvantsystem och kvantsystem kan bara få begränsad information om andra kvantsystem.

 

Kvantfysik handlar enl. denna tolkning bara om relationer mellan system och kan inte göra annat. Hur system framstår för andra system snarare än hur de faktiskt är i sej själva. Inget system kan heller göra någon fullständig självbeskrivning. När kvantteoretikerna funderar kring detta så går de rakt på lögnarparadoxen, Gödels ofullständighetsteorem och liknande logisk-filosofiska klassiker och sätter dem i fysikens hjärta.

 

Relational Quantum Mechanics är den senaste typen av kvantteorier och de kom under 1990-talet. Rovelli (1996, 97) är kanske mest känd men det finns även Quantum Reference Systems (1997) och Smolins Quantum Theory of the Universe (1995). Simon Kochen har dessutom liknande tankegångar i outgivet material från 1979. Dessutom finns vissa likheter med Everetts Många Världar Teori (1975), liksom skillnader.

 

"Quantum mechanics is a theory about the physical description of physical systems relative to other systems, and this is a complete description of the world"
-Carlo Rovelli

 

En tolkning av ett sånt uttalande är att de faktiska systemen i sej inte är en del av världen. Bara deras relationer är det. Kanske är det tydligare att säga att ett system som inte är relaterat till något annat system inte finns i beskrivningen av världen.

 

Så den relationistiska sidan betonas, men samtidigt så får människor och testapparater ingen särställning alls. Alla relationer behandlas lika. All systems are quantum systems.

 

Kvantfenomenen i-sej drar sej evigt tillbaka, och istället så har kvantfenomen, som människor t.ex, bara indirekt tillgång till andra kvantfenomen. Alla kvantfenomen är sensuella objekt för alla andra kvantfenomen.

 

"Finally, it has been suggested in (Rovelli 1997) that the relationalism at the core of quantum theory pointed out by the relational interpretations might be connected with the spatiotemporal relationalism that characterizes general relativity. Quantum mechanical relationalism is the observation that there are no absolute properties: properties of a system S are relative to another system O with which S is interacting. General relativistic relationalism is the well known observation that there is no absolute localization in spacetime: localization of an object S in spacetime is only relative to the gravitational field, or to any other object O, to which S is contiguous. There is a connection between the two, since interaction between S and O implies contiguity and contiguity between S and O can only be checked via some quantum interaction. However, because of the difficulty of developing a consistent and conceptually transparent theory of quantum gravity, so far this suggestion has not been developed beyond the stage of a simple intuition."

 

 

-objekt drar sej tillbaka i sej själva. De förefaller vara där, men vi kan inte riktigt fånga dem.

 

-ingen skillnad görs mellan subjekt och objekt. Alla relationer är mellan objekt; interobjektivitet, som det har kallats.

 

2002 släpptes den förska boken inom objekt-orienterad ontologi, av Graham Harman. Förhistorien till boken täcker större delen av 1990-talet. De senaste åren har spekulativ realism och OOO blivit riktigt stora, åtminstone på nätet.

 

Här är några punkter i OOO:

 

-Objects are irreducible to any relations with other objects

 

-Objects merely encounter caricatures of each other, and in ontological terms this happens in the same way whether a human or animal is involved or not

 

-The fact that objects cannot encounter each other directly means that only indirect relation is possible

 

Harman menar att relationer måste ha objekt som de relaterar, annars så skulle ingen förändring kunna uppkomma. Jag tycker inte att det verkar vara ett oemotsägligt argument, däremot så har jag rent begreppsligt svårt att föreställa mej relationer utan relata.

 

Det tycks finnas några skillnader mellan RQM och OOO:

 

RQM verkar inte säga något om mereologi (förutom att alla objekt är kvantfenomen, vilket implicerar en flat ontology)?
RQM verkar implicerar verkliga och sensuella objekt, men säger inget om Harmans objektspol kontra kvalitetspol?
RQM säger att tid och rum skapas av relationer mellan objekt men säger inget om Harmans essens och eidos?

 

Harman vill ju hålla en artig distans mellan filosofi och vetenskap och anser att filosofin ska få utvecklas enligt sina egna lagar. Ray Brassier som tidigare räknades till samma grupp som Harman, har nu kritiserat honom för att han befinner sej för långt från den naturvetenskapliga världsbilden. Harmans svar är att Leibniz är idag mer aktuell än vad han har varit på 300 år.

 

Minst två gånger har jag läst att folk som föreläst om spekulativ realism för naturvetare har fått reaktionen att filosofin bara håller på att uppdatera sej i samtida vetenskap.

 

Kom ihåg var ni läste det först.
andra bloggar om
fysik, kvantfysik, filosofi, promiscuous ontology,

Survival of the fittest and some others

27 mars  i år offentligjordes ett resultat i experimentell evolution, som visade att de bäst lämpade för att överleva i lägre grad än väntat konkurrerade ut de sämre anpassade konkurrenterna och att det naturliga urvalet även efter hundratals generationer lämnade kvar en större genetisk variation än vad man kunde ha trott. Inblandade var forskare som Professor Robert Beardmore, från the University of Exeter, Dr Ivana Gudelj, också från the University of Exeter, Professor Laurence Hurst, från the University of Bath och Dr. David Lipson från San Diego State University.

 

andra bloggar om
evolution, biologi, vetenskap, forskning, naturvetenskap, darwinism, evolutionsbiologi, evolutionsteorin, evolutionen,

Synkronicitet ur slumpen

I min post om kaotik skrev jag att jag ser kaosforskningen som mer grundläggande än t.ex kvantmekaniken. Det ena behöver naturligtvis inte utesluta det andra. Vilket Sebastian F Brant kanske kunde hålla med om.

 

Han började som kvantfysiker och har sedan gått mot biofysik och neurologi. 2005 var han den ledande forskaren, med två andra, bakom ett resultat som visade att neuroner kunde uppvisa periodiskt, ordnat beteende när de utsattes för slumpmässig stimulans och tvärtom kunde uppvisa oordnat, kaotiskt beteende när de utsattes för regelmässig, ordnad påverkan. Detta kan kanske hjälpa till att förklara hur hjärnan skapar ordning ur en ibland kaotisk omvärld.

 

Det visade sej dock att detta inte var nånting som var typiskt enbart för neuroner. Neuroner är bara ett exempel på kopplade oscilliatorer, där exempelvis Newtons vagga kan vara ett annat exempel. Så detta är inte bara en psykologisk eller neurologisk princip utan en med grundläggande fysisk eller matematisk princip som även gäller ute i objektiv natur: Kaos kan omvandlas till ordning via ett par saker som svänger tillsammans.

 

I min första post om ämnet så länkade jag även ett arbete där man konstaterade att samtida kvantfysik mycket handlar om sådana kopplade oscilliatorer. (Jo, jag vet att "coupled" betyder "ihop-parade" men jag tycker att "kopplade" är en minst lika bra översättning i sammanhanget.)

 

Det är arbete nr. 5 här:
S.F. Brandt, B.K. Dellen and R. Wessel:
Synchronization from Disordered Driving Forces in Arrays of Coupled Oscillators;
Phys. Rev. Lett. 96, 034104 (2006): ps, pdf
Vir. J. Appl. Supercond. 10(3) (2006)
Vir. J. Bio. Phys. Res. 11(3) (2006)
nlin.CD/0512064

 

(Det här kan ha nånting att göra med Bach, DNA och sånt.)

 

Här gör någon kaoz med Newtons kulor:

Panvaccin

Det här är en intressant nyhet som borde uppmärksammas mera.
Det kan vara en mirakelkur mot all influensa på väg.
Vi får hoppas att nyheten inte försvinner alldeles.

 

andra bloggar om
influensa, medicin, vetenskap, forskning, biologi,

Hacking nonlocality

Två av kvantfysikens märkliga särdrag är osäkerhetsprincipen och icke-lokaliteten. Man har nu funnit att dessa påverkar varandra. Mer specifikt så sätter osäkerhetsprincipen upp gränser för ickelokaliteten. Kanske kan osäkerhetsprincipen därmed sägas vara "mer grundläggande" än ickelokaliteten. Ickelokalitet existerar egentligen inte i sej själv.
http:/www.physorg.com/news/2010-11-heisenberg-uncertainty-principle-limits-einstein.html

Stephanie Wehner och Jonathan Oppenheim har t.o.m. hittat en kvantitativ formel för hur mycket ickelokalitet som osäkerhetsprincipen tillåter i olika fall. Starkare osäkerhetsprincip innebär svagare ickelokalitet. Detta förklarar varför ickelokaliteten inte är ännu större än vad den är, vilket man hittills inte har kunnat förklara.

 

Stephanie Wehner har en bakgrund som  "computer hacker for hire" och forskar nu inom kvantinformationsteori. "I think one of the crucial ideas is to link the question to a coding problem." "Traditional ways of viewing non-locality and uncertainty obscured the close connection between the two concepts" säger Wehner.

 

De använde även en tredje variabel som Schrödinger kallade "steering" som innebär att man genom att göra en mätning påverkar sannolikheten för ett tillstånd på ett annat ställe.

 

 

ickelokalitet = osäkerhetsprincipen + steering

 

ickelokalitet = osäkerhetsprincipen + ingen påverkan över avstånd

 

Så man kan kanske säga att steering ersätter spooky action at a distance

 

andra bloggar om

"Bioplasma"?

I min förra post länkade jag wikipediaartikeln om hypotetisk biokemi och upptäckte då en bit ner på sidan ett ämne som jag skrev om för tre år sen. Man hade upptäckt att plasma i ett magnetfält formerade sej i spiralform som kunde kopiera sej, utvecklas och t.o.m. ärva egenskaper. Det hade rundimentära egenskaper gemensamt med liv, men inte livet vanliga biokemi (kol, fosfor, svavel, syre, väte …). Rent teoretiskt så var det inte uteslutet att en ganska annorlunda form av liv kunde utvecklas ur detta. Jag tycker att det låter jättehäftigt så jag hoppas verkligen att vidare forskning visar att det ligger nånting i det. Plasma är ett intressant forskningsområde. Forskarna själva ville inte kalla dessa strukturer levande men menade ändå att de väckte frågor kring vad vi egentligen menar med liv. I romanen The Black Cloud av Sir Fred Hoyle så upptäcker människorna att det gigantiska gasmolnet som kommit in i solsystemet är en levande, medveten varelse som de t.o.m. lyckas kommunicera med.
andra bloggar om
vetenskap, forskning, naturvetenskap,

Arsenikbakterien

http://en.wikipedia.org/wiki/Hypothetical_types_of_biochemistry
http://en.wikipedia.org/wiki/Prebiotic_arsenic
http://www.newscientist.com/article/mg19826533.600-early-life-could-have-relied-on-arsenic-dna.html
http://en.wikipedia.org/wiki/GFAJ-1
http://en.wikipedia.org/wiki/Arsenic#Biological_role
http://en.wikipedia.org/wiki/Extremophile
http://en.wikipedia.org/wiki/Steven_A._Benner
GFAJ-1 är inte en livsform som lever av arsenik istället för fosfor utan kan byta mellan det ena och det andra, lite som en hybridbil. Inte heller har den haft en parallell evolution brevid allt annat liv sen urlivets tidiga dagar, utan den är faktiskt släkt med allt annat liv och även oss. Bakterier har dock en förmåga att utvecklas till extremofiler och överleva i miljöer där annat liv dör. Man har redan tidigare kännt till bakterier som kan klara höga halter av arsenik och t.o.m. använda sej av ämnet i sin inre biokemi, men detta är första gången som en bakterie tycks kunna inkorporera arsenik i stället för forsfor i sin DNA och alltså kan klara sej helt utan något fosfor alls. Som NASA poängterar så innebär detta att vi får tänka om vilka miljöer vi kan tänkas hitta liv i om vi t.ex söker efter liv i rymden. Det är även intressant att det redan har föreslagits att livet på Jorden allra först använde sej av arsenik istället för fosfor eftersom arsenik var mycket vanligare  och lättare att få tag i när livet först utvecklades på Jorden. Arsenik-DNA är dock lite mer instabilt än fosfor-DNA vilket skulle ha gett fosfor-DNA en evolutionär fördel. Det har även gjort att Steven A Benner har ifrågasatt om GFAJ-1 verkligen inkorporerar arsenik i sitt DNA.
GFAJ-1 är inte en livsform som lever av arsenik istället för fosfor utan kan byta mellan det ena och det andra, lite som en hybridbil. Inte heller har den haft en parallell evolution brevid allt annat liv sen urlivets tidiga dagar, utan den är faktiskt släkt med allt annat liv och även oss. Bakterier har dock en förmåga att utvecklas till extremofiler och överleva i miljöer där annat liv dör. Man har redan tidigare känt till bakterier som kan klara höga halter av arsenik och t.o.m. använda sej av ämnet i sin inre biokemi, men detta är första gången som en bakterie tycks kunna inkorporera arsenik i stället för forsfor i sin DNA och alltså kan klara sej helt utan något fosfor alls. Som NASA poängterar så innebär detta att vi får tänka om vilka miljöer vi kan tänkas hitta liv i om vi t.ex söker efter liv i rymden. Det är även intressant att det redan har föreslagits att livet på Jorden allra först använde sej av arsenik istället för fosfor eftersom arsenik var mycket vanligare  och lättare att få tag i när livet först utvecklades på Jorden. Arsenik-DNA är dock lite mer instabilt än fosfor-DNA vilket skulle ha gett fosfor-DNA en evolutionär fördel. Det har även gjort att Steven A Benner har ifrågasatt om GFAJ-1 verkligen inkorporerar arsenik i sitt DNA.
andra bloggar om
biologi, vetenskap,naturvetenskap, forskning,

Pascal - inget att förlora

"Vem vet om inte denna andra del av livet, när vi tror att vi är vakna, inte är en annan sömn, lite annorlunda från den första."

- Blaise Pascal, insomniac

Pascal bildade ingen familj och verkade måttligt intresserad av kvinnor. Hans stora passioner var religion, matematik och naturvetenskap.

 

Han var snarast en matematiker av historiska mått som även fuskade inom naturvetenskap och filosofi. Han var tidigt ett underbarn som bl.a imponerade på Descartes. Han skapade sannolikhetsteorin och skapade det experimentella vakuumet när han forskade i vätskor, flöden, lufttryck, barometern och vakuum.

 

Pascal var sjuklig hela livet och dog vid 39 års ålder. Han blev alltmer deprimerad mot slutet och blev alltmer religiös ju sjukare han blev. i sin ungdom hände det att han besökte salongerna och spelborden men det avtog med tiden. Kanske var det vid spelborden som han fick idén till sannolikhetskalkylen.

 

Tydligen så ska han även ha fått tidén till kollektivtrafiken.

 

Han är även en framstående prosaist som anses ha utvecklat det franska språket med "Provinsbrev" och "Tankar". Pascal har med sin satiriska prosastil influerat Voltaire och andra upplysningsfilosofer. Han skrev många korthuggna, kärnfulla aforismer som citeras ännu idag.

 

 

"Tankar" kan även ha influerat antinomierna i Kants "Kritik av det rena förnuftet" där Kant argumenterar för förnuftets begränsningar. Pascal tillhör ingen filosofisk skola men förebådar bl.a pragmatismen och existentialismen; Det finns ingen säker kunskap - inte ens i matematiken - men kanske i himlen. Där skiljer han sej från Descartes. Där Descartes ville bygga hela filosofin på absolut säker kunskap så gjorde Pascal matematik av okunskapen. Kanske hade Pascal passat bättre som samtida till Nietzsche och William James. Den projektiva geometrin var ju även stor under 1800-talet.

 

Hans mor dog när han var tre år gammal och hans far beslutade att utbilda sin son själv. Innan Pascal hade fyllt tretton så hade han bevisat Euklides 32a proposition och upptäckt ett fel i Descartes geometri. Han far beslutade att börja ta med sonen vid 14 års ålder på Mersennes möten som han själv brukade gå på, där samtida vetenskapsmän och filosofer förde djupa samtal, som Gassendi, Roberval, Carcavi, Auzout, Mydorge, Mylon, Desargues med andra.

När Pascal fyllde 16 så tog han själv med sej ett papper till ett av mötena, i juni 1639, där han presenterade några teorem inom projektiv geometri, inklusive Pascals "mystiska hexagon". Projektiv geometri skulle inte bli populärt på länge än.

Av Descartes samtida så var det Pascal som visade potential att vara det största geniet, men även om han åstakom en del del under sin korta livstid så vilar hans rykte mer på vad han kunde ha åstakommit om han inte hade spenderat en stor del av livet åt religionen.

Han hade alltid haft svag hälsa och led även i ungdomen av migrän. Som vuxen hade han ofta svår värk.

När han var 16 flyttade hans familj från Paris till Rouen. Strax därefter fick han sitt första verk publicerat, om koniska sektioner.

Pascal konstruerade den första mekaniska kalkylatorn, Pascalinen, för att hjälpa sin far skatteindrivaren. Det är ovärdigt en tänkande människa att behöva göra långa uträkningar, skrev Pascal. Han försökte sälja idén och skickade t.ex ett ex. till Drottning Kristina. Dock motarbetades han av dåtidens räknare som livnärde sej på att göra långa uträkningar. Ungefär 300 år senare, på 1940-talet, skulle liknande mekaniska räknare serietillverkas.

När hans far 1646 skadade sitt ben så blev han omhändertagen av två ordensbröder från en religiös rörelse utanför Rouen. Dessa hade en djup effekt på då 23-årige Pascal som blev djupt religiös.

Ungefär vid denna tid så började Pascal att utföra en serie experiment om atmosfäriskt tryck. Han blev övertygad om att vakum existerade, vilket man vid den här tiden trodde var en omöjlighet. Descartes besökte Pascal 23 september 1647. Han stannade i två dagar och de träte om vakumet.

Descartes skrev senare i ett brev till Huygens att Pascal "hade för mycket vakum i huvudet", att han var "en spenslig man med hög röst och ett dominerande manér", var "brådmogen, envist uthållig, en perfektionist, debattlysten på gränsen till påflugen hänsynslöshet dock sökande att vara mild och ödmjuk." "Pascal skämdes över sin talangs överflöd."

I oktober skrev Pascal Nya Experiment Angående Vakum, vilket uppmärksammades av flera forskare som inte trodde på vakum.

Descartes skrev till Carcavi att han hade rått Pascal att utföra experiment som visade att lufttrycket minskade med höjden.

Pascal mätte 1648 lufttrycket och såg kvicksilverstapeln stiga i höga torn och på höga kullar. Han drog även slutsatsen att lufttrycket högt upp måste bli noll och att vi långt ovanför våra huvuden hade vakum. Han arbetade även med de koniska sektionerna inom matematiken.

Plötsligt övergav han dessa experiment 1650 för att istället "kontemplera människans storhet och elände", dvs för att studera religion.

Hans far dog i september 1651. 1653, när han var 30 år, så fick Pascal överta sin fars hem och återupptog experiment med gaser och vätskor. Han publicerade samma år Treatise on the equilibrium of liquids, där han bl.a förklarade Pascals law of pressure. En "pascal" är ju bl.a nuförtiden en enhet för att mäta tryck med.

Han åteerupptog även arbetet med koniska sektioner 1653-54. Pascal analyserade koner som projektioner av en central cirkel.

I en brevväxling på fem brev med Fermat sommaren 1654 så skapade de bägge herrarna sannolikhetsteorin. Tärningsproblemet handlar om hur många gånger man måste kasta ett par tärningar innan man kan förvänta sej par i sexor. Ett annat problem handlade om hur man ska fördela insatsen om ett spel inte avslutas. De löste de för två spelare, men inte fler.

Pascal gav 1653 ut Avhandling om den aritmetiska triangeln, där han sammanställde den information som fanns tillgänglig om vad som idag kallas Pascals triangel, trots att den var känd långt före honom. Han använde den för att lösa problem inom sannolikhetsteori. Pascals triangel kan generaliseras till Pascals pyramid och Pascals simplex. Se även Pascals lag och Pascals matrix.

 

Genom hela den här korrespondensen så var Pascal krasslig. Nångång i oktober 1654 så var han med om en olycka och miste nästan livet, hängande i sin hästdragna vagn över en strid fors, stirrande ner i döden. Efter detta genomgick han ännu en religiös upplevelse och 23 november lovade han sitt liv åt kristendomen. Han skrev ner sin övertygelse på ett papper som han lät sy in i sin rock, för att alltid ha med sej, intill sitt hjärta. Pascal hade alltid varit lite världsfrånvänd, men efter detta så flyttade han till Port Royal och levde där resten av sitt korta liv.

Vid 33 års ålder så gav han sej in på prosans område och gav 1656 och -57 ut Provinsbreven. Dessa var ett försvar för hans vän Antoine Arnauld som stod åtalad i Paris för sina kontroversiella religiösa arbeten. Efter detta skrev han Tankar (Pensées) från 1656 till1658; en samling aforismer och betraktelser med existentiell prägel.

Sannolikhetsteorin är viktig inom kryptografin. Pascal avslutar Penséerna med en anmärkning om att Bibeln skulle ha en "dubbel mening" och han använder ordet "cipher" vilket hade den tekniska betydelsen "kryptogram". Detta har lett till hänvisningar till Pascal inom sammanhang som har med Bibelkoden och liknande att göra.

Han tar sej an relationen mellan människan och Gud på ett ibland rätt matematiskt sätt, som visar på hans skilda intressen. Infinitesimalkalkylen väntade på att bli uppfunnen men Pascal hade annat för sej.

Här hittar vi Pascals vad. Han tillämpar sin egen sannolikhetskalkyl på teologin. Om Gud existerar så är vinsten oändlig om vi tror på honom och förlusten oändlig om vi inte tror på honom. Om Gud inte existerar så är vinsten och förlusten noll om vi tror eller inte tror på honom. Slutsatsen blir att det är rationellt att tro på Gud.

Det är inget fel på logiken i resonemanget. Vill man kritisera det så får man kritisera förutsättningarna, t.ex att vi kan välja vad vi vill tro, eller att valet bara skulle stå mellan kristendom och ateism. Pascal skriver också att om man har svårt att tro så ska man bete sej som de troende så kommer tron att komma senare, vilket behaviourister skulle kunna hålla med om.

Man kan säga att Pascals vadslagning, hans teologiska sannolikhetskalkyl, är sammanfattningen av hans karriär eftersom han där lyckas förena både religion och matematik på ett naturligt sätt.

En natt 1658 så låg Pascal sömnlös i Port Royal och plågades av tandvärk. Han började då fundera på problem kring cykloiden och genast så försvann tandvärken. Han tog detta som ett tecken från högre makter och började arbeta koncentrerat med problemen. Efter åtta dagar hade han gjort en del framsteg.

Matematiken tycks ha lindrat hans plågor på ett sätt som religionen inte gjorde, denne man som skämdes för sin stora begåvning.

Om man tar en punkt på ett rullande hjul så tecknar punkten en stor båge från ena gången den rör vid marken till nästa gång. En sån båge kallas cykloid. Längden på cykloiden är fyra gånger diametern på hjulet och arean under cykloiden är tre gånger arean på hjulet. Pascals problem gällde bl.a segment av cykloiden och tyngdpunkter.

Cykloiden var ett problemområde som matematikerna under 1600-talet bråkade en del om. Descartes ansåg att det inte tillhörde den egentliga geometrin, utan var ett mekaniskt problem. Pascal återföll några månader från sin religiösa hängivenhet. Under denna tid kunde matematik fortfarande betraktas med viss skepsis i vissa kretsar, som ett meningslöst tidsfördriv, nästan lite som hassardspel.

Pascal gjorde 1658 en del framsteg med cykloiden och utlyste en tävling med tre delfrågor och två priser, där han själv och Robeval skulle vara domarna. Inbjudna var matematiker som Wren, Laloubere, Leibniz, Huygens, Wallis, Fermat m.fl. Två av deltagarna löste problemen men domarna sa att inget svar var fullständigt och inget pris delades ut. Dock skickade flera in svar utan att delta i tävlingen. Pascal publicerade sina egna lösningar på problemen och det var det sista han publicerade.

Pascal spenderade sina fyra sista år med att gå på religlösa mässor och ge till de fattiga.

Han dog vid 39 års ålder 1662 i intensiva smärtor av vad som tycks ha varit en hjärnblödning.

1968 så döpte Niklas Wirth ett programmeringsspråk efter honom (PASCAL).

"Hjärtat har sina skäl, som förnuftet inte känner. Vi känner det i tusen saker. Det är hjärtat som upplever Gud, och inte förnuftet. Det är då detta som är tro: Gud upplevd genom hjärtat, inte med förnuftet."

- Blaise Pascal

andra bloggar om

Pascal, filosofi, religion, matematik, vetenskap,

 


himlafenomen

Jupiters magnetfält är så stort att sett från jorden så är det fyra gånger större än fullmånen.
Det är stort.
Men ännu mer imponerande är att Andromedagalaxen är fem - sex gånger bredare än fullmånen sedd från Jorden.
Det är väldigt synd att den är så pass ljusvag för det hade varit en fantastisk syn om den hade varit tydligare.
andra bloggar om
astronomi, vetenskap
ΩJupiters magnetfält är så stort att sett från jorden så är det fyra gånger större än fullmånen. Det är stort.
Men ännu mer imponerande är att Andromedagalaxen är fem - sex gånger bredare än fullmånen sedd från Jorden. Det är väldigt synd att den är så pass ljusvag för det hade varit en fantastisk syn om den hade varit tydligare.

live is life


I Whiteheads filosofi så kallas allt sammansatt för samhällen. En mänsklig individ är inte bara en del av ett samhälle utan är även kroppsligt uppbyggd av samhällen. Han försökte även att beskriva liv och fysik med samma termer. På hans tid fanns det ännu vitalister som hävdade en stark åtskillnad mellan levande och dött material. Idag ses detta mer som en skillnad i komplexitet.
andra bloggar om
biologi, vetenskap, filosofi,

Medea och mereologin

Här har ni en tillämpning av mereologi:

 

Vad är en del av vad?

 

En "proper part" kan inte avlägsnas utan att helheten förstörs.

 

Om man (kontra Latour) postulerar naturen och kulturen som två olika entiteter, vilket är då deras förhållande?

 

Om man avlägsnar kulturen förstörs naturen då?

 

Nej, naturen fanns långt innan kulturen fanns och kommer troligen att överleva kulturen.

 

Om man avlägsnar naturen, förstörs kulturen då?

 

Ja, högst sannolikt.

 

Man kan tänka sej ett framtidsscenario där vi har flyttat ut i rymden och åtminstone delvis gjort oss oberoende av Jorden men där är vi inte ännu.

 

Slutsatsen blir att kulturen inte är en äkta del av naturen, utan bara råkar befinna sej i den, men att naturen däremot är en äkta del av kulturen.

 

Miljörörelsen har länge hypat Gaiahypotesen, att Jordens totala biosfär utgör en självreglerande helhet, som ett globalt ekosystem. Man har haft en tanke om att ett system i jämnvikt inte bör störas för att det inte ska komma ur jämnvikt. Dynamiska system fungerar dock ofta så att de anpassar sej till störningar och strävar tillbaks mot jämnviktsläget. Miljöbovar har kunnat utnyttja denna logik. "Vi behöver inte oroa oss om den naturliga harmonin, för den sköter Gaia åt oss" har de kunnat argumentera.

 

I våras läste jag dock om ett alternativ till Gaiahypotesen, nämligen Medeahypotesen. Enligt denna så har livsprocesser en naturligt instabil sida, som Malthus betonade på sin tid. Lovelocks teori är ju i grunden optimistisk även om han betonar att naturen inte får störas för mycket, medan Wards teori i grunden är pessimistisk, även om livet alltid har återhämtat sej, även efter 99%ig utrotning. På så vis så kanske Ward passar miljörörelsens agenda bättre.

 

Själv så tror jag att det finns både positiv och negativ feedback i naturen.

 

Shaviro skriver att detta inte är några slutgiltiga slutsatser från hans sida och jag ställer mej lite undrande till att han vill komma bortom självorganiseringens ideal, när Medeahypotesen går ut på att naturen inte är lika självorganiserande som vi har trott, vilket egentligen inte är något argument mot självorganisering som ideal.

Men visst är självorganisering i sej inget bevis på att något är gynnsamt för oss. Bakterier och virus är ju t.ex självorganiserande.

 

Den naturliga harmonin som vi strävar efter att bevara är ingenting annat än en del av vårt samhälle, nämligen dess fundament. Om harmonin med naturen går förlorad så måste vårt samhälle omformas radikalt, om t.ex naturen slutar att förse oss med råolja. Vi måste ha fred med naturen för vi kan inte vinna ett krig. Naturen kommer alltid att kunna besegra oss med brända-jordens-taktik. Det tar naturen högst en miljon år att utplåna alla spår av oss, inklusive miljöförstöring. Vi måste t.o.m. kämpa mot naturens egen tendens att förändras. Vi kräver en civiliserad och kultiverad natur, som beter sej som en del av samhället. Människans habitat måste skyddas.

 

andra bloggar om

ekologi, miljö, natur, Gaia, Medea,

 


Lite nyheter på kosmologifronten

According to physicist Vlatko Vedral's appealing new book, it is made, at bottom, of information. In other words, if you break the universe into smaller and smaller pieces, the smallest pieces are, in fact, bits. With this theme in mind, Vedral embarks on an exuberant romp through physics, biology, philosophy, religion and even personal finance.

http://www.newscientist.com/article/mg20527520.600-the-universe-is-a-quantum-computer.html


“We view the speed of light as simply a conversion factor between time and space in spacetime,” Shu writes. “It is simply one of the properties of the spacetime geometry. Since the universe is expanding, we speculate that the conversion factor somehow varies in accordance with the evolution of the universe, hence the speed of light varies with cosmic time.”

 

As Shu writes in his paper, the newly proposed models have four distinguishing features:

• The speed of light and the gravitational “constant” are not constant, but vary with the evolution of the universe.
• Time has no beginning and no end; i.e., there is neither a big bang nor a big crunch singularity.
• The spatial section of the universe is a 3-sphere [a higher-dimensional analogue of a sphere], ruling out the possibility of a flat or hyperboloid geometry.

• The universe experiences phases of both acceleration and deceleration.

 

He tested one of the models against current cosmological observations of Type Ia supernovae that have revealed that the universe appears to be expanding at an accelerating rate. He found that, because acceleration is an inherent part of his model, it fits the redshift data of the observed supernovae quite well. In contrast, the currently accepted big bang model does not fit the data, which has caused scientists to search for other explanations such as dark energy that theoretically makes up 75% of the mass-energy of the universe.

http://www.physorg.com/news199591806.html

That's not to say Shu's theory is perfect. Far from it. One of the biggest problems he faces is explaining the existence and structure of the cosmic microwave background, something that many astrophysicists believe to be the the strongest evidence that the Big Bang really did happen. The CMB, they say, is the echo of the Big bang.

http://www.technologyreview.com/blog/arxiv/25492/


So Horava did the unthinkable and amended Einstein’s equations in a way that removed Lorentz symmetry. To his delight, this led to a set of equations that describe gravity in the same quantum framework as the other fundamental forces of nature: gravity emerges as the attractive force due to quantum particles called gravitons, in much the same way that the electromagnetic force is carried by photons. He also made another serious change to general relativity. Einstein’s theory does not have a preferred direction for time, from the past to the future. But the universe as we observe it seems to evolve that way. So Horava gave time a preferred direction (Physical Review D, vol 79, p 084008). With these modifications in place, he found that quantum field theories could now describe gravity at microscopic scales without producing the nonsensical results that plagued earlier attempts. “All of a sudden, you have new ingredients for modifying the behaviour of gravity at very short distances,” Horava says. Since Horava published his work in January 2009, it has received an astonishing amount of attention. Already, more than 250 papers have been written about it. Some researchers have started using it to explain away the twin cosmological mysteries of dark matter and dark energy. Others are finding that black holes might not behave as we thought.

http://theinformativereport.com/2010/08/09/the-end-of-space-time-rethinking-einstein/

 

The theories Igor Smolyaninov has in mind are those that have to do with parallel universes or dimensions of space and time that we don't experience in this world. In these lines of thought, different dimensions become "compactified" early in the Universe's life, leaving the three dimensions of space and one of time that we understand today.

Now Smolyaninov thinks we can take the idea to new heights. In the same way gravity bends light, metamaterials can bend electrical and magnetic fields to create a metamaterial version of relativity. We can, he says, create metamaterials with electromagnetic spaces that possess compactified dimensions.

Not only that, but we could create metamaterials in which the number of dimensions and compactified dimensions changes from region to region, with wormholes transiting from space to space. We might even be able to witness the birth of photons in these metamaterials, the transition of which would in some ways represent the spawning of a new universe within the metamaterial itself. We could even create a metamaterial multiverse in which different universes have different properties, or wherein different physical laws apply.

Put another, perhaps simpler, way, Smolyaninov thinks it’s possible to recreate several of our most out-there cosmological ideas within metamaterials, observing how they work and perhaps informing our search for the real meaning of how space and time work to make up the fabric of existence. We could even witness our own tiny Big Bang by engineering an optical “photon blockade” device in which topological transitions within the metamaterial resemble the birth of a universe

http://www.popsci.com/science/article/2010-05/metamaterials-multiverses-how-create-universes-lab



String theorists Neil Turok of Cambridge University and Paul Steinhardt, Albert Einstein Professor in Science and Director of the Princeton Center for Theoretical Science at Princeton believe that the cosmos we live in was actually created by the cyclical trillion-year collision of two universes (which they define as three-dimensional branes plus time) that were attracted toward each other by the leaking of gravity out of one of the universes.

Turok and Steinhardt were inspired by a lecture given by Burt Ovrut who imagined two branes, universes like ours, separated by a tiny gap as tiny as 10-32 meters. There would be no communictaion between the two universes except for our parallel sister universe's gravitational pull, which could cross the tiny gap.

länk

 

andra bloggar om

vetenskap, fysik, kosmologi, forskning, universum, naturvetenskap,


Kosmologi 2010

Här är en artikel i New Scientist som listar sju aktuella naturvetenskapliga kosmologier.

Jag har skrivit om fyra av dem förut:

String theory,
Loop quantum gravity,
CDT,
E8,

men de här tre var nya för mej:

Quantum Einstein gravity, verkar ha beröringspunkter med både LQG och CDT.
Quantum graphity,
Internal relativity,

Däremot nämner de inte mycket om många-världar-hypotesen eller universum-som-hologram. Den sista har nyligen utvecklats vidare.
Läs gärna även om termodynamikens återkomst.

Den vetenskapliga kosmologin befinner sej i en fas där det är svårt att sålla bort alternativen. Man kan dock urskilja vissa gemensamma drag hos flera av de här teorierna, som t.ex att "universum är en kvantdator". Kvantdatorn är den senaste heliga graalen och tycks vara den aktuella universalmetaforen.

andra bloggar om
vetenskap, fysik, kosmologi, filosofi,


Evo devo



På 1800-talet kände man till att
genotypen rekapitulerade fenotypen så att t.ex vissa foster hade gälar under en tid i livmodern för att de hade varit fiskar för länge sen.

Nu vet man att detta kommer sig av att vissa delar av dna kopplas av och på under fostertillväxten. Det finns nämligen rester av urgammal dna kvar även i nutida genom.

Naturen sparar och återanvänder gamla kodsnuttar, ibland på nya sätt.

Hur dna läses (av kroppen) visar sej vara minst lika viktigt som vad som står där. Vissa arter ser väldigt olika ut men har ganska lika dna, andra arter ser lika ut men har olika dna.

Evo devo är alltså en förkortning av evolutionary developmental biology.

Detta förklarar även hur människor kan se så olika ut globalt trots att mänskliga genomet inte har så stora skillnader. Det finns större genetisk skillnad mellan två gorillor i samma skog än mellan vilka två människor i världen som helst.

Genuttrycket kan bl.a ändras av miljöfaktorer.


andra bloggar om
genetik, biologi,


Alla floder leder till havet

Det råder inom forskarvärlden nästan total konsensus att den moderna människans förfäder inte utvandrade ut ur Afrika förrän för ca 60.000 år sen. Denna konsensus har dock inte uppstått förrän på senare tid. Så sent som 1988 så lanserades en alternativ teori som gick ut på att människan utvandrade ur Afrika för miljontals år sen och sedan har utvecklats på flera olika ställen sedan dess.

Den multiregionala teorin kan ses som en sentida variant av äldre polygenesisteorier.

Även tidigare hade äldre typer av människor utvandrat från Afrika men de har med tiden dött ut. I Europa levde en stor population med neandertalare länge parallellt med homo sapiens sapiens men dog sedan ut. Det tycks inte finnas några spår av neandertalgener i dagens människor.

Det finns både en Adam och en Eva som utgör två flaskhalsar för det mänskliga genomet. De levde inte samtidigt och hade alltså avkomma med flera olika partners bägge två. Kanske har det varit rätt vanligt i mänsklighetens historia. Adam levde för ca 60.000 år sen och Eva för ca 160.000 år sen.

Kanske så få som 150 individer korsade Bab-El-Mandeb för ca 50-60.000 år sen när vattennivån var 70 meter lägre än idag. Antagligen var det fler män än kvinnor i gruppen. Under tusentals år spred sej deras ättlingar längs kusten bort mot Indien och Australien.

Afrika har mest genetisk variation av alla kontinenter, eftersom den ursprungliga befolkningen på de andra kontinenterna är närmare släkt med varandra än med sub-sahara-afrikaner. De har ett gemensamt genetiskt ursprung för bara 60.000 år sedan och den genetiska variationen utanför Afrika har uppkommit sen dess. Europa har minst genetisk variation av alla kontinenter.

Delvis så har den genetiska variationen uppkommit genom anpassning till olika miljöer, men människans främsta drag har varit hennes intelligens som har minskat hennes behov av miljöanpassning. Istället har mycket av variationen uppkommit genom sexuellt urval och genetisk drift. Genetisk drift är vanligast i mindre populationer.

Det finns en föreställning om att den biologiska evolutionen tog slut när den kulturella historien började, men det är inte sant. Människans genetiska utveckling tycks snarare öka med tiden. En första ökning började för ca 10.000 år sen, ungefär när jordbruket utvecklades och befolkningsmängden ökade. Men de senaste tusentals åren tycks ökningen ha gått fortare.

Från 1500-talet och frammåt så har de internationella och globala resorna blivit mycket lättare och fler olika typer har börjat att blanda sej med varandra i snabbare takt. Hade olika populationer fortsatt att vara relativt isolerade från varandra så kunde mänskligheten så småningom har utvecklats till olika raser och arter, men den utvecklingen har nu hejdats.

Människans genetiska mångfald har ökat på senare tid. Detta främst genom att nya genkombinationer har uppkommit genom blandningar av genpooler som tidigare har varit isolerade från varandra. Ett mindre antal skillnader mellan kollektiv blir ett större antal skillnader mellan individer. Tänk dej två färger, som vitt och svart t.ex. Genom att blanda dom kan man skapa ett mycket stort antal gråtoner varav det mänskliga ögat kan urskilja 28 nyanser. Paradoxen här är att ju mer diversifierad mänskligheten blir, desto mer enhetlig blir den. Monism = pluralism.

Det har förutsagts att varianterna kommer att vara helt sammanblandade om ca tusen år. Själv tror jag snarare på en asymptotisk minskning med en halveringstid på t.ex 500 år. Denna spontana, globala, långsiktiga utveckling är antagligen omöjlig att vända med politiska medel inom enskilda länder, även om de kanske kan hejda utvecklingen tillfälligt och lokalt. Uppdelningen i olika "raser" blir då bara en epok i mänsklighetens historia. Finland och Japan är två exempel på länder med rätt restriktiv invandringspolitik.

Eftersom etniciteter fortsätter att finnas kvar i generationer efter generationer så har teorin om the melting pot kritiserats, t.ex i USA, men eftersom det är en process som ska ta minst tusen år så tycker jag att det är för tidigt att summera utvecklingen ännu.





andra bloggar om
mänskligheten, raser, rasism, humangenetik, ras, vetenskap, framtiden, historia,


Hundar, hälsa och heterosis

Förr hette det att hundarna härstammade från vargen, men idag så räknas både hundar och vargar till samma "canis"-genus. Mångfalden av olika hundraser runtom världen har framavlats av människan under tusentals år. Ursprunget till tamhunden var antagligen i centrala/södra Asien. I jakten på vissa egenskaper så händer det att hundarna kan bli "sönderavlade" om man inte aktar sej. Det är helt enkelt en fråga om inavel.

Att inavel är något dåligt har vi alla fått lära oss men vad är då problemet? Problemet är att i ett litet instängt rum så blir luften ganska fort dålig. När genpoolen krymper till en genpöl så ökar risken för genetiska defekter. Folk som sysslar med avel borde veta detta och kan t.ex använda sej av outbreed för att variera och fräscha upp generna i en avelslinje.

När två genetiskt olika individer får avkomma så är avkomman ofta (men inte alltid) mindre drabbad av genetiska defekter än någon av föräldrarna. Detta är ett ganska starkt statistiskt samband som är regel snarare än undantag både i växt- och djurriket.

Detta beror inte enbart på att individer med skrangliga gener med tiden sorteras ut av det naturliga urvalet utan sker redan innan födseln när två olika genuppsättningar kombineras för första gången. Naturen tycks faktiskt försöka att få fram det bästa av bägge föräldrarna och ju större variation som finns i genmaterialet, desto mer har naturen att välja av.

Principen kallas för "heterosis" (ordet är besläktat både med "hetero-" och "erotik").

Blandrashundar har statistiskt bättre hälsa än avelshundar, även om de är lika intressanta för parasiter. Vissa anser att blandrashundar är intelligentare än avelshundar men det finns dåligt med forskning på området och jag tror nog att det kan variera.

Hundar har dock generellt sett mindre hjärna och lägre intelligens än vargar.

Hundar är ursprungligen en sorts varg men om man blandar "alla" hundraser så får man antagligen nånting i stil med Indiens vildhundar - pariahundarna - som också påminner mycket om Australiens vildhund dingon. Vildhundar har blandat gener i åtskillinga generationer tills ett gemensamt utseende har uppstått.

andra bloggar om
hund, hundar, varg, vargar, avel,


Galton



"Men who leave their mark on the world are very often those who, being gifted and full of nervous power, are at the same time haunted and driven by a dominant idea, and are therefore within a measurable distance of insanity"
-Francis Galton

Charles Darwin hade en halvkusin som hette
Francis Galton och som föddes 16 februari 1822. Pojken läste när han var två år gammal och kunde lite grekiska, latin och derivata när han var fem. När han var sex läste han vuxenböcker för sitt nöjes skull, inklusive Shakespeare som han också kunde långa citat från.

Liksom Darwinsläkten så hade Galtonarna många framstående medlemmar i familjen. För lille Francis blev det bestämt att han skulle satsa på att bli läkare.

Hans far dog 1844 och lämnade Galton finansiellt oberoende vid 22 års ålder. Efter ett nervöst sammanbrott så lämnade han läkarstudierna samma år. Han reste, uppfann och skrev.

Galton blev en riktigt framstående "gentlemannaforskare", dvs någon finansiellt obunden som forskar för sitt eget höga nöjes skull och som dessutom kommer fram till riktiga och viktiga resultat. Typen är vanlig i vetenskapens ungdom innan den blir ordentligt institutionaliserad.

Han uppfann bl.a väderkartan och den vetenskapliga meterologin, blev den förste som gjorde en väderkarta över hela europas samtidiga väder och föreslog också en teori om anticykloner.

Han visade att fingeravtryck kunde användas för att identifiera personer och kunde användas i polisarbete och visade hur man kunde klassifiera olika typer av fingeravtryck.

Han forskade i synestesi. När forskade i människans hörsel så uppfann han också den ohörbara hundvisselpipan. 1872 tog han upp forskning kring böners effektivitet.

I sin senare statistiska forskning så utvecklade han också nya matematiska metoder för att tolka statistik - regression och korrelation och regression toward the mean. Galton uppfann också "Galtonboxen". Han blev den förste som använde statistiska metoder för att vetenskapligt undersöka skillnader i mänskliga populationer. Han introducerade frågeformulär och undersökningar för att undersöka egenskaper hos kollektiv.

Darwins "origins" 1859 påverkade Galton starkt. Resten av hans forskning skulle komma att röra sej mest om mänskliga egenskaper och deras ev. ärftlighet. Darwin och Galton utbytte åsikter och idéer med varandra. Efter tio år, 1869, kom hans första bok om mänsklig ärftlighet, där han introducerade historiometrin.

Han var en av de första vetenskapliga psykometrikerna och biometrikerna. Han uppfann även tvillingstudierna och inspirerade differentialpsykologin och IQ-testerna som började komma kring 1900.

Vad som mest intresserade Galton angående mänskliga egenskaper och ärftlighet var intelligensen. Han använde frasen "nature versus nurture" (arv eller miljö) för att beskriva sin frågeställning, och den frasen hade han ju lånat från Shakespeare som han ju hade läst redan som femåring.

I sina första undersökningar av framstående viktorianska vetenskapsmän och intellektuella tyckte han sig märka att det biologiska arvet verkade viktigare än miljöpåverkan för att åstakomma begåvade individer. Han undersökte frågan i några böcker till innan han 1883 gav ut Inquiries into human faculty and its development.

Han pekade där ut några tendenser i det brittiska samhället som han ansåg problematiska; att framstående medborgare fick barn senare än andra och även färre barn. Eftersom begåvning enligt honom till stor del var biologiskt ärftligt så innebar detta att kvoten begåvade människor i samhället minskade. Han ansåg att begåvade människor borde uppmuntras att få fler barn. Han myntade för dessa resonemang termen "eugenik". Francis Galton är nuförtiden känd som "Eugenikens fader".



Eugeniken har ju orsakat stora problem med tvångsteriliseringar och annat. I början av 1900-talet så var eugenisk politik vanlig i många länder. Efter andra världskriget så avskaffades den officiella eugeniken, men Sverige och en kanadensisk delstat hade steriliseringsprogram ända in på 1970-talet. Idag finns lagstiftning i olika länder som inriktar sej på ärftliga sjukdomar. På Cypern, i Israel, i vissa delstater i USA osv, måste par testa sej för vissa ärftliga sjukdomar innan de gifter sej.

1986 antog Singapore en öppet eugenisk politik genom att garantera löneökningar till kvinnliga universitetsexaminerade när de fick barn medan icke-universitetsutbildade tvärtom fick bidrag till husköp om de steriliserade sej efter första eller andra barnet.

Kina lagstiftade 1995 att det var olagligt för bärare av vissa genetiska sjukdomar att gifta sej såvida de inte steriliserade sej eller använde långtidspreventivmedel. Alla som önskar att gifta sej måste genomgå genetisk undersökning.

I dagens debatt så tycks vissa forskare vilja hävda att genetisk ärftlighet står för upp emot 80% av IQ, medans andra vill hävda att det kanske är under 50%. Av någon anledning så tycks det vara svårast för forskare att komma överrens i de politiskt mest laddade forskningsområderna.

Intressant i sammanhanget är även Flynn-effekten. Flynn har upptäckt att den generella IQ-nivån verkar vara på väg att höjas. Galtons oro att den allmänna IQ-nivån skulle vara påväg att sjunka utan eugenik tycks vara felaktig. (Liksom även Malthus oro att befolkningen skulle föröka sej som råttor om dom fick det bättre materiellt ställt.) Höjningen är ca tre poäng per decennium vilket är för snabbt för att det skulle kunna bero på någon genetisk förändring.

Man skulle då kunna misstänka miljöfaktorer som bättre skolgång, medieexponering, informationssamhället och bättre kost för barn, men alla enskilda förklaringsmodeller tycks passa mindre bra. Flynneffekten skulle då kunna vara någon form av samverkan mellan ett flertal olika orsaker. Annars är det svårt att hitta någon förklaring. Om man extrapolerar bakåt i tiden så får folk förr orimligt lågt IQ. Aristoteles ska t.ex hamna på minus 300.

Problemet med eugenik tycks ju vara att någon annan vill bestämma över dej, vilken partner du har och vilka barn ni får. Sånt vill ni ju bestämma själva. Men om ni får bestämma det själva, kan ni då tänka er att att frivilligt göra en genetisk test för att se efter om inte era barn riskerar att få några ärftliga sjukdomar? Såna finns det gott om även om många är rätt sällsynta. En del kan man leva med, en del vill man inte leva med och en del dör man av.

Inte låter det som en helt förkastlig idé? Det kallas för "liberal eugenik". Egentligen så sysslar vi alla med eugenik när vi försöker finna en så passande partner som möjligt att få barn med, om vi antar att många personliga egenskaper har någon genetisk grund. I inte minst USA kallas ibland aborter, preventivmedel och planerade familjebildningar för "kryptoeugenik" av ofta religiösa abortmotståndare.

I Inquiries on Human Faculty and its Development så introducerar han även en ny metod att skapa sammansatta fotografier av ett flertal olika ansikten för att skapa ett "sammansatt porträtt" som såattsäga är genomsnittet av de ingående fotografierna. Genom detta kunde han skapa idealtyper av t.ex en familj eller ett folkslag. Han försökte även skapa en generell bild av hur kriminella såg ut men fick erkänna att det inte fanns något typiskt kriminellt utseende. Utifrån sina kompositbilder så försvarar Galton även tanken på allmänbegrepp som t.ex Thomas Hobbes och George Berkley m.fl. har förnekat möjligheten av.

En kul episod:

"In 1906 Galton visited a livestock fair and stumbled upon an intriguing contest. An ox was on display, and the villagers were invited to guess the animal's weight after it was slaughtered and dressed. Nearly 800 gave it a go and, not surprisingly, not one hit the exact mark: 1,198 pounds. Astonishingly, however, the mean of those 800 guesses came close — very close indeed. It was 1,197 pounds."

Wisdom of crowds? Regression towards the mean? Ett sammansatt porträtt?

Galton skrev 340 artiklar och böcker under sin livstid och blev adlad 1909, för hundra år sen i år, två år innan sin död i januari 1911. Av någon anledning så kallas han "grön tänkare" av wikipedia.



andra bloggar om
Galton, Francis Galton, eugenik, samhälle,


Tidigare inlägg Nyare inlägg