Hvad er materie?

Hvad er materie?
Skrevet af Johan Fynbo, juli 1999

I denne klumme vil jeg gerne ud med at par strøtanker om to meget fundamentale fænomener, nemlig materien og rummet. I sidste klumme diskuterede jeg et radikalt materialistisk syn på virkeligheden (repræsenteret ved Helmuth Nyborg). Jeg synes, at det på den baggrund er interessant at diskutere, hvad materie egentlig er? Hvad er materie? Det man umiddelbart forbinder med materie er, at det er noget man kan tage og føle på. Da jeg ikke er filosof, kan jeg ikke komme med tilpas stringente udtalelser, så jeg har konsulteret mig med en ordbog (WWWebster Dictionary, der er tilgængelig på nettet : http://www.m-w.com/cgi-bin/dictionary). Her lærer man, at det latinske ord materia er fra det 13. århundrede og betyder "fysisk substans", hvilket man ikke bliver meget klogere af. Til ordet er der følgende forklaringer (oversat af mig fra engelsk, så tag venligst forbehold) : 1) den substans, hvoraf et fysisk objekt består, 2) materiel substans, der udfylder rummet, har masse, og hovedsageligt består af atomer bestående af protoner, neutroner og elektroner, som udgør det observerbare univers, og som er omskiftelig med energi, og 3) virkelighedens ubestemte subjekt, specielt det element i universet, der undergår skabelse og forandring. Det strukturløse subtratum af alle kun potentielt eksisterende ting på hvilket form virker under dannelsen af realiteter.
Jeg vil lade det være op til den enkelte læser at afgøre, om vi blev meget klogere af det. Man kunne komme med flg. indvendinger : 1) hvad er så et fysisk objekt? 2) Dette er en meget empirisk bestemt definition. Materie defineres først udfra sig selv (materiel substans) og dernæst i.f.t. rummet (hvad er rum?), udfra masse (hvad er masse) og klassificeres udfra dets bestanddele på forskellige nivauer (atomer, protoner o.s.v.). Omskifteligheden med energien kendes populært som Einsteins berømte formel E = m c² fra hans specielle relativitetsteori (som man lærer alt om på fysikstudiets 1. år). 3) Dette er den meget filosofisk orienterede definition og som sådan den mest uforståelige. Men jeg tror kernen til sagen ligger der. Materie (og rummet) er noget så fundamentalt for tilværelsen, at det er meget svært (måske umuligt) og komme med en defintion eller en præcis beskrivelse. Med en definition vil man forsøge at beskrive materien udfra noget mere basalt, hvilket altså er vanskeligt. Materie og rum er en slags eksistentielle sådanheder som vi kan lære en masse om, men har svært ved at putte i passende afgrænsede kasser.
Mit synspunkt er, at materie i virkeligheden er noget meget uhåndgribeligt. Det man griber er andet og mere end selve stoffet. Når fatter banker i bordet sker der følgende : Når elektronerne i fatters hånd kommer tæt (få milliontedele af en meter) på elektronerne i bordet, så begynder de elektromagnetisk kræfter at blive stærkere end kræfterne i fatters arm. Elektroner vil ikke gerne være al for tæt på andre elektroner - de frastøder hinanden, hvorved fatters hånd meget hurtigt bringes til at stoppe og altså ikke fortsætter gennem bordpladen. Det er altså elektronernes frastødning og mere generelt de elektromagnetiske egenskaber ved bindingerne i materien, der giver matieren denne "stoflighed". Hvis man kigger nærmere på bordpladen med en seriøs lup (og hvis man vil finde seriøse luppe, så er man nød til at gå til fysikkerne), så vil man kunne se elektronskyerne omkring de individuelle atomkerner (til en vis grad deles atomerkernerne også om elektronerne i faste stoffer). Og man kan se, at atomkernerne udfylder en uhyre lille del af den plads hele atomer fylder - kun af størrelsesordenen en milliontedel milliardedel af voluminet. Elektroner fylder såvidt vides overhovedet ingen plads. De er punktpartikler uden udstrækning. Så stort set hele atomet (og altså bordpladen) består af tomt rum. Grunden til, at elektronerne ikke falder ind gennem dette kollosale tomrum til de positive atomkerne hedder kvantemekanik, hvilket er en anden historie (som fortælles på fysikstudiets 2. år).
Hvad er så rummet som materien udfylder? Lige som materien har rummets natur været genstand for diskussion siden de gamle grækere. Igen er rummet anderledes end vore umiddelbare forventninger. Rummet er ikke bare den kasse, hvori materien befinder sig. I virkeligheden er rummet noget dynamisk, der udvikler sig (p.t. udvider rummet sig - det er ikke materien, der udvider sig, men rummet) og som hænger uløseligt sammen med materien. Den måde vi tror rummet hænger uløseligt sammen med materien på, kalder vi den generelle relativitetsteori. I den generelle relativitetsteori har Einstein opstillet en teori, der beskriver, hvordan materien, rummet og tiden hænger sammen, hvor massen krummer rummet og tiden, og hvor rummet bestemmer, hvordan massen bevæger sig.
Alt i alt er vi blevet meget klogere om materien og rummet. Der er mange flere interessante ting man har lært, f.eks. om vakuum-fluktuationer i det tomme rum og om fænomenet masse. Vi ved naturligvis ikke alt. Der er mange uløste problemer omkring disse fundamentale sådanheder. F.eks. ved man ikke ret meget om, hvordan tyngdekraften og den generelle relativitetsteori hænger sammen med de andre fundamentale naturkrafter. Ikke desto mindre synes jeg, at det er dybt fascinerende, at man har kunnet flytte forståelsen så kolosalt meget som man har. Materien og rummet er forunderlige fænomener i tilværelsen, men det er menneskelivet så sandelig også (for at knytte linien tilbage til sidste klumme). De to ting kan ikke rigtig sammenlignes, man kan ikke bruge materien til at skyde fænomener i det åndelige liv ned som værende illusoriske. Det er en for fattig tilgang til tilværelsen, vil jeg mene.