Partikelfysikens standardmodell är den mest exakta fysikaliska teori vi känner, med prediktiv förmåga i hur många decimalers noggrannhet som helst. Modellen beskriver struktur och växelverkan hos all materia, även om den inte är förenlig med allmän relativitetsteori eller andra modeller för gravitation.
Det är atomismens slutstadium, blottläggandet av fyra nakna punktpartiklar (egentligen fältexcitationer) utan vare sig utsträckning i rummet eller inherent massa, i tre generationer och under inflytande av fyra slags växelverkan samt ett allestädes närvarande higgsfält.
Modellen ger inget svar på varför det finns tre generationer av partiklar, och den kan inte heller ge ledtrådar till eventuell förekomst av «mörk materia» och «mörk energi», platshållare för ny fysik. Neutrinooscillationer, baryonasymmetri och andra fenomen framgår inte heller av modellen.
En «teori om allt» är kanske principiellt omöjlig att lägga fram, eftersom inget system kan beskriva sig självt fullständigt och invändningsfritt – det följer av Gödels ofullständighetsteorem – men småningom lär man bryta ny mark, varvid standardmodellen kommer att utvidgas på samma sätt som tidigare fysikaliska modeller, exempelvis Ptolemaios geocentrism → Newtons mekanik → Einsteins allmänna relativitetsteori.
Om två tusen år kommer man kanske att betrakta standardmodellen, allmän relativitetsteori och andra för oss moderna fysikaliska teorier med viss munterhet, som primitiva och otillräckliga försök att förstå naturen i dess grundläggande mening, som talteoretiska ambitioner utan täckning i verkligheten.
Det är naturligtvis milsvid skillnad mellan modern vetenskap och antikens filosofi, men ändå kan man inte låta bli att se de uppenbara parallellerna dessa system emellan. Modern vetenskap härleds genom experiment och matematik, men ändå blir resultatet i strukturell mening slående likt antikens filosofiska föreställningar, som om det funnes en förutbestämd och inneboende mental modell, som man inte helt enkelt kan frigöra sig från.
Antikens civilisationer hade sinsemellan självständiga hypoteser om världsalltets konstitution, tankemodeller som ändå är gemensamma i stora drag från Babylon och antikens Grekland till Indien och Kina. Element som jord, luft, eld och vatten ansågs utgöra materians primitiva beståndsdelar eller faser, som kunde övergå i varandra genom olika slags mekanismer (växelverkan). Det är inte så väsensskilt som man kan tro, eftersom faserna motsvarar aggregationstillstånden fast, gas, flytande och plasma.
Kinesisk daoism (道家, daojia) är belysande, i det att man definierar fem faser (五行, wuxing) som övergår i varandra i cykliskt förlopp och under olika inbördes växelverkan. Trä (木, mu) ger således eld (火, huo), som blir till aska eller jord (土, tu), från vilken hämtas metall (金, jin), som kondenserar vatten (水, shui), som ger liv åt trä etcetera ad infinitum i en genererande cykel (相生, xiangsheng): 生: 木→火→土→金→水→木.
Cykeln fungerar åt båda hållen, eftersom trä dränerar vatten, vatten rostar metall, metall urlakar jorden när den utvinns, jorden släcker elden, och elden bränner trä. Men det finns även en kompletterande mekanism med inbördes växelverkan. Exempelvis metall (金, jin) kan användas för att hugga ned trä (木, mu), medan vatten (水, shui) kan användas för att släcka eld (火, huo). Denna reglerande cykel (相克, xiangke) bildar ett tjusigt pentagram faserna emellan: 克: 木→土→水→火→金→木.
Flummigt, ad hoc och snurrigt, ja visst. Motsvarande intrikata «samband» förelåg hos grekerna, som associerade elementen med de platonska kropparna tetraeder, kub, oktaeder, dodekaeder och ikosaeder. Eftersom de var fem till antalet, tvangs man lägga till ett femte element i form av «etern» för att uppnå himmelsk perfektion.
Dessa mentala konstruktioner utövade dessutom ett så starkt inflytande att de första pionjärerna under den vetenskapliga revolutionen inte riktigt kunde släppa taget om Aristoteles fysik. Exempelvis Johannes Kepler försökte beskriva de då fem kända planeterna utöver jorden genom att skriva in deras positioner och avstånd i termer av de platonska kropparna.
Det var först efter att ha konfronterats med Tycho Brahes experimentella data som Kepler 1609 förmådde överge sin metafysik och lägga fram en Astronomia Nova, som beskriver planetbanorna i termer av ellipser, en ickeperfekt kurva som hade ratats av pythagoréerna. Även förekomsten av en «eter» hängde med till Michelson och Morley 1887 falsifierade begreppet, i vart fall för ljus (rummet i sig kan annars anses vara en eter).
Men även standardmodellen är faktiskt ad hoc i så måtto att ingen någonsin har sett en kvark eller en gluon. Det är strikt matematiska konstruktioner i syfte att reducera det formidabla partikelzoo man har blottlagt genom experiment i partikelacceleratorer, och existensen är bara bevisad indirekt.
I själva verket säger teorin att kvarkar inte kan föreligga isolerat i universums nuvarande lågenergetiska tillstånd (confinement), vilket är en konstruktion som tangerar religionens resonemang om en gud som inte kan observeras utan är förborgad bortanför vår tillvaro – kvarkens existens blir i princip en trosfråga. Modellen har dessutom inte mindre än nitton fria parametrar.
Fyra fundamentala partiklar bygger enligt teorin all känd materia, nämligen uppkvarkar (u) och nedkvarkar (d) som i kombination ger protoner (uud) och neutroner (udd), en elektron (e), som tillsammans med protoner och neutroner bygger atomer, samt en neutrino som knappt växelverkar alls med övrig materia. Fyra slags växelverkan föreligger mellan de olika partiklarna, samt ett allestädes närvarande tröghetsfält H (higgs).
Partiklarna (fältexcitationerna) har två högre tillstånd vardera, det vill säga föreligger i två ytterligare «generationer», som dock inte är stabila utan omedelbart sönderfaller i den första generationen – hur elementarpartiklar nu kan sönderfalla. Samtliga övriga partiklar är sammansatta av dessa elementarpartiklar, men det är bara sådana som bildas av den första generationen som är stabila, och resten är övergångsprodukter.
Med kvarkmodellen och dess beskrivning i kvantkromodynamik, det vill säga hur kvarkar bara kan förekomma i «färgneutrala» konstellationer röd + grön + blå (baryoner) eller röd + antiröd, med motsvarande för grön och blå (mesoner), har man således ordnat en tjusig teori, men den är trots rigorös matematisk framställning inget annat än en mental modell, helt i likhet med antikens filosofier.
Likheterna stannar inte bara vid dessa fyra grundelement och dess interaktioner, utan man kan även notera en dualistisk princip kring antimateria, med direkt motsvarighet i daoismens yinyang (阴阳), två komplementära och motsatta egenskaper som i harmoni bygger en helhet. Motsvarande dualism förekommer även i begreppet våg respektive partikel som utbytbara referensramar (en partikel är egentligen en excitation i ett kvantfält, det vill säga en sorts våg).
I daoistisk kosmologi är yinyang (☯︎) vidare ett resultat av qi (气), en «livskraft» eller «energi» som genomsyrar världsalltet, och det är således en direkt parallell till det higgsfält som i modern fysik har samma funktion och ger upphov till materians tröghet (massa). Därmed inte sagt att the goddamn particle H legitimerar akupunktur eller att daoisterna eller någon indisk guru tidigt hade insikter om partikelfysik, men däremot att dessa föreställningar i allmänhet har gamla anor.
Partikelfysikens tre generationer motsvarar den heliga tvåpotensen 2³ = 8, vilket man påpassligt nog har benämnt den åttafaldiga vägen, med hänvisning till den buddistiska metoden för att nå nirvana. Men man kunde lika gärna hänvisa till daoistisk bagua (八卦, åtta symboler), en kosmologi som härleder världsalltet ur successiv potentiering från intet till de grundläggande elementen och relaterade egenskaper, uttryckta med trigram ☰, ☱, ☲, ☳, ☴, ☵, ☶ och ☷.
Trigrammen för elementen återfinns även på Sydkoreas flagga, som ett bevis för hur djupt daoismen ligger i östasiatiska kulturer. Elementen här är något annorlunda, nämligen himmel (☰, 天, tian), eld (☲, 火, huo), vatten (☵, 水, shui) och jord (☷, 地, di), men representerar samma filosofiska koncept.
De fem gängse elementen föreligger annars i veckodagarna i Sydkorea och Japan, nämligen 火曜日 (kayōbi / hwayoil, tisdag, elddagen, Mars), 水曜日 (suiyōbi / suyoil, onsdag, vattendagen, Merkurius), 木曜日 (mokuyōbi / mogyoil, torsdag, trädagen, Jupiter), 金曜日 (kin’yōbi / geumyoil, fredag, metalldagen, Venus), samt 土曜日 (doyōbi / tyoil, lördag, jorddagen, Saturnus). Det är ursprungligen en daoistisk import från Kina, där man numera använder numrerade veckodagar. Söndag och måndag nyttjar sol och måne.
Partikelfysikens menageri av hadroner är här ett slags direkt motsvarighet till de utökade hexagram som nyttjas i daoismen för spådomar och annat metafysiskt trams, från ䷀ till ䷁, inalles 2⁶ = 64 kombinationer av yinyang i diverse koncept.
K-, π- och η-mesoner i olika laddning, isospinn och «särhet» kan således illustreras med en mesonoktett, medan en motsvarande baryonoktett kan bildas för neutronen, protonen, Σ-, Λ- och Ξ-baryoner. Uppställningen motsvarar en gruppteoretisk konstruktion kallad SU(3), som saknar tillämpning för daoistiska hexagram, men likheten i framställning är ändå påfallande.
På samma sätt som Europas tänkare satt fast i aristotelisk fysik och dess platonska kroppar, försökte man i Kina under Qing synkretisera klassisk daoism med västerländsk vetenskap, exempelvis att förena Newtons mekanik med den daoistiska kosmologi som beskrivs i Yijing (易经, Förvandlingarnas bok) från -1000 och framåt.
Det är naturligtvis omöjligt, men man kan inte klandra viljan att söka bevara den egna filosofin och kulturen. En modern motsvarighet är för övrigt traditionell kinesisk medicin, med rötter i såväl daoism som annan kinesisk filosofi, i modern mening en pseudovetenskap med en helt bristfällig förklaringsmodell, men som fungerar i praktiken – antingen genom naturpreparatens ännu oförklarade mekanism, eller som placebo.
Fysiker är vanligen måttligt roade av jämförelser med daoism och österländska filosofier och religioner, även om det är en populär «mystisk» gren bland personer som inte är riktigt hemmastadda i vetenskap. Personligen ser jag det dock som en form av spännande kulturhistoria, hur filosofiska begrepp och föreställningar ändå har en viss beständighet över tid, om än med omfattande modifieringar och välvilliga tolkningar.