Kategori: Vetenskap

Kategorier
Kina Politik USA Vetenskap

Mångalen

Femtio år har passerat sedan Armstrong och Aldrin satte sina fossingar på månstoftet. Ytterligare tio män upprepade bedriften de följande åren, och vi som växte upp i rymdåldern trodde nog att bemannade rymdfärder snart skulle bli rutinuppdrag.

Så blev det inte, och orsakerna var inte uppenbara då. Månprogrammet utgjorde en prestigekamp mellan två supermakter under kalla kriget, och den föll naturligt ut ur samma teknik som byggde kapprustningen. Att visa intellektuell och teknologisk överlägsenhet blev därmed självklara element i denna tävlan mellan USA och Sovjetunionen.

Rymdprogrammet genererade inte bara prestige, utan betalade sig ordentligt i form av spinoff-effekter av olika slag, inte minst all den teknik som vi i dag brukar och som har gjort USA till den ledande kunskapsnationen.

Utforskningen stannade inte heller vid månen, utan fortsatte med obemannade sonder till solsystemets alla himlakroppar och vidare ut i tomma intet. En av Voyager-sonderna har redan passerat den yttre gränsen för solsystemet. Rymdfärjan, internationella rymdstationen ISS och observatoriet Hubble med kommande efterföljare är andra bedrifter i denna utveckling.

Men att skicka obemannade farkoster är oerhört mycket billigare och enklare än att säkert föra en grupp människor ut i rymden och tillbaka. För vidare bemannade färder måste man kunna motivera nyttan med sådana anslag i budgeten, i storleksordningen 4–5 % för USA:s vidkommande.

Det finns helt enkelt ingen väljarkår bakom en sådan satsning, och vidare spinoff-effekter är inte längre givna sedan man klarat av det första steget. Att skicka människor till Mars, nästa logiska anhalt, är helt enkelt en ekonomisk förlustaffär på kort och medellång sikt. Det ger visserligen prestige och kunskap, men inget klirr i kassan.

Men detta kan komma att förändras i takt med att nya maktbalanser formas efter Sovjetunionens fall. Kina har återupptagit ambitionerna, och kommer att landa människor på månen vad det lider, i en kopiering av tidigare bedrifter.

Men detta är ett första steg, och Kina har större ambitioner än så, nämligen att bli ledande samt att kunna utnyttja tekniken för sina egna syften. Småningom kommer jakten på mineraler att ske i rymden, och Kina har långsiktigt fokus på en sådan utveckling.

Detta ger incitament för USA att åter ta upp kampen med en ny rival, och man märker redan tecken på sådana ambitioner. En ny rymdkapplöpning är således redan i gång, med mer diffusa och allmänna mål. Landstigning på Mars torde bli den första kraftmätningen, och även om Nasa har ett försprång är utgången inte given.

På lång sikt är sådan utforskning naturligtvis en jättevinst, vilket den första rymderan visade. Det är en modern form av att kolonisera Amerika. Men varken politiker eller allmänhet är vetenskapsfokuserade, utan förhåller sig till sina kortsiktiga budgetar. De förstår visserligen intresset, men kan inte motivera kostnaden. I kapplöpning med en teknisk och ekonomisk uppstickare kan den attityden snabbt förändras.

Saken gäller förstås inte bara att landa människor på andra himlakroppar för nöjes skull, utan att börja kolonisera planeter. Problemet är att ingen annan planet i solsystemet är lämplig för mänskligt eller annat liv, och att det i längden därför blir en bas för vidare språng till andra närliggande solsystem.

Mars är snarlik vår planet på många sätt och vis, men den är mycket kallare trots sin rena koldioxidatmosfär. Vid ekvatorn kan man få behaglig temperatur vid sommaren, men i övrigt måste man skydda en bas mot kyla och kraftiga stormar. Man måste etablera någon form av ekologi för att kunna bli självförsörjande, och en förutsättning är att man kan nyttja en lokal vattenresurs.

Får man bara ett grundläggande fäste kan man därefter börja forma planeten och bygga en koloni. Detta behöver inte ligga så väldigt långt in i framtiden om man väl har beslutsamheten, men givetvis måste man börja med några turistresor tur och retur. Vi har en gubbe på Mars inom tjugo år.

Numera behöver den ekonomiska bördan inte bäras av ett enskilt land, utan man kan gå samman i ett internationellt lag för ändamålet, på samma sätt som man gör med partikelacceleratorer, rymdstationer och liknande. Här har USA tyvärr stängt dörren för Kina, men det ger samtidigt en intensiv konkurrenssituation.

Ett sådant multinationellt projekt bidrar förstås med en del komplikationer, då alla vill ha sin del av kakan. Alla människor som har satt sin fot på månen är vita män med germansk etnicitet, och om man får tro en del moderna science fiction-serier är representation viktigt.

Det ska vara en kvinna, en afrikaättad, en genderutmanad och en muslim i teamet om det ska bli av, och här kanske den humanitära mångkulturalistiska stormakten Sverige kan bidra med expertkunskap pch eventuellt deltagare ur någon av statens utvalda folkgrupper.

Alternativt vinner Kina rejset, och då blir det den mest kompetenta skaran av män och kvinnor av kinesisk nationalitet som får uppdraget i meritokratisk ordning. Detta får bli huvudtipset.

Kategorier
Vetenskap

Vetandets gränser

I dagarna för hundrafemtio år sedan ställde ryssen Mendelejev upp en tabell över de då kända kemiska elementen på grundval av dess egenskaper. Han fann därvid att det borde finnas ytterligare element i luckor som bildades, och förutspådde således existensen av dessa i en vetenskaplig triumf av rang.

Periodiska systemet tillkom ett antal decennier innan atomens inre struktur beskrevs, och Mendelejev hade därför ingen aning om att det är atomnumret i form av antalet protoner i kärnan som avgör elementets rangordning. Inte heller elektroner var kända, och därmed inte de nivåer som ger upphov till elementens struktur.

Sedan ett halvsekel tillbaka vet vi att protoner och neutroner inte är elementära, utan komposit uud respektive udd av upp- och nedkvarkar förenade av stark kärnkraft via förmedling av gluoner. I princip är upp- och nedkvarkar tillsammans med elektroner all materias byggstenar (mörk materia är en annan femma).

Kvarkar och elektroner föreligger visserligen i ytterligare två generationer, men de är uppskruvade energilägen som inte är stabila och därför inte naturliga. Det samma gäller alla övriga underliga partiklar som kan byggas av kvarkar.

Alla partiklar har även en antipartikel, men antimateria är också en anomali i universum. Den vanliga materian vann under baryogenesen i den stora smällen på grund av någon asymmetri i naturen. Vidare finns neutriner, fotoner och intermediära vektorbosoner som W och Z, men de hör inte till den egentliga materian utan är förmedlare av olika slag. Det samma gäller den skalära higgsbosonen, en i stort virtuell partikel som uppstår i det allestädes närvarande higgsfältet som en excitation eller krusning.

Det är alltså riktigt att säga att din kropp (och allt annat på jorden och i solsystemet) består av upp- och nedkvarkar förenade i protoner och neutroner tillsammans med elektroner, så kallade nukleoner som bygger de molekyler kroppen består av. Tre enstaka element bygger all materia, ungefär som tre toner bygger en väldig symfoni.

Mendelejev och hans samtida kolleger hade fått kalla kårar av att känna till den kunskapen, och hade blivit än mer förundrade av att veta att alla grundämnen utöver väte och en del helium produceras i fusionsprocesser i stjärnor, supernovor och neutronstjärnekollisioner. Att vi är byggda av aska från en döende stjärna skulle förefalla makabert för 150 år sedan.

Saken demonstrerar hur människans kunskap accelererar, trots att det ofta känns som att vi står still i utvecklingen. Astronomi i någon form har existerat i tio tusen år sedan civilisationens begynnelse, eller under tre procent av människans existens. De antika grekerna fann ut att jorden är ett klot för tre tusen år sedan, och europeiska vetenskapsmän fastställde att jorden går i en elliptisk bana runt solen för bara fyra hundra år sedan.

Att det finns fler galaxer än Vintergatan har inte varit känt i mer än knappt hundra år, eller 0.03 % av människans existens. Mendelejevs upptäckt och den vidare dissekeringen av atomkärnan, framväxten av kvantmekanik och relativitetsteori och slutligen applikationer i form av datorer, GPS:er och rymdfarkoster har samtliga skett inom denna korta tidsrymd, motsvarande tre femtioåringars liv.

Mendelejev verkade i samma era som Maxwell, då elektricitet var en akademisk underlighet som i dag kanske motsvaras av kvantdatorer. Människor levde under stearinets och fotogenets ljus, och kamera, bio och telefon fanns ännu inte – man hade andra nöjen. De hade inte en aning om att jorden är fyra miljarder år gammal eller att människan har utvecklats ur andra arter i successiva led, utan trodde på en gud som skapade jord och människa för några tusen år sedan, så långt som det civilisatioriska minnet sträcker sig.

Vi har alltså kommit oerhört långt på en kort tidsrymd, men förstår inte att uppskatta det, utan tar det för givet, om vi ens förstår det. För de flesta är vetenskap en tråkig materia, även om man gärna nyttjar dess tillämpningar.

Fenomenet går under benämningen accelererande förändring, och har ungefär samma innebörd som Moores lag vad avser tillväxten av transistorers storlek och kapacitet. Vårt vetande och vår tekniska förmåga inte bara tilltar, utan accelererar exponentiellt. Någon gång i utvecklingen når vi ett stadium då vi uppfinner en maskin som är bättre än oss på att uppfinna och upptäcka, den så kallade teknologiska singulariteten, då artificiell intelligens tar överhanden.

Av olika skäl kan man emellertid förmoda att singulariteten ligger längre bort än vad utvecklingskurvan hittills har visat. Kurvan är nämligen i avtagande, på samma sätt som Moores lag sedan en tid tillbaka. Det skulle krävas ett nytt paradigmskifte – kanske realisering av kvantdatorer – för att åstadkomma nästa fas i accelerationen. AI är under alla omständigheter inte i närheten av att ersätta den tänkande människan, utan är dumma programsnuttar som måste tränas explicit för sitt ändamål att plocka rätt kategori.

Men det finns ytterligare en fråga av intresse, nämligen hur mycket som går att upptäcka och veta. Vi har börjat nå gränsen för både det stora och det lilla universum, och vi känner dess början och slut samt i stort alla dess detaljer. Mörk materia, mörk energi och andra platshållare för ännu oförklarade fenomen låter vänta på en förklaring, men det är förmodligen inte något som dramatiskt kommer att förändra vår världsbild.

I dag sker inte nya upptäckter av enskilda vetenskapsmän som på Mendelejevs tid, utan det krävs i regel stora lag med stora anslag. För partikelfysik motsvaras dessa av mindre nationers statsbudgetar. Att borra än djupare kommer således att kräva än mer resurser.

Matematiken, som har stött på motsvarande patrull, är sedan hundra år en i stort färdig materia i dess grundvalar. Nya spännande sidogrenar tillkommer ständigt, men de är inte fundamentala för matematiken. Men den fundamentala matematik som har utarbetats kan samtidigt hjälpa oss att inse gränserna för vårt vetande.

Kurt Gödel bevisade 1931 att det inte går att konstruera ett både fullständigt och motsägelsefritt axiomsystem, utan varje sådant system har utsagor som inte går att bevisa eller motbevisa. Det går djupare än så, och har en motsvarande fysikalisk innebörd, nämligen att vi som en delmängd av naturen aldrig kan nå en sådan grad av introspektion att vi kan förstå hela det system som vi är en del av. Ett givet system kan inte till fullo förstå sig självt, uttryckt i abstrakta termer.

Begränsningen gäller inte bara människor, utan varje form av intelligens, även i form av maskiner, oavsett kognitiv kapacitet. Singulariteten kanske inträffar, men den har under alla omständigheter ett abrupt slut efter vilket inget mer väsentligt går att veta. Vi har då nått gränsen för det vetbara, och får nöja oss med att spekulera i filosofi och religion – de så kallade yttersta frågorna får aldrig ett nöjaktigt svar.

Kategorier
Kultur Religion Vetenskap

Solens högtid

Sedan civilisationen tog sina första stapplande steg för 11 000 år sedan med bosättningar kring tidigt jordbruk har solens skiftningar haft en avgörande roll. Floran beror nämligen av desssa skiftningar, och för att kunna veta när man lämpligen ska så och skörda behöver man hålla reda på årstidernas växlingar med mer precision än eljest.

Jägare–samlare i Afrika hade inte motsvarande behov, och levde dessutom mestadels ekvatornära med ringa variation i sol och årstider. För den tidiga europeiska moderna människan och andra forna afrikautvandrare på nordligare breddgrader hade solen ändå något större betydelse, och det var av vikt att kunna ringa in årstiderna någorlunda väl i en karg istidsmiljö för att hålla takt med djurflockarnas vandringar.

Men med jordbruket blev kunskapen mer känslig. Förutom att så och skörda vid rätt tillfälle hade man att hålla reda på floders beteende för att kunna bemästra översvämningar, ett fenomen som har samband med årstidernas nycker. Civilisationen uppstod ju vid större flodsystem.

Med den skrift som utvecklades i civilisationen för att bokföra produktion, transaktioner, löner, lager och andra storheter kunde man även teckna ned solens och himlakropparnas rörelser. En astronomi utvecklades, och med den en begynnande naturvetenskap. Man fann upp olika slags enheter för att kunna mäta tiden med viss precision, såväl större rymder som dagar och månader som kortare förlopp som timmar och minuter. En kalender formades.

Naturens nyckfullhet gjorde att religionen integrerades i detta skeende. Om man tidigare hade haft en schamanistisk syn på naturen som besjälad av andeväsen, utvecklade man i civilisationen en organiserad religion med mer antropomorfa gudar som ingrep i människans vardag och vilka man vid behov måste blidka för att undvika torka, svält och andra fenomen.

Framväxten av stormgudar är således ingen tillfällighet, utan något man observerar i samtliga tidiga jordbrukskulturer. Gudar för aftonstjärnan Venus och andra himlakroppar är på samma sätt ett resultat av att man metodiskt observerar himlen, och den främste av dessa gudar är representanten för solen, livgivaren som får grödor att växa.

Ra som skapargud i egyptisk mytologi är ett exempel, Sol i indoeuropeisk en annan. Oftast är gudomligheterna för sol och måne syskon, som Sól och Máni i fornnordisk mytologi. Parallellt har man en himmelsgud, som ibland kan vara identisk med solen, och en motsvarande jordgudinna som ett radarpar.

I egyptisk religion utgjorde Ra en paketlösning för solen, himlen, jorden och till och med underjorden, även om andra sidogudar som Aten och Amun hade aspekter av Ra. Arkitektur som med precision fångar sommarsolståndet utgör imponerande magi, ur vilken faraonerna härledde sin makt ungefär som tidigare schamaner som ansågs vara i kontakt med andevärlden.

Stonehenge i England är en motsvarighet, Solvagnen på Själland en annan. Solvagnen kördes enligt mytologin av Dag, son till Natt och halvbror till gudinnan Sol. Bronsskivan som representerar solen är placerad på en hjulförsedd vagn, som drogs av Dags häst Skinfaxe. Förutom att utgöra en symbol för solen fungerar solvagnen även som en kalender. Solvagnar återfinns ofta nedtecknade i hällristningar från bronsåldern.

Att man firade midsommar likväl som midvinter är därför självklart, även om det inte finns någon skriftlig tradition att stödja sig på utöver dansande människor på hällristningar. I så gott som alla civilisationer har sommarsolståndet haft en religiös och därmed kulturell innebörd, kring vilken man anordnar fest.

Numera har den religiösa innebörden försvunnit och vi offrar inte längre vid jul och midsommar för att blidka Sol. Däremot kvarstår den andliga aspekten, den trolska känslan av att vara ett med naturen, att känna vördnad för den korta sommaren och dess livgivande sol.

Midsommar är även ett uttryck för vår intellektuella förmåga att läsa och anpassa oss efter, ja till och med kontrollera, naturen. Det är civilisationens grund, en solens högtid med tio tusen års historia i bagaget.

Kategorier
Politik Vetenskap

Fem sigma, opinionsundersökningar och klimatvetenskap

När opinionsinstituten samlar in väljarnas synpunkter får man en given fördelning av svaren per parti, och varje parti får därmed en viss procentsats. Vid beräkning mot föregående mätning brukar man ange att det föreligger en statistiskt säkerställd skillnad om konfidensintervallet ligger inom konfidensgraden 95 %.

95 % konfidens innebär att man i 95 % av fallen vid slumpmässigt stickprov får samma intervall. Annorlunda uttryckt söker man ett resultat som är statistiskt signifikativt för två standardavvikelser eller två sigma (2σ), vilket motsvarar 95.45 % av värdena i en normalfördelning. Man bortser alltså från uteliggarna i fördelningens extremer, de knappt 5 % som ligger utanför intervallet.

Två sigma (2σ) är norm inom samhällsvetenskapen, eftersom det ger en tillräcklig (nåja) precision för ändamålet att förutsäga valresultat eller beteenden av olika slag. I naturvetenskaper höjer man emellertid ribban och laborerar ofta under 3σ eller 99.73 % konfidens. Uteliggarna är nu så få att de representerar statistiskt brus.

I riktigt hårda vetenskaper som partikelfysik går man dock än längre och nyttjar 5σ eller 99.9999 % konfidens. Man anser inte att man har en upptäckt av en ny partikel eller ett nytt fenomen innan man har mätningar med sådan konfidensgrad, och man utesluter således chansen nästan helt och hållet.

Hur är det med klimatvetenskap? Man använder 2σ eller 95 %, samma som i samhällsvetenskapen, eftersom de många modellerna är behäftade med svårartade osäkerheter. I själva verket tar man ett medel av över hundra klimatmodellers resultat och ger osäkerheterna i form av modellernas extremer.

Exempelvis beräknar IPCC att havsnivån kommer att stiga 26 cm till 2100 om målet om +2 °C nås. Detta är medianen, men med 2σ eller 95 % konfidens anger man det övre konfidensintervallet till 81 cm. I allra värsta fall under detta scenario kan nivån alltså stiga 81 cm, om man får tro modellerna.

Men IPCC har även ett extremt mål om +5 °C, som motsvaras av fortsatt ökade utsläpp. Medianen blir nu 51 cm, med maximum 178 cm under konfidensen 2σ eller 95 %. De extrema värdena är alltså väldigt osannolika, likväl som scenariet om +5 °C. Det allra troligaste är en ökning med 30 cm, vad vi har observerat momentant (3mm/år) under en längre tid. I Sverige motsvaras detta av sjunkande havsnivåer, eftersom landhöjningen går fortare.

Klimatvetenskapen har dock en inneboende katastroflogik, då den är underställd politiska och ekonomiska dimensioner (anslag som fördelas utgör klimatforskares levebröd). I medier kan man således läsa att «forskare varnar» för att havsnivån kan stiga med två meter till 2100, givet det mest osannolika utfallet i det allra värsta av IPCC:s scenarier.

Här håller man sig inte ens till intervallet 2σ, utan går utanför för att peta i de extrema uteliggarna, det omvända mot vad som försiggår i sund vetenskap. Givet det värsta scenariet finns alltså en risk om 5 % att havsnivån skulle stiga med två meter, förutsatt att man tillmäter klimatmodellerna sådan precision (och det har de inte).

Men risken är även 5 % att människan utrotas före 2100 av krig med nanoteknologiska vapen. Även framväxten av superintelligent AI beräknas utrota människan före 2100 med en sannolikhet om 5 %. Väldigt få brukar tillmäta dessa uppskattningar någon större vikt, eftersom de är osannolika uteliggare i en fördelning. Var är Nanotech-Greta och AI-Greta med sina plakat?

Vi ser alltså att man i sund vetenskap har en ultrahård kritisk inställning till de egna resultaten, med krav om konfidens som mer eller mindre utesluter chansen. I klimatvetenskapen gör man det omvända och nyttjar de mest extrema och osannolika resultaten i de mest extrema scenarierna för att elda på hysterin. Man kan förstå att tidningarna gnuggar händerna av sådant, men det har alltså ingenting med verkligheten att göra.

Kategorier
Tibet Vetenskap

Denisova i Kina

Denisova-människan, en systerlinje till neandertal med utbredning över Asien, har tidigare bara påträffats i små fragment i Denisova i Sibirien. På samma sätt som H. sapiens förökade sig med neandertal i Europa, skedde motsvarande hybridisering i Asien, och asiater har därför alltjämt 2–7 % DNA från denisova. Trots den stora utbredningen har man inte påträffat andra fossil av denisova, beroende på att Asien ofta lämpar sig sämre för fossilisering.

Men en käke som hittades i Xiahe i Gansu på Tibetplatån 1980 har nu analyserats för DNA, och undersökningen visar att det är denisova. Fossilet dateras till -160 ka, långt före det att människor utvandrade från Afrika vid -70 ka. Det intressanta är att denisova har samma mutation i genen EPAS1 som moderna tibetaner, en förändring som medger anpassning till hög höjd (3000 meter).

I det vetenskapliga nyhetsflödet sprids nu saken som att tibetaner har ärvt egenskapen från denisova, men lite tankeverksamhet ger att så inte kan vara fallet annat än indirekt. De flesta moderna asiater borde i så fall ha ärvt samma mutation, speciellt de hankineser som för 3000 år sedan ingick i samma urpopulation (qiang) som tibetaner, men man ser en avsevärt lägre frekvens bland han.

Det faktum att tibetaner vandrade upp mot bergen med början för 3000 år sedan indikerar därför att mutationen antingen har selekterats starkt under ett antal generationer, eller att den (mindre sannolikt) har inträffat ånyo under samma selektionstryck. Detta är nämligen 35 000 år efter det att denisova försvann eller integrerades i H. sapiens, och det vore konstigt om bara en liten grupp skulle ha behållit denna mutation – tibetanerna stammar ursprungligen från låglandet.

Saken visar att naturen svarar snabbt med selektion för nya miljöer. Tibetanerna är inte ensamma om att leva på hög höjd, och populationer i Afrika och Sydamerika har utvecklat andra mekanismer för att hantera den syrefattiga mijlön. För sydamerikanska folk i Anderna ska man då veta att även dessa bär på denisovagener i egenskap av sibirier som utvandrat vid -16 ka, och alltså inte har nyttjat den befintliga EPAS1-mutationen.

Den spännande avtäckningen av vårt genetiska förflutna sker i allt raskare takt, och förekomsten av ett antal linjer neandertal och denisova samt ett par okända kreatur gör det här till det mest spännande äventyr man kan föreställa sig. Det är berättelsen om vilka vi är och hur vi blev olika folkslag.