Finn innhold

Lyset i mytologi, religion og vitenskap

Hvorfor er lys så mye omtalt i religionene?
Mange døende har en lysopplevelse i dødsøyeblikket. Det kan synes som om biokjemiske reaksjoner i nervesystemet noen ganger forårsaker dette. Dette er interessant, blant annet fordi det kan være noe av forklaringen på at guddommen og livet bak døden i mange religioner forbindes med lys. Eller er det slik at forstandige folk har skjønt at lyset, sola, får gras til å gro, sisiker til å synge, og verden til å folde seg ut for våre øyne? I flere religioner er sola Guds øye.

Kristendommen og jødedommen
«
Øyet er kroppens lampe, sier Matteus.»

«Kristi forklaring» malt av Carl Bloch. Bilde: Wikipedia.

Kristendommens og jødedommens Gud kalte fram lyset på skapelsens første dag, og sola, månen og stjernene på den fjerde dagen. Moderne astrofysikk sier at etter begynnelsen, det lysende Big Bang, gikk det 200 millioner år før første stjerne ble tent. Lys må framstå i kontrast til mørke. Gud skilte lyset fra mørket, dagen fra natten. I følge den persiske profeten Zarathustra, ca. 1000 år før Kristus, er nåtiden en blanding av lys og mørke, av ondt og godt. Senere skal lys skilles fra mørke, ondt fra godt, himmel fra helvete. Kristendommens Gud er lys, og det finnes ikke mørke i han. Han bor i et lys vi ikke kan se inn i. Moses kunne ikke se på Gud forfra. Hans eget ansikt lyste da han kom ned fra Sinai etter møtet med Gud. Kristi ansikt skinte som solen da han viste sin herlighet for disiplene på berget. De troende er lysets barn. Troen er lyset. «Bli i mitt lys», sier Gud. «La deres lys skinne for menneskene», sier Kristus. Kristus kom fra lyset og var lyset: «Det sanne lys kom inn i verden», sier evangelisten Johannes. Som i Zarathustras lære, lar Gud sin sol skinne over rettferdige og urettferdige. Men i Guds lys kan bare det gode være. Myten sier at Lucifer, lysbæreren, ble kastet ut av himmelen og ble Satan da han ville gjøre seg større enn Gud og forlot lysets vei. Lyset spiller en framtredende rolle i sanger og salmer: «Lux illuxit lætabunda» («Lyset lyser frydefullt opp», middelaldersalme), «Ljoset over landet dagna», «Deg lysets Fader priser vi!», «Som den gyldne sol frembryter», «Jeg så Ham som barn med det solrike øye», «Herre, gi lys ved aftentid!».

Norrøn mytologi
Norrøn mytologi har også sterke innslag om lys. Verden oppstod ved at gnistene fra den lyse og varme Muspelheim møtte isgufsen fra Nivleheim. I Edda kalles sola Den skinnende guddom. Grekeren Prokopios beretter rundt år 200 om landet Thule, antakelig Norge, hvor det ble holdt en forrykende fest når sola kom tilbake etter 40 dager under horisonten. Dette var vel opprinnelsen til midtvintersblotet, ofte holdt rundt 12. januar, som en hylling til sola. Olav den Hellige benyttet seg av folkets soltro i sitt møte med bøndene og Dalegudbrand på Hundorp. Etter at de hadde vist fram sin gruvekkende gud, Tor, sier Olav: «Se nå mot øst, der kommer vår Gud». Bøndene vender hodene, og ser mot sola, som nettopp viser seg over åsen. I det samme knuser Kolbein Sterke Tor med klubba si. Det fortelles at på et fjell ved Kristiansand ofret man til sola og tilbad den. En beskjeden form for soltilbedelse fant sted helt opp til vår tid. Det ble smurt smør oppe i ljoren som et offer til sola. Min egen, kristne bestemor oppfordret meg til å ta en smørklatt på veggen den første vinterdagen sola tittet over fjellet. Man trodde at barn kunne se rett mot sola fordi de ennå ikke var tynget av synd, mens voksne ikke tålte dette.

Farao Akhnaton tilber solguden Aton.

Egypterne og helenerne
I oldtidens Egypt, omkring 2400 år før Kristus, finner vi noe av den første soltilbedelse i historisk tid. Farao Amenhotep III utfordret presteskapet og deres hovedgud Amon, gjorde solguden, Aton, til den høyeste og proklamerte seg selv som hans inkarnasjon. Hans sønn Amenhotep IV opphøyet solguden til den eneste gud rundt 1350 før Kristus, og var dermed den første, kjente monoteist. Han kalte seg Akhnaton, som betyr «solguden er tilfreds». Var han drevet av galskap eller av en stor visjon? Som et minnesmerke over denne revolusjonære farao står hans solhymne, fylt av opphøyd universalisme og inderlig religiøsitet. Den er ikke ulik Frans av Assisis solsang. Antonius (ca. 50 f.Kr) kalte tvillingene Kleopatra fødte han, Helios og Selene, sol og måne. På 200-tallet ble den ubeseirede sol, «sol invictus», gjort til rikets gud. Keiser Julian (331-361) hadde en nyplatonisk form for tro på solguden, og i sin kamp mot kristendommen prøvde han å revitalisere soldyrkelsen. Mens egypternes Ra seilte i et skip over himmelen, kjørte helenernes Helios i en vogn. Sønnen Phaeton besøkte han en gang. Phaeton greide å overtale faren til å la han kjøre solvogna en dag. Hestene som drog vogna, ble utrygge på den uerfarne kusken og skar av ned mot jorda. Slik kom sola for nær jorda, som ble brent. Ørken oppsto, og huden til afrikanerne ble brunsvidd!

Shintoismen
Amaterasu var shintoismens solgudinne. Skremt av sin bror Susano gjemte hun seg i en berghule. Med speil prøvde man å lokke henne ut, og speil er fortsatt viktig inventar i shintohelligdommer.

Amerika og Australia
I religionene til indianerne og aboriginerne i Australia finnes det også beretninger om at sola ble borte. Heldigvis greide en glup goanna og en intelligent edderkopp å bringe den tilbake.

Den råeste form for soldyrkelse finner vi hos aztekerne. I følge en av deres myter ofret to guder seg selv for å bli sol og måne. Solguden, Tonatinh, nektet å bevege seg over himmelen før han fikk blod, som aztekerne regnet som mer kostelig enn gull. Denne myten er antakelig opprinnelsen til de grusomme menneskeofringene. Ofrene ble brakt opp på toppen av en tempelpyramide hvor de fikk hjertet skåret ut levende! Bankende og blødende ble det holdt opp mot sola for å blidgjøre den og holde den i bevegelse.

Religion og vitenskap
I antikken var religion og vitenskap nær sammenfallende. Helt opp til vår tid har mange teologer vært fremragende naturvitenskapsmenn. Dette er ikke så rart, for evnen eller trangen til å undre seg over det ukjente og mystiske er grunnleggende både for den som vil granske dybdene i guddommen og for den som vil utforske egenskaper og oppbygning av den materielle verden. En gang var lyset et mystisk og dypt religiøst fenomen. Det var en slags objektiv, ukontrollerbar gnist av guddommelig opprinnelse. Naturvitenskapen brakte lyset under kontroll, forvandlet det fra ånd til slave. Lyset og fargene ble sekularisert. Tusser og troll forsvant i lyset av Edisons glødelampe. Galileis kikkert fra 1609 reduserte månens krystallinske renhet til kratre og berg! Måne og stjerner som før var sjeler, engler, varsler og profetier, ble nå gråstein og glødende gass! Det perfekte var for alltid tapt. Edens hage var forlatt. Snart laget man prismespektrografer som kunne spalte hvitt lys i mange farger. Fargestrålene kunne igjen samles til hvitt lys. Teologene benyttet seg av dette og sa at den ene Guds treenighet ikke var mer ulogisk enn spaltingen av sollys i spektralfarger.

Prisme som gjør om hvitt lys til alle regnbuens farger. Bilde: Wikipedia.

Men så ble altså fargene til tørre tall! Lys ble til kvanter, og farger ble til bølgelengder. Øyet, som var porten til sjelen og dens speil, ble degradert til en linseanordning underlagt brytningslovene. Platon inntok en slags mellomposisjon og mente at synsinntrykkene ble til ved at øyet sendte ut et mildt lys som smeltet sammen med lyset fra tingene. Ved hjelp av fotografiapparatets forløper, camera obscura, kunne naturen avbildes nøyaktig. Camera obscura er en lystett boks, et svart rom, med et lite hull i. På en hvit skjerm bak dette hullet får man et bilde av verden utenfor. Dette kan man tegne av med stor nøyaktighet. Men mange vil hevde at et maleri er en større sannhet enn et fotografi fordi kunstnerens ånd har gitt sitt bidrag. Fotografiapparatet fikserte det flyktige og komprimerte tiden. Ser man på bilder fra gamle dager, reverserer man på en måte tiden. Slik så far virkelig ut! Bildet av han i hukommelsen er subjektivt farget av følelser, mens fotografiet er eksakt, udiskutabelt. Dantes Divina Komedia fra ca. 1315 antyder hvordan lyset ble oppfattet med det religiøse øyet før naturvitenskapen beskrev det og temmet det: Dikteren vandrer gjennom helvetets mørke fram mot livets farger på skjærsildfjellet og endelig inn i paradiset, der alt er lys. Mørke er fengsel, jammer og stank; lys er frihet, glede og sang. Hvilken kynisme var det ikke som måtte til for å forvandle stjernesjelene og solguden til glødende gråsteinklumper, underlagt Newtons og Plancks lover og tvunget til å følge Keplers banelover!

Naturvitenskapen
En rekke naturvitenskapsmenn har satt all intellektuell styrke inn på å forstå lysets dypeste natur. Bølge-partikkel-dualismen er resultatet. Dette er matematiske formuleringer som knapt kan visualiseres. Ta for eksempel bølgebildet. Bølger i vann kjenner vi. De må ha et medium, vannet, for å bevege seg framover. Det samme gjelder lydbølger som trenger luft eller annet medium for å komme noen vei. En ringeklokke i en lufttom beholder høres ikke.

Eteren
Men hva med lysbølgene? En lyspære skinner jo fint om den befinner seg i en lufttom glasskolbe. Er det likevel noe i den lufttomme kolben? Noe vi ikke greier å pumpe ut? I århundrer lette man etter stoffet, eteren, som lyset kunne bevege seg i. Siden jorda beveger seg i verdensrommet med høy hastighet, måtte eteren i sannhet ha eiendommelige egenskaper, siden den ikke kunne observeres. Euler regnet i 1746 ut at tettheten av den måtte være et hundre millioner ganger mindre enn tettheten av luft. Samtidig måtte den være et tusen ganger mer spenstig enn stål. Stokes mente et hundre år senere at eteren var en slags tynn, geleaktig grøt som tillot jorden og planetene å skli lett framover, mens den viste elastisk spenst mot lysets kjappe vibrasjoner. Kirken blandet seg inn i diskusjonen om eteren. Biskop og filosof Berkelely mente at den var ånd! Dette passet godt inn i viktorianske vitenskapsmenns bestrebelser med å forene naturvitenskap og religion. Det positive med dette var at eteren forble noe uforståelig og mystisk, noe som stimulerte menneskenes fantasi. Fram til denne dag har tallrike, fantasifulle og geniale eksperimenter blitt utført for å avsløre eterens eksistens – uten hell.

Regnbuen
Regnbuen har alltid fascinert menneskene. Beretningen om syndfloden i Bibelen er et eksempel på dette: Gud satte regnbuen på himmelen for å understreke sitt løfte om at han aldri mer ville sende noen syndflod over jorden. Mange mente, som våre nordiske forfedre, at regnbuen var en bro mellom gude- og menneskeverden. For indianerne, så vel som for polyneserne, var den sjelens vei til en høyere verden. Hos Homer var den en manifestasjon av gudinnen Iris, budbringeren mellom guder og mennesker. Så kom Aristoteles og sa at regnbuen ble til ved at sollyset ble reflektert fra regndråper, som virket som små speil. Forklaringen på regnbuens farger kom først ved Newtons observasjon av at forskjellige farger (korpuskler) brytes litt forskjellig i vann (1672). Newton var forresten både teolog, alkymist og naturviter.

Lysets historie fløt jevnt fra en mytisk til en vitenskapelig forestilling. Inn i dets vitenskapelige verden kom Goethe (1748-1832) og Steiner (1861-1925), som opponerte mot den mekanistiske naturforståelse og prøvde å sette farger, lys og mørke inn i en åndelig kontekst. Goethes fargelære er en hel kulturfilosofi. Steiner forsøkte senere å fremme en erkjennelsesteoretisk begrunnelse for Goethes lære.

Kvantene
Max Planck, en mann av tradisjoner og tysk grundighet, ble rundt 1900 nølende ført mot et nytt bilde av lyset, kvantebildet. Han så på lysende objekter som samlinger av små, vibrerende partikler. Vibrasjonene var karakteristiske for forskjellige partikkeltyper. Bare visse frekvenser var tillatt, om lag som når pendler svinger. Det var faste trinn mellom frekvensene. Går man i en trapp, må man finne seg i at trinnhøyden er som den er. Einstein interesserte seg for dette, og i sin periode som patentingeniør, i 1902-1908, gikk han videre enn Planck og sa at «lys er en samling uavhengige energipartikler». Mange spurte seg om det store og vellykkede arbeidet som Huygens, Euler, Fresnel, Faraday og Maxwell hadde gjort med å beskrive lyset som elektromagnetiske bølger, nå var avleggs! Einstein sa at fysikkens neste store oppgave var å forene bølge- og partikkelbildet av lys.

Det første bildet av lys som viser det bølge- og partikkelnatur samtidig. Bilde: EPFL.

På et møte i Salzburg i 1909 ga han i nærvær av verdens beste fysikere et oversiktsforedrag om lysets natur. Kunne man ikke betrakte utsendelse og absorpsjon av lys som partikkelfenomener og det mellomliggende, lysets bevegelse gjennom rommet, som bølger? Nei, mente Einstein, og tvang med brillians partikkelbeskrivelsen inn på datidens ledende fysikere. Denne beskrivelsen skulle han selv senere fornekte! Vårt naboland Danmark fostret en fysiker som kom til å belyse lysets natur på lik linje med Einstein. Det var Niels Bohr. Han laget en atommodell der elektronene ble beskrevet nærmest som miniplaneter som beveget seg i faste baner rundt atomkjernene. Lysutsendelse skjedde når elektronene hoppet innover til nærmeste bane, mens absorpsjon førte elektronene til en bane lenger ute. Overgangene ble kalt kvantesprang. Det var kjappe saker! Skulle en absorpsjon finne sted, måtte den skje i løpet av den tiden en lyspartikkel, et foton, trengte til å passere et atom. Det tar bare noen femtosekunder. Dette er kjapt: noen tusendeler av en tusendel av en tusendel av en tusendel av en tusendel av et sekund! Like fort må utsendelsen av et foton skje. I dag kan man lage attosekundpulser. Et attosekund er en tusendel av et femtosekund.

Schrødinger og Heisenberg
Men Bohrs forståelige atommodell fløt ut i sanden. I stedet for faste baner innførte man orbitaler, som er en slags sannsynlighetsfordelinger av hvor tingene er i rommet. Schrødinger innførte Schrødinger-ligningen som har hatt en enorm suksess, men som man knapt kan lage seg noe bilde av. Den er en matematisk beskrivelse som kan tilpasses mange forhold og forklare mange fenomener. Heisenbergs uskarphetsrelasjon sier at jo mer eksakt vi måler hastigheten til et elektron eller et foton, desto mindre eksakt vil vi greie å bestemme posisjonen. Produktet av uskarphetene i hastighet og posisjon er en naturkonstant, Plancks konstant. I tillegg er utsendelse av fotoner en statistisk prosess, og man kan ikke eksakt forutsi når neste foton kommer. Mange mener dette gir verden et slingringsmonn, og at det er et skudd for baugen for stringent determinisme. Beskriver man tenkning og vilje som nervefunksjoner, eller små elektronstrømmer i hjernen, vil kanskje kvantemekanikken åpne for viljens tilsynelatende frihet?

Kvantemekanikken
Lyset er selve livsnerven i kvantemekanikken og gir forskerne muligheter til å teste dens gyldighet og funksjonalitet. Et avgjørende punkt i bevisføringen av kvanters eksistens kom i 1922. Da viste Arthur Compton at når røntgenstråling blir sendt mot frie elektroner, så blir både røntgenstrålingen og elektronene spredt på en måte som fullt ut er i samsvar med at røntgenstrålingen kommer i kvanter. Kvantene mister like mye energi som elektronene får, og spredningsvinklene er slik de skal være for kollisjoner mellom partikler. Men det er en forskjell: Kvantene fortsetter med samme hastighet som før mens partikler vil forandre hastighet i en kollisjon. Fotonenergien forandrer seg ved at frekvensen, fargen, forandrer seg. Vi er her inne på en av lysets uforståelige egenskaper, nemlig at fotonene alltid beveger seg med samme hastighet i samme medium. Fortest går de i vakuum: 300 000 km/s. La oss tenke oss at vi reiser med et romskip med en hastighet på 200 000 km/s og måler hastigheten på lys som kommer mot oss forfra og bakfra. Til vår store forbauselse finner vi at den i begge tilfeller er 300 000 km/s og ikke henholdsvis 100 000 og 500 000 km/s, som vi ville forvente! Fotonenes masse, eller, rettere sagt, mangel på masse, er en annen uforståelig egenskap. Men de har energi, og den er lett både å måle og beregne. Den er Plancks konstant ganger lyshastigheten delt med bølgelengden. Einstein har forklart oss at masse er en form for energi. Masse blir til energi i atombomber, i hydrogenbomber og inne i solen. Energien til en partikkel er lik dens masse multiplisert to ganger med lyshastigheten. Da skulle vel også fotonene ha masse om de oppførte seg sømmelig? Men det har de ikke, eller har de det? Når de faller inn mot en tung stjerne, øker deres energi i fallet. Hastigheten øker ikke som for fallende kuler, men fotonene får mer energi i fallet ved at deres farge blir mer blå. Blåforskyvningen kan beregnes om vi gir dem en «liksommasse» lik energien dividert to ganger med lyshastigheten, i henhold til Einsteins ligning. Videre avbøyes de, på samme vis som steinklumper, når de passerer stjerner og andre tunge ting i rommet.

Er forholdstallet mellom et objekts masse og dets radius stort nok, kalles objektet et «svart hull». Det vil suge lys inn i seg og aldri slippe det ut igjen! Vår sol ville ha vært et svart hull hvis den hadde hatt en diameter som var 250 000 ganger mindre enn nå, altså ca. 6 km. Svarte hull har altså en enorm tiltrekningskraft. Hvis universet blir gammelt nok, vil det kanskje bli til et eneste svart hull? Da er lysets historie definitivt slutt!

Universets ekspansjon
For tiden ser det imidlertid ut til at universet ekspanderer, og slett ikke faller sammen. Objektene ute i rommet beveger seg bort fra oss og bort fra hverandre. Hastigheten bort fra oss er proporsjonal med avstanden inn til oss. Slik har det vært helt siden starten som kanskje hadde karakter av et Big Bang. Ekspansjonshastigheten ser ut til å øke. Det betyr at ekspansjonen aldri vil slutte! Big Bang-teorien kan knapt bevises, men den sannsynliggjøres ved at det finnes en bakgrunnsstråling i rommet. Dette er mikrobølgestråling som har nesten lik intensitet i alle retninger i rommet.

Olbers paradoks
Hvis universet var endelig, og hvis ingen mammuteksplosjon hadde funnet sted, ville tyngdekraften ha fått det til å kollapse. Siden dette ikke synes å skje, har noen antatt at universet er uendelig, og inneholder uendelig mange stjerner. Med den stjernetettheten vi kjenner, skulle vi da se mot en stjerne uansett hvor vi så: Med andre ord, natthimmelen skulle vært lys som dagen! Problemet med den mørke natthimmelen kalles Olbers paradoks, og er løst først i senere tid: Lyset fra fjerne deler av universet har rett og slett ikke nådd fram til oss på de 14 milliarder år siden Big Bang. (Se artikkelen Lyset og dets gjerninger).

Aspect-forsøket: Lyset er ubeskrivelig
Alle fotoner er partikler, men utgjør samtidig en slags enhet. En måling vil forandre hele systemet. Fysikeren Aspect fikk et atom til å sende ut to lyspartikler i motsatt retning samtidig. Eksperimentene hans viser at disse to fotonene synes å kommunisere med hverandre over store avstander, og det sjokkerende er at informasjonen tilsynelatende forplanter seg fortere enn lyshastigheten. Teoretisk kan paradokset løses ved at en antar at de to fotonene er ett system. Dette viser mer enn noe annet hvor ufullstendig vår tenkemåte og vårt språk er til å hanskes med naturens dypeste fakta Lyset er ubeskrivelig, som en ting du ikke entydig og skarpt kan angi farge, form, størrelse, hastighet eller masse av. Dypest sett vil vi kanskje aldri kunne forstå lysets natur eller kontrollere dets oppførsel.

Gir så kvantemekanikken en korrekt beskrivelse av lyset? For alle praktiske formål, ja! Men den har i seg en slags kime til selvdestruksjon. Lyset er noe langt mer enn det vi kan se og sanse. Rom og tid mister mening når vi beveger oss med lyshastigheten. Uforståelig!

Tenk deg at du fjerner alt fra et rom, all materie og alt lys. Er det da noe der? En nyere gren av kvantemekanikken, den såkalte kvanteelektrodynamikken, antyder et ja: Tomheten kan kanskje skjule en ukjent form for energi.

Kvanteeffektene forsvinner når tilstrekkelig mange fotoner «floker seg sammen». Verden blir klassisk og forståelig. Men på mikronivå får selv den materielle verden bølgeegenskaper slik som fotonene.

Det uforståelige
Noen mener at vårt «bølge- og kvantesyn» på fotonene og den materielle verden vil revolusjonere vår tenkning. Helheten, sammenfiltringen, vil måtte gis mer vekt.

Alt henger sammen, det nære med det fjerne: Beveges et blad, forandres en stjerne! Helt fremmed er ikke slike tanker i vår klassiske verden. Edward Lorents har sagt noe om ustabiliteten i atmosfære og værlag som vi poetisk kan uttrykke slik: En sommerfugl flakset en kveld nedpå Malta, og uken derpå ble det uvær i Alta. Likesom de gamle teologer diskuterte Guds vesen, diskuterer dagens fysikere lyskvantenes vesen. Verken Gud eller lyskvanter kan bindes fast i rom, tid eller tanke.

Bygd på radioforedrag, P2-akademiet, 29. mai 2003.

Hovedbilde: Colourbox

 

Forfatter: Johan Moen
Professor II
Fysisk institutt, Universitetet i Oslo

Legg inn en kommentar

%d bloggere liker dette: