Innføring i fysikk av Reidun Renstrøm og Therese Renstrøm (Universitetsforlaget, 2020) er et sårt tiltrengt friskt pust i fremstilling av vitenskapshistorien. Den presenteres som en lærebok for studenter som har valgt en utdanning der fysikk inngår, men som ikke krever fordypning i fysikk fra videregående skole. Det gjelder slikt som lærer- og lektorutdanning.
Boken dekker fysikkens bredde i 27 kapitler, fra antikkens astronomi til dagens kvantemekanikk og kosmologi. Forordet av lektor emeritus Henry Nielsen fra Aarhus Universitet berømmer vektleggingen av den historiske utviklingen og at boken ikke nøyer seg med historiske anekdoter eller usikre sekundære kilder. Han sier at i stedet fremlegger den pålitelige, spennende, grundige og velskrevne beretninger. Danmark kan se ut til å ha en bedre tradisjon på dette området enn Norge, slik jeg skal komme tilbake til helt til slutt.
Denne anmeldelsen skal bare handle om den historiske delen av boken, dvs. kapittel 1-3 og deler av 4 og 6. De representerer et brudd med den vanlige tolkningen i etterpåklokskapens lys, presentisme, i så mange læremidler der vitenskapshistorien fremstilles som en lineær utvikling mot klarere og klarere «lys». I stedet forstår Renstrøm & Renstrøm vitenskapen historisk ut fra situasjonen der og da, mens det skjedde.
Mot myten om den flate jorden
La meg ta noen eksempler. Historieboken I ettertid for Vg2/Vg3 har gjort kunststykket å hevde ikke bare én, men tre myter når de sier at 1500-tallets Kopernikus avviste «tanken om at jorda var flat, slik mange hevdet» og at han «visste at paven og kirken ville straffe og fordømme han for å tale imot bibelens lære».
For det første mente ikke kirken at jorden var flat. I kapittel 1 sier Renstrøm & Renstrøm at det er «en utbredt myte at kirken i middelalderen innførte et før-vitenskapelig verdensbilde ved å hevde at jorda er flat».
For det andre gjør Renstrøm & Renstrøm det klart at kunnskapen om at jorden er rund var kjent tilbake til Pytagoras’ tid og at denne innsikten spilte minimal rolle i Kopernikus’ vitenskap som jo handlet om at jorden går i bane rundt solen.
Mot myten om Kopernikus
For det tredje sier Renstrøm & Renstrøm i delkapitlet «Kirkens menn heier på Kopernikus» i kapittel 2 at ifølge en «seiglivet myte nølte Kopernikus med å utgi verket Revolutionibus (Om himmelsfærenes rotasjoner) helt til sitt livs slutt fordi han fryktet at kirken ville dømme ham som kjetter». Tvert imot ble han slik Renstrøm & Renstrøm viser, sterkt oppfordret til å publisere av pave Leo 10., kardinal Nicolaus von Schönberg og biskop Tiedemann Giese. Da boken endelig kom i 1543 var den dedisert til pave Paul 3.
Når Kopernikus nølte, var det rett og slett fordi han ikke hadde noe bevis for sin teori. Både myten om Kopernikus nøling med å publisere og myten om den flate jorden blir ofte ukritisk gjengitt, som i Eirik Newth «Jakten på sannheten».
Den manglende stjerneparallaksen
Renstrøm & Renstrøm går grundig til verks i kapittel 1. Slik de forklarer var antikkens geosentriske verdensbilde basert på tre prinsipper av teoretisk og empirisk karakter:
- Sirkelbevegelsen
- Enkelhetsprinsippet
- Prinsippet om at alle prosesser foregår kontinuerlig uten sprang (som ikke ble oppgitt før i kvantefysikken på 1900-tallet)
Alle himmellegemer gikk derfor i sirkelbevegelse, selv om det måtte flere sirkler til for å få det til å gå opp. Når det gjelder enkelhet, hevdet Aristarkos på 200-tallet f.Kr. at en modell med solen i sentrum ville være enda enklere, men det kom i konflikt med observasjonsdata. Det var nemlig ikke mulig å se stjerneparallakse, det at stjernene fra vårt ståsted bør flytte seg litt fra vår til høst hvis jorden er på motsatte sider i banen rundt solen. Derfor var det den geosentriske modellen som var vitenskapsbasert.
For at Kopernikus skulle kommer unna dette problemet, måtte han argumentere med at stjernene var så langt unna at det ikke var mulig å observere parallakse, noe som i samtiden ble sett som en ad hoc-løsning, laget bare for å få teorien til å stemme. Dette store universet ble ansett å være «både unødvendig og uøkonomisk» og at Kopernikus her kom med et «ikke-vitenskapelig» argument.
Her savnes at boken kommer inn på at Kopernikus’ store univers i tillegg også går mot den tidens feilaktige tolkning av stjerneobservasjoner, siden man ikke forstod fenomenet diffraksjon. Det gjør at det ikke er en lineær sammenheng mellom størrelsen på observerte små objekter og deres virkelige størrelse. I stedet fremstår stjerner som alt for store både med øynene og i teleskop (Graney, 2009). Med en antagelse om at de skulle være omtrent som solen i størrelse tilsier ren proporsjonalitet at de i så fall må de være ganske nær oss og da burde stjerneparallakse være observerbart. Derfor kom Kopernikus’ løsning med et stort univers også i konflikt med datidens beste vitenskap.
Mot myten om at Galileis observasjoner beviste Kopernikus
Et annet eksempel er læreboken Perspektiver, historie for Vg2 og Vg3, som påstår at da Galilei vendte teleskopet mot himmelen kunne han «observere at Kopernikus’ teorier stemte». Noe lignende sier Newth, som jo er astronom og burde vite bedre, i sin populærvitenskapelige bok. Renstrøm & Renstrøm viser at dette langt fra er tilfelle.
Galileis observasjoner av fasene på Venus og av Jupiters måner var ikke «noe bevis for at jorda er i bevegelse» (kap. 3). Disse observasjonene endret jo ikke på noe når det gjaldt stjerneparallakse. Galilei var selv meget godt klar over at han ikke hadde noe slikt bevis som en tidligere artikkel på Fagsjekk også viser. Renstrøm & Renstrøm nevner også noe som for noen kan være oppsiktsvekkende, nemlig at kontorer i Vatikanet i Roma ble utsmykket med Galileos nye måner.
Galileis observasjoner viste bare at antikkens rent geosentriske bilde ikke stemte, men det betyr ikke at Kopernikus’ modell nødvendigvis var korrekt. Renstrøm & Renstrøm klarer på fremragende vis å få fram betydningen av Tycho Brahes kompromiss: det geohelisentriske verdensbildet der jorden står i ro med solen i bane rundt seg med alle planetene i bane rundt solen (kapittel 2). De sier at «dette systemet var matematisk ekvivalent med det kopernikanske system». Det var dermed også i overenstemmelse med alle Galileis observasjoner, uten at det krevde stjerneparallakse.
Brahes modell bygget da også på at han hadde forsøkt å observere en slik parallakse mange ganger uten å lykkes. Slike forhold gjør at hans system fortjener å rehabiliteres [Her var det opprinnelig en referanse til Spaans, 2021, om Petter Dass (1647-1707). Den er fjernet da jeg nok dessverre hadde mistolket hva artikkelen sier om Dass’ forhold til Brahe]. Det er noen som sier at grunnen til at Brahes system holdt seg såpass lenge hovedsakelig skyldtes teologiske argumenter. Men som Renstrøm & Renstrøm viser, var det gode vitenskapelige grunner til at Brahes system ble forsvart så lenge etter Galilei. Tilhengere av Brahe hadde gode argumenter, og stjerneparallakse ble som nevnt i kapittel 27 ikke observert før Bessel gjorde det i 1838.
Bokens fremstilling av Johannes Kepler i kapittel 2 påpeker det tragiske i at de tre lovene hans ble ignorert. Kapittel 3 har følgende interessante bemerkning: «Vi kan undre oss over at Galileo ikke frembrakte de empiriske lovene til Kepler som argumenter for jordas bevegelse. I stedet valget han å argumentere teologisk …».
Mot myten om den mørke middelalderen
Boken er også forbilledlig i sin behandling av middelalderen, disse angivelig «mørke» århundrene som mange tror var en dødperiode for all slags vitenskap. I stedet trekker Renstrøm & Renstrøm fram bidraget fra matematikere ved Merton College i Oxford da de utledet fire bevegelseslikninger for konstant akselerasjon (kap 4) som kom til nytte for Galilei. Her kunne også bidrag fra universitetet i Paris ha vært nevnt. Boken nevner jo at Kopernikus mente luften ville følge jorden slik at jordens rotasjon ikke nødvendigvis måtte føre til sterk vind, men ikke at dette var et argument han hadde fra 1300-tallets Jean Buridan i Paris.
Paradokset med den okkulte gravitasjonskraften
Newtons vitenskapelige bidrag er også godt presentert i kapittel 6. Boken trekker frem at det var banebrytende og ble ansett nesten som magisk at han innførte en kraft som virket over avstand uten kontakt – en ikke-vitenskapelig «okkult» kraft som noen kalte den.
Renstrøm & Renstrøm får også fram det paradoksale i at han i Frankrike ble oppfattet som talsperson for at «den menneskelige fornuft seiret over fortidens mørke» der «Gud hadde ingen plass», samtidig som Newton selv sa i Principia at «dette ytterst elegante systemet av sol, planeter og kometer kunne ikke være blitt til uten et intelligent og mektig vesens design og herskerkraft».
Videre understreker de at «for Newton var lovmessighetene i universet et bevis på «Guds allmakt», i direkte motsetning til hva Sjøbergs bok om naturfagsdidaktikk feilaktig hevder, og at Newton syntes det var «uvitenskapelig å tro at ‘verden kan fremstå av et kaos, alene ut fra naturens lover’». De punkterer også myten om at hans teologiske skrifter skyldtes «en gammel manns mentale avsporing» som den franske fysikeren Jean-Baptiste Biot hadde ment.
Kunne ha tatt med
Samtidig kunne noen mindre detaljer i boken gjerne ha vært presisert bedre. Ved siden av det som allerede er nevnt, sies i kapittel 1 at begrepet naturlover går tilbake til grekerne, mens det egentlig så smått kom i middelalderen og endelig med Descartes (Ruby, 1986). For antikken var Aristoteles’ formbegrep, som handlet om et legemes «natur», viktigere enn naturlover. Et legemes «natur» kunne gi opphav til regelmessighet, som planetenes baner, men det var likevel ikke forbundet med lovbegrepet.
Det mangler også noen bidrag fra utenfor Europa. Boken sporer brytningsloven i kapittel 19 via Descartes og Snell tilbake til Harriot i 1602, men glemmer perseren Ibn Sahl som formulerte den allerede i 984 (Kwan et al, 2002). De nevner heller ikke at Tycho Brahes geoheliosentriske modell fra 1588 allerede ble foreslått av indiske Nilakantha Somayaji i 1501.
Prisbelønt
En av forfatterne, Reidun Renstrøm, fikk UiAs utdanningspris i 2016. Hun kommenterer det slik:
“Tradisjonen blant fysikklærere er å hoppe rett inn i temaene og ligningene, men jeg har vært opptatt av vitenskapshistorie hele yrkeslivet. Det gjør at jeg bruker den historiske utviklingen i undervisningen, og da oppnår jeg at studentene får en annen forståelse for de resultatene utviklingen har ført til.”
Jeg nevnte innledningsvis den danske tradisjonen for vitenskapshistorie. Det gjenspeiles her med hele ni referanser til professor emeritus Helge Kragh ved Niels Bohr instituttet ved Københavns universitet. Kragh vant i 2019 Abraham Pais-prisen fra American Physical Society for sin vitenskapshistorie. Boken bærer preg av å bygge på en slik solid kilde. Kragh er så mye mer etterrettelig enn den mer lemfeldige omgangen med historien hos kjente navn som Sagan, deGrasse Tyson, Hawking, Dawkins og en rekke av deres norske tilhengere.
Jeg håper virkelig at denne bokens historiefremstilling vil bli brukt til å erstatte alle de mytebefengte fremstillingene i så mange andre norske lærebøker.
Referanser
- Dørum, K., Hellerud, S.V., Knutsen, K., Njåstad, M. (2016), I ettertid: Lærebok i historie for vg2 og vg3, Aschehoug.
- Graney, C.M. (2009). Objects in Telescope Are Farther Than They Appear: How diffraction tricked Galileo into mismeasuring distances to the stars. The Physics Teacher, 47(6), 362–365.
- Kwan, A., Dudley, J., & Lantz, E. (2002). Who really discovered Snell’s law? Physics World, 15(4), 64.
- Madsen, P. A., Killerud, I. H., Roaldset, H., Hansen, A. B., & Sæther, E. (2013). Perspektiver. Historie Vg2 og Vg3, Gyldendal.
- Newth, E. (2016). Jakten på sannheten. Gyldendal.
- Ruby, J.E. (1986). The Origins of Scientific ‘Law’. Journal of the History of Ideas, 341–359.
- Svein Sjøberg, S. (2009) Naturfag som allmenndannelse. En kritisk fagdidaktikk, 3. utgave, Gyldendal Akademisk.
- Spaans, R. (2021). Hekser, Kopernikus og nordnorske fiskeslag. Eit kritisk blikk på den seinaste forskinga på Petter Dass. Edda, 108(02), 84-97.
Fremhevet bilde
Takk til Clarisse Meyer på Unsplash.
