Lesbók Morgunblaðsins - 14.08.1999, Blaðsíða 7

HVERT ER EÐU ALHEIMSINS?
HVER ERU SVÖR EÐLISFRÆÐINNAR VIÐ ÞESSARI GÖMLU SPURNINGU?
Niðurstöður vísindanna
óhrekjanlegar?
EFTIR ESTHER VAGNSDÓTTUR
M miðbik þessarar aldar
höfðu þeir dr. Karl Pribram,
taugalífeðlisfræðingur við St-
anford háskóla í Bandaríkj-
unum og dr. David Bohm,
kjarneðlisfræðingur við
Lundúnaháskóla, komist að
þeirri niðurstöðu í rannsókn-
um sínum, að ýmislegt af því sem vísindin
töldu óvefengjanlegai’ sannanir, byggðist ekki
á þeim trausta grunni sem hægt væri að
byggja á frekari rannsóknir.Vísindin gátu td.
ekki skýrt ýmsa starfsemi í heila mannsins,
en rannsóknarsvið Pribrams fólst aðallega í
athugunum á heilanum og atferli hans við ým-
is konar vitundarástand.
David Bohm hafði fengist við að skoða kenn-
ingar Einsteins og í kjölfar þess rannsóknir á
öreindasviðinu. Hann hafði komist að þeirri
niðurstöðu að til væri svið, eins konar „bak-
svið“ öreindasviðsins þar sem lögmál hraða og
rúms ættu ekki lengur við. Þessir tveir vísinda-
menn komust því að þeirri niðurstöðu, óháð
hvor öðrum, að margt benti til þess að heimur-
inn væri holografiskur í eðli sínu. Kenningin
um holografiska heimsmynd gat útskýrt á full-
komnari hátt en fyrr hafði verið mögulegt, svo
að segja öll yfirskilvitleg og mystisk fyi-irbæri.
Arið 1980 setti Kenneth Ring, sálfræðingur við
háskólann í Connecticut, fram þá skoðun að
hægt væri að skýra nær- dauðareynslu fólks
með hliðsjón af holografiska módelinu. Ring,
sem er forseti Alþjóðasambands um rannsókn-
ir á nær-dauðareynslu, telur að sú reynsla - og
þá einnig dauðinn sjálfur- sé í því fólgin að vit-
und persónunnar flytjist írá einu sviði yfir til
annars innan hins holografiska veruleika. Arið
1985 kom út bók eftir dr. Stanislav Graf, pró-
fessor í geðlæknisfræði við John Hopkins
læknaháskólann í Bandaríkjunum, þar sem
hann setur fram þá skoðun að taugalífeðlisleg
líkön af heila mannsins séu ófær um að útskýra
mikilsverðar staðreyndir varðandi heilann og
ennfremur að holografiska módelið geti út-
skýrt fyrirbæri eins og erkitypiska
reynslu(erkitýpa er sammannlegt tákn í dulvit-
und mannsins) og upplifun reynslu dulvitund-
arinnar(the collective unconscious) og aðra
óvenjulega vitundarreynslu. I bók sinni „Brú
milli efnis og hugar“ sem út kom 1987, heldur
eðlisfræðingurinn David Peat því fram að sam-
tímun(synchronicity) -tvö atvik sem eiga sér
stað samtímis án sýnilegs orsakasambands, en
með sálrænu innra samhengi - byggist ekki á
tilviljunum, heldur telur að hugsanir manna
séu miklu nánar tengdar tveim veruleikasvið-
um en áður hafi verið talið. Slíkar „tilviljanir"
séu eins konar göt gegnum veruleikann. Yms-
ar rannsóknaniðurstöður urðu til þess að auka
væjgi holografiska módelsins.
I þessu sambandi skipti miklu máli persónu
einkenni þeiira tveggja manna, Pribrams og
Bohms, sem upptökin áttu að hugmyndinni.
Snemma á ferli sínum hafði hvor um sig að
baki merka vísindaáfanga sem flestir hefðu lát-
ið sér nægja sem starfsgrundvöll til æviloka. A
5. áratugnum hafði Pribram unnið brautryðj-
endastarf á sviði rannsókna á heilastöðvum
þeim sem stjórna limbiska kerfinu svonefnda.
Eðlisfræðirannsóknir Bohms á plasma
(skýr.eðlisfr.: gastegund sem inniheldur jafn-
margar jákv. og neikv. rafeindir) á 6. áratugn-
um teljast einnig brautryðjendastarf.. Það sem
þó skiptir ekki síður máli hvað þessa tvo menn
varðar er sjaldgæfur eiginleiki sem jafnvel fáir
þeirra sem skara fram úr hafa til að bera. Það
felst í því hugrekki sem þarf til að halda fast
við eigin sannfæringu þrátt fyrir mikla og
harða andstöðu, en báðir höfðu þurft að standa
andspænis slíkum ákvarðanatökum og harð-
snúnum andstæðingum. Bohm hafði td. neitað
að vitna gegn samstarfsmanni sínum frammi
fyrir stjómvöldum og missti af þeim sökum
kennarastöðu sína við Princeton háskóla. Pri-
bram hafði einnig þurft að horfast í augu við
hliðstæða prófraun á ferli sínum. Þetta sýnir
að báðir höfðu þurft að láta reyna á eigin sann-
færingu, óháð því hverjar afleiðingamar yrðu.
Að halda fram hinni nýju og byltingarkenndu
hugmynd um holografiskan heim krefst mikils
hugrekkis og var áreiðanlega ekki auðveld leið
að velja fyrir hvomgan þeirra. Það sem rennir
hvað styrkustu stoðum undir holografiska
heimsmódelið er hvernig fyrirbæri sem nefnd
hafa verið yfirskilvitleg og ekki hefur tekist að
skýra með hefðbundnum vísindalegum aðferð-
um, var nú hægt að gera nánari grein fyrir
með hjálp hins nýja holografiska sjónarmiðs.
í þessari grein er gerð tilraun til að nálgast þetta við-
fangsefni út frá skammtakenningunni og módelinu um
holografiskan alheim. Hin nýja heimsmynd sem komið
hefur fram innan eðlisfræðinnar bendir til þess að nýr
skilningur á lögmálum tilverunnar sé að opnast. Það er
fyrri hluti greinarinnar sem hér birtist.
Nýr skilningur á starfsemi heilans
Taugaskurðlæknir í Edinborg í Skotlandi,
Dr. Wilder Penfield, hafði gert tilraunir með
að endurvekja minni flogaveikisjúklings og
gat kallað fram endurminningar með raförv-
un í heila. Við endurtekningu komu alltaf
fram sömu minningamar og virtust sjúkling-
arnir endurlifa liðna atburði. Minnið virtist
þannig bundið ákveðnum heilasvæðum. Pri-
bram kynntist þessum rannsóknum og einnig
rannsóknum annars taugaskurðlæknis, Karl
Lashley, sem eftir 30 ára rannsóknir á heila í
rottum hafði uppgötvað að ekki skipti máli
þótt fjarlægðir væru hlutar heila þeirra -
minnið hélst þrátt fyrir það óskert. Þetta var
ótrúleg uppgötvun að mati Pribrams því að
væri minnið bundið við ákveðna hluta heilans,
hvernig var þá hægt að útskýra óskert minni
eftir að búið var að fjarlægja hluta heflans?
Við áframhaldandi rannsóknir sínar á heilan-
um komst hann að því að sjúklingar sem hafði
þurft að fjarlægja úr hluta heilans, misstu
aldrei ákveðna minnisþætti, enda þótt minnið
yrði óskýrara. Þá las hann eitt sinn grein í
tímaritinu Scientific American þar sem lýst
var gerð holograms. Greinin vai'ð honum
hrein opinberun og hann sá í einu vetfangi
lausn á því vandamáli sem hann árum saman
hafði verið að glíma við varðandi heilastarf-
semina. Honum skildist að líta varð á manns-
heilann sem holografiska starfsheild.
Athugum nú nánar hugmyndina um
holograf - sem einnig mætti nefna yfirheild- og
skoða hvað í því felst. Forsenda holograms er
bylgjuverkun, þ.e. samverkun tveggja bylgju-
hreyfinga af sömu tíðni þannig að ef hreyfing
eykst á einum stað, minnkar hún samtímis
annars staðar. Sé steinvölu fleygt í tjöm
myndast hringlanga ölduhreyfing, en sé tveim
steinvölum kastað myndast tvær bylgjuhi-eyf-
ingar sem skarast. Sjálft hologramið myndast
þegar lasergeisla er beint að tilteknum hlut, en
síðan er öðrum lasergeisla beint á Ijósgeislann
sem endurvarpast frá fyrri geislanum. Við end-
urvarpið kemur fram mynstur sem er ólíkt
upphaflega hlutnum sem geislinn beindist að.
Mynsturformið birtist líkt og bylgjur í vatni.
Þegar lasergeisla er svo enn beint að myndinni
kemur fram mynd af hlutnum og nú í þrívíðu
formi, svo raunverulegu að hægt er að ganga
umhverfis þessa þrívíðu mynd sem væri hún
raunverulegt fyrirbæri og horfa á hana frá
mismunandi sjónarhomum. Ef við teygjum
hendi inn í myndina grípum við hins vegar í
tómt. Annað merkilegt fyrirbæri í sambandi
við hologramið kemur í ljós sé holografisk
mynd khppt í marga hluta og lasergeisla beint
að einhverjum hluta hennar, en þá kemur í Ijós
að sérhver hluti myndarinnar felur í sér alla
myndina í heild.
Það var einmitt þetta einkenni holograms
sem Pribram fannst varpa Ijósi á það hvernig
minningar í heila mannsins gætu verið dreifð-
ar um hann allan, en væru ekki staðbundnar.
Ef sérhver partur holografiskrar myndar
innihélt alla heildarmyndina, var ljóst að eins
var hægt að hugsa sér að allur heilinn inni-
héldi sérhvert smáatriði upplýsinga frá
hverju heilasvæði um sig.
Sjónin holografisk
Komið hafði í ljós að sjónkerfi heilans voru
furðu ónæm fyrir skurðaðgerðum og tilraunir
höfðu sýnt að þótt 90% af sjónmóttökustöðvum
heila í rottum hefði verið fjarlægt gátu þær
samt notað sjónskynið á margvíslegan hátt.
Eftir sjö ára rannsóknir á rafboðum heilans í
tengslum við sjónskynið hafði Karl Pribram
uppgötvað að bein tengsli voru á milli sjónboða
og rafboða í heilanum. Þetta benti til þess að
sjónskynið, líkt og minnið, væri ekki bundið til-
teknum heilasvæðum, heldur tengdist þeim á
sama hátt og sérhver eining holografiskrar
mvndar birtir heildannyndina. Enn var spurn-
ingunni ósvarað um bylgjuáhrifin sem heilinn
notar við myndun hologramsins. Vitað var að
rafboðin innan heilans voru ekki ótengd eða
sértæk fyrirbæri. Ut frá hverri taugafrumu
ganga taugaþræðir, svo tugum eða hundruðum
skiptir, og þegar rafboð berast til þessara
taugagreina þá senda þær frá sér örsmáa
geisla. Vegna þess að taugafrumur sitja svo
þétt saman þá eru þessar rafgeislagárur/
bylgjur á sífellri hreyfingu og skarast í sífellu.
Pribram skildi að hér var á ferðinni bylgjusam-
verkun í taugaboðum heilans og að hér var
einmitt komin skýringin á holografiskum eigin-
leikum heilans. Og hann segir: „Hologramið
var þama allan tímann í þessum bylgjumynd-
andi tengslum taugaboðanna. Við tókum bara
ekki eftir því“.
Árið 1966 kunngerði Pribram uppgötvanir
sínar varðandi heila mannsins og brátt fóru
aðrir vísindamenn að gera sér grein fyrir að
hologramið varpaði nýju ljósi á ýmis taugalíf-
eðlisleg vandamál. Til dæmis var hægt að
skýra hvernig heilinn varðveitir mikið magn
minninga sem aðeins virtist tilheyra litlu, af-
mörkuðu svæði. Þannig reiknaði td. stærð-
fræðingurinn og eðlisfræðingurinn John von
Neuman út að á meðalævi geymir heili manns
þúsundir milljarða minniseininga.
Hologram stærðfræðinnar
Stærðfræðingurinn D.Gabor, sem hlaut
Nóbelsverðlaunin fyrir uppgötvanir sínar,
vann við endurbætur á rafeindasmásjánni.
Hann notaði stærðfræðilegar aðferðir B.J.
Fouriers, sem uppi var á 18. öld, við að um-
breyta mynd í rafsegulsveiflur, líkt og þegar
sjónvarpstökuvél umbreytir aftur sveiflunum
í upphaflega mynd. Fourier hafði sýnt hvem-
ig hægt var að nota svipaða aðferð með hjálp
stærðfræði. Jöfnurnar sem notaðar eru við að
umbreyta mynd/ímynd í bylgjuform nefnast
greining Fouriers og þessi aðferð gerði Gabor
fært að umbreyta mynd af hlut yfir í bylgju-
mynstur á holografiskri mynd, einnig var
hægt með sömu aðferð að færa myndina í sitt
upphaflega form. Raunar er sérhver heildar-
mynd hologramsins ein af þeim hliðarverkun-
um sem eiga sér stað þegar mynd er um-
breytt með aðferð Fouriers. Á 8. áratugnum
höfðu ýmsir rannsóknamenn samband við
Pribram og tjáðu honum þá skoðun sína að
sjónskynið væri augsýnilega eins konar tíðni-
mælingatæki sem sýndi sveiflufjölda bylgna á
sekúndu. Taugalífeðlisfræðingarnir Russel og
Karen DeValois gerðu um þetta leyti upp-
götvun sem studdi hologrammódelið svo um
munaði. Áður höfðu rannsóknir sýnt að sér-
hver heilafruma á sjónmóttökusvæði heilans
er gerð til að geta. svarað ákveðnu áreiti -
sumar heilafrumur svara þegar þær skynja
lárétta línu, en aðrar svara lóðréttri línu.
Þessar sérhönnuðu frumur voru nefndar
formskynjarar og ýmsir töldu að heilinn tæki
við áreiti frá þessum sérhönnuðu frumum og
tengdi þær saman til að samræmd skynjun
gæti átt sér stað. Þetta töldu DeValois hjónin
aðeins fela í sér hluta myndarinnar og notuðu
jöfnu Fouriers til að umbreyta mynstri í
bylgjuform, og þvínæst athuguðu þau hvernig
frumurnar á sjónmóttökusvæði heilans svör-
uðu þessum nýju bylgjuformum. Þau upp-
götvuðu að heilafrumurnar svöruðu ekki hinu
upprunalega formi, heldur hinu umbreytta
Fouriers formi. Af þessu leiddi að heilinn not-
aði aðferð Fouriers - sem samræmdist
holografiskri aðferð - semsé að umbreyta
sjónmyndum í bylgjuform. Þetta var svo
sterk vísbending um holografiska gerð heil-
ans að Pribram varð fullkomlega sannfærður
um réttmæti kenningar sinnar og gekk auk
þess út frá hugmyndinni um að sama lögmál
gilti um önnur mannleg skynfæri. Staðfest-
ingar á niðurstöðum hans tóku að berast frá
rannsóknarfólki víða um heim.
Innri gerð efnisins
Sú uppgötvun stærðfræðinga að elektrónan
er fær um að birtast bæði sem efniseining og
sem bylgjuform, opnaði nýjan farveg til skiln-
ings á innri gerð efnisins - þ.e. þeitrar orku
sem við skynjum sem efnisheim. Þennan eigin-
leika elektrónunnar mátti alhæfa, það átti við
um allt öreindasvið efnis, ljóseindir, rafsegul-
bylgjur, gammageisla, útvarpsbylgjur,
röntgengeisla, en allar þessar orkueindir gátu
birst bæði í formi efniseinda og í bylgjuformi.í
dag er það álit eðlisfræðinga að fyrirbæri á ör-
eindasviði geti hvorki talist bylgjueiningar né
efniseindir, heldur tilheyri einhverju sem er
hvorttveggja í senn og nefnt hefur verið orku-
skammtar (kvantar). Eðlisfræðingar telja jafn-
framt að kvantar séu það grundvallar „efni“
sem alheimurinn er gerður úr. Bohm hafði
veitt því athygli að samband virtist vera á milli
að því er virtist óskyldra ferla á öreindasvið-
inu. Aðrir eðlisfræðingar höfðu veitt þessu litla
athygli, en Niels Bohr, einn af frumkvöðlum
kjameðlisfi-æðinnar, hafði í þessu sambandi
bent á að yrðu öreindir aðeins raunverulegar
þegar mælitækin beindust að þeim, hlyti að
vera út í hött að tala um eiginleika öreinda ut-
an við athyglisvið áhorfandans. Þessi ummæli
ollu mörgum eðlisfræðingum óróleika þvi að
meirihluti vísindanna byggðist jú á eiginleikum
og einkennum fyrirbæra. Ef athyglin átti þátt í
að skapa þau einkenni, hvað mátti af því ráða
varðandi vísindi framtíðarinnar?
Einstein var í hópi þeirra eðlisfræðinga sem
ekki voru ánægðir með þá sjálfheldu sem
skammtafræðin virtust komin í. Hann leit
þannig á að engar forsendur væru fyrir því að
efnisöreindir tengdust á þann veg sem Bohm
gaf til kynna, en sú forsenda vai- þó sú upp-
götvun að ákveðið öreindaferli leiddi til mynd-
unar tveggja öreinda sem báðar byggju yfir
svipuðum eða sams konar eiginleikum. Sem
dæmi um þetta má taka svonefnt „reikult“
atóm sem eðlisfræðingar kalla pósitrónu og er
samsett úr elektrónu og pósitrónu (elektróna
með jákvæða rafhleðslu). Vegna þess að
pósitrónan er jákvæð, en elektrónan neikvæð,
þá eyða þessar tvær öreindir hvor annarri og
umbreytast í tvær ljóseindir eða „fótónur" sem
fara í gagnstæðar áttir, en umbreyting úr einu
formi í annað er einmitt einkenni örskammta.
Við rannsóknir sínar á plasma hafði Bohm
uppgötvað að elektrónur hættu að birtast sem
aðskildar orkueiningar og sýndu ferli likt og
hlutar stæn-i heildar. Það var eins og hver el-
ektróna vissi af stærra og skipulögðu heildar-
ferli og hagaði sér samkvæmt því. Hann hélt
áfram að velta fyrir sér vandamálunum sem
tengdust því sjónæmiði Bohrs að orkueining
yrði ekki raunveruleg sem hluti efnissviðsins
fyiT en athyglin beindist að henni. Ymsum öðr-
um spumingum var einnig ósvai-að hvað þetta
snerti.
Þegar rit Bohms um skammtakenninguna
kom út árið 1951 voru útskýringar hans tald-
ar skýra skammtakenninguna fullkomlega.
Sjálfur var Bohm þó ekki ánægður og leitaði
betri skýringa sem hann var sannfærður um
að væru til.
Höfundur býr á Akureyri.
NIÐURLAG í NÆSTA BLAÐI
LESBÓK MORGUNBLAÐSINS ~ MENNING/LISTIR 14. ÁGÚST 1999 7