Resa till materians centrum
Ända sedan Demokritos lade fram hypotesen om atomens existens och ”odelbara partiklar” för över två tusen år sedan har människan utforskat och grubblat över universums grundläggande grundstenar. På bilden syns galaxen NGC 628 som finns i stjärnbilden fiskarna. (Foto: AFP/Geminiobservatoriet)


Allt vi ser i den här världen är en illusion.
Exakt vad är universum uppbyggt av?

Vetenskapen säger oss att atomerna är bland de minsta byggstenarna som vår värld är konstruerad av. En atom är sammansatt av elektroner samt av en kärna som består av protoner och neutroner. Går man djupare finner man att protoner och neutroner är uppbyggda av extremt små partiklar som kallas kvarkar. Går man ännu djupare närmar man sig neutrinon – en av de minsta partiklarna som vetenskapen för närvarande känner till. Neutriner är extremt små, så små att vissa fysiker säger att de inte har någon massa. Miljontals av dessa partiklar skickas varje dag ut av solen och passerar genom våra kroppar som om vi inte existerade. Om vår mikroskopiska resa fortsätter mot ännu mindre partiklar börjar vi träda in i ett underligt land som väcker frågor som stör till och med kvantfysikerna.

Ända sedan Demokritos för över två tusen år sedan lade fram teorin om att ”atomer” eller ”odelbara partiklar” existerade har människan utforskat och grubblat över universums grundläggande byggstenar. Under det senaste århundradet har man inte bara upptäckt atomens inre struktur utan man har också förstått dess indelning i ännu mer grundläggande partiklar. Precis som protoner, neutroner och elektroner en gång ansågs vara universums slutgiltiga partiklar har upptäckterna av många mindre partiklar fått resan nedåt att fortsätta. Det är emellertid endast begreppsmässigt vi befinner oss vid denna punkt – det finns för närvarande inga instrument som kan ge oss den verkliga bilden av dessa små, grundläggande byggstenar. När är då resan fullbordad?

Den senaste förståelsen inom kvantfysiken är att det existerar en ännu mindre, extremt liten dimension. Teorin kallas supersträngteorin. Enligt fysikerna är partiklar som neutriner, olika typer av kvarkar, mesoner, leptoner och andra partiklar de observerbara manifestationerna av ofattbart små strängar. Strängteorin menar att dessa bollar av subatomära garn vibrerar konstant och att olika former av vibrationer framträder som olika typer av partiklar inför en observatörs ögon.

Vid denna punkt har vår utforskning nått en nivå som är väldigt svår att föreställa sig. De grundläggande strängarna har en ungefärlig diameter på en miljondels triljondels triljondels centimeter. Forskarna menar faktiskt att de här strängarna inte ens upptar något utrymme i rummet. Att dessa essentiella grundstenar inte har någon volym leder dock till en otrolig paradox för materian… att den inte existerar!

Betänk att den största delen av volymen i en atom är tomrum. Om vi skulle kunna förstora en atom så att den har en diameter på 200 meter (ungefär två stadskvarter) så skulle kärnan i centrum ha storleken av ett sandkorn och elektronmolnet, som praktiskt taget är omärkbart, skulle snurra runt kärnan på ett kvarters avstånd. Vi kan hitta liknande bevis för detta mikrokosmiska fenomen också i makrokosmos.

En substans som vetenskapen kallar ”mörk materia”, som utgör mer än 90 procent av vårt universum, förblir en gåta för nutida astrofysiker, som trots att de inte kan se det har observerat dess gravitationspåverkan på galaxer.

I Carl Sagans bok ”Brocas hjärna: tankar kring vetenskapens romantik” från 1979 använde Sagan en apokryfisk historia för att beskriva universums natur. I berättelsen ställer en västerländsk resenär frågor till en orientalisk filosof. När filosofen ombes beskriva världens natur förklarar han att det är en stor boll som vilar på en sköldpaddas rygg. När resenären frågar vad sköldpaddan vilar på svarar filosofen att det finns en annan sköldpadda under. Resenären fortsätter att söka efter vad som finns under, men filosofen insisterar på att det inte finns något annat än sköldpaddor hela vägen ner. Carl Sagan illustrerade en kosmisk teori känd som oändlig regression, i vilken det inte finns något slutligt lager av materia i makrokosmos mikrokosmos – det fortsätter helt enkelt i oändlighet.

Om vi ur detta perspektiv kunde reducera oss själva till en mycket liten storlek och träda in i en manifestation av ett lika litet universum – med jämförelsevis lika små människor, berg och floder – skulle de grundläggande partiklarna i det lilla universumet då vara manifestationen av ett ännu mindre universum, och så vidare? Dessa ofattbara frågeställningar går bortom den moderna vetenskapen, men inte bortom forntida visdom. Buddha sade en gång att det inuti ett sandkorn finns tre tusen världar, och att det inuti var och en av dessa tre tusen världar finns sandkorn som också innehåller tre tusen världar. Forntida kinesisk filosofi ger liknande skildringar men innebär detta slutet på vår resa? Är fler sköldpaddor det enda vi finner längre ned?

Hur långt ifrån att identifiera de grundläggande byggstenarna i universum är människan? Kan man någonsin nå dit eller kan vi bara föreställa oss de överraskningar som finns på vägen mot oändligheten? Finns det måhända små människor? Eller partiklar som till sin natur är extremt annorlunda jämfört med dem vi känner till – och varför allt detta tomrum? ”Allt vi ser i den här världen är en illusion” är en forntida fras från buddhismen. Många har tänkt sig att denna mening bara är filosofisk, men kanske pekar den ut vägen mot sanningen, på vår resa mot materians innersta väsen.

Översatt från engelska