Vitenskapens historie. 3 : Vitenskapen i vår tid 8253009003 [PDF]

Zitiervorschau

J. D. Bernal

Vitenskapens historie Bind III: Vitenskapen i vår tid

100 illustrasjoner

Oversatt av Gunnar Nerheim

- og sosialskole nevernlinjen

Pax forlag a.s., Oslo 1978 (I samproduksjon med Modtryk, Danmark)

Omslag av Harald Gulli Originalens tittel: Science in History Vol. 3: The Natural Sciences in Our Time Copyright® J. D. Bernal 1965, 1969 Utgitt første gang av C. A. Watts & Co. Ltd, 1954 Oversatt etter 4. illustrerte utgave, 1969 Billedtekster oversatt av Aksel Bull Njå ISBN 82-530-0900-3 Dansk ISBN 8787620-37-5 Trykt hos Petlitz Boktrykkeri As

Innhold

BIND III VITENSKAPEN I VÅR TID

Om den norske utgaven 703 Forord til den norske utgaven 705 Del 6 Vitenskapen i vår tid

Innledning til del 6: Det tjuende århundre som bakgrunn: Revolusjonene i vitenskap og samfunn 709 Kapittel 10: De fysikalske vitenskaper i det tjuende århundre

10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 10.10 10.11 10.12

Innledning 731 Elektron og atom 734 Teoretisk fysikk 747 Kjernefysikk 756 Elektronikk 777 De faste legemers fysikk 791 Fysikken og materiens struktur 796 Det tjuende århundres teknologi: Ingeniørkunsten 806 Den kjemiske industri 825 Naturressurser 831 Krig og vitenskap 832 De fysikalske vitenskapers framtid 848 Vitenskap og idéer til en forvandlingens tidsalder 860

Kapittel 11: Den biologiske vitenskap i det tjuende århundre

11.0 Innledning 869 11.1 Biologiens reaksjon på den sosiale innflytelse 877

Biokjemi 888 Molekylar biologi 905 Mikrobiologi 917 Biokjemi i medisinen 922 Cytologi og embryologi 928 Organismen som en helhet og dens kontrollmekanismer 935 11.8 Arv og utvikling 945 11.9 Organismene og deres miljø: Økologi 957 11.10 Biologiens framtid 976

11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7

Noter 989 Bibliografi til bind III 993

BIND I:

Del 1 Vitenskapens framvekst og karakter Del 2 Vitenskap i oldtidens verden Del 3 Vitenskapen i troens tidsalder BIND H:

Del 4 Den moderne vitenskap blir til Del 5 Vitenskap og industri BIND HI:

Del 6 Vitenskapen i vår tid BIND IV:

Del 7 Samfunnsvitenskapene - fortid og framtid Del 8 Konklusjoner

Om den norske utgaven

Til grunn for denne norske utgaven av Vitenskapens historie ligger den illustrerte engelske utgaven av 1969 (4. utg.). De eneste forandringene i forhold til originalen er at person- og saksregisteret for hele verket i den norske utgaven er samlet i fjerde bind og at forfatterens forord til siste utgave er sløyfet. Her skal vi bare gi leseren en kort orientering om fotnoter og biblio­ grafi til verket. Notene er samlet sist i hvert bind og i teksten er de merket med * (eller med ** dersom det er mer enn en fotnote på en side). Bibliografien faller i åtte deler som svarer til verkets åtte deler. Første bind inneholder del 1-3, annen bind inneholder del 4 og 5, tredje bind del 6 og ijerde bind del 7 og 8. Bibliografiens del 1 består av tre avsnitt. Det første har med bøker som dekker hele verket, inkludert allmenne vitenskapshistoriske oversikter. Annet avsnitt inneholder historiske framstillinger av enkeltvitenskaper og de bøker som er rele­ vante for verkets del 1. Det tredje avsnittet består av en liste over tidsskrifter som det er referert til gjennom hele verket. Del 2, 3, 4 og 5 av bibliografien er hver inndelt i to avsnitt. Det første består hver gang av de viktigste bøkene som er relevante for den aktuelle delen, det andre er av de øvrige bøker. I del 6 av bibliografien består første avsnitt av bøker som dekker innledningen og kapittel 10, de fysiske vitenskaper. Det andre avsnittet dekker kapittel 11, de biologiske vitenskaper. Bibliografiens del 7 inneholder bøker som dekker innledningen og kapittel 12 og 13, om samfunnsvitenskapene. Del 8 har med bøker som dekker kapittel 14, konklusjonene. I teksten er det vist til bibliografien med tall (uten parantes) og referansesystemet er slik: første tall viser til den aktuelle delen av bibliografien, annet tall refererer til bokens nummer i denne delen, og det tredje tallet (som bare sjelden oppgis) refererer til sidetallet i boken. For å ta et eksempel: 2-5 56 viser til side 56 i den boken som har nummer 5 i bibliografiens del 2, dvs. Farringtons Science in Antiquity. Kryssreferanser, dvs. henvisninger til andre avsnitt i verket, er angitt med tall i parantes. Her er referansesystemet slik: første tall viser til et av de fire bindene, annet tall til del (det er 8 deler i alt) og de to siste tallene viser til kapittel og underavsnitt innenfor den aktuelle 703

delen. For å ta et eksempel: (1.3., 5.6) viser til bind 1, del 3, kapittel 5, underavsnitt 5.6. Dette underavsnittet har overskriften 5.6 Islamittisk vitenskap. Til slutt i denne forbindelse vil vi nevne at bibliografien i den norske utgaven uforandret gjengir den engelske. Illustrasjonene er valgt ut av Colin Ronan, som også har skrevet bildetekstene.

704

Forord til den norske utgaven

Professor Bernal er en av de mest originale forskere som har levd i vår tid. Det har vært hevdet at han ikke selv fikk Nobelprisen fordi han ga sine beste idéer til sine elever og kolleger som, flere av dem, i sin tur fikk prisen. Bernal var født i 1901 i Irland og var mangeårig professor i fysikk og krystallografi ved London universitet. For sin vitenskapelige innsats fikk han stor nasjonal og internasjonal anerkjennelse. Han var «Fellow of the Royal Society», medlem av mange utenlandske akademier og innehaver av æresdoktorgraden og andre hedersbevis fra mange land. Til tross for at Bernals vitenskapelige spesialfelt lå innen grunn­ forskningen hvor han ytet en formidabel innsats, var han meget opptatt av vitenskapens anvendelse i samfunnet. Han hadde en sterk tro på naturvitenskapen som en mektig drivkraft for en positiv samfunnsut­ vikling, samtidig som han var bekymret for at forskerne skulle bli «blinde og hjelpeløse brikker i vår tids store drama om bruk og misbruk av naturvitenskapen». Som en konsekvens av denne sin holdning engasjerte han seg sterkt i samfunnsdebatten og opptrådte ikke bare som utenforstående kritiker, men deltok aktivt i komitéer og råd. Han var således vitenskapelig rådgiver på toppnivå for sitt land under krigen, og etter krigen var han formann i komitéen for vitenskapelig rådgivning for det britiske arbeidsministerium. Samtidig engasjerte han seg i internasjonale faglige og politiske organisasjoner. F.eks. var han en periode president i «International Union of Crystallography» og var visepresident i «World Federation of Scientific Workers». Bernal var naturlig nok og i likhet med mange andre naturforskere sterkt engasjert og dypt bekymret over vitenskapens rolle i krigsindustrien. Han var en realistisk fredsforkjemper, noe som blant annet fikk uttrykk i hans bok «En verden uten krig» fra 1958. Det har neppe vært noen forsker i vår tid som kombinerte evnen til å trenge i dybden i sitt spesialfelt med evnen til en nesten allvitende forståelse av og oversikt over vår totale vitenskapelige erkjennelse. En fysiker eller kjemiker vil sannsynligvis betegne hans teoretiske studier over vannets struktur eller hans krystallografiske studier over store biologiske molekyler som hans fremste vitenskapelige innsats. Men hans aktivitet spredte seg videre vidt utover i naturvitenskapen og omfattet fundamentale spørsmål som solsystemets opprinnelse og li­ vets opprinnelse. Allikevel vil han kanskje først og fremst bli husket fordi han med grunnlag i sine fremragende kunnskaper og skaperevne i vide områder innen naturvitenskapen sprengte seg ut av naturviten­ skapens rammer, slik at hans virkefelt kom til å omfatte også filosofi, 705

samfunnsvitenskap og humaniora. Han viste oss at de to kulturer var deler av en og samme kultur. Noe av Bernals viten er nedfelt i hans berømte bok som nå foreligger på norsk. Da boken første gang utkom i 1954 gjorde den et sterkt inntrykk, i første omgang i naturvitenskapelige kretser. Senere ble boken kjent og studert av historikere og samfunnsforskere og har etter hvert fått en leserskare også blant folk utenfor de vitenskapelige mil­ jøer. Boken har sterkt medvirket til mellomfaglige diskusjoner og me­ ningsutvekslinger mellom naturvitere og samfunnsvitere. Den disku­ sjon som har funnet sted i de siste 20 år om vitenskapens rolle i historien og den historiske utviklings innflytelse på vitenskapen, har hatt Ber­ nals berømte bok som en av de viktigste inspirasjonskilder. Bernal ble tidlig studert i Norge både blant fagkolleger og andre. Selv ble jeg av mine lærere ved universitetet tidlig konfrontert med Bernals vitenskapelige arbeider. Videre husker jeg at Johan Scharffenberg for 30-40 år siden holdt foredrag om Bernals samfunnsengasjement i Realistforeningen på Blindern. Da vår mest prominente gjesteforelesningsserie i naturvitenskap ble etablert i 1967, «The Hassel Lecture», for å hedre vår store kjemiker professor Odd Hassel, var det naturlig at Bernal ble tiltenkt oppgaven som den første foreleser i serien. Bernal måtte med beklagelse avslå denne oppgave da hans helse allerede på det tidspunkt var sviktende, og helsen ble stadig dårligere til hans død i 1971. Bernal gledet seg meget over sine forbindelser i Norge og ga spesielt uttrykk for sin stolthet over å være medlem av Det norske vitenskapsakademi. Bernal var politisk meget radikal, erklært kommunist. Mange av de idéer som idag oppfattes som nye i radikale kretser, var han opptatt av for lang tid siden. På ett punkt adskilte han seg imidlertid markant fra representantene fra enkelte av de grupper som idag erklærer seg som venstresidens avantgarde. Han var tolerant. Han respekterte andres syn, vitenskapelig, politisk og religiøst. Han kunne i det internasjonale vitenskapelige og kulturelle samarbeid funksjonere i utmerket samar­ beid med helt anderledes tenkende. Hans klare intellekt hadde ikke behov for den beskyttelse som ofte resulterer i flukt inn i sekteriske og lukkete grupper av meningsfeller. Bernal var vel optimist av naturen, men en optimist som ikke overså farene. Hans tro på vitenskap som drivkraft i samfunnet var kombinert med bevisstheten om forskernes ansvar. Han var kanskje mere enn noen forsker jeg har kjent, opptatt av at forskningen skulle komme hele samfunnet og ikke bare enkelte grupper til gode. Bernal rettet faktisk en moralsk appell til sine forskerkolleger, en appell som i dag er mere aktuell enn noensinne. De motforestillinger som i dag gjør seg gjeldende i vide kretser mot mange trekk i vår teknologiske og samfunnsmessige utvikling, oppsto faktisk først i forskningsmiljøene. Bernal var en av de fremste blant dem som bidro til å vekke disse motforestillinger. Otto Bastiansen 706

Del 6 Vitenskapen i vår tid

Innledning til del 6

Det tjuende århundre som bakgrunn: Revolusjonene i vitenskap og samfunn

Etter hvert som vi når fram til vår egen tid løper historien sammen med våre erindrede erfaringer. Vi rykker nær inn på begivenhetene, vi iakttar strid som ennå ikke er avgjort, de kjempende parter er fremdeles levende og aktive. Alt dette gjør det særlig vanskelig å få tak i det som skjer, å analysere og bedømme de forskjellige bevegelsers betydning for vitenskap og samfunn. På tross av dette er en nødt til å forsøke. For mens det kan være beleilig for historikere i sin alminnelighet å unngå å behandle de nærmestliggende begivenheter inntil tiden tillater en uhil­ det vurdering, er det dobbelt umulig her. En bok som griper saken an slik som her, med sikte på å vise forbindelsen mellom vitenskapen og de sosiale krefter, kan bare være til nytte om den kan klargjøre hvordan disse innbyrdes forhold, slik vi kan finne dem her og nå, har sprunget ut av den tidligere historie. Det kan ikke godtas noen kløft mellom nåtid og fortid. Men å utelate vitenskapens historie i det tjuende århundre, ville utelukke det viktigste ved hele dette opplegg, for det er i dette århundre at vitenskapen har tatt sin plass i kraft av egne fortjenester. Langt mer vitenskapelig arbeid har vært utført i de siste seksti år enn i hele den foregående historie. Og dette er ikke bare en kvantitativ vekst; i det samme tidsrom har det vært større framgang for vår viten om materiens grunnleggende natur, den levende og den døde, enn i noen annen periode som vi kan sammenlikne med i fortiden. Vi kan med god grunn snakke om en annen vitenskapelig revolusjon i det tjuende år­ hundre.* Hertil kommer en ting som mer direkte har å gjøre med denne boks hensikt. For første gang i historien har vitenskapen og viten­ skapsmennene direkte og åpenlyst blitt trukket inn i den direkte utvik­ ling på de viktigste økonomiske, industrielle og militære områder i tiden. Problemet er ikke lenger, slik som tilfellet var i de tidligere kapitlene i denne bok, å påvise hvordan vitenskapen har innvirket på historiens gang. Vitenskapens innflytelse i fortiden var reell nok, men den måtte letes fram. Det hadde vært fare for at vitenskapen skulle bli sett på som et appendiks - interessant, glimrende, men fjernt fra historiens strøm. Etter at vi har tilbakelagt første halvdel av det tjuende århundre, er faren den motsatte, nemlig å gi vitenskapen en altfor stor andel på godt og vondt for de enorme og opprivende forandringer, de kriger og revolusjoner som vårt århundre allerede har vært vitne til.

709

Det er ingen tilfeldighet at revolusjonene i vitenskap og i samfunn har opptrådt sammen, men det ville være et enkelt synspunkt å la en av delene stå som en konsekvens av den andre.* Påvirkningene dem imellom har vært langt mer innfløkt og gjensidig, og hovedoppgaven for de gjenværende kapitler av denne bok blir nettopp å klarlegge dette forhold. Det vi må forsøke å finne ut av ved ethvert avgjørende vendepunkt i begivenhetenes gang, er de sosiale og økonomiske krefter som har bidradd til å bestemme den vitenskapelige framgangs allmenne retning og tempo, og på den annen side, de punkter der vitenskapelige oppda­ gelser i vesentlig grad har kommet til å modifisere de økonomiske og tilmed politiske begivenheters utvikling.

En overgangstid I all sin gru, sin rivende fart og forvirring har begivenhetene ikke vært uten et allment mønster. Vi lever i en overgangstid fra en samfunns­ form til en annen, midt i konflikter som fremdeles ikke er løst. Den deling av verden som først kom til syne i 1917 er et uttrykk for den skarpe kontrast mellom gamle og nye former, men den brakte bare fram i dagen konflikter som allerede fantes latent i det nittende århundres tilsynelatende homogene samfunn. Uansett hvor forskjellig folk kan stille seg til forklaringer og utgang på striden, kan ingen benekte at den eksisterer. Hele kapitalismens system, som først ble etablert for tre hundre år siden, er nå blitt utfordret av et nytt, sosialistisk system som har oppstått av de indre konflikter i kapitalismen selv. Men det er imidlertid ikke den åpne utfordring som representeres av Sovjetunionens eksistens og vekst, som har vært den vesentlige be­ stemmende faktor i det meste av det tjuende århundre. Det er snarere krefter fra en tidligere tid som fortsatt har vært i virksomhet. To av århundredets avgjørende begivenheter, den første verdenskrig og den store økonomiske krisen i 1930, var produkter av politiske og økono­ miske vanskeligheter som fullstendig lå innenfor kapitalismen, og det samme gjelder forberedelsene og de første avsnitt av den annen ver­ denskrig. Kapitalismens utvikling fortsatte gjennom hele perioden. Kapitalismen er fremdeles den dominerende økonomi over en veldig, om enn minkende del av verden. Utviklingen av den sosialistiske del av verden, først Russland alene, nå Kina og mange andre land, har nødvendigvis hatt en annen karakter. Delvis på grunn av disse lands fattigdom i selve utgangspunktet og delvis på grunn av de harde kamper som måtte utkjempes for å bygge opp en radikalt ny økonomi under stadig innblanding fra ytre fiender, er det først i de aller siste år at de sosialistiske land har begynt å gjøre krav på en ledende rolle innen økonomi, teknologi og vitenskap i verdens­ målestokk.

710

Ikke desto mindre er den betydning som utviklingen i de sosialistiske land har hatt trass i disse belastninger langt større enn deres egen vekt skulle tilsi. I sin anvendelse av naturlige og menneskelige ressurser representerer de noe nytt, og dermed påvirker de arbeiderne i de kapitalistiske land og i enda sterkere grad folkene i de underutviklede land. Disse folk har vunnet en viss grad av politisk frihet, nå krever de effektiv økonomisk frigjøring og utgjør et nytt og mektig element i overgangen fra kapitalismen. Monopol og imperialisme

I den kapitalistiske verden har det viktigste trekk i det tjuende århundre vært den raske vekst mot en fullstendig dominans utøvd av de store kombinanter, truster og karteller, delvis kommersielle, delvis indu­ strielle. Og deres navn er kjent over hele verden - Du Pont, General Motors, Krupp, Schneider Creusot, Imperial Chemical, LG. Farben o.s.v., og ikke å forglemme det nominelt oppløste Standard Oil-imperiet eller Morgan-interessenes utstrakte omfang. Den tendens til mo­ nopoldannelse, som først kom klart til syne i det nittende århundre, har i første rekke et økonomisk utgangspunkt. Truster som utøvde et delvis eller fullstendig monopol, hadde store fordeler overfor små konkurre­ rende selskaper når profitten skulle sikres, i det de ikke lenger var prisgitt markedets fluktuasjoner og drift med tidevannet i dårlige tider. De var også begunstiget av tekniske faktorer, som når f.eks. utvik­ lingen av forbrenningsmotoren skapte motorindustrien, som i sin tur sikret veldige markeder for den nye oljeindustrien. Selve de tekniske nyskapninger som f.eks. masseproduksjonen, økte mengden av kapital som var nødvendig for produksjon i stort nok omfang til å gi profitt, og fikk den opp på et nivå som bare monopolselskaper kunne nå. Endelig har selve vitenskapen hjulpet til med å fremme monopoldannelsen ved de samme krav til store kapitalutlegg. Industrier hovedsakelig eller utelukkende basert på vitenskap, som f.eks. kjemi- og elektroindustrien, har vært monopolistiske helt fra begynnelsen av. Som vi skal få se har følgen blitt at omkring åtti prosent av industriell vitenskap er gjennomført i monopolselskapenes forskningsavdelinger.6-66- 6 67 Selve den ting at truster og karteller eksisterer, betyr en sikring av priser som ligger godt over konkurransenivået. Sammen med kost­ nadsreduksjon på grunn av en masseproduksjon som fører til større bruk av teknisk og vitenskapelig forskning, har dette hjulpet monopo­ lene til å sikre seg enda større profitter. Dermed har de vært i stand til å vokse i omfang gjennom fusjoner og nye initiativ. Deres nettverk av kontroll, som bare delvis er offentlig kjent, gir dem en tilsynelatende uangripelig økonomisk posisjon. Som produktive foretak represente­ rer de utvilsomt en framgang i forhold til de små tradisjonelle, nokså tilfeldig ledete firmaer som de slo ut og absorberte. Likevel har erfa711

ringen vist at de ikke er bedre i stand til å slippe unna den nemesis som rammer all profittproduksjon. Jo større effektivitet de har oppnådd i sin utbytting av arbeidet, desto vanskeligere er det blant de samme arbei­ dere å finne forbrukere til de varene de produserer. Det har vært behovet for nye markeder og beskyttelse av de allerede etablerte markeder, som har fått monopolene til faktisk å overta regjeringsfunksjoner for å fremme sine egne formål. I tida etter 1880 har regjeringenes politikk, særlig i alt som angår utenriks- og kolonipolitikk, i det store og hele vært diktert av trangen til å sikre seg stadig større deler av verdensmarkedet for monopolbedrif­ tenes produkter, første og fremst når det gjelder eksport av slike kapitalgoder som stål og maskineri. Dette er imperialismens mønster en gang åpent gjenstand for skryt, nå en skam som prøves bortforklart men i en eller annen form, under Union Jack eller Stars and Stripes, er det blitt stående som kapitalismens dominerende form. De arrangementer man fra tid til annen kom fram til for å dele verdensmarkedet mellom de enkelte lands monopoler, kunne aldri bli av varighet og rivaliseringen hadde en tendens til å øke i styrke. Hver gang en markedsdeling ikke lenger syntes å svare til maktens virkelige styrke, var militær makt den eneste måten å forandre ordningen på. Dermed har vi fått de mange kriger, små og store, som har herjet verden i disse siste sytti år. Krig og krigsforberedelser har også i seg selv gitt et avsetningsmarked for de mektigste monopolselskaper innen stålindu­ strien og den kjemiske industri. De har sørget for ubegrensede ordrer og en prisfastsettelse uten nærgående granskning. De svære og stadig voksende militærutgifter under den kalde krigen har i noen grad lettet problemet med å få plassert den mekaniske produksjons overskuddsprodukt. I virkeligheten har krigsforberedelser blitt en nødvendig del av alle store kapitalistiske lands økonomi, samtidig som de har hatt fordelen av å pålegge de sosialistiske lands økonomi ekstra byrder når de har forsøkt å produsere til forbruk heller enn profitt. Avrustning har man vært redd for, og den er stadig blitt strøket av vestmaktenes dagsorden, like mye av økonomiske som av politiske grunner. På bakgrunn av den slags forhold kan en lettere forklare variasjonene i vitenskapelig framgang og måten å bruke vitenskapen på i vår verden i siste del av det tjuende århundre. Den reelle felles basis for all viten­ skap, slik den er gitt i den fysikalske og biologiske verdens natur, fører naturlig til en sammenfallende tendens for det vitenskapelige og tek­ niske mønster for hele verden. Forskjellen er i første rekke av politisk og økonomisk karakter. For de formål denne bok tar sikte på kan en betrakte verden som delt i tre sektorer. Den første utgjøres av den kapitalistiske verden, som omfatter Vest-Europa, Nord-Amerika og deres utposter i land som Australia og Sør-Afrika, og endelig det ene asiatiske land, Japan, som ble industrialisert mens det beholdt sin uavhengighet i den imperialistiske tidsalder. Den andre sektoren om­ 712

fatter de sosialistiske land, til å begynne med bare Sovjetunionen, siden de andre land i Øst-Europa, så den store Kinesiske folkerepublikk med sin oppvåknende gamle sivilisasjon, og av nyere dato de frigjorte land Nord-Korea og Vietnam. Den tredje kategori omfatter resten av ver­ den, som ennå ikke er blitt sosialistisk og som politisk regnes som nøytralistisk, skjønt den økonomisk effektivt utgjør en del av den kapitalistiske «frie verden». Denne delen er langt mer heterogen, sammensatt som den er av Latin-Amerika med arven etter det kolo­ niale Spanias og Portugals renessansekultur, India og det arabiske Asia, Nord-Afrika med sine gamle hinduistiske og islamittiske kulturer og endelig de nylig og bare delvis frigjorte land i Afrika og Asia. I hver enkelt av disse sektorer har vitenskapen sine egne resultater å oppvise, og sine egne framtidsutsikter, og alt dette vil bli berørt etter at viten­ skapens generelle framskrittsprogram har blitt gjennomgått. Foreløpig kan disse korte formuleringer tjene som introduksjon til vår tids politiske og økonomiske bakgrunn. En mer kritisk vurdering får utstå til sosialvitenskapene er blitt drøftet i kapittel 13. (4.8., 14.5).

Vitenskapens og teknikkens plass i monopolenes tidsalder

De stadig sterkere bånd mellom monopoler, imperialisme og krig har brakt de kapitalistiske regjeringer, hvis første forpliktelser og største utgifter er knyttet til opprustning, direkte inn i utviklingen av nye våpen som det er de store monopolselskapenes sak å produsere. Disse våpen -jetfly, fjernstyrte prosjektiler, ballistiske raketter, atom- og hydrogenbomber - er blitt mer og mer vitenskapelige, ikke bare når det gjelder den opprinnelige oppfinnelse, men også ved de vedvarende etterfølgende forbedringer. Følgen er at regjeringene blir trukket inn i en vitenskapelig forskning og utvikling som vokser i et enormt voksen­ de tempo. Militære forskningsutgifter overskygger allerede fullstendig ikke bare det som går til den rene vitenskap, men også utgiftene til industriell forskning. (3.6., 10.10.) Den virkning nasjonalisering av industrigrener har hatt på vitenska­ pen, er svært liten i forhold til de militære forpliktelser. Det kommer av at disse industrier under privat drift ikke har gitt profitt og derfor i liten grad ble gjenstand for forskning, og at de nå under nasjonalisering gis svært lav prioritet. På den annen side har statens faktiske overtakelse av universitetenes finansiering i Storbritannia og —takket være vekten av de kontrakter som gjelder militær forskning - også i det frie nærings­ livs festning, USA, ført til en veldig forandring i forskningens status. Skjønt den kontroll som utøves over forskningen er svært indirekte, i det minste i Storbritannia, betyr den faktisk at den generelle styring av den grunnleggende forskning er gått over på statens hender. Mens denne utvikling mot stigende maktkonsentrasjon har pågått, er de uavhengig konkurrerende kapitalistiske bedriftene som dominerte 713

det økonomiske liv i det nittende århundre, blitt oppslukt i raskt tempo. Dette betyr ikke at det ingen plass er igjen for den lille mann. Saken er at den moderne stort anlagte industri har et behov for en supplerende delproduksjon som gir muligheter for et utall av underkontrahenter og leverandører av komponenter. Det er heller deres relative betydning som har avtatt, de er avhengige av de store selskaper, de er blitt klienter og har mistet sin uavhengighet. Det samme tap av status har rammet de oppfinnere og amatør-vitenskapsmenn, som har spilt så stor rolle i vitenskapens utvikling siden det syttende århundre. Fra nå av har vitenskapsmenn og teknologer uten forskjell, sammen med de fleste med universitetseksamener, opphørt med å være selvstendige fagfolk i gammel mening. De utøver ikke lenger sine ferdigheter mot honorar eller arbeid for egen regning, de er blitt ansatte eller ledere for regje­ ringsdepartementer eller store firmaer. Denne forandring, som begynte gradvis og siden skjøt fart etter den annen verdenskrig, må nødvendigvis få fundamental innvirkning på vitenskapsmennenes holdning, ikke bare som individer, men også i forholdet til sitt arbeid. Den fører til en dyptgående konflikt mellom deres umiddelbare avhengighet av kilden til livets opphold og deres ansvar for vernet av vitenskapen, dens framgang og dens utnyttelse. Dette er et problem som vi siden skal vende tilbake til. (4.8 14 5-4 8 14.8).

Vitenskapen i de sosialistiske økonomier

SOVJETUNIONEN: Hittil har jeg bare drøftet de økonomiske utvik­ lingstrekk som har virket inn på vitenskapen i de kapitalistiske land. Utviklingen i Sovjetunionen og andre land som har tatt avgjørende skritt i sosialistisk retning har vært svært annerledes. Der hvor all betydningsfull industri er overtatt av staten, hvor det verken er mono­ poler eller konkurranse, eksisterer det et velberådd og bevisst initiativ for å utvikle og utnytte vitenskapen fullt ut. Dette er ikke oppnådd ved å underlegge vitenskapen de organisasjoner innen industrien og land­ bruk, som har overtatt de private selskapers plass, men snarere ved å bruke de gamle akademier (4.8., 14.5) og forvandle dem fra de ærverdi­ ge selskaper de etterhvert var blitt, til aktive sentra for forskning og høyere undervisning. Det er vitenskapsmennene, gruppert i akade­ miene og deres institutter, og i dag i stigende grad også på universitete­ ne, som planlegger dette arbeid, med sikte på samtidig å sikre den mest fruktbare reelle vekst av vitenskapen og den maksimale hjelp den kan yte til full utnyttelse av naturlige og menneskelige ressurser. Dette vil vi komme tilbake til i forbindelse med de forskjellige sider av det vitenskapelige arbeid. (3.6., 10.9)616- 6-52- 6.w4 (3.6., 4.8., 13.6, Innled­ ning).

714

FOLKEDEMOKRATIENE: Mønsteret for vitenskapelig undervis­ ning og forskning i andre land i Øst-Europa- Polen, Ungarn, Romania, Bulgaria og Den tyske demokratiske republikk - har blitt gjenoppbygd etter de samme retningslinjer som i Sovjetunionen, skjønt med vesent­ lige nasjonale ulikheter. Det vesentlige trekk er gjenopplivingen av akademiene og den vitenskapelige forsknings tilknytning til industri og landbruk. Alle disse land har i større eller mindre grad en gjennom lang tid etablert vitenskapelig tradisjon og tilsvarende utviklet industri. Den vitenskapelige profesjon var imidlertid stort sett begrenset til en liten intelligensia basert på slektsarv, med nesten fullstendig utelukkelse av arbeidere og bønder. Den store utvidelsen av den høyere utdannelsen har nå trukket dem med, og vi kan tillitsfullt vente store bidrag til verdens vitenskap fra dem. DEN KINESISKE FOLKEREPUBLIKK: Kinas situasjon etter fri­ gjøringen i 1949 var på mange måter forskjellig fra den som fantes i Sovjetunionen og landene i Øst-Europa. Dette skyldes ikke bare at landet er enormt stort, blant de største i verden og verdens mest folkerike, eller at det har en meget gammel og absolutt kontinuerlig lærdomstradisjon, det skyldes også at den moderne vitenskap først gjorde sitt inntog i kjølvannet på den imperialistiske utbytting av lan­ det. Dette fortsatte gjennom siste halvdel av det nittende og første halvdel av det tjuende århundre i en skjerpet form, som nærmest innebar en uavbrutt krigføring og undertrykkelse. Resultatet var også et land med lav levestandard, og faktisk et typisk underutviklet land fram til 1949. Men de forandringer som har funnet sted siden frigjøringen, har vært fullstendig annerledes og av et langt større omfang enn en har støtt på hvor som helst ellers i verden, og dette mirakel av gjenoppbygging har blitt utført gjennom full utvikling av både menneskelige og naturlige ressurser, i første rekke ved en veldig innsats i undervisningen (4.7., 13.6). Det en prøver på er i løpet av noen tiår å bygge opp en stab av vitenskapelige og tekniske arbeidere som skal strekke til for en moder­ ne industristat. Fordi landet heller ikke kan vente så lenge med å utnytte sine naturressurser og bygge opp sin storindustri, blir det gjort særlige anstrengelser for å lære opp geologer og metallurger i en måle­ stokk som allerede er langt større enn de kapitalistiske land kan oppvi­ se.* Samtidig blir forskningen aktivt fremmet under allmenn kontroll av det gjenopplivede Academia Sinica, som i likhet med i Sovjetunio­ nen, kombinerer utviklingen av den grunnleggende vitenskap med de ytelser landets økonomiske behov krever. Førsteklasses arbeid utføres allerede, og det vil ikke ta lang tid før Kina kommer i forgrunnen innen verdens vitenskap.

715

Vitenskapen i den underutviklede verden

De store begivenheter som i de to siste tiår har ført til i det minste politisk frigjøring for omkring tusen millioner mennesker i Asia og Afrika har sammen med den nyvakte bevegelse for økonomisk uav­ hengighet i Latin-Amerika, vist trekk som atskiller seg både fra den kapitalistiske og den sosialistiske del av verden. I den nye verden er det bare i Kuba at en i 1959 har nådd fram til en marxistisk sosialistisk stat med alt som hører med av landreform, industrialisering, utdanning, analfabetismens avskaffelse og vitenskapelig forskning. Av historiske grunner er den økonomiske situasjon i alle andre land fremdeles i det store og hele underordnet de kapitalistiske lands økonomi. Hertil kommer at disse lands vesentlige økonomiske funksjon har vært å forsyne industrilandene i Europa og Nord-Amerika med råstof­ fer, ikke å utvikle sin egen industri. Følgen var at deres egen vitenskap, det vitenskapelige mønster før frigjøringen og umiddelbart etter, måtte bli av en særegen og begrenset karakter, stort sett begrenset til medisin for å bevare helsa til arbeidsstokken, så den kunne berge avlinger og utvinne råstoffer. Skjønt mineraler har utgjort en meget stor del av disse landenes produkter, har forskning innen geologi og gruvedrift for det meste vært utført i industrilandene selv. Utvikling av vitenskapen i sin fulle bredde måtte vente til frigjøringen og den deretter følgende utbygging av en egen industri med sikte på å skaffe til veie de nødvendi­ ge varer for næringsliv og forbruk, en prosess som ennå ikke har nådd særlig langt, selv i et land som India, med den lengste historien under britisk styre. Overalt i disse land har det vært en tendens i denne retning, stimulert av regjeringer med mer eller mindre sosialistisk karakter (i mange av disse land), i det minste har en sett fram til økonomisk så vel som politisk uavhengighet. Et av de verste trekk er de føydale jordeien­ domsforhold, som direkte står i veien for utvikling av vitenskapen. Av disse land er det India og de arabiske stater som har de lengste erfa­ ringer med moderne vitenskap, som de med hell har overført til sin egen kultur som for det meste er eldre enn noen en kan finne i Europa. Skjønt det er spredte eksempler på at fremragende individuelle vitenskaps­ menn har brakt et land fram i første rekke hva vitenskapelig produksjon angår, har de fremdeles en lang vei å tilbakelegge, ikke minst i de land hvor analfebetismen ruver sterkt og setter skarpe grenser for det muli­ ge rekrutteringsfelt for vitenskapsmenn.

Internasjonalt samarbeid

I en viss grad har internasjonale organisasjoner som f.eks. UNESCO bidradd til å bringe vitenskapen i alle disse land i kontakt med vitenska­ pen i industriland med en raskere utvikling. Likevel er det grunn til å 716

frykte at framgangen, uansett hvor rask den kan bli, vil bli liggende etter de utviklede land, at gapet mellom dem i sin helhet heller vil øke enn avta. Det vil kreves noe langt mer før vitenskapen i alle disse land er trukket inn i det alminnelige felt for vitenskapelig innsats i verden. En begynnelse i denne retning kom til syne i FN ved konferansen for anvendt vitenskap og teknologi med sikte på å bistå de mindre utvikle­ de områder (UNCSAT) i Geneve i februar 1963.6 136 Men nettopp på grunn av sitt fadderskap kom denne konferansen til å bli mangelfull, i det den unngikk enhver henvisning til de økonomiske og politiske vanskeligheter; føydale eiendomsforhold, kommersiell landbrukspro­ duksjon og utenlandsk eie av gruver og service-institusjoner, alt sam­ men ting som stod i veien for en effektiv bruk av vitenskapen i disse områder. Særlig berøvet fraværet av Folkerepublikken Kina deltaker­ ne muligheten for lære av den mest ekstensive og raske bruk av viten­ skapen i oppbyggingen av økonomi, velferd og utdanning i verdens største land. Denne mangel unngikk man på en mindre konferanse om. samme tema arrangert av Den internasjonale føderasjon av Viten­ skapsfolk i Warszawa i 1959.613

Vekselvirkninger mellom industri og vitenskap T

Den moderne industri er gjennomsyret av vitenskap, slike industrigre­ ner som f.eks. elektroindustri og kjemisk industri, er stort sett pro­ dukter av vitenskap. Det er derfor ikke lenger relevant, slik det var i tidligere tider, å beskrive industriens særlige karakter og fortsette med dens innflytelse på vitenskapelig tenkning. Graden av gjensidig infiltra­ sjon er allerede for stor. Det bør være nok med et forsøk på å vise den allmenne karakter av teknologiens innflytelse på vitenskapen og å illustrere de særlige vekselsvirkninger som oppstår. Det vil bli gjort i noen seinere kapitler. Den tekniske utvikling i det tjuende århundre kan tyde på at vi nå er inne i en annen eller rettere sagt tredje industriell revolusjon. (3.6., 10.11). Denne betegnelsen kan imidlertid tildekke det faktum at det nå er en revolusjon av ny type, der en planmessig vitenskapelig forskning mer og mer overtar plassen etter den individuelle mexckanistiske opp­ finnsomhet. Hertil kommer så følgende; mens den store industrielle revolusjon i det vesentlige var opptatt med å produsere og overføre kraft, og i prinsipp befri mennesket fra hardt muskelarbeid, går det tjuende århundres revolusjon stort sett ut på å sette inn maskinelle eller elektroniske innretninger istedenfor menneskets egen dyktighet, noe som skulle befri det fra de brysomme oppgaver med kontorarbeid og vedlikehold av maskiner. Skjønt de første skritt i en slik revolusjon er blitt tatt gjennom utviklingen av automatikk og styringssystemer, har dette først skjedd nylig. Det første det tjuende års industri bidrog med gikk mer i retning 717

av å videreutvikle og utbygge det nittende århundres innretninger på nye områder. Støtet til den retning teknologien har tatt i det tjuende århundre har sitt opphav i den spesielle lønnsomhet som knytter seg til transport, kommunikasjon og underholdning i massemålestokk. Innen transport ble motorvognen, traktoren og flyet i første rekke muliggjort ved forbrenningsmotoren - som selv var et resultat av utviklingen i det nittende århundre. Disse nye transportmidler resul­ terte i at fleksibiliteten og rekkevidden til milioner av små enheter som kunne bevege seg overalt og gjøre hva som helst, kom til å avløse jernbanens uelastiske og begrensede anvendelighet. Framstillingen av disse ting for et stort nytt lavprismarked var be­ tinget av en rask spredning av masseproduksjonens metoder. Bil- og motorindustrien krevde i sin tur veldige utvidelser i produksjonen av °lje, gummi, valsejern og plaststoffer, som straks fant en mangfoldig­ het av andre anvendelser. En ny maskin- og lettindustri vokste fram, og den tok i bruk sentralt framstilt elektrisitet til avløsning av stasjonære dampmaskiner, og dette, sammen med elektrisitetens innpass i hjem­ mene, skapte en ny elektrisk tungindustri. Økonomisk av mindre be­ tydning, men mer merkbar og ledsaget av langt større ytelser fra vitenskapens side, var de nye elektriske kommunikasjonsindustrier som gav oss radio og fjernsyn og utnyttelsen av fotograferingen i den billige pressen og kinoen. Denne fortegnelsen kan dessverre ikke bli uttømmende med tekno­ logiens fredelige bruk. Flyet har helt fra begynnelsen hatt i det vesentli­ ge militære formål, og så har den sivile luftfart fått seg tildelt sine smuler. Krigen er også ansvarlig for de mangfoldige raffinementer av elektronikken innen telekommunikasjon og radar, og for den nye dø­ delige interessen i atomenergien. Sammen med de mekaniske og elektriske innretninger, om enn langt mindre iøyenfallende, har vi fått den raske vekst av den nye vidtfav­ nende vitenskapelige kjemiske industri som produserer alt mulig fra gjødningsstoffer til vaskemidler, fra nylon til antibiotiske legemidler. Den var parat til å levere eksplosiver og gass til bruk i krig og er nå blitt en grunnpilar for atom- og kraftproduksjon.

Kraft og kontroll Vitenskapens mangfoldige produkter, som vi lever en stadig større del av vårt liv blant, avhenger for det meste av anvendelsen av to svært alminnelige og ytterst viktige nye teknologiske prinsipper. Det første er tilgangen på kraft i tilstrekkelige mengder nettopp der det er bruk for den, om det gjelder å vispe egg på kjøkkenet, snu et tjue tonn stykke støpegods i en fabrikk eller felle et tre i en fjerntliggende skog. De tjenester som et elektrisk ledningsnett og den allestedsnærværende bensinmotor utveksler seg imellom, er en av grunnene til den mer enn 718

femdobbelte øking av produktiviteten pr. arbeidstime som er oppnådd i de siste femti år i USA. Det andre prinsippet, som sannsynligvis vil bli enda viktigere i fram­ tida, gjelder den nøyaktige og i stigende grad automatiske kontroll av alle industrielle operasjoner, uansett om de er mekaniske eller kje­ miske. Mange kjemiske bedrifter er allerede fullstendig automatisert, med elektronisk utstyr som holder alle variable elementer under kont­ roll. Innen maskinteknikk, tilvirkning og montering er en på god vei i samme retning. Sammen innebærer disse to prinsipper en stadig øken­ de styrke og ferdighet, som vitenskapen gjør tilgjengelig for de indu­ strielle prosesser i sin helhet og fører dermed med seg en grenseløs supplering og utvidelse av det arbeidende menneskes arm og hjerne. Det første prinsippet er bare en utvidelse av den industrielle revolu­ sjons anvendelse av den mekaniske kraft. Det andre prinsippet er noe radikalt nytt, en utvidelse av menneskets sanser, nerver og hjerne ved hjelp av elektriske hjelpemidler; og gjennom det ubegrensede antall kombinasjoner som tilbys, må det her bli tale om materielle og sosiale virkninger som det er umulig å forutsi. (3.6., 10.11). Disse utviklingstendenser begynner nå å bli direkte følbare. Atom­ kraft og automasjon har meldt sin ankomst. På tidligere trinn har de viktigste forandringer vært betinget av økt størrelse og bedriftskonsentrasjon. Det er dette som har muliggjort mangedoblingen av indu­ strielle forskningslaboratorier, som rangerer fra enkle forsøksverksteder og opp til laboratorier på universitetsnivå. Det som i slutten av det nittende århundre var helt ekstraordinært (2.5., 8.7), er nå blitt regelen. Vitenskapen har nå erobret seg en sikker plass i industrien. Sammen med veksten av tilsvarende laboratorier i offentlig regi, betyr dette at den gjensidige vekselvirkning mellom vitenskap og produksjonspro­ sessene er blitt langt mer intim og langt mer betydningsfull. Dette har i det tjuende århundre faktisk blitt noe radikalt forskjellig fra hva det har vært i tidligere tider; det foregår i større målestokk, det skjer langt raskere, og det er blitt en helt bevisst gjensidig påvirkning. Omfanget av den vitenskapelige framgang Omfanget av den vitenskapelige innsats i det tjuende århundre har vokst nesten til det ugjenkjennelige. 1 1896 var det kanskje i hele verden omkring 50000 mennesker som sammen bar videre hele den vitenska­ pelige tradisjon, ikke flere enn 15 000 av dem var ansvarlige for å føre kunnskapen videre gjennom forskning. Seksti, sytti år seinere var det minst en million aktive forskningsarbeidere, og det totale antall av vitenskapelige arbeidere i industri, statlige organer og undervisning er det nærmest umulig å anslå nøyaktig, men det må komme i nærheten av to millioner. Utgiftene til vitenskapen har økt forholdsvis langt sterke­ re, fra mindre enn en halv million pund til nesten ti milliarder pund, en

719

økning som betyr 2000 ganger mer når en regner med forandringen av pengeverdien. Dette betyr en gjennomsnittlig årlig vekst på ti prosent pr. år.6115 Vekstraten har i de seinere år vært mye høyere, opptil tjuefem prosent. (3.6, 10.10) Slike vekstrater er høyere enn for noe annet element innenfor samfunnet, tilmed høyere enn for militærutgif­ ter. Men her ligger vitenskapen fremdeles langt etter, for selv om ca. nitti prosent av utgiftene til vitenskapen kommer forskning og utvikling som tjener krigen til gode, utgjør dette bare tolv prosent av militærut­ giftene.6114- 6125 En slik vekstrate vitner om noe mer enn en forandring i omfang, den er i seg selv et uttrykk for en grunnleggende endring i vitenskapens karakter og i dens forhold til samfunnet. Det er sterke tegn på denne endring innenfor vitenskapen selv og i industris og statsmakts stadig voksende avhengighet av vitenskapen. Denne avhengighet er blitt helt og holdent gjensidig. Ikke bare har vitenskapens totale kostnader vokst over all måte, men det har også dens enkelte komponenter. Selv om en ser bort fra maskiner til mangfoldige millioner dollar, som nå er uunn­ værlige på mange felter innenfor fysisk forskning, ligger de ordinære laboratorieutgifter på et svært høyt nivå. Det er bare de aller rikeste personer og undervisningsinstitusjoner som har råd til å betale slike summer. Dermed oppstår det en påtvungen avhengighet av big busi­ ness og statsmakt. Et annet vesentlig trekk ved den omlegging som finner sted, er forandringen i den geografiske lokalisering. 1 1896 var praktisk talt hele verdens vitenskap konsentrert i Tyskland, Storbritannia og Frankrike, de resterende vitenskapelige sentra i Europa og Amerika var faktisk underordnede lokale forgreninger av disse lands vitenskap, og det fantes relativt lite av vitenskap i Asia og Afrika. Da vi var kommet fram til 1954, en tid da vitenskapen i de eldre sentra hadde hatt en betydelig men ujevn vekst, var denne vekst fullstendig blitt stilt i skyggen av den enorme utvikling av vitenskapen i USA og Sovjetunionen. Japan og India har ytt vesentlige bidrag til vitenskapens framgang siden begyn­ nelsen av dette århundre, men vesentlig etter vesteuropeiske retnings­ linjer. Frigjøringen av Kina har føyd en ny dimensjon til oppbyggingen av vitenskap på en folkelig basis, nå i en langt større målestokk og direkte forbundet med behovene til en økonomi i rask utvikling. Dette mønstret er allerede i ferd med å spre seg til andre asiatiske land, som f.eks. Korea, Vietnam og Indonesia. I den grad kolonialismen er tvunget til retrett, kommer behovet for høyere utdanning og forskning til uttrykk i forskjellige tidligere avhengige land i Afrika, og det faller sammen med en fornyelse av den vitenskapelige interesse for LatinAmerikas fortrinnsvis klassiske kultur, slik som f.eks. Cuba nå viser. En verdens-vitenskap er faktisk i ferd med å utformes, og det er en vitenskap som helt fra begynnelsen av er forbundet med ekspansjon av industri- og landbruksproduksjonen. Selv om vitenskapens filosofi

avviker sterkt mellom de sosialistiske og de kapitalistiske land, som også de vesentlige bruksmåter også gjør det, har begge systemtyper kommet til å få et mer og mer påtrengende behov for vitenskap.*

Den raske anvendelsen av vitenskapen

Det tredje karakteristiske trekk ved vitenskapen i det tjuende århundre er den langt mer umiddelbare og raske anvendelse av de vitenskapelige oppdagelser. Skjønt det fremdeles må sies at hovedmassen av den vitenskap det tjuende århundres teknikk er basert på, er vitenskap fra det nittende århundre - i kraftproduksjon, i elektrisitet og i kjemi - har oppfinnelser som avhenger av oppdagelser av nyere dato øvd sin innflytelse i mindre, men merkbare roller. Radar, fjernsyn, plast og kunstfibre, syntetiske vitaminer, hormoner og antibiotika, er alt bare de første eksempler på ting som det tjuende århundres store vitenska­ pelige revolusjon vil føre med seg, og det vil også, om vi ikke tar oss i vare, skje med den storstilte bruken av atom- og hydrogenbomber, og radioaktive- og bakteriologiske gifter. Dette er bare eksempler på et prinsipp som er mer betydningsfullt enn alle andre tilsammen, prinsip­ pet om den universelle mulighet til å bruke naturvitenskapen, umiddel­ bart eller med en utsettelse på noen måneder eller i høyden ett år til å formulere og løse et hvilket som helst problem i det praktiske liv. Ting som i det nittende århundre skjedde nærmest på slump eller ble gjen­ nomført ved en enslig oppfinners geni eller karakterstyrke, som Bessemer eller en vitenskapsmann med sosial samvittighet som Pasteur, er nå blitt en erkjent og nesten en rutinepreget måte til løsning av proble­ mer som angår industri, landbruk og helse. Nå har vi i virkeligheten nådd det punkt da det ville være tåpelig og litt av et selvforskyldt nederlag overfor denslags problemer å overlate dem til slumpetreffet eller skipperskjønnet på gammeldags maner. Forskning og utvikling har blitt anerkjente disipliner som er innarbeidet i hurtig voksende institusjoner. Nærværende og aktivt har vitenskapen gjort sitt inntog i industrien, og dens virkefelt er dermed både blitt utvidet og forandret. Og utviklingen har ikke stoppet med det. Anvendt vitenskap har fått en langt større plass og dette har sammen med det sterke press om krig og krigsforberedelser utøver på vitenskapen, knyttet den stadig mer intimt til statsmakten, mens den i de nylig etablerte sosialistiske land nødvendigvis blir påkalt ved opptakten til enhver konstruktiv plan. Med utgangspunkt i denne erfaring med vi­ tenskapen har det vokst fram en ny bevissthet om dens makt som et middel i den sosiale omforming av samfunnet. Det moderne samfunn har blitt avhengig av vitenskapen for i det hele tatt å eksistere. Vi er her i England begynt å se virkeliggjørelsen av det håp som var tent hos det syttende århundres menn, som f.eks. Descartes, da han erklærte at vi gjennom vitenskapen kunne «bli naturens herre og mester». (2.4., 7.6.) 721

I dag er vi med på kuliminasjonspunktet av den revolusjonen slike menn satte i gang for 400 år siden. Det er en revolusjon som i betydning kan sidestilles med den som ble innvarslet i de aller første menneske­ samfunn, ved de ubegrensede framtidige perspektiver den åpner for oss, er den tilmed enda større enn den som fulgte med innføringen av landbruket. Det er nå åpenbart at mennesket er i ferd med å nå det stadium da det kan kontrollere sine materielle omgivelser gjennom en bevisst anvendelse av vitenskapen.619 Det kan sikre seg mot nød, avskaffe trettende slit og med raske skritt redusere sykdommens lidel­ ser. Hvor langt dette vil kunne gjøres, er nå helt og holdent avhengig av menneskets evne til å tilpasse sine sosiale former med sikte på det samvirke som trengs for å sikre disse mål og overvinne de interesser som står i veien. Således vil vitenskapen om menneskesamfunnet og lovende for dets omforming komme til å innta den sentrale plass når framtida skal bestemmes. Vitenskapens makt til å påvirke menneskets liv på godt og vondt er noe som ikke lenger kan trekkes alvorlig i tvil. Problemet er nå heller å finne midlene til å dirigere vitenskapen mot konstruktive og ikke de­ struktive mål. Dette problem er imidlertid langt større enn noe annet innenfor de enkelte vitenskaper som vi siden skal behandle. Vi kommer tilbake til problemet i fjortende kapittel, hvor vi vil kunne trekke inn betraktninger både fra fysikk, biologi og de sosiale vitenskaper. Her er det nok å se litt på de mer umiddelbare og praktiske spørsmål som knytter seg til den hurtigst mulige utnyttelse av vitenskapen eller til de midler som kan fylle kløften mellom de vitenskapelige idéer og deres praktiske anvendelse. Denne kløften, som var betydelig i det nittende århundre, eksisterte av grunner som i første rekke var økonomiske og ikke tekniske. (2.5., 9.3.) Det måtte to verdenskrigers abnorme tilstan­ der til for å bevise at kløften kunne reduseres, for å vise hvordan dette kunne gjøres også i fredstid. Krigens virkning på vitenskapens framgang

Den første verdenskrig som fremmet utviklingen av bombeflyet, tank­ sen og giftgassen, gav en viss forsmak - og det en ytterst bitter en - på hva vitenskap kunne utrette i krig. Ved å føre vitenskapsmenn og det praktiske livs menn direkte sammen om en impuls basert på krigens krav og en forholdsvis uinnskrenket tilgang på midler, brøt det fram en erkjennelse av at det ingen grunn var til å vente i årevis med skrittvis å sett en idé i full produksjon gjennom eksperimenter og prøver. Denne leksa ble ikke lært hurtigere enn den stort sett ble glemt, noe som den langsomme utvikling av så åpenbare gevinster som reaksjonsmotoren (3.6., 10.7.) og fjernsynet (3.6., 10.4.) i mellomkrigstida kan vitne om. Det krevdes en verdenskrig nummer to før leksa kunne aksepteres og settes om i handling. Det første dramatiske bevis på dette var produk722

sjonen av atombomben - fra den vitenskapelige oppdagelse av atomspaltingen som en effekt så vidt lagt merke til, til en dødbringende redsel i 1945, med utlegg av mer penger enn vitenskapen hadde brukt i løpet av hele historien fram til den tid. Oppkomsten av den kalde krigen gav en ytterligere impuls til en vitenskap i ødeleggelsens tjeneste, og alle tidligere anstrengelser ble her stilt i skyggen. Dette utløste en hittil ukjent vekst av vitenskapen, med en stadig voksende andel viet våpenforskningen. I de følgende kapitler skal vi følge virkningene av denne avsporing på vitenskap og vitenskapsmenn. (3.6., 10.3.)

Vitenskap og planlegging Krigen har gitt det mest slående eksempel på bevisst anvendelse av vitenskap i det tjuende århundre. På alle områder av industri og land­ bruk ble denne nye integrerte tilnærming til problemene tatt i bruk. Det var faktisk en slik politikk det nye sosialistiske samfunn helt fra første stund satte ut i livet etter revolusjonen i 1917. Industri, landbruk, medisin, ja vitenskapen selv, ble gjenstand for planlegging og ikke overlatt de økonomiske krefters frie spill. Trass i sin utilslørte motvilje begynte industrigrener og regjeringer i de kapitalistiske land å ta etter Sovjetunionen i dens tendens til å planlegge. I lys av erfaringer fra suksess og feilslag begynte man å skjønne at anvendelsen av vitenskap ikke uten videre kom av seg selv, men at de menneskelige behov først måtte oppdages og at det dernest krevdes bevisste og planlagte viten­ skapelige anstrengelser for å finne midler til å tilfredsstille behovene. Den gryende bevisshet om vitenskapens funksjon har vært et av de mest karakteristiske trekk ved det tjuende århundres sosiale revolu­ sjon. Den har korrespondert med en like vidtrekkende, men hittil fremdeles ufullstendig revolusjon innen vitenskapen selv. Tidens veldige og skakende begivenheter - kriser, kriger og revolu­ sjon - har som vi alle vet latt seg forene med en ny stor blomstring av vitenskapen og det uansett hva slike begivenheter kan ha bidratt med til fordel for hovedformålet med anvendelsen av vitenskap og teknikk. Strømmen av nye oppdagelser og oppfinnelser, dybden og rekkevidden av nye vitenskapelige teorier er imidlertid, med alt de bringer av nytt, bare en fortsettelse av det som har beveget seg innen vitenskapelig eksperiment og tenkning helt siden renessansen. Det vitenskapelige framskritts indre natur i vår tid kan tilskrives årsaker knyttet til viten­ skapens interne historie, skjønt også her de ytre faktorers innflytelse ofte har vært stor. Det enestående omfang, den hurtighet som har preget hele bevegelsen, er ikke desto mindre direkte knyttet til tekniske og økonomiske faktorer. Det samme gjelder den alminnelige strategi som ligger til grunn for framrykkingen og de relative anstrengelser som settes inn på de forskjellige felter av vitenskapen. (4.8., 14.8). 723

Vitenskap lønner seg

Det vesentlige og avgjørende faktum er at fra et tilløp i 1890-årene og med en sterkt voksende ny driv under den første og den annen ver­ denskrig, har vitenskapen begynt å lønne seg. Den ble, fullstendig bevisst og umiddelbart, hva den lenge hadde vært ubevisst og tilfeldig en vesentlig del av produksjonen. Den ble noe som det var verdt å investere i, direkte, ved å opprette/forskningslaboratorier, eller indi­ rekte, ved å subsidiere universiteter der arbeidere til disse laboratorier kunne læres opp og hvor grunnlagsforskning til nytte for alle kunne gjennomføres. I løpet av femti år er en fullstendig forvandling av vitenskapens stilling i samfunnet blitt realisert, og tre trinn skiller seg allerede ut. I begynnelsen av perioden, i 1890-årene, befinner vi oss fremdeles i den personlige vitenskaps tidsalder, med professorens lille laboratorium eller oppfinnerens bakværelse. Det neste trinn, som først ble merkbart i det nye århundres tjue-år og tretti-år, er den industrielle vitenskaps tidsalder, med forsøkslaboratorier som la ut noen ti-tusen pund, de tilsvarende utvidede universitetsfakulteter og de nå subsidierte for­ skningsinstitutter. Det tredje trinn, som først kom til uttrykk i Sovjet­ unionen, men som ble universelt under den annen verdenskrig, er en vitenskap i statlig regi, hvor utgiftene til forskning og videreutvikling løp opp til hundreder av millioner pund og etablissementer store som byer skal til for å huse de mennekser og det utstyr som kreves. Til sånt er det bare staten som kan reise pengene, skjønt den kan anmode om bistand fra monopolselskapene, som i seg selv nesten er for stater å regne, det skjer ved at staten legger ut pengene for dem i form av utviklingskontrakter. For hver gang omfanget øker følger en utvidelse av vitenskapens anvendelsesområde. Ved første trinn dreier det seg om detaljforbedringer og mindre hjelpemidler. Ved annet trinn er det tale om hele nye vitenskapelige industrigrener - som radio og medisinalindustri. Ved tredje trinn rykker vitenskapen inn i de største foretak - den krigsproduksjon som er kommet i brennpunktet for den statskapitalistiske virksomhet; eller sosialismens store konstruktive og natur-omformende prosjekter. Vitenskap og dagligliv

Med forsterkelsen av den vitenskapelige innsats har fulgt en utvidelse av vitenskapen i to retninger, over i industriprosessene og over i apparatur for dagliglivet. Vitenskapen er blitt mer brukbar samtidig som folk er blitt mer fortrolig med den. Hver eneste fase innen industri og landbruk er nå mettet med vitenskap og det skjer mer og mer bevisst. Vitenskapelige instrumenter er tatt i bruk, og vitenskapelige tenkemå724

ter tar plassen etter eldgamle tradisjoner ved arbeidsbenkene og på markene. Den samme tendensen sprer seg nå til hjemmene. Ikke bare er de mest vidløftige vitenskapelige innretninger, som fjernsynsmottakere blitt allemannseie, men i den daglige rutinen knyttet til matlaging og rengjøring, til helse- og skjønnhetspleie, baner vitenskapens produkter og tenkemåte seg vei. Allverdens svindel og fabulering i reklamen er ikke nok til å forhindre spredningen av en ny og spennende interesse for vitenskapen. Faktisk skaper denne interessen i sin tur praktisk stimu­ lans til vitenskapen. Det populære marked for vitenskapelige meka­ nismer er blitt en betydelig kilde til profitt, og det har vært til hjelp for forskningen; mens den folkelige interesse forvitenskapen i seg selv har lokket fram en ny profesjon, den vitenskapelige journalistikk og en science fiction som er lest med stor begjærlighet.

Den vitenskapelige framrykkings strategi

Disse alminnelige betraktninger vil et stykke på vei kunne tjene som forklaring på den hurtige vekst som har preget vitenskapen i dette århundre, både når det gjelder omfang og tempo. Likevel blir det nødvendig med enda noen ord før det kan bli tale om å omhandle de forskjellige retninger som er fulgt innen de forskjellige sektorer av det vitenskapelige framskritt. Bare i bestemte tilfeller har økonomiske behov hatt en umiddelbar virkning på framgangen innen bestemte vitenskapsgrener, og dette har ikke vært de viktigste vitenskapelig. Et eksempel er hvordan utviklingen av trådløs kommunikasjon og den derav følgende anvendelse av refleksjonsprinsippene i radar (3.6., 10.4.f.), var avhengig av studiet av atmosfærisk elektrisitet. Mer vanlig er det at impulsen er kommet fra den indre utvikling av vitenskapen selv, og den har blomstret på de forskjelligste felter etter hvert som slike utviklingstendenser har funnet utstrakte og profitable anvendelsesmåter i fred eller krig. Eksempler er den omfattende forskning etter antibiotika som fulgte isoleringen av penicillinet (3.6., 11.5) og med sikte på atombomben etter oppdagelsen av atomspaltningen (3.6., 10.3.). Denne typen forbindelse mellom vitenskap og samfunn i tidlige­ re tider er allerede beskrevet. Det som kjennetegner det tjuende år­ hundre er både den enorme målestokk som industriell aktivitet basert på vitenskap har fått, og raskheten i vekselvirkningene mellom viten­ skapelig og teknisk framgang. Hva noe av disse vekselvirkningene har gått ut på vil bli vist i de følgende kapitler. Forskernes reaksjon på de politiske begivenheter

Virkningene av vitenskapens interne utvikling, og den som hører til de tekniske og økonomiske faktorer, er imidlertid, ikke en gang sammen­ 725

lagt, i stand til å forklare den karakter og den ånd som har preget vitenskapens framgang i det tjuende århundre. Atskillig vekt må legges på den virkning de store begivenheter har på forskernes egen holdning, og i like høy grad på de materielle og moralske problemer som de personlig blir stilt overfor gjennom økt delaktighet og ansvar. Slike påvirkninger er av allmenn og ikke spesiell karakter, og det lar seg ikke gjøre å knytte dem til noen særlig del av den vitenskapelige framryk­ ning. Men de har vist en tilbøylighet til enten å trekke folk til eller skyve dem bort fra slike omstridte felter som kjernefysikk og mikrobiologi i den grad disse felter er blitt identifisert med atombomber og bakte­ riologisk krigføring. Den mest utbredte reaksjon hos forskerne har vært å utestenge ubehagelige kjensgjerninger fra sin samvittighet, men dette har betydd at deres vitenskapelige interesser er blitt vendt mer i abstrakt retning, eller som de selv ville uttrykke det i mer ren vitenskapelig retning. Den måten enkelte iherdig klynger seg til vitenskapens renhet og frihet er i seg selv et tegn på en urolig samvittighet overfor alt som har å gjøre med de sosiale konsekvenser av deres arbeid og overfor den virkning de sosiale forandringer har på framtida for vitenskapen selv. (4.8., 14.8) På den annen side er det et lite, men voksende antall som har sett og ønsket velkommen oppløsningen av den gamle orden, som har forstått hvordan vitenskapen selv kunne bli en frigjørende kraft, både gjennom sin indirekte virkning ved å omforme industrien, og direkte ved å utvide alle menneskers bevissthet og gi dem større mulighet til å realisere sine evner. Som et resultat av disse divergerende tendenser har vitenskapen hatt å slite med konflikter, men dette kan i seg selv ha bidradd til dens framgang, for vitenskapen har alltid vokst ved kritikk, og spesielt i det tjuende århundre har ingen teori, intet dogme kunnet føle noen trygg­ het. Internt har vitenskapen blitt angrepet for sin egen mangel på konsekvens, utenifra har forskerne mer og mer blitt trukket inn i tidens økonomiske og politiske stridigheter. Nazismen bryter fram

Trass i den uro som fulgte med den første verdenskrig, hadde viten­ skapsmennene selv nytt en sikker og til en viss grad priviligert stilling både nasjonalt og internasjonalt. Deres arbeid for fremme av sannhet og menneskehetens beste mente man skulle heve dem over de almin­ nelige konflikter mellom stater og klasser. Ved at .Hitler kom til makten ble de rammet av den første forfølgelsesbølge, som selv var basert på samme slags forvrengning av vitenskapen som i tidligere tider hadde vært brukt til å rettferdiggjøre religiøse fordommer. Inspirert av sine raseteorier slo nazistene først til mot de jødiske vitenskapsmenns levebrød, dernest mot deres vitenskapelige overbevisninger. Fremra­ gende forskere som måtte flykte dukket opp i mange andre land, og på 726

veien brakte de også med seg sin verdifulle kunnskap og også en del av de tyske intellektuelles filosofi og fordommer. Tolv års nazimakt, som kuliminerte med en ødeleggende krig og en sinnsyk vitenskapelig nedslaktning av titall millioner hjelpeløse men­ nesker, burde være nok til å demonstrere for vitenskapens mennesker i ikke mindre grad enn for andre, de farer som fremdeles er uløselig forbundet med kapitalismens uansvarlige griskhet og nødvendigheten av å ta de nødvendige skritt til å hindre en gjentakelse. Men selve katastrofens enorme omfang og den frykt for framtida som den skapte, har, sterkt stimulert av sikkerhets- og lojalitetstester, hatt en paralyserende virkning på flertallet av vitenskapsmenn i de kapitalistiske land. De har sett på seg selv som del av et veldig maskineri med kunnskap om hva det kunne gjøre, men uten makt til å stoppe dets bevegelse. Den konformitetsholdning som bare et mindretall har greid å unnslippe, kan ikke begrenses til politiske eller økonomiske forhold; uungåelig har den farget den vitenskapelige tenknings karakter, på alle måter gjort den mer forsiktig, vag og mystisk, og framfor alt pessimistisk. (4.7., 13.1) Forskere i den sosialistiske verden

Holdningen til forskerne i den sosialistiske verden har gjennom deres eifaringer vært polarisert i en annen retning. På den ene side har de lidd under de ubarmhjertige ødeleggelser i Europa og Asia, som har rasert fruktene av års smertelige anstrengelser og ofre. Gjennom egne erfa­ ringer har de lært noe om det frustrerende hat som de vakte til live blant lederne i den kapitalistiske verden. På den annen side har de vært inspirert av håp, av den evnen til gjenreisning og fornyelse som folkene i de krigsherjede land har vist, og av de trygge utsikter til langt større resultater om bare freden bevares. En virkning av dette har vært å utvikle en kritisk, ofte en heftig kritisk holdning til alle sider av viten­ skapen, de teoretiske så vel som de praktiske, som synes å være forbundet med kapitalismens destruktive og begrensede karakter. Samtidig er det oppstått en positiv tro på den menneskelige bevissthets evne til å forstå og kontrollere naturen, en tro som på forhånd forkaster alle reelle begrensninger. Disse holdninger er kommet aktivt til uttrykk i betydningsfullt konstruktivt vitenskapelig arbeid. Samtidig har de hatt uheldige negativer resultater. Delvis på grunn av press utenfra og delvis på grunn av visse misligheter under Stalinregimet, spredte det seg en dogmatisk ånd innenfor vitenskapen i Sovjetunionen og de land som var påvirket av den. Dette førte til kontroverser. En av dem som vi siden skal komme tilbake til, (3.6., 11.8.) gjaldt genetikken. Dette hadde en skadelig virkning for sovjetvitenskapen og støtte bort mange forskere i utlandet. Den samme tendens førte til en overvurdering av de nasjonale ytelser og en tilsvarende nedvurdering av vitenskapelige resultater i de kapitalistiske land. Imidlertid er disse tendenser nå i ferd 46.

727

med å forsvinne, på den ene side takket være den tillit og forvissning overfor de påviselige resultater av sovjetvitenskapen som manifesterte seg i Sputnik, og på den annen side takket være den større og mer fredelige kontakten med utenlandske vitenskapsmenn. Utveksling på det vitenskapelige området mellom kapitalistiske og sosialistiske land på basis av gi- og ta imot, er blitt mangedoblet, spesielt på et så avgjørende område som atom-energien. Dette betyr ikke at ingen mot­ setninger gjenstår. Men de befinner seg ikke lenger på vitenskapens eget felt, der en appell basert på logikk og eksperiment sørger for den nødvendige provisoriske enighet, det dreier seg heller om filosofisk teori, der ideologiske innflytelser av sosial og historisk opprinnelse spiller en større rolle. Skjønt de forskjellige kulturers forskjellige erfa­ ringer på denne måten gir opphavet til motstridende idéer om naturen og vitenskapens hensikter, kan konflikten mellom dem bidra til å belyse de underliggende krefter i en verden i en tilstand av hurtig omforming. Forandringens faser i det tjuende århundre De økonomiske og politiske faktorer fungerer i sitt vekselspill med vitenskapens utvikling på en måte som vil bli klarere og mer konkret når den drøftes i forhold til framgangen innen vitenskapens forskjellige forgreninger, og det vil bli forsøkt i de følgende kapitler. Behandlingen vil nødvendigvis måtte bryte med tidsrekkefølgen, men vitenskapen har vokst fram i en slik mangfoldighet og den videre framrykking skjer så raskt at mindre vil gå tapt enn om vi la an på å ta en hel periode under ett, og drøfte framgangen for hele vitenskapen i hver enkelt periode slik det er gjort i de foregående kapitler. Og begivenhetene er av en så ny dato og står så friskt i erindringen hos de fleste av denne boks lesere at det skulle være nok å rekapitulere dem ganske kort, for så å vie dem oppmerksomhet ledd for ledd etter hvert som de dukker opp. Dette blir jo desto lettere fordi vår egen tid, kanskje mer enn noen annen tid i menneskets historie, er inndelt ved skarpe brudd som risser opp be­ stemte faser, hver med sine karakteristiske trekk. De to store kriger med revolusjoner umiddelbart i sine spor, gir første halvdel av århundredet sitt preg. De er avgjørende begivenheter både i vitenskapens og i menneskehetens historie. Før den første verdenskrigen brøt ut, hadde den verdensdominerende kapitalismen nådd sitt siste stadium - imperialismens rike, fredelige, men i stigende grad problemfylte tidsalder. I mellomkrigstida kom etableringen av Sovjetunionen som en levedyktig økonomisk enhet og kapitalismens store økonomiske krise med nazismen i sitt spor. Etter den annen verdenskrig og triumfen for frigjøringsbevegelsene i Europa og Asia, samlet reaksjonen seg og den «kalde krigen» ble erklært. Den har allerede vart i femten år med akutte kriser i tur og orden, knyttet til

728

navn som Korea, Vietnam, Suez, Ungarn, Kongo og Cuba, og perioder med håpefulle, men hittil ikke overbevisende reduksjoner av spen­ ningen kjennetegnet av at selv forsøkene på å ta de første skritt i retning av nedrustning slo feil. Gjennom hele denne perioden har det imidlertid reist seg en bølge av vellykkede frigjøringsbevegelser blant alle folkeslag i Asia, Afrika og Latin-Amerika. Hittil har det vesentlig dreid seg om en politisk beve­ gelse. Det gjenstår ennå å vinne økonomisk frihet, og overalt i denne del av verden, som nettopp er kommet i bevegelse, men fremdeles i det store og hele er underutviklet, føres det en innfløkt kamp mellom nasjonalismens, sosialismens og kapitalismens krefter. De spenninger denne kampen fører til, truer fortsatt med å bryte ut i ødeleggende krig mellom stormaktene, en krig som ville trosse enhver fantasi. Vi lever fremdeles i skyggen av denne krig og den dominerer vitenskapsmennenes arbeid og tanker. De raske forandringer i vår tid kan tjene til å skjule det faktum at vi har nådd et nytt trinn i den alminnelige omforming av samfunnet der veldige, nylig forløste, konstruktive krefter basert på vitenskapelig teknologi presser seg inn på en verden som er dypt splittet og ujevnt utviklet. Ikke desto mindre har det i 1960-åra definitivt åpnet seg en ny fase i den allmenne omforming av samfunnet. Når en skal se nærmere på vekselvirkningene mellom vitenskap og samfunn i enkeltheter, skulle det være nok å ha i tankene de forskjellige perioders generelle karakter og også huske på at siden 1917 må hele tida to verdensøkonomier tas i betraktning, og at siden 1945 er folkene i Asia og de andre underutviklede land kommet inn i bildet. I de følgende to kapitler skal vi følge framgangen innenfor den fysikalske og den biologiske vitenskap. Behandlingsmåten må nød­ vendigvis være forskjellig i de to tilfeller. De fysikalske vitenskaper, som skal drøftes i kapittel 10, har i det tjuende århundre gjennomgått en revolusjon langt mer betydningsfull og langt raskere enn det syttende århundres revolusjon. Denne revolusjon har i et imponerende omfang økt vår evne til å forstå ikke bare fysikk og kjemi, men alle vitenskapsgrener. Som vi skal få se i kapittel 11 har biologien på sin side vært gjenstand for en enda mer dyptgående omforming. Det gjelder forkla­ ringen av biologiske fenomener i atomistiske termer, slik det kommer til uttrykk innen genetikken med molekylarstrukturen og det innbyrdes forhold mellom spesielle nukleinsyrer og proteiner. Denne innbyrdes nært forbundne gruppe av oppdagelser som hadde et høydepunkt om­ kring 1960, har fått den samme betydning for biologien som kvanteteorien for kjerneatomet hadde for fysikken femti år tidligere. Midlene til å nå fram til denne nye visjon for biologien kom i det vesentlige fra kilder utenfor selve faget i form av nye teknikker, nye idéer og nye forkla­ ringer som kom fra andre fag under presset fra nye problemer utløst av ekspansjonen innen landbruk og medisin. 729

Kapittel 10

De fysikalske vitenskaper i det tjuende århundre 10.0 Innledning

Dette kapittel er viet en omfattende sektor innen moderne vitenskap som svært generelt kan kalles de fysikalske vitenskaper, heri også inkludert de teknikker som baserer seg på dem. Det er en kategori som lettere kan defineres ved det som utelukkes enn ved noen oppregning, det er et felt der levende skapninger eller deres produkter som sådanne ikke er involvert. F.eks. tilhører studiet av kull som brensel eller som en kilde til kjemiske produkter med rette de fysikalske vitenskaper-, derimot tilhører studiet av kull og det lys det kaster over vilkårene i de forkullede skoger de biologiske vitenskaper. Foreningen av de fysi­ kalske vitenskaper er sikret gjennom en felles kvantitativ metode å nærme seg problemene på, selv om kvalitative beskrivelser fremdeles dominerer en stor del av feltet innen de kosmologiske vitenskaper: astronomi og geologi. Denne enhet, som var truet av de splittende spesialiseringstendenser i det nittende århundre, er siden blitt forster­ ket gjennom de omfattende nye observasjoner og av atom- og kvanteteorien. De gamle hovedlinjer for oppdelingen i fysikk, kjemi og kos­ mologisk vitenskap består fremdeles, men de oppfattes nå bare som en rent praktisk arbeidsdeling; det underliggende bilde av materien er det samme over hele feltet. Det er derfor en ved behandlingen av de fysikalske vitenskaper må gi hedersplassen til utviklingen av atomfysikken, både i kraft av dens absolutte betydning og fordi dens første oppdagelse og den påfølgende videreutvikling nærmest i sin helhet har funnet sted i det tjuende århundre. Revolusjonen innen fysikken i det tjuende århundre har uavvendelig ført til en kløft mellom vitenskap og teknologi mer utpreget enn i noen tidligere periode, og det trass i den sterkt minkende avstand mellom teori og prakis. De fremste tekniske produkter, tilmed de relativt nye biler og fly, og de metoder som brukes i deres konstruksjon, i første rekke masseproduksjonen, er fremdeles mer basert på det nittende århundres vitenskap enn på det tjuende århundres. Med stadig økende fart reduseres denne avstand, eller rettere sagt, den flytter seg videre gjennom rekken av industrielle prosesser etterhvert som den teknikk som er basert på ny fysisk kunnskap - i første rekke gjelder det elektronikk og siden kjernefysikk - trenger seg inn i de eldre industrier og skaper nye, som for eksempel televisjon og atomkraft. I dette kapittel finner jeg det rimelig å snu opp og ned på den disponering av 731

stoffet som har vært fulgt i de tidligere kapitler og drøfte den vitenska­ pelige utvikling før den tekniske. Dels skyldes det kløften mellom vitenskap og teknologi og dels den aktive omforming som foregår innen industrien. Men en annen og langt mer fundamental grunn, som den første bare er en følge av, er at forholdene mellom vitenskap og tekno­ logi raskt er blitt endevendt i det tjuende århundre. Vitenskapen følger i mindre og mindre grad teknologien, og teknologien følger i større og større grad vitenskapen. Det fører til at dette kapittel begynner med en drøfting (10.1, 10.2, 10.3) av den store revolusjonen innen fysikken og noen av de umiddel­ bare tekniske konsekvenser for atomenergi, elektronikk (10.4) og faste legemers fysikk (10.5). Dette leder til en omtale (10.6) av den virkning atomteorien har hatt, om de nye teknikker som er forbundet med den, og om dens innflytelse på de kjemiske og kosmologiske vitenskaper. Deretter (10.7) kommer en drøftelse av det tjuende århundres teknikk, med hovedvekten lagt på motor og fly, betjent av en i stigende grad elektrifisert masseproduksjons-industri og en vitenskapelig kjemisk industri (10.8), som begge er opptatt med en mer forstandig utnyttelse av naturressursene (10.9) og med den nå herskende, altoverskyggende bruk av vitenskapen i krigens tjeneste (10.10). På slutten av kapitlet (10.11) vil vi prøve å få fram forbindelsen mellom vitenskap og teknolo­ gi med sikte på deres forhold til tidens sosiale bevegelser og her antyde noe av hva framtida kan føre til (10.12). En mer fullstendig behandling av vitenskapens konstruktive og destruktive anvendelse utsettes til vi kan trekke inn de biologiske og sosiale vitenskaper i behandlingen. (4.8., 14.10)

Revolusjonen i fysikken og dens faser Det nittende århundres fysikk var en av menneskeåndens mektige ytelser, en bedrift som for de personer som bar dem fram må ha stått som skritt i retning av en overbevisende fullendelse av vårt bilde av naturkreftenes virkemåte på en trygg grunn lagt av Galileos og Newtons mekanikk. Dette bilde var forutbestemt til å splintres ved inn­ gangen til det tjuende århundre for å avløses av et nytt som ennå ikke er fullbyrdet. Et studium av denne revolusjons natur kan gi oss en betyd­ ningsfull viten om vitenskapens indre utvikling og dens forhold til samfunnet. Skjønt revolusjonen i fysikken brøt ut med ett slag - den kan nesten tidfestes til ett år, 1895 - har den beveget seg videre framover med stadig stigende kraft, og den har spredd seg med økt bredde innen den fysikalske vitenskap og enda lenger. Den omfatter tider med uventede begivenheter som oppdagelsen av røntgenstråler og radioaktivitet i 1895-96, av krystall-strukturen i 1912, av nøytronet i 1932, av kjernefisjonen i 1938 og av mesonene mellom 1936 og 1947. Den omfatter også

732

store teoretiske landevinninger på syntesenes område, som Plancks kvanteteori i 1900, Einsteins spesielle relativitetsteori i 1905 og hans generelle teori i 1916, Rutherford-Bohr-atomet i 1913 og den nye kvanteteorien i 1925. Det er imidlertid også mulig å skille ut en stor bevegelse som ligger under disse milepæler og å se at denne utvikling ikke skjedde regelmessig, men at den faller i minst tre tydelige faser, som hver for seg er knyttet til spesielle trekk ved den økonomiske og sosiale struktur. Den første fasen, som strekker seg fra 1895 til 1916, kan kalles den heroiske fasen, men fra et annet synspunkt den moderne fysikks amatørtrinn. I denne fasen ble nye verdener utforsket, nye idéer skapt, i det vesentlige ved hjelp av tekniske og intellektuelle midler som tilhørte den gamle vitenskap fra det nittende århundre. Det var fremdeles en periode i første rekke preget av individuelle prestasjoner; av Curie’ene og Rutherford, av Planck og Einstein, av William Bragg senior og junior og Bohr. Den fysikalske vitenskap, i første rekke selve fysikken, hørte fremdeles laboratoriet til; den hadde få nære kontakter med industrien, apparaturen var billig og enkel, det var ennå «segllakk og hyssing»-tida. Likevel hadde allerede den industrielle infiltrasjon tatt sin begynnel­ se. For eksempel hadde det store lavtemperatur-laboratoriet ved Leyden universitet som ble bygd i 1884 hatt nære kontakter med kjøleindustrien. Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft-instituttene i Berlin-Dahlem ble grunnlagt i 1911 som uttrykk for den interesse den tyske tungindustrien hadde for vitenskapelig forskning. Det var i 1909 at General Electric Company valgte den allerede berømte fysiker Irving Langmuir (1881— 1957) til å lede sitt forskningslaboratorium. Det var faktisk fra slike tilløp den store ekspansjon av den industrielle vitenskap vokste fram. Den andre perioden, fra 1919 til 1939, markerer den første invasjon av industriell teknikk og organisasjon i den fysikalske vitenskap. Grunnlagsforskning ble fremdeles i det vesentlige utført i universitete­ nes laboratorier, men de store individuelle vitenskapsmenn ledet nå arbeidsgrupper, de begynte å bruke kostbart utstyr og de hadde nær kontakt med de store industrielle forskningslaboratorier. Mens fysi­ kerne arbeidet i langt større antall og disponerte rikdommer som aldri før, begynte fysikken selv å slå inn på videre felter og vise nye kvalite­ ter. Den begynte også å gi avkastning i industrien: i radio, fjernsyn og kontrollmekanismer. Allerede i trettiårene hadde innflytelsen fra krigsforberedelse i merkbar grad begynte å polarisere den fysikalske vitenskap. I krigens tjeneste ble det smidd intime ledd mellom ledere av forskning innen fysikk og kjemi og de industrielle og statlige forsk­ ningsorganisasjoner. Den tredje fasen, som skjønt den bare har vart i noen få år, likevel er av en merkbar forskjellig karakter, tar sitt utgangspunkt i en enda større ekspansjon av den fysikalske vitenskap under den annen ver733

denskrig. Den er i det vesentlige første fase av vitenskap i statlig regi, og den fører med seg en enorm øking av hjelpemidler og en tilsvarende fare for misbruk og restriksjoner. Ekspansjonen innen fysikk går fram av oppgaver som viser en stigning fra 151 til 1 045 i tallet på fysikere med eksamen fra britiske universiteter fra 1938 til 1962, og fra 908 til 6 863 med eksamen fra Institute of Physics. Denne vekst betyr også en stadig sterkere konsentrasjon om fysi­ kalsk vitenskap enn i den foregående periode. Ved at framgangen innen vitenskapen i den kapitalistiske verden direkte er blitt knyttet til vekst av industri og opprustning, er den blitt mer og mer amerikansk. Appa­ raturen er blitt så kostbar og de arbeidsgrupper som kreves så svære, at ikke en gang industrien kan greie det, og bare de aller mektigste statene kan yte vesentlige bidrag til fysikalsk vitenskap. Utsiktene for eldre kultursentra er forholdsvis triste, da de har små muligheter å tilby og ikke kan konkurrere med USA når det gjelder å trekke folk til vitenska­ pen. Hertil kommer at vitenskapens forbindelse med krigen for første gang i historien har splittet vitenskapen selv. Hemmeligholdelse er pålagt og sammen med den testing av politisk lojalitet, dermed mister vitenskapen selv uavvendelig ethvert skinn av en politisk nøytral ka­ rakter. I disse tre faser inngår de to perioder av krigsvitenskap, 1914-1918 og 1939-1945, og disse perioder må vi se på som like karakteristiske for det tjuende århundre som mellomkrigsåra. Deres bidrag til vitenskapen har imidlertid vært ganske annerledes. Krigsårene, særlig gjelder det den annen verdenskrig, har først og fremst vært perioder med akselerende og planmessig anvendelse av vitenskapen. I begge tilfeller ble framtid ofret til fordel for nåtid. En veldig vitenskapelig innsats gikk med til å produsere ødeleggelse og nød; ikke desto mindre viste selve suksessen ved denne innsats hva som kunne gjøres om den samme innsats kom konstruktive hensikter til gode. Og begge krigene, spesielt den siste, forsynte den fysikalske vitenskap med problemer å løse og med de materielle midler til å løse dem.

10.1 Elektron og atom

Fysikken i 1896

De store bevegelser i det tjuende århundre og den revolusjon innen den fysikalske vitenskap som har fulgt i deres spor, har i løpet av femti vanlige år forvandlet fysikken til noe ugjenkjennelig forskjellig fra tidligere. For å fatte denne revolusjon er det nødvendig å gå tilbake for å se nærmere på vitenskapens holdning og status ved begynnelsen av århundret. Fysikken var omgitt av en atmosfære preget av en sammen­ hengende og intellektuelt tilfredsstillende teori kombinert med en i 734

stigende grad resultatrik praktisk anvendelse. Faradays og Maxwells elektromagnetisme fant sin bruk i det nye elektriske lys og kraftstasjo­ nenes spredningsnett. Clausius’ og Gibbs’ termodynamikk begynte å påvirke utformingen av varmekraftmaskinene og de kjemiske bedrif­ ter. Nye oppfinnelser lå åpenbart i lufta. Den elektromagnetiske teo­ rien gav opphavet til utviklingen av trådløs telegrafi; termodynamikken hadde allerede ført til forbrenningsmotoren, som kom til å gjøre billig transport og menneskets flyvning mulig. Alt dette var imidlertid bare en videreføring av etablert kunnskap, de gav ingen løfter om noe radikalt nytt. Den elektriske utladning

Forandringen kom da en tok fatt på forsømte forgreninger av fysikken hvor det fantes effekter som ikke så lett kunne innpasses i det klassiske bildet, men som tilsynelatende var såpass uvesentlige at det ikke hers­ ket noen alvorlig tvil om at de i siste omgang kunne passes inn i systemet. Et av de første bidrag til å bryte gjennom det nittende århundres veltilfredshet på fysikkens område kom fra studiet av den elektriske utladning. Fenomener som utladninger fra gnister, lysbuer

207. Ved slutten av det nittende århundre ble offentlig elektrisitetsforsyning innført, elektrisitet i private hjem ble alminnelig tilgjengelig i London allerede i begynnelsen av 1882. Transformatorstasjon i Sardinia Street, London. Sta­ sjonen tilhørte Metropolitan Electric Supply Company. Fra Electricity in the Service of Man, av R. Wormell, London. 1896.

735

og børster hadde alltid forekommet som en ubestemmelig og uhåndter­ lig, men likevel fascinerende liten del av fysikken. I midten av det nittende århundre hadde disse fenomener vært gjenstand for en viss oppmerksomhet i forbindelse med den utstrakte bruk av buelys, som imidlertid ved slutten av århundret så ut til å måtte vike plassen for glødetråden. Men den elektriske utladning manifesterte seg også på en ypperlig måte i vakuum, og behovet hos den nye industri som produ­ serte elektriske pærer, presset på for å forbedre vakuum-teknikken. Den nye interessen og den nye teknikken, resulterte i en rekke betyd­ ningsfulle observasjoner i slutten av det nittende århundre. Mange av dem syntes ikke å kunne forklares i termer fra den klassiske fysikk: Sir William Crookes (1832-1919) observerte i 1876, etter å ha fulgt Faradays observasjoner så langt tilbake som til 1838, en lysende glo som strakte seg fra den negative enden, katoden, i et utladningsrør som langt på vei var tømt for luft. Den syntes å bestå av en slags partikler som var slitt ut av katoden. Han omtalte dåssekatodestråler som en ny stråle-form av materien. Dette var profetisk, for det var fra studiet av mange slike hurtiggående eller strålende partikler at den nye fysikk kom til å bygges opp.

Røntgen og røntgenstråler

Johnstone Stoney (1826-1911) øynet disse muligheter og hadde i 1894 kalt disse katodestrålene elektroner-, Jean Perrin (1870-1942) påviste at de hadde en negativ ladning (1895); J. J. Thomson (1856-1940) målte deres hastighet (1897). I november 1895 ble den retning forskningen fulgte plutselig forandret ved en tilfeldig og helt uforutsett oppdagelse. Konrad von Rontgen (1845-1923), den gangen en temmelig ukjent fysikk-professor i Wiirzburg hadde anskaffet seg et av disse nye rør med katodestråle-ladninger med sikte på å klarlegge den indre meka­ nismen. I løpet av en uke hadde han funnet ut at det foregikk noe utenfor røret, det trengte seg ut noe som fikk fluorescerende skjermer til å skinne i mørke og kunne sløre fotografiske plater gjennom svart papir. Og det var i høyeste grad forbløffende fotografier - fotografier som viste mynter i en pung og bein i en hånd. Han ante ikke hva dette var for noe, så han kalte det «X-stråler». Dette var en vitenskapelig oppdagelse så det forslo; det var noe alle og enhver kunne se, og en kan ikke undre seg over at det i løpet av noen dager ble førstesidenytt i avisene verden over; det ble gjenstand for utallige vitser på varieteer, og etter noen uker var nesten hver eneste fysiker det var verdt å nevne opptatt med å gjenta eksperimentet for seg selv og demonstrere det for beundrende tilskuere.

736

208. Rontgens oppdagelse av de stråler som nå bærer hans navn ble umiddelbart fulgt opp med anvendelse på et vidt felt. 1 1898 brukte arkeologer teknikken til å undersøke mumifiserte levninger, slik dette fotografiet viser.

Elektronet

Uansett hvor stor den umiddelbare verdi av røntgen-strålene var, i første rekke for medisinen, ble den endelige betydning likevel mye større for hele fysikken og all naturvitenskap. Oppdagelsen kom nemlig til å gi en nøkkel, ikke bare til en, men til mange grener av fysikken. I første rekke satte det J. J. Thomson i stand til å videreføre forståelsen 737

av opphavet til røntgenstrålene - katodestfåler eller elektroner - for ikke bare oppdaget han at elektroner som støtte på materie utviklet røntgenstråler, men også at røntgenstråler som støtte på materie av ethvert slag utviklet elektroner. De kunne produsere ioner eller ladede partikler i gasser, og det forklarte langt på vei de elektriske utladningers mystiske egenskaper, inkludert den største elektriske utladning, lyn­ glimtet. Oppdagelsen av at elektronene, som alle tilsynelatende var like, kunne slynges ut fra de forskjelligste varianter av materien, pekte i retning av elektronene som det stoff elektrisiteten bestod av. Men dette stoff var gjort av individuelle partikler - det var atomistisk - og det var med tanke på dette faktum at J. J. Thomson tok det første avgjørende skritt i retning av oppdagelsen av atomets indre struktur.

Atomismen gjennoppstår Det er ved å holde fast på atomenes konkrete eksistens at det tjuende århundres fysikk atskiller seg fra det nittende århundres. Det nittende århundre åpnet med Daltons atomteori i kjemien. Det gikk videre med ytterligere triumfer for atomismen i den organiske kjemis strukturelle

209. Sir John Joseph Thomson ved Cavendish Laboratory, Cambridge, ca. • 1890, omgitt av periodens vitenskapelige apparater.

738

formler, men som antydet i Del 5 (2.5., 9.1) gikk tankebanene ved slutten av det nittende århundre, i det vesentlige under innflytelse av Mach og Ostwald, i anti-atomistisk retning og bortforklarte de egen­ skaper som var tillagt atomene i termer basert på mer generelle sub­ stanser og forhold. Newton var selv atomist, men slik den ble generali­ sert av Lagrange og Hamilton, lot hans mekanikk seg bruke til å gi et bilde av et rom der egenskapene bare varierte i ubetydelig grad fra sted til sted. Denne/e/r-type-teori hentet en svær prestisje fra Faraday og ved at Maxwell omformet den til den elektronmagnetiske lysteori, i det vesentlige en teori basert på feltkrefter. Som vi skal få se kom den til å bli ytterligere generalisert ved Einstein i hans relativitetsteorier. Kontinuitet inntok førsteplassen innen feltfysikken, noe som ikke lett kunne la seg forene med atomenes diskontinuitet, eller den enda større diskontinuitet som kom med kvanteteorien. Som tilfellet var da bevisst tenkning om fysiske fenomener første gang tok sin begynnelse, har idéen om atomer alltid stått som noe revolusjonært, alltid har en forbundet den med generell ateistisk og revolusjonær tankegang. Om­ råder i likhet med perfekte geometriske former, er konservative og kontinuerlige. Dette ble fornemmet som en fysikk av et langt tryggere slag, men forsøkene på å reetablere den var en baktroppsaksjon som ikke kunne holde stand mot den flom at ny kunnskap som bare kunne tolkes i atomistiske termer.

Becquerel og radioaktivitet I 1897 hadde atomene definitivt meldt sin ankomst, paradoksalt nok ved ikke lenger å være atomer (udelelige (1.2., 4.5)), men ved å oppvise en helt forbløffende mulighet til å splittes opp. Og ikke bare på den enkle måten som J. J. Thomson hadde påvist. På samme tid var det gjort en oppfinnelse som fikk enda større betydning. Fire måneder etter oppdagelsen av røntgenstrålene forsøkte Becquerel (1852-1909) i Frankrike med tanke på at røntgenstrålene måtte ha noe å gjøre med lysstyrken i utladningsrørene, å finne ut om andre legemer som viste en liknende lysning, som f.eks. salter, i første rekke uransalter, ville vise tilsvarende egenskaper, og forbausende nok gjorde de det. Her var det noe av et riktig slumpetreff i vitenskapens historie. (2.5., 9.3) Det var et vink fra Henri Poincaré (1854-1912) som hadde fått Becquerel til å undersøke om det var noen forbindelse mellom røntgenstråler og fosforesens. Hans far hadde opparbeidet en glimrende samling av fosforesens-substanser. Becquerel kunne like gjerne ha plukket opp en sinksulfid som et urannitrat, og oppdagelsen av fenomenet radioaktivitet og alt det innebar for atomfysikken kunne ha blitt forsinket med enda femti år. Hvem vet hvor mange like enkle fenomener som ville kunne revolusjonere vår vitenskap som nå ligger skjult omkring oss? De nye mystiske strålene fra uranium var altså i stand til å trenge 739

gjennom stoffer, og de ble produsert uten noen som helst apparatur, spontant, fra tilsynelatende inaktive og permanente kjemikalier. Curie'ene og radium: Forvandling av atomene Dette var et enda større sjokk for det nittende århundres fysiske og kjemiske forestillingsverden. Livsverket til den største av alle kjemike­ re, Lavoisier, hadde etablert loven om elementenes uforanderlighet. Den var blitt etablert ved en direkte avvisning av påstandene fra de gamle alkymister om at man kunne forandre elementene eller skape materie; og her var det åpenbart at materien forandret seg for egen regning uten den ringeste impuls til å sette det i gang. Dette var samtidig et sjokk for doktrinen om energiens bevarelse. Hvor kunne den energi som kom så tydelig til syne i disse nye radioaktive forbindelser stamme fra? Den kunne bare komme fra det innvendige av atomet selv. Men det var her nærmest en uendelig liten mengde radioaktivt materiale som gav fra seg anseelige mengder energi. Dette innbar at det i atomet fantes energi i mengder som brukerne av det brensel som dannet basis for det nittende århundres energi aldri hadde drømt om. Så snart radioaktiviteten var oppdaget ble den vitenskapelige fram­ gang rask - i virkeligheten raskere enn i noen tidligere periode av vitenskapens historie. I løpet av en så kort tid som seks år var de vesentlige trekk ved de spontane atomistiske forandringer blitt klar­ lagt. Pierre Curie (1859-1906) og hans polske kone Marie (1867-1934), den første store kvinnelige skikkelse innen vitenskapen, i seg selv et

210. Curieenes laboratorium i Paris. Denne illustrasjonen fra La Nature som ble utgitt i Paris fra 1873 og utover, viser en del av det fullstendige laboratoriet.

740

varsel, hadde funnet kilder som var ganske betydelig sterkere enn det opprinnelige uran. De isolerte elementer av en ny beskaffenhet, slik som polonium og radium, det siste så mektig at det skinte av seg selv i mørke og kunne påføre alvorlige og i siste instans dødelige skader på folk som kom i nærheten av det.

Rutherford og Soddy: Radioaktive forvandlinger Rutherford (1871-1937) hadde studert selve strålingens natur og han hadde påvist at en type, alfastråler, enda en gang var noe helt nytt innen vitenskapen. De bestod av materielle partikler slynget ut med ufattelige hastigheter. Han påviste at radiumatomet sendte ut atomer, nemlig heliumgassens atomer, som selv var et sjeldent og romantisk element som først ble åpenbaret i sola gjennom karakteren av det lys den sendte ut, og så etterlot seg et annet atom - radium-emanasjonen. Dette var alkymi, naturlig alkymi; for intet av det en hittil hadde prestert kunne endre tempoet for oppsplittingen av atomer og deres forvandling til andre atomer i samsvar med de fastlagte lover for radioaktiv nedbryt­ ning. Den fromme godtok dette rett og slett som et nytt uutgrunnelig naturens mysterium og holdt fast på at det var ting en aldri ville kunne blande seg opp i. Rutherford, som nå var i Montreal der han samarbei­ det med den fremragende kjemiker Soddy (1877-1956), grep de sjanser som bød seg, og ved hjelp av en imponerende blanding av fysisk og kjemisk teknikk avslørte han i årene mellom 1899 og 1907 hele familier av naturlige transformasjoner, en fra uran, en fra thorium og en fra aktinium. Hvert radioaktivt element gav fra seg en alfastråle eller betaog gammastråler og de skiftet over i hverandre, slik at alt i tur og orden endte med det inaktive element bly. Gjennom studiet av denne prosess ble det tydelig at elementene ikke var enkle og homogene, at hvert enkelt element kunne inneholde et antall atomer som kjemisk var like, men som fysisk kunne splittes opp på forskjellige måter. Dette var isotopene som har ført til så mye i de seinere år. Planck og kvanteteorien

Til å begynne med lå dette vell av fenomener så langt utenfor den eksisterende teori at de ganske enkelt måtte tas til etterretning som brutale kjensgjerninger. Men fra en annen del av fysikken kom det allerede en nøkkel som kunne hjelpe til med å oppklare tingene. Den første oppdagelsen av elektronet hadde skapt problemer for teorien om lysstrålene. Hvis lyset er produsert av roterende og vibrerende elek­ troner, burde det forandre farge uopphørlig etter hvert som elektrone­ ne mister energi gjennom sin utstråling. Men den enkle påvisning av den konstante bølgelengde i det optiske spektrum viste at det gjorde det ikke. En annen motsigelse kom til syne i varmeteorien. I følge den 741

klassiske elektromagnetiske teori skulle all energi i et opphetet legeme være konsentrert i den korte bølgelengde. Det skulle se blått ut, men ser rødt ut. Slike uoverensstemmelser kunne ikke overses; men de vellykkede forsøk på å forklare dem fra Max Plancks (1858-1947) side i 1900 førte bare til at man ble kvitt en eksperimentell vanskelighet for å få en teoretisk i stedet. Planck antydet faktisk at atomenes energi ikke kunne avgis kontinuerlig i det hele tatt, men at den ble avgitt stykkevis; med andre ord at energien på samme måten som materien var atomær, men at det atomære ikke lå i energien selv, men i den merkverdige virkningskvant (eller energi multiplisert med tid). Det fantes derfor et bestemt kvant e eller en tilstrekkelig virkningsmengde, Plancks kon­ stant (h= 6,6 x 10 27 erg sekunder), som kontrollerte alle energiendringer i et atomært system.

211. Max Planck (1858-1947). Hans teori framsatt i 1900 om at stråling stadig utsendes i beskjedne mengder, kom til å stemme bra overens med Bohrs atomteori og ble i atskillig grad anvendt av fysikere i de følgende tiår.

742

Einstein og fotonet

Albert Einstein (1879-1955) var den første som kom til å gjøre praktisk anvendelse av disse nye felter innen fysikken. Han forklarte hvorfor utslynging av elektroner fra et metall i en stråle av farget lys skjedde med den samme hastighet enten lyset var svakt eller intenst. De kunne bare oppta i seg det samme kvantum energi som lyset hadde; mer lys betydde flere kvanter, ikke større kvanter. Hastigheten derimot, be­ rodde direkte på fargen, det vil si på lysets frekvens. Einsteins bilde av elektroner produsert ved lys som traff et metall var bildet av en slags partikkel, et foton eller lys-atom av frekvensen v, som overførte sin energi til en annen slags partikkel, en elektron med hastighet V eller energi E, etter likningen E = */imv2 = hv. I virkeligheten hadde han endevendt bølgeforestillingen om lyset og gått tilbake til Newtons gamle idé om at lyset var dannet av partikler. Atomkjernen

Den fulle anvendelsen av kvanteteorien for atomet måtte imidlertid utstå til det var gjort to nye avgjørende oppdagelser. 11910 hadde to av Rutherfords medarbeidere, Geiger (1882-1945) og Marsden, påvist at disse naturens prosjektiler, alfapartiklene, istedenfor å gå tvers gjen­ nom et stoff innimellom ble slått rett tilbake. Av dette forbløffende resultat (han sammenliknet det med at en granat på femten tommer skulle bli slått tilbake av et papirark) trakk Rutherford den slutning at de måtte inneholde noe svært lite og svært hardt. Han hadde faktisk innsett at atomer hadde en kjerne. Dette var elektronets andre partner, og da elektronene var negativt ladet, måtte kjernen være positivt ladet med nøyaktig samme ladning som elektronene rundt den. Hvordan var disse elektronene arrangert? Dette problem bød på atskillige forunder­ lige analogier med arrangementet av planetene i solsystemet, et ar­ rangement som hadde forvirret renessansens vitenskapsmenn, og her stod man nå overfor en tilsvarende løsning, en løsning som riktig nok hadde vært antydet av Perrin i 1901, men som ikke kunne bevises uten fakta som kom fra en annen kant: nemlig oppdagelsen av røntgenstrålenes bølgekarakter. Von Laue og Bragg senior og junior: Røntgenstråler og krystaller

11912 gjorde von Laue (1879-1960) den oppdagelsen at røntgenstrålene kunne brytes av krystaller, akkurat som vanlig lys blir brutt av en hvilken som helst fmstripet struktur, som en fjær, finere tøyer eller en grammofonplate, hvor stripene har dimensjoner som tilnærmelsesvis svarer til lysets bølgelengde (2.4.7.8.). Man fant at røntgenstråler ble brutt av gjenstander av samme størrelsesorden som atomene selv, og 743

212. Hans Geiger (1882-1945) og Ernest Rutherford (1871-1937) i Manchester Universitys laboratoium hvor de fant ut at alfa-partiklene var heliumatomenes kjerner, og at beta-strålene var partikler som beveget seg med store hastigheter.

derfor hadde tilsvarende kortere bølgelengder enn lyset. Denne oppda­ gelsen av von Laue hadde i sine virkninger like stor betydning som den originale oppdagelsen av selve røntgenstrålene. I første omgang ble den behandlet av Sir William (1862-1942) og Sir Lawrence Bragg, far og sønn, som påviste at det var mulig å måle røntgenstrålenes bølge­ lengde og samtidig bestemme krystallers struktur i termer som tilsvarte arrangementet av de atomer de var sammensatt av.

Rutherford-Bohr-atomet Kort tid etter, i 1913, lyktes det en usedvanlig begavet ung fysiker, Moseley (1887-1915, falt ved Gallipoli) i Rutherfords laboratorium i Manchester, å måle bølgelengden av røntgenstråler fra en rekke for­ skjellige elementer. Han påviste at de fulgte en svært enkel lov som avhang av hvert enkelt atoms antall elektroner. Det hadde seg slik at Rutherfords laboratorium,6-21 på grunn av denne manns karakter alle­ rede hadde trukket til seg noen av de mest strålende begavelser som noen gang har arbeidet sammen innen fysikken. Blant dem var en ung danske, Niels Bohr (1885-1962), som var i stand til å sammenføye de fire enkelte tråder: det tilfeldige eksperiments harde kjerne, de enkle lover som var oppdaget av Balmer (1825-98) og som var knyttet til

744

213. Niels Bohr (1885-1962), studerte hos Rutherford og ble vinner av Nobel­ prisen. Hans atomteori og hans metode for utstråling av elektromagnetisk energi ble av stor betydning.

hydrogenspektrets frekvenser, regelmessigheten i bølgelengden for røntgenstråler fra forskjellige elementer og Plancks kvanteteori, som kunne tjene til å føre trådene sammen.* Som en ny Kepler påviste han at atomet kunne beskrives som et solsystem der det enkelte elektron hadde sin egen særlige bane, og at lyset eller røntgenstrålene bare ble produsert når et elektron beveget seg fra en bane med høyere energi til en bane med lavere energi. Rutherford-Bohr-atomet, det tjuende århundres atom, var nå trygt etablert på en tilsvarende måte som den newtonske astronomi, det kunne brukes til å forutsi et atoms egenskaper ganske enkelt ut fra kjennskapet til det antall elektroner det inneholdt. Det forklarte hvor­ for bare lys med visse svingningstall ble utsendt eller absorbert av et atom. Kompliserte spektra kunne tolkes og elektronenes energinivåer i de forskjellige atomer kunne finnes. Selve begrepet energinivå er kvantitativt. Det innebar at hver enkelt atom- eller molekylstruktur kunne eksistere i et stort antall tilstander med forskjellig vibrasjonsegenskaper på samme måten som overtonene i et musikkinstrument, og at disse energi-differenser mellom tilstandene kunne finnes ved å måle de \ys-frekvenser som ble sendt ut eller absorbert.

745

Det nye atomet i kjemien

Men den idé Rutherford-Bohr-atomet baserte seg på kunne gjøre langt mer enn dette. Den kunne umiddelbart brukes til å tolke hittil mystiske og lunefulle lover innen kjemien. For det første kunne den forklare hvorfor forskjellige atomer hadde de egenskaper de var forsynt med, hvorfor noen dannet metaller mens andre ikke gjorde det, og hvorfor andre igjen ble til trege gasser. Arrangementer med elektroner i visse antall -2,8,18,32- syntes særlig stabile. Hvis det forekom mer enn det tilbørlige antall, ble de overtallige elektroner fastholdt mer løselig. I materialer som bestod av slike atomer fikk lys elektronene til å vibrere med letthet og det ble sterkt reflektert - metallets karakteristiske egenskap. Hvis det var færre elektroner enn det skulle til for å danne et sett, kombinerte elektronene fra forskjellige atomer seg slik at disse delte sine elektroner på den måten som gav størst effekt; resultatet var et ikke-metallisk nøytralt molekyl lik gassmolekyler eller organiske molekyler. Hvis ikke-metalliske og metalliske atomer ble puttet sam­ men, ville metall-atomet gi fra seg sitt overflødige elektron til ikke-metall-atomet og bli et positivt ladet ion, og det ikke-metalliske ion som nå var negativt ladet, ville ved en enkelt elektrisk tiltrekning gå sammen med det og forme et salt. Hele det bildet av grunnstofftabellen, ar­ rangert i familier og rekker, som den store russiske kjemiker Mendelev hadde kommet fram til ad logisk vei femti år tidligere, fikk nå sin fysiske og kvantitative forklaring. Der var 92 naturlige elementer, fra hydrogen til uranium, fordi det var elementer som hadde 1 2 3 4 og opp til 92 positive ladninger i sin kjerne, og hver enkelt hadde sitt eget atomnummer. (2.5., 8.8.). Krystallenes struktur

De oppdagelser som ble gjort av von Laue og Bragg senior og junior kom imidlertid til å få andre og enda mer omfattende konsekvenser. Ved å analysere de forhold hvoretter atomene var arrangert i krystaller ble Bragg’ene i stand til å grunnlegge en ny strukturell krystallografi, som i sin tur kom til å forandre kjemikemes forestillinger om krystalle­ nes og molekylenes natur. Det var liksom oppfunnet et nytt mikroskop som gjorde det mulig å gjøre de kjemiske atomers posisjoner synlige. På den ene side viste det seg at det over hodet ikke fantes molekyler i enkle salter som natriumklorid, som var regulære ansamlinger av positive natrium-ioner og negative klorid-ioner; på den annen side eksisterte det molekyler i slike substander som naftalin, hvor atomer i en tett gruppe­ ring befant seg på stor avstand fra andre grupper - det nittende århund­ res kjemiske molekyler. Det var i virkeligheten analysen av røntgen­ strålene som først kom til å bekrefte og siden ytterligere klarlegge molekylstrukturen, som kjemikerne hadde kommet fram til gjennom 746

214. Når en krystall utsettes for røntgenstråling dannes det et karakteristisk mønster av atomene inne i krystallen i det den bryter strålingen. Mønsteret avhenger av atomenes konfigurasjon inne i krystallen og gir dermed et middel til å foreta en analyse. Det mønster for brytning av røntgenstråler vi ser her gjelder sodium niobate (NaNbOs).

skarpsindig matematisk logikk basert på molekylenes omdanning til andre molekyler. Der disse kjemiske metodene ikke kunne anvendes, det gjelder for metaller og silikater, var røntgenstrålene uten videre i stand til å klarlegge det atomære mønster, og på samme tid påvise slike substansers spesielle og nyttige egenskaper.

10.2 Teoretisk fysikk

Den første verdenskrigen: Relativiteten Den framgang innen fysikken som vi nettopp har behandlet, ble holdt tilbake av den første verdenskrig, som satte en brå stopper for den moderne fysikks første heroiske periode. Krigen trakk en del viten­ skapsmenn, men langt fra noen majoritet, inn i krigstjenesten, men også der dette skjedde, ble den rene vitenskapelige forskning, som ble utført av ikke-mobiliserte eksperimenterende vitenskapsmenn, holdt effektivt tilbake, bortsett fra i de nøytrale land. Men likevel fortsatte vitenskapens teoretikere for største delen sitt arbeid, og det er i denne perioden at et av de største framskritt i mennesketankens historie fant sted - Einsteins fullføring av den generelle relativitetsteori i 1915. Riktignok kan en si at relativitet i det vesentlige i langt høyere grad tilhører det nittende århundres vitenskap enn det tjuende århundres. 747

Grunntonen i det tjuende århundres vitenskap har vært diskontinuitet og atomisme; relativitet er på den annen side fremdeles en kontinuitetsog felt-teori, men feltene i relativitetsteorien er langt mer generalisert enn Maxwells elektronmagnetiske felter. Det er de nye felter for romtid. Den spesielle relativitetsteorien som Einstein lanserte i 1905 hadde vist at fordi det bare var mulig å observere relative bevegelser, var rom og tid til en viss grad gjensidig ombyttbare, avhengig av iakttakerens egen bevegelse. Ti år seinere var Einstein i stand til å bringe den hittil lunefulle og okkulte gravitasjonskraften inn i et generelt bilde av romtid, men for å gjøre det var han nødt til ikke bare å frigjøre seg fra Newtons mekanikk, men fra den enda fastere funderte euklidske geo­ metri.

215. En total solformørkelse gjør det mulig å observere stjerner tilmed ganske nær solskiven og som ellers blir formørket av sollyset. Etter relativitetsteorien skulle bildet av slike stjerner vise et avvik når de fotograferes under en formør­ kelse i sammenlikning med posisjonene når sola ikke befinner seg i samme himmelområdet. Dette avvik skyldes gravitasjonstiltrekningen fra sola på stjernelyset, når det passerer forholdsvis nært. Dette fotografiet ble tatt ved Sobral i Brasil 29. mai 1919, da den første test ble gjort av relativitetsteorien. En kan så vidt se en stjerne mellom solskiven og tegnet «s».

748

Massens og energiens ekvivalens

Relativitet er, trass i all virak omkring den, fremdeles en teori det er svært vanskelig å begripe. Men dens betydning for vitenskapen beror på to nært forbundne forhold: massens og energiens ekvivalens og den speiselt begrensede karakter av lysets hastighet. Det første forhold, uttrykt ved formelen E= mc2, hvor E stor for energi, m for masse og c for lysets hastighet, skulle gi det teoretiske uttrykk for de enorme energimengder som er innelukket i atomet. Etter hvert kom det til å vise seg at her var kilden til all konsentrert energi i universet - solas energi og stjernenes energi, disse første stabler av kjerne-energi. Fak­ tisk varmer sola oss i det den forbrenner sitt hydrogen til helium og dermed blir lettere, en form for ild som Prometheus' etterfølgere, uten å være skremt av hans skjebne, henter ned fra himmelen i form av hydrogenbomben. Den begrensede karakter av lysets hastighet er en like bemerkelsesverdig kjensgjerning. Ved å vise at alle hastigheter er relative trass i en kontinuerlig akselerasjon, var Einstein i stand til å forklare at ingen partikkel kunne bevege seg raskere enn lysets kritiske hastighet, for etterhvert som den nærmet seg denne hastighet vokste dens energi og dens masse samtidig slik at det ble vanskeligere og vanskeligere å gå raskere. Det vitenskapelige innhold i Einsteins teori

I all sin abstrakthet og trass i det faktum at de utviklet seg fra en dyp fundering over meningen med tidligere vitenskapelig teori, var Ein­ steins teorier ikke desto mindre til syvende og sist oppstått av eksperi­ menter og de gav plass for praktisk anvendelse. Det opprinnelige utgangspunkt for Einsteins tanke var de vanskeligheter som var for­ bundet med en gren av det nittende århundres fysikk: Forsøket på å generalisere den elektromagnetiske teori ved å vise at lysets tilsynela­ tende hastighet var avhengig av den fart hvormed iakttakeren beveget seg gjennom den antatt ubevegelige eter. Dette var det berømte Michelson-Morley-eksperimentet, det største negative eksperiment i vi­ tenskapens historie. For det ble ikke funnet noen som helst forskjell i lysets hastighet, uansett med hvilken fart eller i hvilken retning iaktta­ keren beveget seg. Noen få år seinere påviste J. J. Thomson at elektro­ ner i sterke elektriske felter ikke ville bevege seg med den hastighet de skulle i følge den klassiske newtonske fysikk. De syntes å bli mer trege og få større vanskeligheter med å akselere etterhvert som de beveget seg med større hastighet. Begge disse effekter ble forklart ved Ein­ steins spesielle relativitetsteorier. Einsteins generelle relativitetsteori gikk atskillig lenger. Den for­ søkte å inkludere gravitasjonen i det område som var gjenstand for måling av rom og tid. Dens særlige betydning var at den unngikk enhver 749

appell til det som vanligvis ble kalt okkulte krefter, slik som vekt, eller uttrykt i mer lærde ordelag, gravitet, som virket på avstand. I deres sted postulerte den at når et legeme var fritt, det vil si ikke i kontakt med andre legemer, var det helt upåvirket av krefter, og da var dets bevegelsesmønster ganske enkelt uttrykk for arten av rom-tid på det sted det passerte. I følge denne teori er Euklids geometri bare anven­ delig i det tomme rom - nær tunge legemer er rommet krumt. Dette syn markerer en tilbakevending til Pythagoras’ idé om det naturlige ved sirkulære bevegelser i himmelrommet, men det er en tilbakevending på et høyere plan, ikke lenger en halveis mystisk intuisjon, men en mate­ matisk utregning som kan gjøres til gjenstand for den mest raffinerte kvantitative bevisføring. Om Einstein ikke hadde gjort mer enn å finne fram til et alternativt og mer velformet uttrykk for gravitasjonen enn Newton, ville han ha vært den nye æras Kopernikus; men han gjorde mer, han påviste at den nye metoden gav resultater som bedre var i samsvar med eksperimentene. Han var i stand til å forklare det tilsynelatende skifte i stjernenes posisjon i nærheten av sola ved at deres stråler ble bøyd av det krumme rom og han kunne forklare uregelmessighetene i planeten Merkurs bevegelse. Og endelig hadde Newtons teori om solsystemet blitt av­ gjort forbedret.*

Stjerne-astronomi og kjempeteleskoper

Men på dette tidspunkt hadde Newtons teori forlengst tapt den betyd­ ning den ble tillagt i de dager da sju planeters baner ble utlagt som trinn opp til himmelen. Ved inngangen til det tjuende århundre hadde astro­ nomien tapt såvel sin klassiske og middelalderske betydning som ut­ trykk for den himmelske verdensplan og basis for beregning av horo­ skoper, som sin betydning som hjelpemiddel for navigasjon under renessansen. Men en del av dens prestisje bestod fremdeles og det gjorde det mulig for livsfjerne astronomer å lokke nok penger ut av lommene på forherdete forretningsmenn til konstruksjon av fullstendig unyttige teleskoper. Et gigantisk teleskop var faktisk det aller fineste eksempel på den «påfallende sløsing» som beskrives i Veblens analyse av kapitalismen.61403 Det viste en uegennyttighet tilmed enda mer effektiv enn flyttingen av europeiske slott over Atlanteren, og bibe­ holdt samtidig det sunne element i konkurransen. Teleskopene utviklet sin kaliber og rekkevidde like sterkt som slagskipenes kanoner. Men uansett sin opprinnelse, brakte flerdoblingen av tallet på teleskoper med siste nytt av fotoutstyr og spektroskoper astronomien langt utover vårt solsystem til stjerner og stjernetåker, som iberegnet vår egen gallaks, nå ble anerkjent som øy-universer slik Kant først hadde anty­ det i 1755.6-124

750

Astrofysikk

Studiet av himmellegemenes indre slik det er blitt avslørt gjennom deres lys, hadde begynt med spektroskopiens oppdagelser i det nitten­ de århundre. Med det tjuende århundre ble astrofysikken en anerkjent gren av vitenskapen, en gren hvor man kom fram til den fullstendige kontakt mellom virksomheten i laboratoriet og i observatoriet. Helt fra begynnelsen av hadde den hatt en annen karakter enn den jordbundne fysikk, i det den avdekket strukturer ikke bare i rom men også i tid. H. N. Russels (1877-1957) klassifisering av stjernenes spektraltyper i 1913 pekte umiskjennelig mot en utviklingsrekke. Kosmologi syntes å inn­ befatte kosmogoni; tingenes nåværende tilstand, kunne ikke unngå å reise spørsmålet om hvordan de var blitt til. På denne måten begynte astronomien igjen å få tilbake sin gamle betydning. Om den ikke av­ dekket en plan for det rasjonelle univers nedlagt en gang for alle av en gavmild guddom, slik som oldtidens mennesker og tilmed Newton trodde, viste den istedenfor hvordan et skapelsens drama utfoldet seg, og det et drama som burde ha noe å lære mennesket. Den store utvik­ ling av kunnskapen om universets historie måtte imidlertid komme som følge aven ytterligere utvikling av kjernefysikken (3.6., 10.3.). Einstein hadde bare tatt det første steg, skjønt det kom til å bli avgjørende. Han hadde påvist at det kunne stilles et spørsmålstegn ved mekanikkens prinsipper. Kvanteteorien kom, både i sin gamle og enda mer i sin nye form, til å ryste grunnlaget for Newtons fysikk ytterligere. Denne revolusjon kom til å bli like vesentlig og like svanger med nye mulighe­ ter som forkastelsen av Aristoteles under renessansen hadde vært.61306.139

Einstein og mystifikasjonen av vitenskapen Like sant er det imidlertid at virkningen av Einsteins arbeid utenfor kretsen av utpregede spesialister der en kunne dra nytte av det, var alminnelig mystifikasjon. Teorien ble etter den første verdenskrig gre­ pet med begjær av desillusjonerte intellektuelle som et middel til å unngå å se virkeligheten i øynene. Det eneste de behøvde var å bruke ordet «relativitet» eller «det kommer an på hva du mener». Relativitet dannet basis for utarbeidelsen av mange populariseringer over emnet vitenskapens mysterier. Det tjuende århundres fysikalske teorier er ikke friere for påvirk­ ninger av idealistiske strømninger fra kilder utenfor vitenskapen enn tidligere århundrers teorier. Uansett hva de har av symbolske og ma­ tematiske formuleringer gir de likevel plass for en virkelighetsflukt som til syvende og sist skriver seg fra religionen, og nå er man mer og mer klart opptatt med å sikre et røykteppe for kapitalismens operasjoner. Innflytelsen fra Ernst Machs positivisme på den teoretiske utforming 751

av de moderne fysikalske teorier har vært dominerende (4.7., 12.8).* De fleste fysikere har i den grad absorbert hans positivisme i sin undervisning at de tenker på den som et iboende element i vitenskapen, istedenfor å være en utspekulert måte til å bortforklare den objektive verden i termer som hører de subjektive idéer til. Dette ble på en strålende måte påvist av Lenin i hans Materialisme og empiriokritisisme nesten ved begynnelsen av denne perioden; men mystifikasjonen av den teoretiske fysikk har fremdeles fortsatt, og det vil ta mange års argumentasjon og erfaring, også politisk erfaring, før den logiske basis for fysikken er renset for idéer som ingen ting har å gjøre med den materielle verden.

Eksperiment som basis for teorier

Historien om den virkelige utvikling av den moderne fysikk viser klart nok at framskrittene praktisk talt i hvert eneste tilfelle, bortsett fra Yukawas forutsigelse av mesonen, skyldes oppdagelser som er gjort i løpet av eksperimenter, og at disse eksperimenter har ført fram til ting som ikke hadde vært unnfanget av teorien, mens teorien senere er blitt utpønsket for å forklare eksperimentene. Nå er den teoretiske forkla­ ring i følge sin natur knapt nok mer enn et språk; en fysisk teori er fullstendig uttrykt gjennom likninger som består av et sett symboler.

216. Spektret av en stjernetåke fotografert sammen med spektret av en jerngnist. Stjernetåke-spektret er i midten og spektret av jerngnisten over og under. Avbildningen er en fotografisk negativ, slik at de hvite spektrallinjene til stjernetåken blir svarte, og de svarte linjene til jerngnisten blir hvite. Fotografiet ble tatt henimot slutten av forrige århundre og var blant de ting som overbeviste William Huggins (1824-1910) om at stjernetåken var sammensatt av gassmaterie, fordi bare materie av dette slag kunne gi hvite linjer. Huggins arbeid ble særlig ført videre i USA, der det ble brukt svære teleskoper som ble konstruert ved slutten av det nittende og i de første årtier av vårt århundre.

752

Men forklaringens verdi beror ikke på formelens skjønnhet eller en­ kelthet, men på det antall eksperimentelle fakta som den er i stand til å forklare. Det er derfor det tjuende århundres store generaliseringer er av så stor betydning. Relativiteten og kvanteteorien dekker et langt videre erfaringsfelt enn det nittende århundres klassiske teoretiske synteser kunne gjøre. De har åpnet veien for nye eksperimenter som ofte har vist seg fruktbare. Men de har stadig ikke vært i stand til å gi en tilstrekkelig forklaring på noe som ikke i første rekke ble puttet inn i den fra et eksperiment.

Den nye kvanteteorien Det neste trinn i fysikkens historie i det tjuende århundre illustrerer dette aller klarest. Bohrs opprinnelige kvanteteori for atomet skulle i prinsipp kunne forklare strukturen av alle atomer og molekyler. Men i praksis viste det seg at det oppstod svært besværlige vanskeligheter. Det kvantetall som var knyttet til energinivået i de enkelte atomer bestod, slik teorien forlangte det, av hele tall, men i den nest enkleste modell, det diatomiske molekylet, begynner kvantumnivåene for ener­ gien fra bunnen av svært så bakvendt med Vz, Wz, IVz, istedenfor rekken 0, 1,2,3. Dette og andre anomalier viste da vi kom til 1934 at det var noe svært alvorlig galt med kvanteteoriens form. Den holdt på å utvikle seg til en slags formal-algebra, nesten en magi, som den ble kalt på den tida, da det var mulig å finne tallkombinasjoner som kunne forklare allverden, men umulig å finne noe som rettferdiggjorde hvor­ for disse tall ble valgt, annet enn bekvemmelighetsgrunner. Verken elektronet eller teorien for dets bevegelse kunne være så enkle som Bohr opprinnelig hadde tenkt. Det første som ble utpønsket for å greie opp med denne vanskeligheten var som Goudsmit og Uhlenberg gjorde i 1924, å postulere at elektronet var en liten magnet så vel som en ladning - at det «gikk i spinn». Men ennå gjenstod store vanskeligheter.

Bølgers og partiklers fysiske ekvivalens: Bølgemekanikk

Anstrengelsene for å overvinne disse vanskeligheter førte i 1925 til en alminnelig revisjon av kvanteteorien, en revisjon av helt grunnleggen­ de karakter. At tida nå var mer enn moden viser det faktum at den ble gjennomført nesten samtidig av fire svært forskjellige fysikere: de Broglie i Frankrike, Schrodinger og Heisenberg i Tyskland og Dirac i England. Deres løsninger var formelt helt ulike, skjønt de matematisk var likeverdige. I 1923 hadde Louis de Broglie fulgt veien fysikkens historie hadde vandret tilbake til motsetningen mellom Newton og Huygens i det syttende århundre.6-32 3 (2.4.,7.8) Kontroversen had­ de allerede åpenbaret den slående analogi at uansett medium fulgte både partikler og bølger minimale baner. En bølge beveget seg i det den 753

gjorde tid til et minimum (Fermats prinsipp), en partikkel beveget seg etter minste virkningsprinsipp (Maupertius’ prinsipp). Lot det seg ikke gjøre å redusere disse to prinsippene til ett, tenkte de Broglie, om partikler og bølger i det vesentlige var identiske? Elektronene kunne like gjerne være bølger som bølger kunne være partikler. Det syntes faktisk å være en allmenn overensstemmelse mellom partikler og bøl­ ger; enhver partikkel kunne tenkes å ledsages av en bølge og enhver bølge kunne tenkes å bestå av partikler stilt opp i bølgefronter. Schrodinger brukte i 1926 denne idé til å forklare Bohrs stasjonære elektroniske tilstander i atomet som analoge til de forskjellige karakte­ ristiske vibrasjonstyper hos elektronene i atomet, som ikke beveget seg i fremadskridende men i stillestående bølger. Formelt kan dette sam­ menliknes med de forskjellige karakteristiske vibrasjoner i et musikk­ instrument der det er harmoniske forhold mellom dem. de BroglierSchrodingers bølge-mekanikk hadde den fordel at den var i stand til å forklare anomaliene ved den gamle kvanteteori på en måte som både kunne oppfattes fysisk og formuleres matematisk. Men dette var ikke strengt tatt nødvendig, på forskjellig måte viste både Heisenberg og Dirac sin forakt for tilmed denne grad av fysisk representasjon. Hei­ senberg brukte matriser eller sjakkbrett dekket med tall, Dirac brukte en algebra der a x b har en differanse fra b x a på 4-nh V-l i begge deler like gode formelle løsninger på kvantefysikkens problemer.6-61 Helt siden disse teorier ble fremsatt har det vært dyptgående stridig­ heter om deres fysiske mening. Deres eleganse og deres vellykte for­ klaringer av fakta, ble i lang tid ansett som en fullstendig bekreftelse av deres sannhet. Men etter hvert som tida gikk viste det seg at disse nye kvanteteorier, som de kaltes, syntes å komme opp i like store skjønt helt forskjellige vanskeligheter som den gamle kvanteteorien hadde kommet opp i. De var i stand til å gjøre rede for fenomener som hadde brakt dem fram, men etter hvert som studiet av kjernen og partikler med stor hastighet gikk videre, kom det for dagen nye fenomener som det i stigende grad ble vanskelig å gjøre rede for. En mangfoldighet av påfunn og ad hoc-varianter omkring kvanteteorien ble forsøkt uten særlig hell. Heller ikke stod de nye kvanteteorier i tilstrekkelig grad på egne bein til å bli matematisk akseptable. De representerte fremdeles en ubekvem hybrid mellom Newtons fysiske partikler, som var behørig korrigert eller oppløst av kvante-postulatene, og en fullstendig ny slags matematikk, stort sett bestemt av statistiske betraktninger. De filoso­ fiske vanskeligheter de reiste, var tilmed enda mer alvorlige. Usikkerhetsrelasjonens prinsipp

Akkurat som det var i relativitetens tilfelle, fant man at kvantemeka­ nikken i sin tur ble en svært så takknemlig basis for mystifikasjon. Heisenbergs usikkerhetsprinsipp var særlig verdifullt for folk med 754

217. Albert Einstein (1879-1955). Et fotografi tatt på slutten av hans liv.

reaksjonære og teologiske tilbøyligheter. Prinsippet fastslår at det er umulig samtidig å bestemme med mer enn en viss grad av nøyaktighet en hvilken som helst partikkels hastighet og posisjon. Nå er dette som en fysikalsk sats en overføring av en likning som er svært anvendelig til bestemmelse av visse observasjonsmulige kvantiteter. Usikkerhetsprinsippet er grunnlagt på det hell eller uhell som er utfallet av visse hypotetiske eksperimenter. Det mest berømte knytter seg til gammastråle-mikroskopet, der enhver observasjon som gjennomføres av en partikkel driver denne ut av den posisjon den ville ha inntatt om den ikke ble observert. Selv om slike eksperimenter aldri ville kunne gjen­ nomføres i praksis, gjorde de sin nytte ved å tjene som illustrasjon, og dermed åpnet de vei for forestillingen om at en viktig rolle var tillagt observatøren, som selv ikke utgjorde noen virkelig del av kvanteteo­ rien. Som Einstein og de Broglie hadde pekt på,6-32 fører den slags forsøk på å gjøre fenomenene subjektive til paradokser like formidable som dem usikkerhetsprinsippet var konstruert for å unngå.6-81

755

Hertil kommer at dette prinsipp har blitt gitt en tvers igjennom forskjellig mening av populærvitenskapelige forfattere og i enda høyere grad av filosofer. På grunn av denne antatte ubestemmelighet ble det hevdet at elektronet i en viss forstand hadde sin frie vilje. Det kunne gjøre eller la være å gjøre enten slik eller slik på et hvilket som helst tidspunkt. Og hvis elektronet hadde sin frie vilje, hvorfor skulle ikke mennesket også ha det? Hvorfor skulle ikke hele den vitenskapelige determinismes byggverk styrte i grus for å erstattes av indeterminismens kaos? Underlig nok var det mange tilhengere av den nye indeterminisme som langt fra selv var indeterminister. Det de var ute etter var å finne en mulighet for inngrep fra Guds side i saker som gjaldt univer­ sets enkeltheter, ved å la elektronene smette inn og ut på plasser de kunne innta på helt vilkårlig vis. Den beste kommentar til dette var Einsteins, da han sa: «Jeg kunne ikke respektere en Gud som brukte hele sin tid på sjansespill.» Faktisk er denne konstruksjon pådyttet kvanteteorien tvers igjen­ nom vilkårlig og upåkalt, avhengig som den er av en spesiell analyse av den fysiske strørrelses mening. Selv om den var riktig på det atomære plan, ville det ikke rettferdiggjøre dens utvidelse til de langt mer kom­ pliserte biologiske og sosiale systemers områder. Som vi skal se seine­ re i denne bok, hadde selve den fysiske teoris karakter allerede i midten av dette århundre blitt like komplisert og utilfredsstillende som tidlige­ re fysiske teorier hadde vært, før de ble transformert av det nye syn. Det er viktig å holde fast på den grunnleggende forskjell mellom de teorier som er brukt til å forklare og koordinere eksperiment-rekker etter at de er gjennomført, og de idéer som bevisst eller ubevisst fantes i hodet på dem som utførte eksperimentene og åpnet veien til nytt land for vitenskapelig tenkning.

10.3 Kjernefysikk

Rutherford og den materialistiske metode i fysikken Den store skikkelsen i det tjuende århundres fysikk, og en kanskje også kan si det tjuende århundres vitenskap, har vært Rutherford. Tvers igjennom har hans arbeid vært preget av et enkelt pågangsmot med hensyn til idéer og en lidenskapelig materialistisk og mekanistisk me­ tode til forklaring av fysiske fenomener: På dette punkt liknet han langt mer på Faraday enn på Newton. Rutherford tenkte først på atomene, siden på de sub-atomære partikler han hadde oppdaget, akkurat som på ordinære materielle partikler: som prosjektiler, som tennisballer eller biljardkuler. Han behandlet dem som slike og fant ut ting om dem fra hvordan de beveget seg eller spratt. Undertiden oppførte partiklene seg ikke slik han hadde ventet. Han godtok den nye oppdagelsen som et

756

faktum og tilegnet seg den ved å gjøre seg et fantasibilde av den struktur han var opptatt med. På den måten beveget han seg skritt for skritt fra studiet av radioaktivitetens ustabile atomer til oppdagelsen av atom­ kjernen og den generelle atomteori.

Kunstig transmutasjon 1 sine seinere år gikk han over til studiet av selve atomkjernens indre, idet han nå innledet et samarbeid med en gruppe begavede assistenter. I 1919 gjorde han den grunnleggende oppdagelsen at det var mulig å spalte nitrogenkjernen ved et direkte treff fra en alfapartikkel. Fra nå av var det klart at mennesket kunne kontrollere de prosesser som foregår i atomkjernen om det bare kunne finne de egnede prosjektiler til å angripe den med. Det var to måter å gjøre dette på. En var blant atomkjernene selv å finne slike som naturlig ville sende ut egnede prosjektiler, mens den andre, og mer direkte måten, var å ta ordinære atomer og sette fart på dem ved hjelp av elektrisk apparatur.

218. Hovedbestanddelene iC. T.R. Wilsons «tåkekammer» som utvikler supermettede skyer av vanndamp i en liten sylinderformet beholder. Med dette apparatet kan en iaktta banene til vanndråper som dannes av vanndamp-molekyler som er blitt elektrifisert under passasjen av atompartikler. Fra disse banene kan reaksjonene mellom atompartikler fotograferes.

757

Utviklingen av partikler med høy hastighet Det var den siste metoden som først ble tatt i bruk. Men de viktigste resultatene viste seg paradoksalt nok ved bruk av de eldre metoder, som var basert på radioaktivt utviklede partikler. Rutherford arbeidet selv med apparatur så enkelt og billig at det knapt nok fantes maken i det nittende århundre og faktisk liknet mer på Gilberts utstyr fra det sekstende århundre. Dette var Cavendish Laboratoriets berømte «segllakk- og hyssing-skole».6-94 Enkeltheten var på sett og vis fiktiv, for faktisk ville det ikke ha vært mulig å oppnå resultatene uten å gjøre bruk av kunnskap tilegnet i laboratorier med en langt mer utviklet apparatur i det nittende århundre. Likevel stod dette i en forbløffende kontrast til de nye krav til maskineri for partikkel-akselerasjon, eller som det nå gjerne kalles, akseleratorer. For å få partiklene opp i de høye hastigheter som er nødvendige, krevdes et apparatur av en art helt forskjellig fra alt som hittil hadde vært å finne i fysiske laboratorier, og konstruksjonen av disse maskiner betydde et nytt kapittel i historien om forholdet mellom fysikken og den industrielle utvikling. Cockcroft (1897-1967) og Walton bygde, i samarbeid med elektro-industrien, et høyspennings-rør der hydrogenatomer kunne akselereres med om­ kring en til to millioner volt, og med det viste de at slike partikler kunne spalte kjernen opp i flere lette atomer.

Fysikk forbundet med elektroteknikk

Det var mulig å konstruere slike rør på grunn av den utvikling som hadde funnet sted i elektroindustrien i århundrets tidligere år. Behovet for å studere høyspenningslinjer hadde oppstått med den utvidede rekkevidden av elektrisk kraftoverføring. Samtidig hadde utviklingen av kommunikasjonsteknikken, spesielt radioens fantastisk raske vekst, ført til at man behersket en stort anlagt vakuumteknikk. Behovet for å konstruere fysisk apparatur i industriell målestokk betød at en i forhold til fysisk forskning og først og fremst atomforskning i midten av tjueårene, ville bli enda nærmere knyttet til den elektrotekniske indu­ stri. Utgiftene og den nødvendige tekniske erfaring alene ville gjøre det umulig å drive det videre som noe mer enn et anneks til universitetsun­ dervisningen. Fra Cockcrofts og Waltons to millioner volt-akselerator er det oppstått en hærskare av gigantiske moderne partikkel-akseleratorer. Det nye prinsipp som Lawrence (1901-58) innførte ved syclotronen, nemlig å bygge opp partikkelens hastighet, ikke gjennom ett støt, men ved en rekke på hverandre følgende impulser, åpnet veien til enda kraftigere betatroner, synkrotroner, lineære akselatorer, og fram til synkrosyclotroner som gav en ekvivalent på milliarder volt. Den ene­ ste begrensning er kostnadene som i 1963 hadde kommet opp i en størrelsesorden på 40 millioner pund. Allerede dette ligger utenfor 758

219. Vekselvirkninger mellom nitrogen og alfapartikler som fører til oppløsning av nitrogenkjernen. Fotografert ved hjelp av Wilsons tåkekammer.

47.

759

rekkevidden for mindre land, som har måttet gå sammen med dette for øye.6-112 For fullt ut å vurdere denne utvikling, noe som kommer seinere i denne framstilling, vil det bli nødvendig å se nærmere på veksten innen en annen gren av fysikken - produksjonen av frie elektroner og kon­ trollen av dem - noe som blir behandlet i dette kapitteis avsnitt 10.4 Elektronikk, men for å unngå brudd på kontinuiteten er det bedre å fortsette direkte.

Nøytroner, positroner og mesoner Nittentretti-årene var vitne til en ny bølge av fysiske oppdagelser som var like store om ikke større enn de to foregående bølgene i 1895 og 1912. Radioaktivitet, eller studiet av atomkjernene, som hadde vist så liten framgang i de foregående ti år, ble enda en gang et midtpunkt for interessen, og utløste en ubrutt rekke av eksperimentelle oppdagelser, som kom til å kuliminere med kontrollen av kjerneprosessene. Den første viktige oppdagelsen kom til å gjelde nøytronet, produsert ved å bombardere beryllium med alfa-partikler. Da nøytronet først var fram­ stilt, ble det ikke erkjent hva det var, det ble oppfattet som en gammastråle, og det nettopp fordi forestillingen om en partikkel som ikke var ladet, noe som forekommer oss ganske enkelt i dag, trass i at Ruther­ ford hadde forutsagt dets natur, den gang nærmest stod som en selv­ motsigelse. Så snart det gjennom Chadwicks eksperimenter i 1932 var blitt erkjent og etablert som et proton uten positiv ladning, ble nøytronet sett på som det sentrale trekk ved kjernestrukturen. Svært snart etter oppdaget Anderson en ny grunnleggende partikkel, det positive elek­ tron . Dette bidrog til en nødvendig symmetri mellom positiv og negativ i forholdet mellom partikler, og passet langt bedre enn protonet, med dets nesten to tusen ganger større vekt, hadde gjort til Diracs teori om at de positive ladninger i universet forholdt seg som om de var de manglende deler av en universell negativ ladning. Forholdet mellom nøytron og proton viste seg å være langt fra noen enkel sak. Kjernen som man tidligere hadde forestilt seg å bestå av protoner og elektroner, fant man nå bedre å kunne uttrykke i termene protoner og nøytroner, holdt sammen av sterke krefter, som Yukawa i 1935 hadde tillagt en hypotetisk formidlende partikkel, mesonet. Dette er et eksempel på en fundamental partikkel som først ble forutsagt i teorien og dernest observert av Anderson og Neddermeyer i 1936. Av disse partikler var det nøytronet som kom til å vise seg mest effektivt til å produsere kjerne-transformasjoner. Fordi det manglet ladning var det i stand til å trenge svært mye lenger inn i en materie, og til å nærme seg og gå inn i den positivt ladede atomkjernen som slo tilbake positivt ladede alfa-partikler og protoner. I seks korte år, fra

760

1932 til 1938, ble nøytroners virkning på forskjellige kjerner studert. Det var noen år da vitenskapen i sin alminnelighet og fysikken i særde­ leshet i stigende grad fornemmet virkningene av de begivenheter som førte fram til den annen verdenskrig. Hitlers maktovertakelse hadde drevet flertallet av skapende begavelser innen fysikken ut av Tyskland, seinere også ut av Østerrike. Deres arbeide kom til å befrukte og fremskynde utviklingen av fysikken i Storbritannia, Frankrike og USA, mens reaksjonens, obskurantismens og korrupsjonens stadig fastere grep bremset den i deres hjemland. Kunstig radioaktivitet: Kjernereaktorer Den første avgjørende oppdagelsen ble gjort av Joliot - at nesten alle atomer selv ble radioaktive når de ble bombardert med nøytroner. Den logiske konsekvens av denne oppdagelsen var enorm. Den betydde at naturlig radioaktivitet bare representerte et biprodukt av den atomaktivitet som ennå ikke hadde hatt tid til å nå fram til stabile tilstander. Allerede radium hadde vært brukt til å måle alderen av jordskorpens opprinnelse til omkring 2 000 millioner år tilbake i tid. Men de andre elementer hadde blitt betraktet som mer eller mindre permanente. Det ble det nå reist spørsmål ved, og kunnskapen om atomære forvand­ linger kunne brukes til å forklare hvordan elementene hadde oppstått.

220 a, b. To fotografier av sola, et tatt i vanlige lys (a) og et utelukkende i lyset fra solas hydrogengass (b). Forskjellen mellom de to bildene gjør det mulig å foreta en analyse av hydrogenets opptreden sammenliknet med solas generelle trekk, og dermed få nøkkelen til vekselvirkninger dypt inne i selve sola.

761

Solvarmen

Denne tanken ble brukt av Gamov og Bethe til å avsløre kilden til solens energi i den mekanismen som fører til at fire hydrogenatomer blir forent for å danne et heliumatom. Det var allerede blitt klart at det meste av energien i universet ble utviklet fra kjerneprosesser. Interes­ sen gikk nå over til nøyaktig å finne ut hvordan den ble frigjort. Med utgangspunkt i de lette elementer oppstod det nå en ny kjernekjemi med liknende sett av transformasjoner og av stabile tilstander som hadde kommet til syne i den ordinære kjemi. (3.6., 10.1.) Fermi (1901— 54) tok fatt i den andre enden av atomskalaen og bombarderte tunge elementer med nøytroner, og han hevdet at han hadde produsert en rekke elementer tyngre enn noen det var funnet i naturen. Det oppnåd­ de han sant nok i de fleste tilfeller, men han hadde, uten å vite det også utløst andre forandringer som viste seg langt viktigere.

Kjernespaltning, 1938 Fram til 1937 hadde alle påviste radioaktive forandringer vært av den natur at små partikler ble tilført kjerner eller ført bort fra kjerner. Det største fragment som var blitt slynget ut var en alfa-partikkel som inneholdt to protoner og to nøytroner. Men samme år oppdaget Hahn (1879-1968) og Strassman at noen av de produkter som oppstod ved å bestråle uranium med nøytroner bestod av en utpreget lavere atomær masse, nesten halvparten av uranatomets. Denne gangen ble det er­ kjent at atomet var blitt spaltet, ikke bare beskåret, og en var straks klar over at denne kunnskap ville få konsekvenser av største omfang. Tunge kjerner er i stand til å bære et langt større antall nøytroner i forhold til protoner enn de lettere kjerner. Da uranatomet ble spaltet frigjorde det nødvendigvis atskillige nøytroner. I 1938 var man straks klar over at muligheten for omdannelse i stor målestokk var blitt en aktualitet, stort sett gjennom Joliots (1900-58) arbeid. Her stod man overfor en kjedereaksjon eller snøballeffekt. Hvis en hvilkensomhelst kjerneprosess kunne bringes til å avgi mer enn en effektiv nøytron for hver nøytron som opprinnelig ble satt inn, ville reaksjonen foregå raskere og raskere. Ukontrollert ville dette føre til en eksplosjon, kontrollert ville det bli en energiproduserende reaktor.

Kjedereaksjoner: Bombe og reaktor

Hadde denne oppdagelsen blitt gjort i de roligere tider i det nittende århundre, ville den ha blitt fulgt opp av en i siste instans praktisk anvendelse, og muligens etter femti år eller så ville den ha inngått i det nye kraftproduserende maskineri. Mangelen på økonomiske stimulan­ ser og eierinteressene i de eksisterende kraftressurser, ville likevel 762

221. Atomreaktor konstruert ved West Sands, Stagg Field, University of Chica­ go, i 1942, etter tegning av Enrico Fermi. Innretningen bestod av en stabel grafittblokker hvor det i hulrommene til en del var anbrakt uranium. Tempoet i kjedereaksjonen under atomfisjonen som uraniumet satte i gang kunne kontrol­ leres ved å sette inn eller trekke ut staver av bor eller et liknende metall som absorberer de hurtige nøytroner som opptrer under fisjonsprosessen. En kontrollstav kan ses like ved stigen. Den første kjedereaksjon som gikk videre av seg selv fant sted 2. desember 1942.

kunne ha holdt tilbake utviklingen på ubestemt tid. Slik det nå var, fant oppdagelsen av kjernefisjonen sted umiddelbart før utbruddet av en ny verdenskrig. Det var en lykke for de britiske og amerikanske regjeringer at det blant deres fysikere fantes atskillige som var fullt klar over den nye oppdagelsens militære muligheter, og det gjelder særlig dem som hadde blitt drevet ut av sitt land av nazistene og fascistene. Mer overraskende er det kanskje at de var i stand til å overbevise militære og sivile autoriteter om at dette var et prosjekt verdt å gå inn for med den ytterste energi, først og fremst fordi en unnlatelse av å gjøre dette ville bety at fienden sikkert kom til å få bomben først. Uheldigvis for de tyske vitenskapsmenn, men et hell for resten av verden, var det at disse ikke tenkte som de allierte. For de tyske forekom det å være ufattelig at andre enn tyskerne noen sinne kunne lage bomben, og følgelig tok de det langt mer med ro.6-78 763

Det raskeste eksempel på anvendelse av ny vitenskap

Hvordan bomben ble utviklet, utprøvd og brukt er nå en del av ver­ denshistorien, ikke bare av vitenskapens historie. Bortsett fra dens kostelige «hemmeligheter» har den blitt beskrevet i hundrevis bøker og aviser.6-24;6-36 Her er det bare nødvendig å si at de retningsgivende fysiske idéer nesten direkte ble utledet fra eksperimenter og kalkula­ sjoner fra universitetslaboratorier, for det meste gjennomført i Europa. Det er et faktum at den med hell ble utviklet i USA delvis fordi dette land gikk fri krigsødeleggelser, delvis på grunn av den rikelige tilgang på teknikk, særlig på kjemiens område. Dette betydde i praksis at bomben, og med hele dens utstyr og «know how» for utløsning av atomenergien, helt fra begynnelsen av var kommet i hendene på de tre eller fire store trustene innen den elektrotekniske og kjemiske industri i USA.6-1 Dette gav enda en grunn til den nidkjære overvåking av hem­ meligheten og for en effektiv avvisning av bruken av atomenergien til kraftproduksjon etter krigen.

Atomalderen De militære og politiske konsekvenser av den kontrollerte frigjøring av atomenergien skal vi komme tilbake til siden. Her er det tilstrekkelig å merke seg at teknisk er den et nytt mektig skritt framover av menne­ skets kontroll over naturkreftene av samme omfang, og, når det kom­ mer til stykket muligens større betydning, enn bruken av ild, landbru­ ket og dampen. Det kan se ut som at denne oppdagelsen kom akkurat i rette tid, særlig for land som i likhet med Storbritannia er historisk avhengige av kull, og hvor veksten i kraftforbruket er mye større enn veksten i kullproduksjonen. Kostnadene ved atomkraft er allerede sammenliknbare med kraften fra varmekilder, og vi kan rimeligvis regne med at bruken av formerings-reaktorer som produserer mer kjernemateriale, når de er i fusjon og kan utnytte det mer rikelig forekommende thorium i likhet med uran som brensel, vil bli billigere etter hvert som tida går. Det er ingen fare for at det blir noen knapphet på atombrensel på tusen år eller så. Det som holder tilbake en rask utvikling av atomenergi, er i første rekke de altoverveiende krav på våpen. Tilmed i Storbritannia med dets despe­ rate behov for brensel, vil alle nye reaktorer som blir konstruert i de nærmeste år komme til å produsere kjernemateriale for bomber, noen er i det vesentlige bestemt for dette formål.6-87 På andre plassen, ikke så mye hva konstruksjon angår som selve utviklingen, kommer som ho­ vedfaktor knappheten på forskere og teknologer. Det skyldes svikten­ de evne til å erkjenne behovet for høyere masseutdanning innen viten­ skapen, når en ser bort fra de sosialistiske land. Hvis en bare kan unngå krig, vil atomkraftens æra også med disse forsinkelser nærme seg med

764

222. Kjernekraftstasjon ved Bradwell, Essex. Varme utviklet ved atomfisjon brukes til å drive damp-turbo generatorer. Her ser man en oppladnings- og utladningsmaskin som kan supplere uraniumtilførselen, mens det fremdeles foregår kjernereaksjoner i reaktoren.

raske skritt og ved slutten av århundret vil den være hovedkilden til elektrisitet. Det kan imidlertid godt være at kraften i løpet av noen få tiår ikke vil komme fra kjernefisjon, men fra kjernefusjon, eller med andre ord det vil bli laget langsomt brennende hydrogenbomber. A oppnå dette har vist seg å være langt vanskeligere enn man først hadde trodd. Proble­ met er å oppbevare hydrogen eller deuterium ved ekstremt høye tem­ peraturer, av en størrelsesorden på hundreder av millioner grader. Ved slike temperaturer består materien i form av atskilte ioner og elektro­ ner, såkalt plasma, og det er åpenbart at det ikke er noen mulighet for å oppbevare slik plasma i noen slags materiell beholder, idet denne uopphørlig ville bli flyktiggjort. Imidlertid innebærer selve plasmaets o

765

766

natur at dets elektrisk ladede partikler blir påvirket av magnetiske felter, og det er mulig at det kan utpønskes en eller annen slags magne­ tisk flaske som kunne gjøres i stand til å oppbevare en stabil mengde plasma i en tilstand der termonukleær fusjon kan finne sted. Dette har stort sett vendt problemet mot kunsten å oppbevare enorme magne­ tiske felter, og her melder seg problemet om super-ledende-magneter som også omfatter kunsten å opprettholde temperaturer nesten like ved det absolutte nullpunkt over store volumer. Problemet med den termonukleære energi binder sammen vår kunn­ skap om kjernene med det astronomien vet om utvikling av energi i stjernene. (3.6.10.) Men for tiden er det ingen som vet - eller kunne si det selv om han visste -r hvor langt det er fram til den termonukleære ovn eller den kunstige sol. Når vi er kommet dit, vil det ingen grunn lenger være til å bekymre seg mer om energi. Vi vil bli i stand til å skaffe oss all den energi vi kan bruke. (3.6.10.11) Mens vi venter på den termonukleære energi, må det imidlertid innrømmes at utsiktene for den økonomiske bruk av fisjonsenergi har vært skuffende. I realiteten gjelder dette bare relativt, fordi kjerne­ kraftens økonomi avhenger av hvordan det vil gå med utviklingen av kildene til den konvensjonelle kraft og dennes utvikling, da begge faktorer har utviklet seg enormt i den tid som er gått siden oppdagelsen av den første kjernespaltning. Det en nå prøver å komme fram til er et likevektsnivå mellom de virkelige kostnader per enhet for kjerne- og

223 a, b. Ved å sende opp en ubemannet plastballong med fotografiske plater i en beholder (a) kan resultatene av et bombardement av kosmisk stråling registreres på en fotografisk emulsjon. En tung kjemepartikkel med stor hastighet (b) rammer og splintrer utsendte alfapartikler i en tynn stråle. Plansje 223 b er fra The Study of Elementary Particles by the Photographic Method, av C. F. Powell, P. H. Fowler og D. H. Perkins, Pergamon Press, London 1959.

767

konvensjonell energi. Dette er et stort sett kunstig beløp som avhenger av så mange andre faktorer enn fysikk, og i mange land med lite konvensjonelt brensel må nødvendigvis forhåpninger om kjerne-energi bli dempet av det faktum at det nettopp er disse land som ikke er i stand til å påkoste seg store kapitalutlegg. Mangfoldige oppdagelser av olje- og gassressurser og den økende evnen til å transportere begge deler med tankskip og gjennom rørledninger, betyr at vi ikke er så avhengige av utviklingen av kjerne-energi som vi hadde tenkt oss. Med de stadig stigende energibehov synes det likevel klart at likevektspunktet vil bli nådd og passert før slutten på århundret, hvoretter atomkjerner i en eller annen form vil bli hovedkil­ den for energi. Biprodukter av kjerneenergi-produksjon er allerede blitt til nytte for vitenskap og mennesker. Blant derp er det skaffet tilveie mange ra­ dioaktive isotoper (3.6., 10.1), effektivt registrerte atomer, som tilsva­ rer det meste av de hundre enkelt-grunnstoffer som eksisterer. Disse sporatomer avslører seg villig ved sin radioaktivitet, og dermed kan meget minimale kvantiteter av dem brukes til å følge de forskjellige slags kombinasjoner og spaltninger som atomene gjennomgår i kje­ miske operasjoner, inkludert de kjemiske forandringer som forekom­ mer i levende organismer. Ellers kan reaktorer og reaktor-produkter brukes i stedet for kostbart radium og til å fremme polymerisasjon og herding av plaststoffer. Kosmiske stråler og elementær-partikler

Et våpen med enda større kraft, men hittil uten militær anvendelse, er det studiet av kosmiske stråler som står for. Strålene ble oppdaget for nærmere femti år siden, og det var gjennom deres evne til å oppspore og utlade godt isolerte legemer det skjedde. Skritt for skritt ble man klar over deres opprinnelse i det ytre univers og deres høyt utviklede gjennomtrengningsevne. Ved hjelp av nye teknikker basert på gransk­ ning av individuelle partiklers baner i tåkekamre utført av Blackett og Skobeltzyn og av Powels fotografiske plater, ble en rekke forskjellige partikler åpenbart, og enkelte representerer så mye energi at de ikke bare kan trenge gjennom eller spalte en atomkjerne, men også få den til å eksplodere i mange biter. Av disse studiene framgår det at elektronet, protonet og nøytronet ikke utgjør de eneste elementærpartikler eller kjerner, de er bare de stabile eller langlivete. Det fins også et meget stort antall ustabile mellomliggende elementærpartikler, mesonene. (3.6., 10.3.) Studiet av disse partikler, som nå er kjent som fysikkens elementær-partikler, ble i begynnelsen av 60-årene et hodekulls kappløp. Alle forsøk på å begrense deres antall, enten ved en sammenfattende teori eller ved uttømmende eksperimenter, har brutt sammen gjennom forutsigelsen 768

224. Kjernespaltning som resultat av kollisjon mellom kjemepartikler i en moderne akselerator som f.eks. synkrotronen. Ofte er en lang rekke forskningsobservasjoner nødvendige for å oppdage en enkelt kollisjon. Oppdagelsen av anti-sigma-minus-hyperon som her er registrert ble først funnet etter utsiling og analyse 40000 enkeltfotografier ved de internasjonale laboratorier for kjerne­ forskning ved Dubna i Sovjetunionen.

769

av eller oppdagelsen av en ny partikkel eller gruppe av partikler, og det har for det meste skjedd i løpet av noen måneder. De kan allerede telles i massevis. Jeg vil nødig si hvor mange det kan bli før dette bind kommer ut. Likevel begynner nå elementær-partiklene å vise et bestemt møns­ ter. Hver enkelt er ledsaget av hva man kaller en antipartikkel, slik positronet er til elektronet. Når to slike partikler møtes forsvinner begge to ved en gjensidig tilintetgjørelse og deres energi omformes til et par fotoner. De kan også skapes som par i andre energikollisjoner mellom andre elementær-partikler. Dette viser hvor relative våre fore­ stillinger om materiell eksistens er, i det de bare har gyldighet i den verden med små energiforandringer som vi er fortrolig med. De mønstre de danner synes imidlertid å indikere at de like gjerne kan oppfattes som forskjellige tilstander av samme grunnleggende energikonsentrasjoner eller matematiske særegenheter av et slags felt dypere enn de elektromagnetiske eller konvensjonelle mensonfeltene. Mange, og kanskje de mest interessante har en ytterst kort levetid, det vil si av en størrelsesorden på 10-27 sekund, knapt nok tilstrekkelig for en partikkel med lysets hastighet til å gå lenger enn gjennom en atom­ kjerne. Studiet av fundamentalpartiklene er nå det mest spennende felt innenfor den rene fysikk, der det befinner seg på grensen til filosofi og matematikk. Jo mindre og flyktigere en partikkel er, desto større og mer kostbart er det utstyr som kreves for å studere den. Her, ved sentra som Brookhaven i USA, Dubna i Sovjetunionen og CERN i Geneve, er teori og praksis svært nær forbundet. Det planlegges og bygges appa­ ratur som koster millioner av dollar, som inneholder tusenvis av tonn betong og stål, for å teste gehalten av et stykke ren matematikk, ofte med forbløffende og uventede resultater. De har satt fysikere i stand til å trenge inn i, ikke bare atomkjernens struktur, men tilmed i nukleonenes, protonenes og nøytronenes, partiklene som atomkjernen består av. Det vil kunne vise seg at nukleonene selv har en indre kjerne omgitt av en mensonsky.

Nøytrinoer De minste og merkeligste av fundamentalpartiklene er nøytrinoene, uten masse eller ladning, og som vi vet forekommer i fire former, de som er knyttet til oppløsningen av elektroner og mu-mesoner og deres anti-partikler. De innvirker svært lett på andre partikler slik at de nesten kan gå tvers gjennom jorden uten avbøyning og de kan oppspo­ res ved at de stiger opp inni apparaturen. Etter først å være forutsagt av W. Pauli (1900-58) i 1928, er de nå blitt oppdaget, men først ved meget langdryge og kostbare eksperimenter som bare får tak i en av mange milliarder partikler. Men det kan godt være at de, trass i sin forsvinnen­

770

de lille størrelse og upåvirkelighet, har en stor rolle å spille i utviklingen av galakser og dannelsen av materie.

Ikke-bevart paritet Et annet brudd på vårt snusfornuftige syn på verden kom med den oppdagelsen som ble gjort av Lee og Yang i 1960, nemlig at det ved visse svake vekselvirkninger mellom partikler ikke ble funnet høyre- og venstrehånds-roteringer i samme antall, noe som betyr at det i univer­ set - i allfall i vår del av det - var en bestemt indre dreining som både kan eller ikke kan være forbundet med den dreining eller molekylære assymetri en finner hos levende organismer og som ble oppdaget av Pasteur. (2.5., 9.4.) En symmetri av en ganske underlig natur blir tilbake. Partikler og antipartikler roterer med motsatt fortegn. Den komplette refleksjon av en verden ville være en anti-verden.

Prinsippet om en enhetssymmetri

1 1964 kom man fram til den første begripelige beskrivelse av de såkalte fundamentalpartikler, og et prinsipp kalt (Principle of Unitary Symmetry) prinsippet om den enhetlige symmetri, ble utviklet som resultat av en bemerkelsesverdig internasjonal innsats som begynte med japaneseren Ohnuki i 1960, seinere ble tatt opp av Salam fra Pakistan og Regge fra Italia, og deretter videreført av Ne’eman fra Israel, videre Okuba, også fra Japan, og Gell-Mann fra California. De var i stand til å påvise at baryoner, eller tunge ustabile partikler med to ganger protonets masse, hadde såkalte sterke vekselvirkninger. De forekommer i et mønster, et mønstersett på åtte eller ti eksemplarer i samsvar med de forskjellige kombinasjoner av deres isotopiske roteringer eller hyperladning. Dette åpenbart formelle arrangement gav en forutsigelse om egenskaper hos en uoppdaget partikkel, o minus-baryon, med elktron-masse 1,685. En partikkel med nøyaktig disse egenskaper, og en middellevetid på 1O"10 sekunder ble siden oppdaget i Brookhaven. De teoretiske fysikere hadde til slutt vist at de hadde en metode til forutsigelse av partikler og deres egenskaper, skjønt de fremdeles ikke er i stand til å forklare den fysikalske teori bak sine forutsigelser, for eksempel på den måten Bohrs teori var i stand til å forklare Mendelevjevs periodiske tabell ut fra atomets ytre elektroniske deler. (3.5., 10.1.) Oppdagelsen av den forutsagte o minus-partikkel blir tillagt en enorm betydning fordi den for første gang bryter ned den mur som har holdt igjen den teoretiske partikkel-fysikk helt siden den nye kvanteteorien ble fremlagt i tjueåren e Vi kan nå innse at vi ikke så mye har å gjøre med enkeltelementer som med systemer av krefter eller vekselvirkninger, hvorav vi allerede 771

225. En annen viktig kjernefysisk interaksjon som har blitt observert er produk­ sjonen av den anti-kaskade-partikkelen som er kjent som positiv xi-minus (skrevet h- ). Den blir til når et anti-proton (et negativt ladet proton) virker på det normale positive proton. Når disse to partikler kolliderer, går de begge til grunne og det oppstår en anti-partikkel, den positive xi-minus (skrevet T^). Eksistensen av det positive xi-minus ble teoretisk forutsagt, men først observert noen år seinere, da den eksperimentelle teknikk var tilstrekkelig utviklet, xi-mi­ nus og positiv xi-minus er markert på diagrammet under fotografiet, de øvrige greske bokstavene referer seg til andre kjernepartikler. Fotografert ved CERN (se bilde 262).

kjenner fire, deriblant den sterkeste, kjernekraften, hvis kjerne-diameter med en rekkevidde av størrelsesorden 10~13 oppviser en energi som løper opp i titalls elektronvolt. Den nest sterkeste har en lenge vært fortrolig med som elektromag­ netisk kraft, den er omkring en hundredel så sterk. Med ubegrenset rekkevidde er dette den kraft som binder elektronene til kjernen og skaper nøytrale atomer. Så kommer den såkalte svake kjerne-interaksjon bare 10-14 av styrken til den sterke vekselvirkningen. Den har på sin side en meget kort rekkevidde og er ansvarlig for nedbrytningen av de forskjelligartede kjerner og for produksjonen av leptoner som om­ fatter foton, elektron, my-mesoner og nøytrino. Den svakeste kraften av alle er tyngdekraften, bare 10~39 av den sterke vekselvirkningen. Men denne kraft er i sin virkning også den med størst rekkevidde og dominerer form og bevegelse for store masser i universet. Alt hva 772

fysikerne hittil har gjort er å klassifisere disse krefters natur og deres innbyrdes relasjoner, deres fulle betydning er en sak for framtida. Eksistensen av kortlivete partikler viser at vår alminnelige erfaring av verden bare er sterkt begrenset, begrenset av vår evne til å fatte. Mange ting eksisterer og kan spille en uhyre viktig rolle i naturen uten at de er blitt avdekket for oss, enten fordi de er for små eller fordi de forandrer seg så raskt. Alt det vi betrakter som varig svarer bare til et lengre opprettholdt stadium i rekkefølgen av forandringer, og de ele­ menter victoriatidens vitenskapsmenn opererte med er på samme må­ ten som de var for Herakleitos en tilstand av evig forandring. Forand­ ringene behøver ikke alltid skje med den samme hyppighet. Det er atskillig som taler for at det store flertall av de elementer vi i dag kjenner på jorden har blitt bygd opp gjennom samme slags prosesser som nå foregår i atomreaktorene, bare de har vært langt mer kraftige. Det enkle faktum at de eksisterer, og deres relative rikelighet eller sjeldenhet, gir oss grunnlag til å utlede de omstendigheter hvorunder den opprinnelige formasjon av solsystemet og planetene fant sted for omrking 6000 millioner år siden. Den nye kosmologi Framgangen for vår viten om universet og interessen for det har gjen­ nomgått en eksplosiv forandring i de to siste tiår. Det er et eksempel på en stor kombinert operasjon hvorved det opprinnelige optiske studiet av universet og astrofysikkens utvikling som allerede er omtalt (3.6., 10.2), har blitt slått sammen med framgangen i vår viten om kjernestrukturen og det veldige forråd av ny informasjon som radio-astronomien har sørget for. (3.6., 10.4.) Siden 1957, begynnelsen av romalderen, har disse indirekte metoder til utforskning av universet blitt supplert med en mer direkte fram­ gangsmåte gjennom de faktiske romferder. Over hele astronomiens område har resultatene fra disse forskjellige forgreninger nå kommet til å forsterke hverandre og dette har ført til et stort gjennombrudd i vår forståelse av universet, en ny kosmologi er fremdeles i sin tilblivelse og rykker fram like raskt som vårt kjennskap til kjernefysikken. Dermed blir det desto mer problematisk å sette ned på papiret resultatet som blir foreldet samtidig som de skrives ned. Her har kosmologien, beskrivel­ sen av universet, nødvendigvis blitt forent med kosmogonien, historien om universets utvikling; den ene er ikke forståelig uten den andre. Det første vi vel bør spørre om er: «Hva er universet?» Dette har blitt et nesten like relativt anliggende som i de dager da våre ville forfedre så guder og helter på himmelen, med solvognen feiende gjennom den om dagen og månevognen om natten. Universet er så mye som vi i det passerende øyeblikk kan se eller finne noe ut om. I dag har de resultater man kom fram til med de kjempemessige teleskoper fra årtiene før

773

226. Galakser former hoved-«enheten» for kosmologen, som forsøker å be­ stemme både deres tidligere posisjoner og opprinnelige tilblivelse. Hver enkelt galaks er enten en blanding av stjerner, støv og gass, og har en spiralform - som denne galaksen i konstellasjonen Canes Venatici — eller synes å være mer amorfe og i første rekke sammensatt av bare stjerner.

krigen blitt i aller høyeste grad passert av de enda mer kjempemessige og underlige radio-teleskoper; men ingen ting peker i retning av noen grense, noe sluttpunkt - jo lenger en kan se, desto mer blir det også igjen å se. Og likevel blir alle paradoksene stående tilbake. Hvis uni­ verset er absolutt underlig og fullt av lysende objekter, skulle det gi oss en himmel som ikke var dekket av lysende punkter, men et homogent lys. Så enkelt kan det hele ikke være. En del av nøkkelen til mysteriet ligger i en observasjon som allerede er gammel, nemlig at universet synes å være ekspanderende, det vil si at galaksene beveger seg bort fra oss jo raskere desto lenger ute de er. I lang tid mente man at dette synspunkt innebar at en gang, for ikke så forferdelig lenge siden, det kunne variere mellom åtte og tjue milliarder år, måtte vår tids galakser ha befunnet seg mye nærmere hverandre. Formodningen var, slik tilfellet var for Lemaitre så langt tilbake som i 1927, at universet begynte med et slags kosmisk egg, eller som vi ville forestille oss det, en kosmisk atombombe, som eksploderte og spredte sine deler ut over et tomt rom. Og fremdeles beveger de seg og kommer 774

227. Galakser forekommer for det meste i grupper som inneholder fra et dusin og inn til hundrevis av særskilte enheter. En gruppe på fire galakser i konstella­ sjonen Leo. Stjernene (dottene) er relativt nær oss og er en del av vår egen galaks. Galaksene selv befinner seg på en slik avstand at lyset fra dem har brukt omkring tusen og halvannen tusen millioner år på å nå oss.

enda lenger fra hverandre. Dette er, med en vitenskapelig grunngivning, en tilbakevending til universaleggets gamle kosmogoni. Naturlig­ vis har det ikke skjedd uimotsagt. Den mest effektive utfordring til denne enkle skapelsesteori frem­ bragte en annen som det var like vanskelig å akseptere for vårt naive syn på hvordan tingene skjer. Den går ut på at materie kontinuerlig blir skapt på de forskjellige steder i universet, at de kommer sammen i galakser som så skiller lag og ender opp i majestetiske eksplosjoner som sprer materiens sæd ut over hele universet. Dette synspunkt deles av F. Hoyle og H. Bondi som eliminerer nødvendigheten av en spesiell begynnelse på universet, men setter i dens sted noe som er enda vanskeligere å forestille seg, nemlig en prosess uten begynnelse og uten ende. At universet er fullt av kataklysmer er blitt mer og mer åpenbart. I det minste noen av de radiokilder som vi en gang trodde var ganske nær vår galaks, vet vi nå kommer fra en eksplosjon i stand til ikke bare å ødelegge stjerner, men klynger av galakser. Enda mer nylig fant man at noen av disse objekter var ganske små, mer lik stjerner enn galakser, og at de representerte en enorm energi, tilsvarende omkring en milliard

775

soler. De må enten være svært langt borte eller enormt tunge for å kunne forklare sin svære røde veksling. Dette viser at universet kan inneholde mange andre slags objekter som er ukjent for oss og ikke kan forutsis på grunnlag av eksisterende teorier. (3.6., 10.4.) Vi kjenner til at stjernene selv utvikler seg og blir til i svært forskjelli­ ge epoker, fordi stjerner som inneholder kort-livete radioaktive ato­ mer, slik det avsløres ved deres spektra, kan observeres i de mer dunkle deler av galaksene. Spørsmålet om universets evolusjon er absolutt forbundet med dets struktur. De galakser vi ser på den største avstand innen rekkevidde, er eller var faktisk, da det første lys, den første stråling, de utsendte nådde oss, mellom fem og tjue millioner år gamle. Vi ser bokstavelig talt tilbake i fortiden. Vi må likevel si at observasjoner, eksperimenter og teorier for tiden befinner seg i en slik flytende tilstand at alt som synes fastslått er at universet har en historie. Den fysikalske teoris utilstrekkelighet Når en her vil prøve å finne vei, kommer en sikkert å få lære en del om materiens og strålingens natur så vel som om de fjerne himmelrom. De nye oppdagelser, særlig de som angår fundamental-partiklene og deres forvandlinger, har saktens satt de eksisterende teorier på en hard prøve, og det gjelder særlig lovene for den gjensidige påvirkning mel­ lom fundamental-partiklene og kjernenes beskaffenhet. Så langt det eksisterer teorier - og det må innrømmes at for mange fenomener fins det ingen teori - er de basert på ad hoc analogier med kvanteteorien anvendt på de langt sterkere krefter og mindre distanser en møter i kjernefysikken. Når de omfatter slike ting som «tåke-krystall-kule»modeller, «magiske tall» og «strangeness» kvante-tall, har de tilmed fått en aning av noe magisk - kabbalistisk. Men det kan godt være at det blir nødvendig å foreta en langt mer radikal revisjon av relativitets- og kvanteteoriene, ikke ved å flikke på de nåværende teorier med bibehold av de forutsetninger som ligger til grunn for dem, men snarere ved å gå til et grundig angrep på deres logiske og filosofiske basis. Det var på den måten de gamle teoriene ble forkastet, ved først å samle holdepunkter fra materielle eksperimenter som ikke kunne forklares og dernest stille spørsmål om grunnlaget for de argumenter som førte til den klassiske teori. All ny teori må natur­ ligvis kunne svare alle eller de fleste eksisterende fakta, men akseptert vil den først bli om den med større hell kan forene også mer omfattende erfaringsområder. Vi er nå i ferd med å tre inn i en ny fase for kritikk av fysikalsk teori, der den åpenbare malaise hos de matematiske fysikerne over utilstrekkeligheten og mangelen på eleganse ved kvante- og relativitetsteoriene har gitt grunnlag for iherdige forsøk på en radikal omdannelse. Skjønt de nye teoriene er forskjellige har de samme mål. Ett er å allmenngjøre

776

en feltteori som vil forene de hittil atskilte relativitets- og kvanteteo­ rier. Et annet er å fjerne behovet for den grunnleggende indeterminisme som knytter seg til den nye kvanteteori av 1925, særlig forbundet med Bohr og Heisenberg. Seieren vil tilfalle den som på tilfredsstillen­ de vis kan forklare den nye og fyldigere rekke av fysiske fenomener, som de intranukleære krefter og rekken av hurtig forgjengelige og omskiftelige partikler. Det er for tidlig å si hva resultatet til syvende og sist vil bli, men det må nødvendigvis være noe radikalt forskjellig fra den aksepterte ortodoksi fra de siste førti år. (3.6., 10.12.)

10.4 Elektronikk

Trådløs og ionosfære Vi har fulgt emnet kjernefysikk fram til grensene av hva vi nå vet. Men selv om kjernefysikken representerer den ytterste forpost i marsjen mot det ukjente innen eksperiment og teori, er den ikke hele fysikken og heller ikke den mest brukbare del. Faktum er at den aldri ville ha blitt til om det ikke samtidig var gjort store framskritt innen andre felter av fysikken. De aller viktigste framsteg har vært på radiobølgenes og elektronikkens område. Her har fysikkens utvikling gått parallelt med industriens. Elektromagnetiske bølger hadde som vi har sett blitt pro­ dusert av Hertz i 1886 etter Maxwells teori om deres natur og egenska­ per. Det var ikke før slutten av århundret at de ble brukt til praktisk signalisering. På den tid førte den interessen de vakte til vellykte prøver i mange land; ved Oliver Lodge (1851-1940) i England, Popov (18591906) i Russland og Bose (1858-1937) i India, blant mange andre. Full kommersiell suksess ble imidlertid ikke de kvalifiserte vitenskaps­ menns lodd, den tilkom de begavede og optimistiske amatører. En nøktern fysiker ville i begynnelsen av århundret ha sagt at det var helt umulig å sende elektromagnetiske bølger over store distanser. De ville ganske enkelt forlate jordens overflate gjennom luft og ikke kom­ me tilbake. Ikke desto mindre prøvde Marconi (1874-1937), som ikke var nok fysiker til å tro på slikt, å sende trådløse signaler tvers over Atlanterhavet og de ble faktisk mottatt på den andre siden. Dette betydde at det måtte finnes et slags speil som reflekterte radiobølgene tilbake igjen til jorden. Appleton (1892-1965) tok fatt på å studere dette i tjueårene og han var i stand til å påvise at slike lag, bestående av ioner produsert av stråling fra solen, eksisterte ikke bare på ett, men på forskjellige nivåer i atmosfærens sammensetning - i det som ble kalt ionosfæren. Han målte høyden på dem ved å sende opp meget korte signaler og målte tiden det tok å bli reflektert. Dette var grunnlaget for radar-utstyret under krigen, og det var i det vesentlige den samme metoden som allerede hadde blitt brukt med ekkolodd under den første

777

228. Et fotografi tatt omkring 1901 av Guglielmo Marconi (1874-1937) (t.v.) sammen med sin assistent George Kemp. Dette bildet ble tatt underet vellykket transatlantisk radioeksperiment.

verdenskrig for å lokalisere ubåter ved hjelp av de mye langsommere bevegelser av pressebølger i vann, og det er faktisk den samme meto­ den som brukes av flaggermus for å unngå forhindringer i mørket.

Elektronrøret

Marconis oppsiktsvekkende og uventede suksess sikret en rask utvik­ ling av trådløs kommunikasjon, om det så bare var for kommunikasjon med skip tilsjøs. Men uten den utvikling av elektronrøret som fant sted, ville den ikke ha fått den plass den nå har i det daglige liv. Hovedbidra­ gene til det tjuende århundres elektroniske fysikk er nærmest kommet likelig fra industri og vitenskap. Forvandlingen fra en laboratoriekuriositet til en salgbar vare på mindre enn et tiår er et mål for hvor raskt industrien kan absorbere og utnytte det tjuende århundres fysikk. Den innledende observasjon som førte til utvikling av elektronrøret kom fra industrien selv, faktisk fra Edisons eget forsøkslaboratorium i Menlo Park. Allerede i 1884 hadde han merket seg at den glødende tråd i en elektrisk pære kunne holde på en positiv, men ikke på en negativ ladning. Han smeltet en metallisk plate inn i glasset på pæren og fant at han kunne få en elektrisk strøm til å passere fra plate til glødetråd, men ikke fra glødetråd til plate. Dette var det første elektron røret og dets 778

229. De første elektroniske rør ble konstruert ved University College, London, av Ambrose Fleming (1849—1945). De bestod av dioder (rør som inneholdt to elektroder) og ble brukt til å korrigere radiobølger som ledd i en oppsporing av dem.

reaksjon var allerede forklart ved J. J. Thomsons elektronteori. Den varme tråden i pæren avgav elektroner som beveget seg til platen bare hvis den var positivt ladet, mens den kalde platen ikke kunne gi dem fra seg, selv om den var negativt ladet. Da røret er avhengig av elektronenes egenskaper bærer det med rette sitt moderne navn - elektronrør. I radiotelegrafien kom dobbel-elektrode-røret til nytte som likeretter. I 1905 fant imidlertid de Forest (1873-1961) fram til en viss modifikasjon, i det han ved å tilføye enda en elektrode i form av et gitter laget tre-elektrode (triode)-røret, som gav det de virkelig revolusjonære muligheter til forsterkning og utvikling av bølger. Dette hjelpemiddel muliggjorde radiotelefon og kringkasting, og det er grunnlaget for all høyfrekvensteknikk i dag, både i radio og i stadig større grad når det gjelder elektrisk kraft.

779

Forsterkning og tilbakekopling

Trioderøret og dets tallrike kompliserte avleggere er ikke bare rør, og ikke først og fremst det. Det er i egenskap av forsterker det virkelig er noe nytt, det gjør det mulig å omdanne små spennings- og strømvariasjoner til store variasjoner. Prinsippet for forsterkning er at små energiendringer direkte kan omgjøres til store. Tidligere innretninger, som vektstangen, forsterket den mekaniske aksjon, linsen forstørret bildet, men i alle slike tilfeller dreide det seg bare om omforming av energi, undertiden gikk den helt tapt. Den forsterkning som trioderøret er årsak til beror på energi tilført utenfra, men mønsteret kan den ha fått av en langt svakere energi. Trioderøret hører til de innretninger som fungerer mer på informasjon enn på kraft. Det var faktisk det første eksempel på en helt fleksibel kybernistisk anordning (3.6., 10.4) - og det var et veldig skritt i forhold til sin plumpe forgjenger, middelalderklokkas gang, eller det nittende århundres elektriske relé. Ved å kople et elektronrørs effekt tilbake til en resonnanskrets i røret selv kan en få det til å utvikle svingninger i kontrollerbare frekvenser. Disse to egen­ skaper, forsterkning og tilbakekopling zWerfeed back, gjorde på sam­ me tid trioderøret til et observasjonsinstrument og et verktøy. Det er kanskje det mest karakteristiske produkt av det tjuende århundres teknologi. Det er de samme funksjoner, mer enn den særlige måten å oppnå dem, som karakteriserer den mindre og mer allsidige etterfølger av trioderøret - transistoren. Utviklingen av rør-framstillingen ble basert på produksjonen av elektriske pærer og i sin tur ble vakuum-teknikken stimulert av de strenge krav som stiltes til rørene. Den ble i høyeste grad stimulert av den bruk som ble gjort av rør for radiokommunikasjon i de siste år av den første verdenskrig, og snart etter ved den nye brede etterspørsel etter radio. Og når det først kunne produseres billig og i stor målestokk, kunne radiorøret igjen tjene den fysiske vitenskap. Det er faktisk umulig å tenke seg hvordan den fysiske vitenskap skulle ha kunnet oppnå de resultater den er kommet fram til i andre fjerdedel av det tjuende århundre om det ikke hadde vært for den universelle bruk av radiorøret, som bare kunne bli tilstrekkelig billig ved å få en vesentlig industriell anvendelse. Utviklingen av høyspenning, vakuum og radiorør-teknikk har i det tjuende århundre ført til en integrering av den akademiske fysikk og elektroindustrien like omfattende som den en kunne finne mellom den akademiske kjemi og den kjemiske industri i det nittende århundre. En ny anvendt vitenskap var blitt til og den fikk det meget passende navn elektroteknikk.

780

Radio og radar Den første anvendelsen var en forbedring og utvidelse av radiokom­ munikasjonen. Det var en jevn tendens til stadig kortere bølgelengder, delvis på grunn av overbelastning av tilgjengelige bånd gjennom en uavbrutt vekst i tallet på radiosendere. En annen fordel ved kortere bølgelengder var den økende mulighet av å dirigere dem i veldefinerte stråler. Retningsstyrt radio begynte med behovet for å oppdage opp­ rinnelsen til tordenvær som var årsak til de plagsomme atmosfæriske forstyrrelser, og den ble seinere brukt til retningsstyrte radiosendinger over lange distanser. Men nøyaktig dirigering avhang vesentlig av å kunne bruke stadig kortere bølger, og i sin tur virket dette inn på produksjonen av rør og de kretser som ble brukt for å utvikle dem.

230. I 1921 ble regulær kringkasting påbegynt i USA og konserter ble sendt fra Haag. På slutten av 1922 satte British Broadcasting Company i gang periodiske sendinger og den 15. juni 1920 ble en konsert av Nellie Melba sendt fra Marconi Companys eksperimentelle høyspenningsstasjon ved Chelmsford.

781

Fra styrte bølger var det naturlig å gå over til studiet av refleksjon og deretter til radar. Det som umiddelbart og effektivt førte til en praktisk utvikling var den trusel om luftangrep som hang over verden før den annen verdenskrig. Da først spørsmålet om å oppdage et fly gjennom refleks av en radioimpuls var formulert, varte det ikke lenge før en organisert forskning førte til en effektiv løsning. Takket være WatsonWatts initiativ ble en radarskjerm utviklet akkurat i tide til å slå tilbake luftinvasjon i krigens andre år.6127 Kort tid etter ble det gjort enda et stort framskritt i utviklingen av hulromsmagnetronen som en effektfull kilde for centimeterbølger, idet den muliggjør en langt mer nøyaktig lokaliseringspresisjon. Etterhvert som krigen utviklet seg kom radaren til å få stadig flere anvendelsesområder; til bestemmelse av kurs, til kartlegging fra lufta, til kontroll av baner, først for fly og siden for bomber og granater. Kortbølger: Radio-astronomi

Ved slutten av krigen var utstyr for kortbølge og ultra-kortbølge kom­ met i vanlig produksjon - en utvikling som også her ville ha krevd mange, mange år under fredelige forhold - og med disse kortbølgene 231. Eksperimentellarbeid med radio-«støy» og atmosfæriske forstyrrelser ved Karl Jansky for Bell Telephone Laboratories i New York førte til oppdagelse av kosmiske radiobølger. Skjønt dette vakte en del interesse, ble det ikke gjenstand for større oppmerksomhet fra astronomenes side før etter den annen verdens­ krig, da radioastronomi ble etablert som en egen vitenskap. Illustrasjon fra et negativ levert av Karl Jansky.

782

232.1 1958 ble det imponerende radioteleskop ved Jodrell Bank fullført. Med en reflekterende overfalte på 250 fot i diameter, er det fremdeles verdens største styrbare radioteleskop.

har mennesket skaffet seg et nytt slags sanseorgan, et som er bedre egnet til observasjon og kommunikasjon over lengre avstander enn noe vanlig lys kan prestere. Mens det ved vanlige optiske metoder bare er mulig å bestemme et Ijernt signals retning og karakter, gir radar også i tillegg en koordinat for avstanden. Således er det mulig å bruke disse nye metoder til astronomiske formål, f.eks. til å få en nyttig kontroll av avstanden til månen. Mer overraskende viser det seg at solen og stjernene selv sender ut stråler av denne typen, og disse strålene har derfor ført til at en ny slags astronomi er oppstått, nemlig radio-astronomien, som har påvist eksistensen av usynlige stjerner. Mange av disse stjerner viser seg å være i en avstand som er langt større enn den optiske astronomi kan nå. De svære speil-radioteleskoper, som Sir Bernhard Lovells første ved Jodrell Bank, har vist seg å være like kostbare som partikkel-akseleratorer. De har funnet en ny anvendelse ved å følge satelitter og planetariske forsøksraketter. For­ bindelsen mellom radio-astronomi og optisk astronomi er nå blitt mer intim. Fjerne objekter som 3,C. 273, som først ble oppdaget på grunn av de sterke radiosignaler, har ikke blitt bekreftet ved optiske vitnesbyrd. De er sant å si noen ganske merkverdige objekter, tilsynelatende av stjerne-dimensjon, men av samme vekt som hele galakser og de beve­ ger seg svært hurtig, omkring en sjettedel av lysets hastighet bort fra

783

oss, og befinner seg derfor på en nesten ufattelig avstand. De kvasistellare radiokilder gir oss enda et nytt og uventet vitnesbyrd om galaksenes opprinnelse. Det er klart at vi bare er begynt å tilegne oss noen forståelse av den prosess som har utformet og opprettholdt vårt univers. (3.6., 10.3.)

Akseleratorer og magnetisk resonans Utviklingen av ultra-korte radiobølger har ført til uventede anvendel­ ser. Foreningen av elektromagnetiske bølger med elektroners bevegel­ se kan oppstå på en rekke måter og den kan brukes til å slynge ut elektroner og følgelig til å utvikle noen av de høy-hastighets-akseleratorer og synkrotoner som danner det grunnleggende verktøy for mo­ derne kjernefysikk. (3.6., 10.3.) Elektroner kan liksom fås til å ri på radiobølger, skyves avsted etter dertil egnede veivisere. Alternativt kan en få dem til å surre rundt i et magnetisk felt, enten knyttet til molekyler eller til atomkjerner. På denne måten står vi overfor to nye aspekter ved den elektroniske fysikk, elektronisk spinn-resonans og nukleær-magnetisk resonans, på mange måter noe i likhet med spektroskopi i nøyaktighet. Begge deler kan brukes til å karakterisere mole­ kyler og de er blitt et av de aller viktigste hjelpemidler i moderne kjemi. (3.6., 10.6.)

Katodestråle-rør og fjernsyn Fra J. J. Thomsons første eksperimenter og videre framover har elektronenes bevegelige stråler blitt brukt i forskjellige modifikasjoner av katodestråle-rør til å analysere raskt varierende strømstyrker ved å omforme dem til synlige, bevegelige bilder. Katode-stråle-oscillografen er i seg selv et slags tidsmikroskop i stand til å følge opp forand­ ringer langt raskere enn noe system basert på mekaniske vektstenger eller speil. Dens anvendelse i vitenskap og industri er mangfoldig. Det er en ting millioner er fortrolig med gjennom TV-skjermen. I tjernsynet blir bevegelige elektroniske stråler brukt i senderen til å avsøke elek­ triske ladninger produsert av en annen synkront avsøkende stråle som overføres til den fluoriserende skjerm i mottakeren. Utviklingen av fjernsynet foregikk langsomt, ikke bare fordi prinsippene ikke var helt forstått tidsnok (Campbell Swintons forslag etter i det vesentlige sam­ me prinsipper som brukes nå, ble framsatt i 1911) eller på grunn av tekniske problemer i forbindelse med avsøking eller med kortbølgesendinger over brede bånd. Utviklingen sakket alvorlig akterut fordi de store elektriske selskapene som hadde vokst opp på grunnlag av radio, var altfor innstilt på øyeblikkelige profitter til å gi seg i kast med kostbare nye prosjekter. Det ble overlatt til entusiastiske amatører i likhet med Baird (1888-1946) med primitivt utstyr å sørge for de avgjø-

784

233. Ved å bruke mer enn ett fast areal med åpne trådreflektorer, kan en få radiobølger fra rommet til å interferere, og etter analyse kan det oppnås stor nøyaktighet ved bestemmelse av en radiokildes posisjon. Dette radio-interferometer-areal ved Mullard-observatoriet i Cambridge måler 1450 fot i retning øst-vest. Jordrotasjonen gjør at det kan avsøke himmelen mens arealet kan justeres slik at det peker mot en særlig nord-sør-retning: ved flere avsøkninger som det tar uker å gjennomføre, kan hele den nordlige himmel-halvkulen obser­ veres.

rende framskritt og overbevise den kommersielle verden om at det her var penger å hente. Selv om fjernsynet var det mest direkte framvisningssystem basert på katodestrålene, var det ikke det eneste. Krigsbehovene, særlig behovet for å se uten å bli sett, gav grunnlag for mange andre måter. Den lange rekken av mottakere, avsøknings- og transmisjons-kretser og framvisningsmåter har nå gjort det mulig å ta fatt i en hvilken som helst slags initial-stråling - røntgenstråler, ultra-fiolette og infra-røde stråler eller kortbølge-radio - og å bruke et katode-stråle-rør til å bygge opp et bilde synlig for øyet. Betydningen av på denne måten å forstørre menneskets oppfatningsevne er særlig stor, da den menneskelige hjer­ ne for mer enn halvpartens vedkommende er opptatt med den prosess å se og tolke det som blir sett. Øye-hjerne-komplekset er, som Wiener (1894-1965)6 146 påpekte, selv en usedvanlig kompakt og effektiv nervekrets for erkjennelse, analyse og oppfølging av bilder. Å gjøre et fenomen synlig innebærer en enorm forstørrelse av vår evne til å forstå det. 785

Elektroniske prediktorer og servo-mekanismer

Enda et uforutsett biprodukt av radioteknikkens utvikling under krigen var utviklingen av elektronisk forbundne kombinasjoner mellom re­ septorer og servo-mekanismer, realisert ved prediktorer og komputere. Disse ble i første rekke brukt for sikting, styring, målsøking og eksplodering av våpen, og omfattet fra radarkontrollerte systemer for anti-luftskyts til millioner av elektroniske målsøkende granater som det avfyrte. Dette har tilført den mekaniske produksjon en ny dimensjon. På samme måten som verktøyet er et substitutt for klør og tenner, og maskinen et substitutt for arm og kropp i operering av verktøyet, er den elektroniske servo-mekanismen et substitutt for hele mennesket-øye, hjerne og hånd under ett. Det er en utvidelse av automasjonen fra å ha regulær rutinekarakter, der den gamle maskinen var tilstrekkelig, til å omfatte også variasjoner innenfor svært vide toleransegrenser. En servo-mekanisme må inneholde sensoriske elementer slik som fotoceller, og motoriske elementer slik som elektriske motorer. Den

234. Etter eksperimentelt arbeid på slutten av 1920-åra utført av John Logie Baird (1888-1946) ble en 30-linjers fjemsynsutsendelse gjennomført av BBC fra 1929 til 1935. Fra 1937 kom en regulær sending basert på 405 linjer i bruk. Bildet viser et BBC-fjemsynsstudio ved Alexandra Palace, London, i 1939. Fjernsyns­ kameraet (i midten) er utvendig sett ikke svært forskjellig fra de som brukes i 1960-åra.

786

må også inneholde en viss forbindelse mellom disse. Denne må omfatte både faste og betingede instrukser og dertil forhåndsmeldinger som kan sørge for at de forskjellige stimuli som mottas av maskinen ved hjelp av visse kretser ledes med sikte på å fremkalle de ønskede ytre reaksjoner. Disse kretser vil siden bli drøftet på et mer egnet sted i forbindelse med elektroniske komputere. Ved å kombinere bølgekretser på forskjellige måter var det mulig å ta fatt på bruken av de elektroniske bevegelsers ytterst lette og fleksible karakter til mange formål som har krevd bruken av menneskelig tenk­ ning i tidligere tider. Det som er oppnådd er en effektiv økning av hastigheten for alle operasjoner som er betydningsbærende mer enn massive i sin karakter, og det med en faktor som går opp i flere hundre eller flere tusen. Det vil si at det i løpet av et titusendels sekund kan gjøres noe som på grunn av den bastante materies grunnleggende treghet ville ta ett minutt med mekaniske midler. Samtidig er det også mulig på en svært liten plass å komprimere elektriske kretser, som hvis de skulle skiftes ut med mekanisk opererte deler, ville oppta mange tusen ganger så stor plass. Og ennå er denne prosessen med å konstruere miniaturer bare i sin begynnelse. Nye utviklingstendenser gir visshet om at denne prosess med forsering av hurtighet og reduksjon av plass vil gå langt videre. I germanium-transistoren, en fjern etterkommer av krystallapparatets metalltråd i den trådløses første dager, tar elektroners bevegelse i en krystallinsk halvleder samme plass som deres bevegelse i et vakuum. Den har allerede erstattet ventiler for mange formåls vedkommende, spesielt der liten størrelse er viktig; og andre nye materialer spesielt beregnet for større sensivitet vil antakelig supplere den. En liknende funksjon blir utført av holdbare magnetiske substanser for å sikre desisjons-elementer for lagring av informasjon.

Elektroniske komputere. Kybernetikk Men den moderne elektronikks hjelpemidler er ikke så mye å finne i komponentene selv som i måten de kombineres på. Også her var det for å tjene krigsformål at det ble nødvendig å lage innretninger som raskest mulig kunne foreta de sammenfatninger og utregninger som skulle til for å utløse kompliserte operasjoner i forbindelse med dirigering og nedslag og beregning av granat- og rakettbaner. Dette gjorde det mulig ved slutten av krigen å utvikle de første helt elektroniske regnemaski­ ner. Som regnemaskiner begynte de der den mekaniske regnemaskinen gav opp for mer enn hundre år siden, da Babbage med enorme omkost­ ninger hadde forsøkt å lage en maskin som kunne regne ut matematiske tabeller raskere og mer nøyaktig enn den menneskelige regnemaskin var i stand til. Vi har ennå bare begynt å ane mulighetene for de elektroniske regnemaskiner. Vi står foran et allmenngjort instrument

787

235. En moderne computer-installasjon -«Atlas»-computeren ved University of London Institute of Computer Science. Bildet viser operasjonsfeltet (t.v.) med papirtape-lesere og puncheoperatører, (i bakgrunnen) magnetiske tape-enheter, (i midten) hovedkontrollposten og (t.h.) kortlesere og puncheoperatører.

med evne til å overføre de kompliserte og tilrettelagte prosesser som utføres i komputerens hjerne til elektroners bevegelser. En slik maskin er ikke bare i stand til å utføre nøyaktige ordrer den har mottatt, den kan også - og det er den vesentlige fornyelsen reagere på uforutsette situasjoner, avhengig av den verdi som de første trinn av dens egen kalkulasjon representerer. På samme måten som servo-mekanismene - som den er en høyt spesialisert og forfinet utgave av - kan den reagere på uforutsette omstendigheter. Ved å velge ut resultater som stemmer innbyrdes overens og forkaste dem som ikke gjør det, begynner den allerede å vise noen av de karakteristiske trekk ved skjønn og lte ring. Den finner ut lettere måter å gjøre ting som allerede en gang er gjort, til en viss grad stiller den opp sine egne regler etter hvert som den går videre. Og mens alt dette foregår må den innvendig bære med seg et stort antall data og informasjons-bz/er, noen levert utenfra, andre samlet sammen av maskinen med krav om å bli tatt vare på for seinere bruk, holdt på plass på ubestemt tid, men frigitt etter anmodning. Dette er hukommelsen, det vesentlige trekk ved den elektroniske regnemaskinen. Mens et visst antall hukommelser er sta­ tiske av natur, opptatt ved magnetiske tegn på bånd eller tråd, eller ved montering av tråder og magnetiske rammer, er andre avhengige av å resirkulere beskjeden i det uendelige i en elektronisk krets. Wiener har i sin bok vist at kybernetikk (eller rormannskunst) er en ny gren av den skapende vitenskap som forener matematikk, elektronikk og kommu­ nikasjonsteknikk. Den er ledet av informasjonsteori6'23 og har forgre788

ninger med nervesystemets fysiologi og psykologien selv. Muligheten av å konstruere hva som kan kalles effektivt tenkende maskiner, uan­ sett hvor lavt tankens nivå måtte være, vil nødvendigvis få en dypt­ gående innflytelse, ikke bare på vitenskapen, men også på det økono­ miske og sosiale liv. (3.6., 11.7) Elektronets bølgekarakter Mens kontrollen med lange elektro-magnetiske bølger sørget for nye teleskoper, har kontrollen med selve elektronenes bølger gitt oss nye mikroskoper. I sin teori av 1924 hadde de Broglie antydet at hvert enkelt elektron var ledsaget av en bølgelengde omvendt proporsjonal med dets hastighet. Tre år seinere oppdaget Davisson (1881-1958) og Germer tilfeldigvis bøyning av elektroner i krystaller, analogt med røntgenstrålenes bøyning i krystaller som var oppdaget fjorten år tidli­ gere . Denne oppdagelsen kan ha kommet i et forsøk på å få bekreftet de Broglies teori. Faktisk ble den gjort helt eksperimentelt, og det lovlig seint. Elektronenes bøyning kunne ha blitt observert før oppdagelsen av røntgenstrålene, for tynne elktronbunter hadde blitt skutt gjennom metallplater så langt tilbake som i 1894, men ingen hadde tenkt på å fotografere de strålene som oppstod. Hvis elektron-bøyning hadde blitt observert og deretter elektronenes bølgekarakter utledet, ville hele utviklingsretningen for det tjuende århundres fysikk blitt forandret og utviklingen sannsynligvis ha gått langt hurtigere, skjønt de samme oppdagelsene sannsynligvis ville ha kommet i en annen rekkefølge.

Elektron-mikroskopet Også før parallelliteten mellom elektroner og lys i deres dualistiske rolle som partikler og bølger var erkjent, hadde tanken på å bruke avbøyende elektroniske og magnetiske felter til å fokusere dem dukket opp. Vi vet nå hvordan vi skal konsentrere og fokusere elektroner for å utnytte alle de brytnings- og interferens-teknikker som allerede brukes i vanlige optiske instrumenter. Vanskeligheten var først og fremst av eksperimentell karakter, idet elektroner kan bevege seg fritt i et va­ kuum og «linsene» for dem måtte være immatrielle, elektriske eller magnetiske felter, men problemet ble mestret ved at teknikken utviklet seg og en ny vitenskap, elektron-optikken, oppstod. Dens største triumf var elektron-mikroskopet. Det vanlige lys-mikroskopet er be­ grenset ved størrelsen på det objekt det kan observere. Det er en følge av de grove bølger som medvirker, og selv om en lysbølge for våre øyner er en bitte liten ting - mindre enn en femtitusen-del av en tomme - er den likevel stor sammenliknet med atomets dimensjoner, faktisk 2000 ganger så stor. Nå kan elektroniske bølger gjøres langt kortere enn det, og det passer bra å anvende dem med en bølgelengde på omtrent en

789

236. Elektron-mikroskopet som utnytter en elektronstråle i stedet for en lysstråle muliggjør en forstørrelse på flere hundre tusen ganger. De instrumentene vi her ser finnes ved Shanghai Electron Optics Research Institute.

tidel av en atom-diameter. Ved en kombinasjon av elektriske eller magnetiske linser skulle det dermed være mulig å imitere et mikroskop der forstørrelsen kunne gjøres hundre eller tusen ganger større enn en kan oppnå ved et lys-mikroskop. Ruzcka lyktes med å gjøre dette og han bygde det første elektroniske mikroskopet i 1937. Siden den gangen er de blitt betydelig forbedret i rekkevidde og forstørrelse, slik at objekter så små som enkelte molekyler tydelig kan ses. Når objektet selv kan sende ut elektroner, slik et opphetet wolfram-punkt i et feltemisjons-mikroskop, er det mulig å se alle de individuelle atomer. Elektron-mikroskopet er et tilmed større framskritt i forhold til det vanlige mikroskop enn mikroskopet var for øyet overlatt til seg selv. Det gjør det mulig for oss å se og reprodusere hele rekken av strukturer, fra dem som er klart synlige ved hjelp av et alminnelig mikroskop ned til dem som praktisk talt har atomet^dimensjoner. Det er den mest direkte metoden å føre de små objekters struktur innenfor rekkevidden av våre vanlige sanser. Det er dermed av stor filosofisk betydning fordi det gir oss en synlig realitet til enheter som molekyler, som først ble oppfattet som abstrakte hypoteser. Strukturer av den slags dimensjoner er mest interessante og vesentlige for forståelsen av livets karakteristiske egenskaper. (3.6., 11.3)

790

10.5 De faste legemers fysikk

Skjønt den første tilsynekomst må dateres tilbake til 1920-årene, har betydningen av de faste legemers fysikk vokst med økende hastighet, og det er først i de aller siste år den er blitt dominerende innen det meste av fysikkens praktiske og teoretiske sider. Det er nødvendigvis en konsekvens av den første forståelse av de faste legemers struktur, både i deres regulære form som krystaller eller i irregulær form som glass. Inntil trettiårene var en nødt til å sanse de faste legemers egenskaper, som er så vesentlig for alle sider av de tekniske prosesser, enten ved hjelp av hånd eller øye eller ved å la dem måle på forskjellige måter. Disse måleoperasjoner var av vesentlig praktisk verdi, men manglet ethvert tilsnitt av vitenskapelig betydning. Når vitenskapen først gav seg i kast med studiet av de faste legemer i 1920-årene, var det for å oppdage at de faste stoffers mekaniske opp­ treden var helt forskjellig fra det en hadde forutsett på grunnlag av 237. Mikrofotografisk bruk av lys på en trigonal snøkrystall. Denne krystall har ekstra tilvekster ved hvert av sine tre «hjørner», linjene viser hvordan krystal­ len har vokst.

48.

791

deres struktur, selv om strukturen i det alt vesentlige var korrekt oppfattet. Denne var som vi nå skjønner en struktur som tilhører hva en har kalt den ideelle krystall, den krystall der hvert atom hadde sin regelmessige plass i et tredimensjonalt romgitter. Men de virkelige krystaller har neppe noen sinne svart til dette idealbilde. I. Joffes (1880-1960) arbeid var det første som viste hvor begrenset dette bildet var. Ved sitt studium av bergsalt var han i stand til å vise at krystaller, hvis en fjernet ufullkommenheter i deres overflate, kunne få en styrke langt større enn en kunne måle i ubehandlede krystaller, og samtidig ble de langt mer plastiske. Liknende resultater ble funnet for glass av A. A. Griffith, som i 1920 påviste at dets svakhet skyldtes svært fine sprekker som utløste større. Denne typen ufullkommenheter ble gjenstand for en allmenn teori som i første rekke skyldtes arbeid utført av G. I. Taylor, som forklarte denne mekaniske svikt ved hjelp av dislokasjoner eller steder der rekker at atomer var ute av takt med hverandre. Seinere viste F. C. Frank og W. T. Read hvordan grupper av dislokasjoner, som hver for seg bare kunne bevege en enkelt rekke av atomer, kunne mangfoldiggjøre og utvikle hele kjeder av dislokasjoner som var i stand til å produsere store forskyvninger. Denne mekanismen som var basert på spiraler utviklet ved rotasjoner rundt dislokasjoner, ble også tillagt fenomenet krystallisk vekst. Dette kan nå brukes mekanisk til kunstig å dyrke de enestående perfekte krystallene som kreves til mange fysi­ kalske instrumenter. Den nye metallurgien

Metallurgi som lenge har vært en høyt utviklet syssel, hadde inntil midten av århundret manglet et vitenskapelig grunnlag. Metaller og legeringers egenskaper kunne måles og modifiseres empirisk, men kunne ikke forutsis i atomære former. Nå, med den nye metallurgien, er dette blitt mulig og tilmed nødvendig for å møte kjerne-, rom- og rakett-teknikkens ekstraordinære krav. En anvendelse er produk­ sjonen av super-harde og super-robuste materialer. En konsekvens av dislokasjons-teorien er at alle materialer viser sin største styrke når de er meget tynne, spesielt i naturlig eller kunstig produserte børster, hvis fenomenale styrke først ble påvist av Z. Gyulai i 1954. Piezo-elektrisitet og magnetostriksjon

Krystallenes mekaniske egenskaper er nær beslektet med elektriske og magnetiske effekter. I det første tilfellet har vi fenomenet piezo-elektri­ sitet, som ble oppdaget av Pierre Curie og som opptrår i krystaller med lavere symmetri. Dette har i seinere tid vært brukt enten til å oppdage små trykkvariasjoner, som i ekkolodd, eller omvendt i transducer til å

792

utvikle supersoniske vibrasjoner, f.eks. i tannbehandling. Forand­ ringer i lengde som skyldes magnetisering eller magnetostriksjon kan brukes til liknende formål. Super-ledere

En effekt som først ble oppdaget av H. Kamerlingh-Onnes (1853-1926) ved begynnelsen av dette århundre var at enkelte metaller og legeringer mistet sin elektriske motstand nesten fullstendig ved temperaturer nær det absolutte nullpunkt. Dette var fenomenet super-ledningsevne. I 1920-årene fant Kapitza og andre at denne effekten ble ødelagt av magnetiske felter, som satte en absolutt grense for den mengde strøm en metalltråd med superledningsevne kunne bære før den ble stoppet av sitt eget felt. Dette fenomenet ble ikke forstått før en mer adekvat teori var utarbeidet av J. Bardeen i 1956. Enda seinere ble det oppdaget at visse legeringer er enestående resistente overfor magnetiske feltforstyrrelser. Veien var nå åpen for bruk av nesten uendelig vedvaren­ de strømstyrker til å utvikle meget store magnetiske felter uten alvorlig krafttap. Dette kan være et vesentlig skritt til å lage de magnetiske flasker som kreves for termonukleær energiproduksjon og gir også håp om billig kraftoverføring over store avstander. Halvledere og transistorer

Den kanskje viktigste siden ved de faste stoffers fysikk er i dag den som baserer seg på de elektromagnetiske egenskaper hos lett ufullkomne krystaller. Dette var et biprodukt av den meget enkle metoden for fysisk renskning kalt «sone-smelting» (en metode som jeg selv tilfel­ digvis introduserte så langt tilbake som 1927, men ikke fant noen bruk for). To krystaller, f.eks. av germanium, kan prepareres, en med bare en beskjeden overflod av elektroner og en med mangel på elektronereller hull. Sammen danner de den følsomme p-n-forbindelsen, som danner grunnlaget for /ranszsfor-teknologien.

Lasere En form for lysstråling, radikalt forskjellig fra alt som tidligere var kjent, ble presentert i 1960 ved T.H. Maimans oppdagelse av laserprinsippet. Denne skrev seg ikke i første rekke fra optiske studier, men fra arbeidet med mikrobølge-utviklingen, som førte til at molekyler kunne fås til å vibrere i resonans med det elektriske felt. Dette førte til oppfinnelsen av de første masers eller A/icrowave Amplification through Stimulated Emmision of Eadiation. Ved et tilsvarende slum­ petreff ble det oppdaget at lett urene krystaller som f.eks. rubiner, når de ble riktig kuttet og behandlet, kunne fås til å reflektere synlig lys på

793

238. Dislokeringer i krystaller kan oppdages ved bruk av elektronmikroskop. Denne elektron-mikrografiske transmisjon av en jern-nitrogen-blanding (0-01 wt, per cent, nitrogen) viser materialet etter at det har blitt nedkjølt fra 550 C og deretter lagret i tre dager ved 100°C, hvoretter det ble utsatt for belastninger. Dislokeringer (som en kan se som linjer) viste seg i legeringens krystallinske struktur, men jern-nitrat-bunnfall vanskeliggjorde dislokeringene. Fotografiet tatt ved National Physical Laboratory, Teddington, Middlesex.

en måte som var koherent med alle atomene medvirkende i harmoni, og følgelig med enorm intensitet, smal stråle og renhet. På den måten kom /flser-prinsippet til å bli den største praktiske fysikalske oppdagelsen i den seinere tid. Det er noe langt mer enn et hjelpemiddel. Forandringen fra inkoherent til koherent utstråling av lys er å likestille med over­ gangen fra væske til krystall, eller i et begrep fra menneskets historie, overgangen fra en irregulær horde med krigere til disiplinerte soldater i rekke og rad. Og siden har en funnet at laserprinsippet og transistor-prinsippet kan gå sammen, en enkel elektrisk strøm kan fås til å utvikle lys ved en p-n-forbindelse, og dette lys kan ved en egnet tilpasning til krystallens størrelse gjøres om til å lase, det er at den kan sende ut enormt intense stråler i en bestemt retning. Det er på det rene at laserprinsippet bare er en begynnelse på en veldig og omfattende utvikling av fysikk basert på høy presisjon, noe som er absolutt grunnleggende for virksomt kon794

239. En laser i operasjon med lysstrålen modulert for å sende ut informasjon. Den unge kvinnen sitter foran et fjernsynskamera. Det modulerte elektroniske signal fra kameraet er koblet til laseren (foran t.v.) og den modulerte lysstrålen går så til den teleskopformede mottakeren (bakgrunnen t.h.). En regner med at det vil bli mulig å formidle milliard samtidige telefonsamtaler og tusen særskilte fjernsynskanaler på en enkelt laserstråle. Fotografert av North American Aviation, Inc.

trollsystem i rommet og dermed i vår militariserte verden som neppe vil komme til å mangel midler til å utvikle det. Laseren er allerede den dødsstrålen som science fiction-forfatterne drømte om for femti år siden, slik Wells gjorde det i The War of the Worlds, men heldigvis vil den sannsynligvis nå finne en mer defensiv rolle som et anti-nukleært rakettredskap. Analog til lasereffekten er på mange måter Mossbauer-effekten, som imidlertid er produsert ved spontane radioaktive forandringer. Oppda­ gelsen av effekten ble i 1961 belønnet med Nobelprisen. Her fant man at en spesiell isotop av jern, Fe-57, sendte ut gammastråler i kjeder med ekstraordinært lave bølgelengder og dertil med ekstraordinært nøyak­ tige frekvenser. Om atomene befant seg i faste posisjoner, slik tilfellet er i en krystall av jern, ville disse kjedene bli utsendt sammenhengende, og oppvise en ekstremt høy standard hva frekvens angår, hundre ganger bedre enn noe som var kjent tidligere. De var derfor i stand til å 795

måle svært små bevegelser og endog til å bekrefte Einsteins teori i et jordbundet laboratorium. (3.6., 10.2) Det er allerede på det rene at de faste legemer inneholder enorme muligheter til å forsterke og raffinere de eksisterende fenomener innen fysikken og at vi allerede har begynt å berøre disse muligheter. Hittil har de merkverdige effekter en kan finne hos forskjellige stoffer, f.eks. magnetjernstein, den første magnet, for det meste vært oppdaget rent tilfeldig. Det er innlysende at langt mer virkningsfulle resultater hadde blitt nådd ved en systematisk utforskning ledet av teori. I denne mening må vi kunne vente å se fysikkens grenser enormt utvidet med dertil svarende anvendelser innen alle andre vitenskaper.

10.6 Fysikken og materiens struktur

Molekylar arkitektur og kjemi Lenge før elektronmikroskopet ble utviklet, var det oppstått en langt mektigere, om enn indirekte måte til å kunne se enda finere strukturer. Det var et resultat av von Laues og Braggs originale oppdagelser av røntgenstrålers brytning ved hjelp av krystaller. (3.6., 10.1.) Disse metodene til analyse av krystallstrukturen er nå blitt så fullkomne at det er mulig å bestemme detaljerte posisjoner, størrelser og former av atomer og temmelig kompliserte molekyler i et meget stort antall tilfel­ ler. Eksempelvis ble penicillin-molekylets struktur først utarbeidet ved rene røntgenstråle-metoder før den ble bekreftet gjennom kjemisk analyse.6164 Professor Hodgkin, som for en stor del var ansvarlig for penicillin-strukturen, ledet siden en annen gruppe i arbeidet med strukturen av vitamin B12, anti-pernisiøs-anemi-faktoren. Dette kompliserte molekyl, med atomer som inneholder lange sløyfer så vel som ringer, ble fullstendig analysert med bare tilfeldig støtte fra kje­ miens side. Det var blitt mulig utelukkende med utstrakt bruk av komputere. Det viser seg nå at vi har en pålitelig, men fremdeles kostbar og tidkrevende metode til å klarlegge mange av biokjemiens sentrale kompliserte molekyler og til syvende og sist selve proteinene. Røntgenstrålene har vist oss atomene som klart avgrensede, mer eller mindre sfæriske legemer av forskjellig størrelse avhengig av sin indre konstitusjon, at de videre innenfor molekyler eller i krystaller har relativt konstante og målbare innbyrdes avstander. De fantasibilder av molekylene som Kekulé og det nittende århundres forskere i organisk kjemi hadde tegnet opp for å illustrere de logiske konsekvenser av kjemiske reaksjoner viste seg å ha et materielt og romlig grunnlag. Røntgenstrålene er ikke de eneste kortbølge-strålinger som kan brukes til å avdekke molekylenes og krystallenes struktur. Elektronavbøyninger har også blitt brukt i stor utstrekning, spesielt ved studiet av 796

overflate-effekter som ofte er av vital interesse, og for å bestemme strukturen av molekyler i gasser. I seinere tid har også bøyning ved krystaller av nøytroner fra reaktorer vært brukt. De har den store fordel at de kan gi informasjon om atomkjernene istedenfor om elektronskyene. På denne måten er det påvist at det eksisterer en anti-ferromagnetisme, der atomenes magnetiske momenter er arrangert for å nøytralisere hverandre istedenfor å forsterke hverandre, slik de for eksempel gjør i ferromagnetisk jern.

Molekylenes indre vibrasjoner Det bilde som røntgenstrålene har gitt av molekylene måtte nødven­ digvis bli statisk. Det var en lang eksponeringstid der enhver indre bevegelse ble utvisket; men det tjuende århundres fysikk kom til å overvinne også denne mangel og gi informasjon om molekylenes dy­ namiske atferd på en måte som tilsvarte en film om deres bevegelser. Dette var et resultat av å anvende kvanteteorien på grunnlag av mole­ kylenes spektrer, i første rekke i infra-rødt, hvor lysets vibrasjonsperiode kunne tones inn med atomenes naturlige vibrasjoner i molekyle­ ne. Alternativt kunne, som Raman og Mandelstam påviste i 1928, verdien av disse frekvenser finnes gjennom de ørsmå forandringer som oppstod i fargen av synlig lys som ble lett spredt av molekyler. Vibrasjonsratene i de forskjellige deler av molekylene kom til å gi ekstremt nøyaktige målinger av de krefter som holder atomene sammen i disse molekyler. De nye fysikalske metodene bygde på denne måten opp et kvantitativt bilde, komplett med avstander og krefter, av det som før hadde vært en rent formell beskrivelse av hvordan molekylene ble holdt sammen i termer basert på slike kvalitative begreper som valens og affinitet.

Nye teorier i kjemien I 1920 var det blitt mulig å gi den anorganiske kjemi en ny tolkning i fysikalske begreper. Det skjedde på grunnlag av teorier utviklet av Kossel (1888-1956), og Lewis og Langmuir, som baserte dem på det enkle Bohr-atomet, som kunne tilføres eller tape elektroner og dermed bli en positiv eller en negativ ion. Dette betydde en svær gevinst i rasjonalitet. Det nittende århundres kjemi kunne finne enkle formler for forbindelser, men kunne ikke forklare disse forbindelsers egenska­ per, heller ikke hvorfor noen ble inngått og andre ikke. Den nye forståelse av atomet gjorde det nå mulig å forklare begge slags fakta, den kunne gjøre kjemien mindre avhengig av hukommelse og mer av utledninger fra noen få enkle prinsipper. Kjemiens alminnelige område kunne nå deles i fire underavsnitt: De sjeide gasser, der alle elektroner forblir forbundet med atomer; metallene, der det er overskudd på

797

240. Naturlig forekommende krystaller av mineralsubstanser kan ha sin egen store skjønnhet og kan samtidig gi røntgenstråle-analytikeren en nøkkel til deres struktur. Krystaller av kvarts.

elektroner; ikke-metaller, hvor det er underskudd på elektroner; salter, hvor det finner sted utveksling mellom metall- og ikkemetall-ioner. Dette er den moderne versjon av det arabisk-paracelsansk-spagyriske system med kvikksølv, svovel og salt. (2.4., 7.2.) Analogiene fra det ytre utseende som det var basert på, finner sin forklaring på kvanteteoretisk grunnlag. (2.5., 9.4.) Med utviklingen av kvanteteorien kunne dette generelle bildet i sin tur bli kvantitativt; i tilfellet salter og ioniske krystaller kunne de krefter som holder hele krystallen sammen uttryk­ kes ved hjelp av kjente elektroniske potensialer. Mineralenes kjemi

Dette hadde en umiddelbar virkning for forståelsen av mineralenes og bergartenes kompliserte kjemi. Sir Lawrence Braggs detaljerte analyse av røntgenstråler, kombinert med V. M. Goldschmidts (1888-1947) omfattende oversikt over alle grunnstoffene og Paulings teoretiske innsikt, viste at mineralstrukturenes stabilitet, og dertil deres fore­ komst i jordskropen, utledes av meget enkle betraktninger. Et stabilt mineral forekommer faktisk når et passende antall av de dertil hørende atomer, som kan betraktes som kuler av forskjellig størrelse, pakkes tett og regelmessig sammen. Mineralverdenen ble forvandlet fra et kaos den hadde utgjort til orden, og den nye kunnskap var umiddelbart av verdi for forståelsen av grunnstoffenes fordeling i bergartene og dermed for hvordan man skulle finne dem. Krystallstrukturen kom faktisk til å gi nøkkelen til formuleringen av prinsippene for geokje­ mien, noe som førte til at en kunne følge bergartenes forandringer på kort og lang sikt gjennom erosjon, avleiringer, foldning og vulkansk aktivitet. 798

Metallers og legeringers elektroniske teori Et fremskritt av større praktisk betydning ble gjort ved anvendelsen av røntgenstråler til analyse av metaller. Disse viste seg å ha eksepsjonelt enkle krystallstrukturer, noe som forklarte hvor lett de lot seg blande i legeringer. Her fant man at tallet på frie elektroner, som på samme tid gjør metaller reflekterende og elektrisk ledende, kom til å få en domine­ rende innflytelse, og en begynnelse kunne gjøres på en rasjonell me­ tallurgi, så en ikke måtte nøye seg med forsøk-feil-metoden. Strukturstudiene gjorde noe mer: De forklarte de viktigste, økonomisk ver­ difulle egenskaper ved metallene - deres plastisitet og herding, midler hvormed metaller kunne smis, valses og trekkes - det ble muliggjort å ta fatt på en rasjonell kontroll med disse prosesser. (3.6., 10.5.)

Kvanteteorien anvendt på valens og interatomiske bindinger Men når det gjaldt forbindelsene mellom ikke-metaller, var problemet svært meget vanskeligere. Det var først i 1927 den første nøkkel til å forstå kreftene mellom dem ble funnet. På en måte som bare kunne forstås i kvanteteoriens begreper var de avhengig av muligheten til å utveksle identiske elektroner som i fellesskap var delt av et atompar. Det var først i 1934 at en kvantitativ framstilling av en homopolar eller elektron-delende binding ble utarbeidet av Heitler og London (1900— 1954) og anvendt på det enkleste tilfellet, nemlig hydrogenmolekylet med to protoner og elektroner. Skjønt denne metoden ikke kunne anvendes kvantitativt på de mer kompliserte tilfeller, førte den til en fysikalsk forståelse av de fleste hittil helt vilkårlige og rent eksperi­ mentelle fakta innen kjemien. Den forklarte de kjemiske reaksjoners allmenne natur, og hvorfor i hver reaksjon en viss varmemengde ble frigitt eller absorbert, i samsvar med forandringene i elektronenes energinivåer i innlednings- og avslutningsfasen. Den kastet også lys over de viktigste praktiske utviklingstrekk i det tjuende århundres kjemi, de av reaksjonene som ble befordret ved kunstige katalysatorer eller naturlige ensymer, idet begge deler virker ved å redusere den energi som kreves for å få i stand begynnelsen av den kjemiske reak­ sjon, skjønt de ikke påvirker dens avslutningsfase. Den har også belyst mekanismen for kjedereaksjoner, som enten i den raske form med forbrenning i en motorsylinder eller med polymerisasjon for framstil­ ling av plast, er blitt av vesentlig industriell betydning.

Forholdet mellom kjemi og jysikk En må imidlertid ikke tro at kjemien som et resultat av alle disse framskritt bare er blitt en gren av fysikken. Det som har skjedd er at fysikalsk teori og fysikalske eksperimentelle metoder i voksende grad

799

har gjennomtrengt og rasjonalisert de gamle kvalitative idéer og en praksis som var basert på tommelfingerregelen hos de tidligere kjemi­ kere. Ved å håndtere mer og mer intrikate og ustabile forbindelser, er kjemien blitt stadig mer vidløftig, og det har skjedd like raskt som dens sentrale doktriner er blitt omformet av fysikken, om ikke enda raskere. Fysikken er et verktøy for kjemikeren på samme måten som kjemien er et felt der fysikeren driver intellektuelle øvelser.

Vitenskapene om vår jord: Geologi og geofysikk Den stilling vitenskapene om vår jord inntar - geologi, oseanografi og meterologi - er forskjellig fra de grunnleggende vitenskaper fysikk og kjemi. Dette kommer av at de mangler den samme grad av allmen utbredelse, i det de mer er opptatt med særlige steder og tider, enn med å finne lover for alle steder og alle tider. De omfatter mer beskrivende og historiske, og mindre logiske og matematiske elementer. De er

241. «Mohole»-prosjektet til boring under havbrunnen og gjennom Mohorovicic’s diskontinuitet i jordskorpen og inn til mantelen er et omfattende foretak. Første trinn av USA’s forsøk i mars 1961 trengte gjennom vel 3000 m vann, 500 fot sediment og 50 fot fjell. Borestengene, som blir montert den ene over den andre i boretårnet etter hvert som gjennomboringen skjer, ses på dekket.

800

-graphies mer enn -logies. Skjønt de har vokst veldig i omfang består de forandringer som har funnet sted derfor mest av nye teknikker og nye idéer overtatt fra fysikk og kjemi. I den første del av det tjuende århundre bestod geologiens utvikling stort sett av innsamling av nye fakta. Disse har imidlertid fått umåtelig meget større presisjon og omfang. Under presset fra en stadig voksen­ de etterspørsel på olje, kull og metaller har metodene for undersøkelser blitt fullstendig forandret. Det har oppstått en ny geofysisk vitenskap som til bruk i felten, delvis tilmed fra luften, har utviklet de mest raffinerte måleinstrumenter for gravitet, seismologi og magnetisme. Den informasjon de gir om jordskorpens natur tusener av fot nedover har blitt sammenført med observasjoner fra borehull. De største av disse, de såkalte «moholes», er allerede kommet langt hva forberedelser angår. De vil bli boret både av amerikanske og sovjetiske geofysikere i de tynne lag av jordskorpen, det vil si omtrent fem kilometers dyp under havbunnen, sammenliknet med tretti eller mer som dekker kontinentene. Målet er med seismiske metoder å nå under den diskontinuitet som skiller de lette og de tunge bergarter i jordskorpen og som ble funnet av A. Mohorovicic (1857-1936). Tidlige­ re tiders geologer med sine små hammere er like passe som de tiders gullgravere med deres esler, hakker og kar. I deres sted er kommet hærskarer av ingeniører og vitenskapsmenn, med fly, lastebiler og boremaskiner, og deres arbeid blir ledet av strukturteorier, deres re­ sultater sjekket av laboratoriebaser. Det er på dette felt at sosialistiske økonomier frigjort fra de restriksjoner og hemmelighetskremmerier som følger med rivaliserende kommersiell utnyttelse av mineraler har kommet langt foran; Azerbaidzjan utdanner flere innfødte feltgeologer enn England. Men i årtiene etter krigen har disse masseobservasjoner blitt supplert med observasjoner utledet av andre metoder, og resultatet er at det har funnet sted en stor revolusjon i geologien, i det minste på størrelse med den som etablerte tidsrekkefølgen mellom jordlagene og forskjellen mellom de sedimentære og de vulkanske prosesser i begynnelsen av det nittende århundre. (2.5.,9.5.) Det er nå i stigende grad blitt erkjent at mønsteret for den nåværende fordeling mellom land og hav, eller kontinent og oseaner, er høyst forskjellig fra hva det var i tidlige geologiske perioder. Ikke bare er det åpenbart at hele vår jord har vist forskyvninger, men kontinentene har beveget seg i samsvar med en hypotese som ble lagt fram av Wegener (1880-1930) i 1912 på grunnlag av den måten disse kontinentene synes å passe sammen som biter i et puslespill og av den tilsvarende fordeling av.dyr og planter. Denne tanken ble i et halvt hundre år avvist med forakt av geologene, som ikke kunne innse hvordan så bastante ting som kontinentene kunne bevege seg. Men nå har bevisene blitt så overveldende at de også ser det. Vitnesbyrdene skriver seg fra to forskjellige kilder: Den ene er at en 801

har begynt den geologiske utforskning av de fire femdelene av klodens overflate som er dekket av hav. De store framskritt innen den fysikals­ ke oseanografi (3.6., 10.6.) har avslørt et uventet mønster for havbun­ nen, et mønster av revner som løper langs midten av alle oseaner og rundt det antarktiske kontinent. Det kom til å vise seg at disse revnene stadig vider seg ut, en prosess som foregår nå, og oseaner som Atlan­ terhavet står for den forskyvning av kontinentene på begge sider som har stablet opp fjellsystemer som Himalaya, Alpene og Andes. Andre vitnesbyrd kommer fra studiet av paleogeomagnetismen. Det har vist seg at bergartene har beholdt den retning for de magnetiske krefter som hersket den gangen de ble avsatt. I India er det dermed mulig å finne ut at man en gang har befunnet seg i nærheten av Sydpo­ len, og en kan finne ut at en stor del av Storbritannia har vært en vannfattig ørkensone i nærheten av ekvator. Disse studier har slumpet til å bli svært nyttige i letingen etter salt- og oljekilder. En har dessuten kommet fram til at disse forandringer på overflaten må svare til langt større forandringer i jordens dyp og at disse faktisk har drevet fram overflateforandringene. Bildet av den stabile jorden er blitt erstattet med et som viser dens glødende kjerne som utvikler en serie av konveksjonsceller, slike som oppstår i varmt vær i luft, men istedenfor perioder på noen få timer, har disse perioder på millioner av år, og de beveger seg langsomt med veldig treghet og en fart av en centimeter om året. Det nye bildet av jordens indre er bare i ferd med å formes, det foregår drøftelser av dyptgående karakter mellom dem som tror at jorden vokser og at selve havbunnen utvider seg, og dem som mener den skrumper sammen og presser opp tjellene: Begge deler kan være sant samtidig. Alle de fenomener som knytter seg til Ijelldannelser, vulkaner, jordskjelv og magnetiske forandringer kan innpasses i et alminnelig bilde av jorden som en dynamisk varmemaskin. Den fulle verdi av denne nye datamengden står det fremdeles igjen å tilegne seg. Kombinert med geokjemi og supplert av modelleksperi­ menter etter moderne tekniske retningslinjer, skulle de nye geologiske og geofysiske data gi grunnlag for en fullstendig kvantitativ forklaring av slike fenomener som fjelldannelser, vulkaner, jordskjelv og istider. På den historiske siden av geologien er det blitt gjort veldige framskritt i bruken av radioaktive forandringer til måling av jordlags absolutte alder, slik at disse fakta nå er blitt en uunnværlig del både av geologiens som av menneskenes historie. Bruken av isotoper til å spore opp nøyaktig opprinnelse og data for de forskjellige formasjoner er bare i sin begynnelse. Den er allerede i ferd med å overta plassen etter fossilene når det gjeler å tidfeste formasjoner og å utvide disse data til tusener av millioner år for den faktisk fossil-frie pre-kambriske periodes vedkommende. Det er allerede blitt påvist at liv er mer enn halv­ parten så gammelt som jorden selv - 2700 millioner år.6-220 Alt nå gir erfaringer med de nye metodene tilstrekkelig mange indikasjoner på at 802

en stor forvandling av den geologiske vitenskap er underveis, men den kan bare bli fullført dersom hvert sted på jorden er åpen til bruk for det folk som lever der, og når de mekaniske og vitenskapelige evner mennesket forvalter kan brukes til å oppdage og nyttiggjøre seg natur­ ressursene til konstruktive og ikke destruktive formål. Oseanografi Mens i studiet av den faste jordskorpa der de strukturelle og historiske elementer er de fremherskende, er det for vannets og luftens vedkom­ mende det dynamiske element og forandringenes hastighet som må forstås. Oseanografiens klassiske tid ligger i det nittende århundre, da kartlegging av havstrømmene og lodding av dypene var et naturlig akkompagnement til åpningen av den verdensomspennende handel og utlegging av undervannskabler. Utviklingen i begynnelsen av det tjuende århundre har vært mer ekstensiv enn synlig. Data om havenes fysiske tilstander har stadig blitt oppsamlet, og lovene for fordampning og tidevanns- og vinddrevne strømmer har blitt klarlagt. De første framskritt har blitt gjort på kanten av de store havbassenger, kontinentalsoklene som er furet opp med buktende og dype kløfter er frem­ deles av ukjent opprinnelse, og de er blitt studert med den første

242. Analyse av havvannet på forskjellige dyp er en del av teknikken ved et allsidig studium av havene. På dette bildet ser vi hvordan en vannprøve-flaske blir festet til en hydrografisk wire før den senkes.

803

verdenskrigs submarine hjelpemiddel - det piezo-elektriske ekkolodd. Den annen verdenskrigs landingsoperasjoner førte til de første virkelig kvantitative undersøkelser av havbukter og de bølger og strømmer som har vært med på å forme dem. Siden krigen har de mest spennende studier vært viet bunnen på de store havdyp, som mennesket er begynt å besøke i dypvannsklokker. De lange borekjerner som nå kan hentes opp fra dypvannsslam svarer til titalls millioner år av langsom avlei­ ring, og tolkningen av dem gir nøkkelen til tidligere tiders klima. Enda dypere har eksplosive ekkolodd sporet opp avleiringer helt ned til den krystallinske skorpa. Her går oseanografien sammen med geofysikken og seismologien og interessen for resultatene er mer enn akademisk. Hittil har man utforsket bare rikdommene under jorda; de langt større områdene under havet har man ennå tilgode å øse av. Meteorologi

Luften er på den andre siden kommet fullstendig til sin rett i det tjuende århundre, da behovet for lufttrafikk i fred og enda mer i krig har økt verdien av kunnskaper om temperaturer og vindforhold fra time til time. Den kunnskap som kreves har også gått i høyden, langt utenom rekkevidden av de jordbundne meteorologiske stasjonene. En av de første fruktene var oppdagelsen av den øvre grensen for våre urolige lavere luftlag, troposfæren i 1900, og eksistensen av stratosfærens jevntflytende ildhimmel. Den neste epokegjørende oppdagelsen kom i 1918 med Bjerknes (1862-1951) polarfront-teori for syklonene.6-22 Syklonene selv var neppe noen oppdagelse. Det er et fenomen som det knapt nok er mulig å unngå å legge merke til; den kinesiske himmeldragen, fryktelig, men til syvende og sist velgjørende og regnbringende, er en personifisert tornado. Den første nøyaktige beskrivelse av en syklon ble gitt av Dampier i 1687, den første forklaring i begreper om oppadstigende luftmasser som ble satt i rotasjon av jorden ble framsatt av Espy i 1914. Den epokegjørende idé som Bjerknes tilføyde var forestillingen om atskilte varme og kalde luftmasser som bare påvirket hverandre i skråttliggende kontaktplan - de kalde og varme fronter - med produk­ sjon av skyer og regn. Bjerknes’ teori var en indirekte og kanskje negativ konsekvens av den første verdenskrig. Avskåret fra utenlandsk meteorologisk informasjon i Norge ble han tvunget til å tenke ut en uavhengig måte til å forutsi været. Ved å innføre en tredje dimensjon i meteorologien, foregrep Bjerknes den enorme nye betydningen de høyere luftlags fysikk kom til å få ved luftfartens påtrengende behov. Under den apnen verdenskrig ble disse behov delvis imøtekommet ved bistand fra radioens side, særlig radiosonden, som kringkaster meteo­ rologiske informasjoner fra nøyaktig lokaliseringsbare ballonger og ved direkte bruk av radio, først av alt verdifulle ved studiet av betingel804

243. Den meteorologiske ballong med radiosender og utstyr til luftprøver blir regelmessig sluppet opp av mange land for å assistere i værvarsling og klimato­ logisk analyse. Ballongene blir sendt opp fra både land- og sjøstasjoner.

sene for storm. Også stadig regn har en radarømfintlig flat skyhøyde der dette er dannet av smeltende snø. Den omfattende rekkevidde av den meteorologiske informasjon både i høyde og geografisk utstrek­ ning, har blitt svært utvidet gjennom bruk av værsatellitter, som for eksempel kan dekke hele marsjruten for sykloniske forstyrrelser og er i stand til å dekke tusener av kilometer i et enkelt fotografi. Trass i denne nye informasjonsrikdom, og trass i at de elektroniske datamaskiner som etterhvert også blir brukt til å redusere de altfor uoverkommelige dimensjoner, står det fremdeles tilbake for meteorologien å bli en fullstendig vitenskap med kvantitative lover forbundet med resten av fysikken. Et nytt aspekt ved meteorologien ble avslørt i 1945 ved bruken av krystallsendinger for å tilskynde dannelsen av regn i skyer. Skjønt metoden fremdeles er langt fra pålitelig, markerer den det første be805

244. Å «så» krystaller over skyer kan føre til regn. Effekten på skyen observeres fra fly.

visste menneskelige inngrep i været. Bowen hevder at kjeder av meteorstøv også kan ha denne virkning og dermed føre til regn over hele verden visse dager av året.6-28 Hvis dette er tilfelle kan kanskje kondensasjon oppstått av fisjon-bomber ved siden av å produsere radioak­ tivt regn også representere et storstilt utilsiktet menneskelig inngrep i været.

10.7 Det tjuende århundres teknologi: Ingeniørkunsten

Vi har nå gitt et riss av framskrittene og de innbyrdes forhold innen de fysikalske vitenskaper i første halvdel av det tjuende århundre. Det gjenstår å følge opp virkningene av denne utvikling på den generelle teknikk i industrien i den samme perioden. Det vanskelige er ikke, som det har vært i tidligere århundrer, å oppspore forbindelsene mellom vitenskap og industri, men å kunne behandle dem hver for seg, tilmed når hensikten bare er å beskrive. Det har vi allerede et eksempel på i 806

The Model T in its Final Stage AUGUST, 1927

TW0-5EAT8K

UOHtVAM

£120

£122

TOUWtø £125

CMS,

cowre

£170

CTCLOSR» US«B ¥*»

£140

TOM £137

TRUCK

TODOB «AUX»

TOM W

£190

£142

TCWOOR SALOOS

CTCLOSEO TOM f AM

£215

£190

245. Ford «T»-modell fra 1923. Masseproduksjon ble brukt fra framstillingen av den første «T»-modell i 1908, og da produksjonen stanset i 1927, var det solgt i alt 15 millioner.

nødvendigheten av å beskrive radioindustrien som en integrert del av fysikkens framskritt. Det er på det rene at vitenskapens innvirkning på industrien er både raskere og mer vidtrekkende enn noen gang tidlige­ re, og faktisk er vitenskapen i den annen verdenskrig og i etterkrigspe­ rioden blitt en integrert og uatskillelig del av industrien. Fra begynnel­ sen av århundret, kunne det med rimelig grunn hevdes at vitenskapen i enkelte industrier, som for eksempel den kjemiske industri og elektroindustrien, hadde mer å gi industrien enn å lære av den. Ved midten av århundret hadde dette punkt blitt nådd også i de mest tradisjonelle næringer, som jordbruk og byggevirksomhet.

807

Utviklingen av industrien i det tjuende århundre, har foregått så raskt og nådd så langt at hele produksjonsprosesser faktisk er blitt helt nye, selv om de har utviklet seg kontinuerlig fra det nittende århundres industri. Den vesentlige forandring i første del av århundret var pro­ duksjonsmetodenes overgang fra maskinstøttet håndverksdrift til mas­ seproduksjon , og sannsynligvis vil denne i sin tur i annen halvdel måtte vike plassen for automatisk kontrollert produksjon, der nye mekanis­ mer, vesentlig elektroniske, overtar plassen etter de ufaglærte operatø­ rer som betjener dagens halvautomatiske maskiner. Sammen med den­ ne forandringen av produksjonsmetodene for enkelte artikler foregår det en langt større sammenblanding av forskjellige industrier og for­ vandling av tradisjonelle og håndverksmessige sysler, slike som land­ bruk og byggevirksomhet, til mekaniserte industrier. De etterfølgende deler vil inneholde en oversikt over den viktigste utvikling innen meka­ nisk og kjemisk industri og den rolle vitenskapen har spilt her. Den elektriske industri er allerede i stor utstrekning blitt dekket under drøftelsene av utviklingen av fysikken, som denne industri har vært uløselig forbundet med. Masseproduksjon

Masseproduksjon er mer en organisatorisk enn en teknisk nydannelse. Dens elementer, utskiftbare deler og samlebånd har eksistert så langt tilbake som i slutten på det attende århundre. (2.5., 9.2) Karakteristisk nok var det Eli Whitneys skytevåpenfabrikk under den amerikanske uavhengighetskrig som først viste at det var mulig å lage et komplisert våpen, ikke ved å framstille forskjellige deler som skulle passe til hverandre, men ved å sette sammen et hvilket som helst utvalg av dem som var like nok til å passe inn.6-74-6 107 Midlene til å gjennomføre serier av operasjoner i raskt tempo hadde også blitt utarbeidet i praksis i slakthusene i Cicinnati omkring 1870 der det ble tatt i bruk transport­ bånd.6-74 Kombinasjon av disse to elementene kom imidlertid først i første tiår av det tjuende århundre, og det fordi det først da var blitt mulig, og mulig bare i Amerika, å finne et tilstrekkelig marked for kompliserte maskiner i stort antall - hvis de skulle gjøres billige. Samtidig krevde denne avgjørende utvikling en knapphet på faglært og en overflod på ufaglært arbeidskraft, dessuten et minimum av inngrep fra veletablerte interesser knyttet til en gammel og sterkt kapitalisert industri, slik tilfellet var i England. En slik kombinasjon av vilkår kunne en bare finne i USA i begynnelsen av dette århundre, en tid da fruktbar jord var tatt i besittelse, men landet trengte til maskiner og transport, og millioner nye immigranter strømmet til fra Europa.

808

Forbrenningsmotoren og bilen

Den maskinen som mer enn noen annen kom til å forvandle både industri og livsvilkår i det tjuende århundre var forbrenningsmotoren. Men dens utvikling kom ikke direkte fra den dampdrevne bedrift. Dette kom for en stor del av at pionerene innen kraft- og transportteknikk i midten av det nittende århundre i altfor høy grad hadde hellet med seg, i det minste i det land denne teknikk hadde sin opprinnelse, i England. Monopolet på stasjonære fabrikker, lokomotiver for jernbanen ‘og skipsmaskiner for sjøfarten, alt sammen basert på dampmaskinen, holdt tilbake utviklingen av andre energiformer i England, både elek­ trisk energi og forbrenningsmotoren.6-14 I virkeligheten kunne vi hatt forhrenningsmotoren omtrent tretti år tidligere om det ikke hadde vært for de vilkårlige restriksjoner som av jernbanene var lagt på all slags veitransport. Den beryktede lov som bestemte at en mann med et «rødt flagg» skulle gå foran hvert motorkjøretøy ble først opphevd i 1896, og da hadde forbrenningsmotoren blitt utviklet i land som Frankrike og Tyskland, land som helt stod uten den tekniske erfaring England kunne ha hatt. Forbrenningsmotoren var, skjønt mindre direkte enn dampmaski­ nen, en frukt av anvendt vitenskap, i dette tilfelle termodynamikken. Den grunnleggende idé, å la en komprimert blanding av luft og lettantennelig damp eksplodere med sikte på å oppnå en termodynamisk effekt skyldes en fransk ingeniør, de Rochas (1815-91) så langt tilbake som 1862, men det var et langt skritt derfra og til en funksjonsdyktig maskin, og mange vesentlige detaljer - tenningsmetoder, ventilfunksjoner - som ikke trengtes i dampmaskiner, måtte utarbeides. De praktiske pionerer, Lenoir (1822-1900) og Otto (1832-91), som ut­ tenkte den fremdeles nesten universelle fire-slags-takt, og Diesel (1858-1913), som føyde til kompressor-tenning, var i stand til å fram­ stille effektive maskiner, men i det nittende århundre var deres bruk begrenset til relativt få statiske gass- og oljemotorer. Deres anvendelse til landeveislokomotiver og biler utviklet seg bare langsomt i århund­ rets siste årtier, og tilmed da ble de for det meste brukt til luksusformål og kappløp. Henry Ford (1863-1947) begynte å bygge biler som en bakgårdsamatør, og han ble hurtig den mest suksessfulle produsent av det nye kjøretøyet, han hadde nemlig innsett at det man virkelig ønsket var et billig kjøretøy i et veldig antall.6-71 Dette nødvendiggjorde en viss grad av masseproduksjon, og det gav samtidig en mektig impuls til videre utvikling. Fra da av måtte alle klassiske fabrikasjonsmetoder bli omlagt for å sette dem i stand til å produsere identiske deler i stort omfang og uten den individuelle vekt lagt på den dyktige håndverker.

809

246. Moderne metoder for masseproduksjon er i prinsippet like dem som ble brukt av Henry Ford. Her ser vi en av British Motor Corporations fabrikker.

Motorindustrien

Så snart den billige bilen var tilgjengelig, førte det enorme, hittil ureali­ serte behov for landveistransport, for enkeltmennesket, for familien og for gods, til at det oppstod en helt ny industri. Dette kunne tjene som et eksempel på kunnskapssvikten hos den kapitalistiske entreprenør om hvor profitten var å finne. Det fins ingen måte å vurdere det virkelige behov for nye produkter hvis ikke et tilstrekkelig antall prototyper er for hånden. Men for å levere disse kreves det investeringer i bedrifter og vanskeligheten under kapitalismen har alltid vært å finansiere slike tidlige trinn. Resultatet er at den store forsinkelsen mellom den første oppfinnelsen og den første effektive bruk skyldes disse rent finansielle betraktninger. Det vesentlige problem under kapitalismen (2.5., 9.3) når det gjelder

810

finansieringen av den første fasen i en nyskapning, er avhengigheten av den forventede avkastning av investeringen. Og ved en så lav gevinst som tre prosent, vil det neppe betale seg å plassere penger i noe som bare har en rimelig sjanse til å gi penger tilbake først etter tretti år. Selv da ville avkastningen måtte bli minst ti ganger så stor som av den opprinnelige investering for at det skulle svare seg. Hvis utviklingen ikke er helt sikker, betyr det at utsikten til å finne folk som ville gi sin støtte til første fase bli enda mindre. Bare prosjekter som vil gi en rask avkastning er det virkelig verdt å satse på, og bortsett fra felter som antibiotika er det sjelden tale om radikalt nye prinsipper. Med penger som gis ut i småslumper vil de tekniske vanskene gjerne bremse opp nye utviklingstendenser, og dermed gjøre dem enda mindre profitable. For den maksimale profitten må høstes raskt, selv når det dreier seg om patenterte oppfinnelser, for siden blir det de forsiktige investorer som overtar, de som bare vil sette sine penger i bevislige suksesser. Resul­ tatet er at selv i det tjuende århundre utgjør gjennomsnittsperioden mellom en vesentlig idé og den kommersielle utnytting omkring en generasjon. Whittle hadde fått idéen om jet-motoren i begynnelsen av trettiårene. Den ble langsomt utviklet på grunn av mangel på midler, og trass i det militære behov var den knapt nok klar ved slutten av krigen. Situasjonen ville ha vært en annen om en virkelig stor investor hadde grepet inn, og på den tiden kunne dette bare ha vært staten. Selv om mesteparten hadde gått tapt ved feilslag, kunne en ved å sette inn penger i begynnelsen, fått utviklingstiden for det øvrige kuttet så sterkt ned at alt sammen hadde betalt seg, selv med de høyeste rentesatser. Når sosialistiske regimer kommer ordentlig i gang vil de vinne kappe­ striden om industriell framgang, om ikke de kapitalistiske regimer forandrer sine vaner eller tilmed sin natur for å holde tritt med dem. Så snart avkastningen innen motorproduksjon var befestet, strømmet kapitalen til villig vekk. Det vokste opp en ny industri som innen få år kom til å løpe fra de gamle maskinidustrier og langt på vei absorbere dem. Helt fra det første brede gjennombrudd har bilindustrien vært i høyeste grad konsentrert, for bare de meget store konserner var i stand til å møte markedets krav. Ved siden av de nye kjemiske og elektriske kombinater kom bilindustrien til å plassere seg helt i sentrum for monopolkapitalismen. Det er interessant, men ikke særlig overrasken­ de å kunne merke seg at den første storstilte utvikling av motorvognen kom praktisk talt ved slutten av utviklingsprosessen for forbrennmgsmotoren, for med mindre modifikasjoner i utformingen, vesentlig av teknisk natur, er motoren fremdeles hva den var i 1880. Det som er radikalt nytt, er ikke selve vognen, uansett hvor mye dens utseende er forandret, men metodene for masseproduksjon i fabrikasjonen, noe som vi seinere kommer tilbake til. Den videre tekniske utvikling av forbrenningsmotoren til forbrenningsturbin har en annen bakgrunn, den kom fra luftfarten. 811

Luftfart

Å bli i stand til å flyge som fuglen har vært en av menneskehetens evigvarende drømmer, noe som viser seg gjennom de vidspredte le­ gender om flygende menn eller flygende maskiner, og ved de gamle forsøk i alle land om å imitere fugler. Dette har særlig appellert til vitenskapsmenn, til så forskjelligartede karakterer som Leonardo da Vinci, (2.4., 7.2), John Damian (ca. 1500), James IV av Skotlands alkymist6118, matematikeren Cayley (1821-95) og den eksperimente­ rende fysikeren Langley (1834-1906). Vi vet nå at ingen av dem kunne ha hellet med seg, i det minste ikke når det er tale om vedvarende flyging, de manglet nemlig en lett kraftenhet; likevel kunne det vært mulig for dem å lage glidefly akkurat som alle og enhver kan gjøre det i dag. Selv om vitenskapsmennene utpekte veien og selv om Langley laget en dampdrevet modell som fløy nesten en kilometer, var det faktisk ikke vitenskapsmennene som gjorde de endelige vellykkede prøvene. Problemene med å flyge er så kompliserte at de ikke kunne løses av det forrige århundres vitenskapsmenn; faktisk ligger mange viktige problemer fremdeles i dag utenfor vitenskapens rekkevidde. Flygingens utvikling i aktuell praksis var mer en teknisk enn en

247. Den første heldig gjennomførte flyging med drivkraft fant sted den 17. desember 1903 i nærheten av Kitty Hawk i North Carolina. Orville Wright (liggende utstrakt på undervingen) ved kontrollmekanismene, mens Wilbur Wright, som løper langs maskinen for å passe på balansen, akkurat har sluppet taket i den høyre vingen.

812

vitenskapelig bedrift, slik det også var med utviklingen fra kano til skip. Men det er en avgjørende forskjell: Mens utviklingen av skipet tok noe fra 2000 til 3000 år og foregikk med nesten umerkelige skritt, ble flygingens utvikling effektivt tilbakelagt på mindre enn tjue år, og omfattet i bokstavelig forstand et hopp opp fra bakken. Forskjellen skyldes den mer bevisste og mer dynamisk tekniske og sosiale bak­ grunn, tempoet, i det tjuende århundre. De tidligere forsøk på flyging var, og måtte være, av amatørmessig art. Bare entusiaster ville risikere det sikre økonomiske tap og den alvorlige fare for liv og lemmer som fulgte med eksperimentene i flyging den gangen. Lilienthal, den største og mest vitenskapelige av pionerene, ble drept i sitt glidefly i 1896. Men det var nok av amatører, og de erfaringer de høstet gikk fra mann til mann inntil det endelig lyktes. Når det gjaldt langvarig flyging, avhang alt av en tilstrekkelig lett energikilde, og en slik energi kunne først bli tilgjengelig i det tjuende århundre gjennom utviklingen av forbrenningsmotoren. Brødrene Wright, som var sykkelmekanikere av profesjon og aeronauter av lyst, monterte en hjemmelaget maskin i et fly og fikset på det til det fløy for første gang i 1903. C’est le premier pas cjui coute. Så snart Orville Wright (1871-1948) hadde fått sitt fly over bakken og greidde å holde det noen fot oppe i lufta, var luftfartens framtid sikret. Uansett tallet på ulykker, uansett tap av penger, nå visste man at mennesket kunne flyge. Framskritt i alle retninger fulgte i rask rekkefølge, skjønt de fremdeles var amatørmessige et tiår framover, for fremdeles forelå det innen den nye motorindustrien ingen interesse eller teknisk duelighet bred nok til å vende strømmen i en radikalt ny retning. Den umiddelba­ re lønnsomhet var ikke åpenbar for luftfarten, men publisiteten om­ kring den var enorm og kunne utnyttes av de populære avisene. Ulykkeligvis ble det alt for snart en overveldende pågang etter nye fly. Innen elleve år etter den første tur i lufta var det første fly i kamp. Siden sørget krigens behov for en aldri hvilende impuls til videreutvikling av flyet og dette motiv er i dag absolutt dominerende innen luftfarten. Aerodynamikk

Først og fremst fordi det ble til gjennom oppsamlet erfaring, kom flyet i dets første tiår til å gi mer til vitenskapen enn den selv fikk fra den. Det gav impulsen til det første alvorlige studium av aerodynamikk, noe som fikk omfattende virkninger innen teknikken og likeså på vitenskaper som meteorologi og astrofysikk. Tidligere hadde man som Magnus (1802-70) vært sterkt opptatt av prosjektilers flukt. Studiet av strøm­ linjet bevegelse og turbulens, som ble foretatt i forbindelse med utvik­ lingen av de første fly, kom til å få umiddelbar anvendelse på skipskonstruksjoner og alle problemer som knytter seg til luftstrømmer, fra masovner til ventilasjon i bolighus. 813

En sammenlikning mellom utviklingen av flyet i det tjuende århundre og damplokomotivet i det nittende viser de veldige virkninger av de økonomiske og politiske vilkår i imperialismens tidsalder. Også i dag er lokomotivet økonomisk et langt bedre foretagende enn flyet. Nå ble lokomotivet utviklet i en periode av omfattende fred og utelukkende med handel og profitt for øye. (2.5., 8.5.) Det krevdes stor kapital, men like til det siste kunne en regne med at det ville betale seg. Flyet derimot, det kom nesten helt fra starten inn under statens beskyttende vinger, og alltid var et øye rettet mot dets krigspotensial. I de tretti årene mellom 1930 og 1960 var flykonstruksjonen i hovedsaken mili­ tær. I perioden umiddelbart etter den annen verdenskrig var mer enn nitti prosent av denne produksjon militær i sin karakter. Følgen var at den tekniske utvikling av flyene ikke var diktert av deres komfort, men av deres bombe- eller kampkapasitet. Dette førte til at flykonstruk­ sjonen utviklet seg raskt, men det drev utviklingen bort fra de normale transporttjenester og representerte i det hele tatt en fantastisk sløsing med menneskelig innsats.

Utviklingen av det propelldrevne fly har fulgt en rett linje, fra Wrights biplan til superfestningen, men behovet for enda større hastigheter til militære formål har til slutt brutt gjennom designernes typiske konser­ vatisme og ført til gassturbinen, som gjorde jetflyet mulig. Det var karakteristisk at denne utviklingen, både i England og i Tyskland, i mange år var blitt betraktet som uunngåelig, mens det likevel ble gitt

248. Det moderne jetfly er en stor og kostbar maskin å produsere, likevel har den fullstendig fortrengt all annen form for lufttransport over lange strekninger på de store luftruter. En Super V.C.10.

814

liten oppmuntring til pionerene, og tilmed i den annen verdenskrig kom de for seint til å bli av militær verdi. Den følgende utvikling av jetflyets hastighet for militære formål er et karakteristisk trekk i den kalde krigens tjeneste. En hadde tatt sikte på å overflødiggjøre alle propelldrevne jager- og bombefly og klarte det, men deres karriere tok slutt uten at de faktisk er blitt brukt i noen større konflikt. Bortsett fra de få som er blitt satt inn i mindre operasjoner mot dårlig væpnede fiender, er de bare blitt laget i titusenvis med svære utgifter for siden å kastes på skraphaugen. Men så har de fullstendig avløst enhver annen form for fly til sivil transport og utviklet hastighe­ ter som overgår lydens også til dette formål. Men jorden er i grunnen ikke stor nok for supersoniske jetfly. Bare den tid som går med til å nå flyplassen, komme gjennom formalitetene osv., er nesten like stor som tiden det tar å krysse et verdenshav eller et kontinent. Likevel er tydeligvis lufttransport til nytte og bekvemmelig­ het, men fly tilpasset korte og lange avstander underveis er bare holdt tilbake av prestisjehensyn. Når nå det militære aspekt med flyging i atmosfæren er raskt på vei til å forsvinne7, er det mulig at billig, kom­ fortabel og sikker flyging vil overta all passasjer- og atskillig godstra­ fikk bortsett fra de korte avstander. Raketter

Den store utvikling som for første gang brakte mennesket utenfor jordens overflate og det luftlag som det i følge sin sanne natur har vært langt mer opptatt av enn selv bakken - det har jo alltid hatt fuglen å se etter - den skyldtes ikke noe oppsiktsvekkende vitenskapelig oppda­ gelse, men rett og slett en gammel og velprøvd metode, en kinesisk oppfinnelse som tilmed kom før kanonen - nemlig raketten. Utvik­ lingen av den moderne rakett er en forunderlig historie. Med utgangs­ punkt i fargesprakende fyrverkeri og sporadisk bruk som et annenrangs våpen som ned gjennom middelalderen ble brukt til brannstiftelse, ble den først i 1920-årene tatt opp igjen med bevisst sikte på romfart. Bak det hele stod noen entusiaster som ble sett på som håpløse galninger, de fleste fra Tyskland. Selv var jeg blant dem som drev spekulasjoner over emnet rommets kolonialisering og utgav en bok om det i 1929.6 18 Hvor langt denne utviklingen kunne ha nådd, kan den som vil ha sin egen mening om, men så sørget krigen, heldigvis bare i sine siste faser, for en ny og som det viste seg avgjørende impuls til utvikling av raketter. Von Oberths arbeid ble med begeistring tatt opp av Hitler, som stadig var på jakt etter ukjente og uprøvde innretninger. Han ble for seint ute, og selv om V2 voldte atskillig bry ved angrepene på London, kunne de møtes med de mest elementære metoder for angrep på basene. Faktisk var forholdet at så lenge vi bare hadde å gjøre med konvensjonelle eksplosiver med et virkningsfelt på noen få meter i 815

249. Utviklingen av den moderne romrakett begynte besynderlig nok med motebølgen for ornamentalt fyrverkeri i det syttende århundre. Fyrverkeri til vanns med imitasjon av sjøslag, etter en kopperplate-gravering fra Pyrotechnie av Hanzelet le Lorrain, Point-å-Mousson, 1630.

816

radius, ble det tydeligvis ikke noen militær framtid for langtrekkende raketter. Kostnadene til utskyting og vanskene med å treffe målene var for store. Men så snart atomvåpen gjorde sitt inntog, ble situasjonen totalt forandret. Med skadenes enorme omfang og utstrekning forårsaket endog med relativt primitive fisjonsbomber, ville det åpenbart betale seg å introdusere langtrekkende, ja tilmed interkontinentale ballistiske prosjektiler som kunne påkostes alle elektroniske finesser for sine styringssystemer og en forskningsinnsats med sikte på bedre framdriftsmaskineri. Jo lenger rekkevidde, desto viktigere blir det å oppnå en hittil utenkelig presisjon i måltreff, innen en kilometer eller to for avstander på flere tusen kilometer. Utviklingen av sjokk-sikre transi­ storer istedenfor skrøpelige radiorør gjorde det langt lettere å nå så langt. Den intensive utvikling av raketter ble hermed satt i gang, i første rekke av Sovjetunionen og seinere av USA. Britene startet sist og nådde aldri fram: Alle rakettene deres var foreldet endog før de var klare til bruk. Ikke noe annet land har effektivt bygd opp noe uavhengig rakettsystem, skjønt det er fare for at Frankrikes eksempel vil gjøre raketter til en obligatorisk prestisjesak for ethvert moderne våpensy­ stem, også der den nødvendige know-how må lånes utenfra. Med utviklingen av hydrogenbomben har den langtrekkende raketten blitt det absolutte våpen, som har frembrakt den nåværende forferdelige situasjon der vi alle kan vente sivilisasjonens totale tilintetgjørelse og muligens utryddelse av menneskeheten. Erobringen av rommet

Som følge av det militære dødpunkt som er oppstått, har man søkt etter andre og mindre farlige anvendelsesmåter for raketter. Det var så seint som i 1957 at menneskets erobring av rommet begynte med utskytingen av den første kunstige jord-satelitt i Sovjetunionen. Dette var den første avgjørende overvinnelse av jordgravitasjonen. Men til forskjell fra de amatørforsøk som satte i gang kraftdreven flyging for femti år siden, var dette en komplisert vitenskapelig og teknisk innsats, som dro nytte av hele den teknologiske ekspertisen som fantes i verdens to mektigste stater, Sovjetunionen og USA. Ved å skyte ut sputnikken og plassere den i en stabil bane jorden rundt ble det tydelig demonstrert at Sovjetunionen stod i forreste rekke teknisk og vitenskapelig. Det var også begynnelsen på den fulle erkjennelse av at framtida, ikke bare militært, men også teknologisk, tilhørte utviklingen av viten­ skapen. Sputnikkens effekt ved å stimulere amerikansk vitenskapelig utdanning, var kanskje dens mest bemerkelsesverdige biprodukt. Umiddelbart fulgte det et nytt slags romkappløp. Faktisk har det blitt brukt mer penger på utvikling av romforskningen i de to land som sammen kontrollerer den, USA og Sovjetunionen, enn det er gått til

817

hele vitenskapen gjennom alle tider, det overgår tilmed alt som ble påkostet utviklingen av den første atombomben. Det er beregnet at det mellom 1959 og 1962 beløp seg til omkring fem milliarder dollar i USA, og å dømme etter resultatene kan det neppe ha vært mindre i Sovjet­ unionen. Det ville være oppmuntrende å kunne tro at alt dette vil komme til å stå som et ærefullt kapittel i vitenskapens framtidige utvikling, og slik kan det faktisk bli om vi kan samle oss om en felles utvikling av alle typer romfartøyer og få bort alle rakettbærende våpen. Romforskingen er allerede blitt et av de mest spennende og mest teknisk avanserte utløp for den menneskelige trang til utfoldelse. Men det kan herske liten tvil om at den samme innsats av arbeidskraft og åndskraft til beste for en normal vitenskapelig utvikling kunne ha ført til atskillig større framskritt, ikke minst på en tid vitenskapen er inne i en spesielt spen­ nende fase. Vi har allerede vært inne på de vitenskapelige resultater av fire års romtid (3.6., 10.7); landingen av en ubemannet satellitt på månen og rom-menns ferd rundt jorden som et ledd i forberedelsen til ferder med større rekkevidde. Før vi på et langt seinere tidspunkt kommer så langt at kolonisasjon av rommet mer blir en mulighet enn en drøm, er det

250. Den aller siste fredelige bruken av rakettvitenskap har omfattet utskyting av sputniker, måne- og planetsonder og tilmed mennesket er sendt ut i rommet. De vellykte kretsløpene rundt Jorden som ble gjennomført av Juri Gagarin i april 1961 var begynnelsen på en ny romfart-era som etter å ha ført til landing på månen, kanskje også vil nå fjernere mål i vårt solsystem.

818

imidlertid lite sannsynlig at utviklingen av raketter og satellitter vil bli av særlig verdi for mennesket, når en ser bort fra værvarsling (3.6., 10.6) og telekommunikasjoner.*

Tendenser i romalderens teknologi: Fart Tendensen i konstruksjonen av fly og raketter er et eksempel på den generelle tendens som kommer til syne i all moderne teknikk, utvik­ lingen mot stadig større hastigheter. Hastigheten fører med seg både fordeler og ulemper som oppveier dem. Motorer som gir høy hastighet har den fordel at de er i stand til å presse mer kraft inn på mindre plass, ved å operere raskere, ved å få gjort langt mer arbeid eller transportert mer gods i et gitt tidsrom. Ved første øyekast kan det se ut som om de.er kapitalbesparende - de svære damphammere i det attende århundre presterte fattige fire til fem hestekrefter - en motor på flere tusen hestekrefter kunne nå plasseres i en av sylinderne deres. Men denne kontrasten er nok noe misvisende; det som er vunnet i sammenpresning er tapt i høye arbeids- og vedlikeholdskostnader. Vi venter ikke lenger hundre års sammenhengende ytelse slik de gamle damphammerne faktisk presterte. I det større hastighet krever langt større per­ feksjon både i materialer og utførelse, stiger også de opprinnelige kostnader sammen med hastigheten. Disse ulemper forsvinner der hastighet og konsentrasjon betyr alt og omkostningene ingen ting - det vil si i krig. Også til anvendelse i fredstid kan hastighet være økonomisk når devi er kombinert med høyere arbeidstemperaturer, noe som fører til større termisk effektivitet. I det analoge tilfellet med elektrisitet, fører høyere spenning til isolasjonsproblemer, men betyr tilsvarende mindre strømtap, og muliggjør dermed kraftoverføring over lange strekninger (2.5., 9.3).

Automasjon Den utvikling som førte til masseproduksjon med produksjonslinjer, der hver enkelt inneholder mer eller mindre kompliserte maskiner og som er forbundet med hverandre ved operasjoner som ganske enkelt leverer delene over fra den ene til den andre, måtte logisk føre til automasjon av hele prosessen. Det betyr en kombinasjon av komplett automatiske enkeltmaskiner og en slags form for overføringsmaskiner som gir delene over fra en maskin til den neste. I høyt mekaniserte industrier, i første rekke innen bil- og maskinindustrien, er denne prosessen allerede kommet langt. Ved å innføre elektriske komputere som faktiske kontrollører av hele prosessen er den nå blitt mulig på et helt annet ytelsesnivå. Det er ikke lenger spørsmål om å kombinere maskiner i en enkelt produksjonslinje slik automasjonen nå er gjen­ nomført, men å kombinere automatiserte produksjonslinjer i en total

819

251. Den stigende bruk av automasjon er en logisk utvikling av masseproduk­ sjonen. Instruksjoner kan gis ved computer slik tilfellet er med en plate valse ved Richard Thomas’ og Baldwins Spencer Works, der operatøren mottar informa­ sjoner fra en indikator (Øverst t.v.) som kontrolleres av en computer som leverer en produksjonsplan. Forskjellen mellom dette stålverk og et fra forrige århundre kan en se ved å sammenlikne med ill. 178 i bind 2.

produksjonsprosess, som f.eks. begynner med råmetallet og avsluttes med den emballerte maskinen, testet og merket. Vi er nå åpenbart inne i en periode med overgang til den fullstendige automasjon. I de kapitalistiske land kommer dette stykkevis på en strengt kommersiell basis, det vil si der det kan høstes størst profitt ved å innføre automasjon. I sosalistiske land blir den innført planmessig med sikte på et sammenhengende og samordnet sett av automatiserte fabrikker. Dette er iallfall det logiske neste skritt i den tekniske utvik­ ling og dens tilsynekomst har allerede hatt dyptgående økonomiske og sosiale konsekvenser. Kostnader og kapitalsparing

Et biprodukt av automasjon er oppbyggingen av store enkeltbedrifter med tung utrustning, svært kostbare og økonomiske bare hvis de arbeider mer eller mindre kontinuerling. Framkosten av slike bedrifter har ført til en endevending av kostnadenes forhold til produksjonsra-

820

ten. Jo større produksjonen blir av gjenstander som ikke er lett å lagre, desto sterkere blir tendensen til å legge vekten på salg mer enn på selve produksjonen, om det så bare er for å holde produksjonslinjene klare. En rent teknisk løsning på dette problemet er å gjøre det automatiserte maskineri enklere, billigere og mer allsidig. Dette er en tendens som klart er synlig innenfor den elektroniske industri selv. Det gjelder å splitte kompliserte maskiner opp i maskinenheter som kan settes sam­ men på forskjellige måter og på den måten gjøre det mulig med en mer eller mindre kontinuerlig forbedring av produksjonsmetodene for hele bedriften. Denne prosess som kalles digitalization av industrien, ana­ logt med selve komputernes operasjon, er en klar utvikling for framti­ da. For tiden er produksjonen stilt overfor svære vanskeligheter, og det bare på grunn av det raske tempo i framgangen. Det er fare for at produksjonsmetodene til stadighet skal bli brakt ut av likevekt på grunn av en foreldelse som allerede kan sammenliknes med den tid det tar å utvikle dem. På militærvesenets område har det lenge vært kjent at mange fly og raketter er blitt foreldet mens de ennå har befunnet seg på tegnebrettet. Produksjonsteknikker vil nødvendigvis alltid snuble i hverandre. Og den eneste kuren som fins er å fordrive vondt med vondt, det vil si ved å automatisere automasjonen, å betrakte produk­ sjonen som en prosess som også omfatter den ordnede produksjon av produksjonsmetoder og anvendelse av komputere og operative forskningsprogrammer med dette for øye. Automasjonens virkning på industrielle- og sosiale forhold vil bli drøftet seinere. (3.6., 10.11) Vitenskap, kostnader og kapitalsparing Med stigende hastighet vokser også behovet for å forstå de prosesser og de materialer som er involvert, og for å høyne standarden av ar­ beidsbeskrivelser og arbeidskraft, dermed kan faktisk jakten etter ha­ stighet og automasjon også stimulere vitenskap og teknikk. Men dette er ikke de eneste faktorer som driver maskinindustrien i denne retning. Overalt utøver de økonomiske vilkår et press i retning av å oppnå lavere produksjonskostnader. Ikke bare blir en nødt til å lage tingene bedre, men også raskere og med færre folk. Høye lønninger oppnådd ved uopphørlig pågang fra fagbevegelsens side fører til sparing av arbeidskraft. Alt dette premierer bruken av oppfinnsomhet og viten­ skap. Det er rikelig med plass for begge deler.

Tekniker og forsker I tidligere tider har produksjonsprosessene i og for seg vært temmelig lite basert på vitenskap. De har utviklet seg ved stadige og nesten umerkelige forandringer fra den tidlige metallalders mester- og svenn821

verksted (2.5., 8.5.). Det er ikke før i det tjuende århundre det er gjort alvorlige forsøk på å studere metodene rasjonelt og vitenskapelig. Slike forsøk innebærer blant annet et nytt forhold mellom teknikk og viten­ skap. På sett og vis er det en måte å vende tilbake den situasjon som eksisterte før begynnelsen på den industrielle revolusjon. Med den raske vekst av maskineri i det nittende århundre, oppsto det en økende kløft mellom det forholdsvis beskjedne antall oppfinnere av nye ting forskerne, og det store antall folk som utviklet og brukte disse viten­ skapelige oppdagelser - teknikerne. Nå begynner vi å innse at det er umulig å ha gode teknikere som ikke også er vitenskapelige, det vil si, som ikke er i stand til å bruke vitenskapens teknikk til å finne ut hva de gjør og skulle gjøre, istedenfor å forlate seg på nyttig erfaring, sunn fornuft og formularer tatt fra en lærebok. (1.1., 1.3) Men før teknikeren kan bli forsker, må hun/han lære å bli tekniker. Svakheten hittil hvar vært at den som har vitenskapelig arbeid i sitt ønske om å finne en løsning som er matematisk og eksperimentelt håndterlig, vilkårlig har oversett alle de variabler som teknikeren ikke kan la være å behandle: De praktiske begrensninger i tid og sted og kvaliteten av de tilgjengelige materialer, og kanskje enda mer vesentlig, fordi de ligger så langt utenfor den rene vitenskaps horisont, økono­ miske problemer knyttet til kostnader, og politiske problemer knyttet til lederskap og eiendomsrett. Det faktum at disse spørsmål også mel­ der seg i alle betraktninger om virkelige problemer, gjør heller ikke problemene mindre vitenskapelige. Det understreker bare at vitenska­ pen fremdeles ikke har påtatt seg alle sine oppgaver. Det kan synes helt gjennomførlig å innføre kostnadsfaktorer som variable, både i selve produksjonsprosessen og når spørsmålet gjelder forandringer i denne prosess, og å gjøre dette på en kvantitativ basis med sikte på den største effektivitet. Slike kalkulasjoner ble faktisk gjennomført med hell i kapitalistiske land under krigen, og der kan en si at problemet var å bestemme hvordan effektiv produksjon kunne oppnås med et minimum av arbeidskraft og materielle ressurser. Problemer som angår organisa­ sjon av industrien, i det vesentlige politiske og sosiale problemer, har selv om de ligger innenfor vitenskapens rekkevidde, et videre omfang enn naturvitenskapene, og de vil bli drøftet på sin rette plass i avsnittet om de sosiale vitenskaper. (4.7., 13.3) Sosiale virkninger av masseproduksjonen Den økonomiske og sosiale virkningen av masseproduksjonens vekst har vært sterkest følt innen transport og lettindustri. Så snart motorkjø­ retøyer, i første rekke personbiler og lette lastebiler, var blitt tilgjenge­ lige i stort antall, ble den prosess som ble påbegynt i jernbanealderen fullført, og både landdistrikter og byer kunne nå nås av gods og passa­ sjerer. Dette fikk øyeblikkelige følger for markedet, men ved at byene

822

252. Masseproduksjonen av transportmidler og en mangfoldig byggeteknikk har hatt mange virkninger på sosiale forhold. Den båndliknende utvikling av forstadsbebyggelsen ved Selsdon, Surrey, er en typisk konsekvens.

ble spredd utover i landet og de fleste industriregioner forvandlet til veldige forsteder, kom de sosiale virkninger til å bli enda større. På samme tid hadde bruken av masseproduserte landbruksmaskiner, spe­ sielt traktoren og skurtreskeren, drastisk senket behovet for et stort antall kvinner og barn på jordene. Dette har bidradd til å bryte ned lokale særegenheter, men det påtvungne har alltid en nivillerende effekt som bare øker med tiden, ikke bare lokalt, men også i forholdet mellom enkelte land og tilmed kontinenter. Men dette fører ikke nød­ vendigvis til større internasjonal forståelse, det har en tendens til å forvandle nasjonale spørsmål til klassespørsmål. Oppvåkningen i Asia og Afrika er også påskyndet av at busser og sykler er introdusert. Så snart masseproduksjon var vel etablert i motorindustrien, hadde den en tendens til å spre seg til andre industrigrener, i første rekke den nye elektro-industrien. Dette førte også raskere til en forvandling av de mindre tekstil- og matvareindustrier, som tidligere gjerne hadde virket i hjemlandet, til storindustrielle bedrifter som forsynte markedet med standardiserte og hermetiserte forbruksvarer. Selve konsentrasjonen av slike prosesser i fabrikker var i seg selv nok til å reise vitenskapelige problemer som kvalitetskontroll og tillempning av teknikk i liten skala til produksjon i stor skala. Dermed oppstod nye felter for vitenskapeli-

49.

823

ge studier som befattet seg med egenskaper ved materialer som f.eks. plastisitet og reologi, eller vitenskapen om flyteevnen hos slike sub­ stanser som bek eller betong, og med regulering av prosesser. De nye vitenskaper bidrog i sin tur til rasjonalisering av teknikker langt utenfor de områder som gav støtet til dem. Ved midten av århundret hadde i det minste alle tradisjonelle virksomheter fått et skjær av vitenskap over seg, selv i deres siste faste holdepunkt, kjøkkenet i de tusen hjem. Byggevirksomhet: Betong og prefabrikasjon

Bare lite mindre oppsiktsvekkende enn masseproduksjonen, har vært det tjuende århundres framskritt når det gjelder faste anlegg, noe som skyldes den stadig mer intelligente bruk av stål og betong. I seg selv er bruken av stål mindre revolusjonær; skyskraperne med sine stålrammer er bare middelalderbyggverket i større målestokk og representerer en uhyre sløsing med stål. Langt mer betydningsfullt er innføringen av armert betong ved Monier (1823-1906) så tidlig som i 1868, men meto­ den kom først til å stå på egne bein i 1920-årene. Her har man søkt den rasjonelle kombinasjon mellom betongens masse og betydelig styrke med stålets strekkfasthet. Det neste skritt som ble tatt av Freysinnet (1879-1962) i 1928 var å sette stålet i spenn, og dermed iforspent betong å produsere et materiale som knapt nok er stålet underlegent i letthet og elastisitet. Bruken av forspent betong har i meget betydelig grad økt dimensjonene på menneskets anlegg i forhold til naturen, slik bygninger, veier og dammer bærer bud om. Sammen med tunge mekaniske grave- og muddermaskiner, har den effektivt gitt mennesket makten til

253. De sosiale virkninger kan gå enda lenger ved utviklingen av prefabrikerte hus i stor skala. En prefabrikert provisorisk skolebygning, bygget er basert på fuearmete søyler med ferdigmonterte prefabrikerte vegger. Bygget som tilhører Massachusetts Institute of Tecnology kan utvides etter behag.

824

i stadig stigende utstrekning å forandre på ugunstige geografiske trekk, til å snu elver og gå gjennom fjell (3.6., 11.9). Samtidig holder den lenge utsatte revolusjon i en urgammel byggetradisjon på å slå gjennom, istedenfor å legge stein på stein og finpusse på stedet, blir nå flere og flere av bygge-elementene prefabrikert og selve byggingen blir i det vesentlige en mekanisk understøttet monteringsprosess. Denne utvik­ lingen har vært langsom og møter fremdeles motstand, men den kom­ mer til sist under påtrykk av behovet for bekvemme og billige boliger. Men dette problemet er mer enn teknisk. Hus er en del av hele menne­ skets livsmønster, og å forene tradisjon og effektivitet vil påkalle de høyeste ferdigheter hos arkitekter og ingeniører. Den enorme vekst i størrelsen på byene, hvis folkemengde er blitt fordoblet i de siste femti år, setter høy pris på denne kombinasjon av kunstner og vitenskaps­ mann. Og problemene som knytter seg til planlegging og bygging er mer omfattende enn dem som angår noen enkelte av de eksisterende dis­ ipliner. De krever en kombinert disiplin som omfatter sosiologiske, biologiske, kjemiske og mekaniske studier, og det kreves atskillig eksperimentering i forskjellig skala og omhyggelig observasjon for å finne løsninger på problemer, som om de ble overlatt til seg selv ville kvele mennesket i dets egen produktivitet.

10.8 Den kjemiske industri

Den kjemiske industri står bare tilbake for elektroindustrien hva angår graden av omdannelse gjennom vitenskapen i dette århudnre. Resul­ tatet er at den er blitt den moderne sivilisasjons sentrale industri som ved sin kontroll over materialer har en tendens til å spre seg utover og til slutt inkorporere eldre industrier, slik som gruvedrift, smelteverk, oljeraffinering, tekstiler, gummi, byggevirksomhet og tilmed gjennom sitt engasjement i gjødningsstoffer og matvareproduksjon, til landbru­ ket selv. Bruken av den kjemiske industri til å produsere gjødning er allerede en vesentlig faktor i bestrebelsene for å øke verdens forsyninger av matvarer til en økende befolkning, og dens andel vil bare stige i framti­ den. Slike gjødningsstoffer er ikke bare de som skaffer til veie nærings­ stoffer som nitrater og fosfater, men også de som inneholder spesielle polymer som stabiliserer jordstrukturen og forvandler dårlig jord til god jord. Med tilstrekkelig energi kan mengden av gjødningsstoffer av begge slag økes til all jord oppnår den fraktbarhet som eksisterer i jordsmonnet i land som Storbritannia og Danmark i dag. Når kjemien og i stigende grad også fysikken på denne måten rykker inn i den kjemiske industri har det ført til et radikalt brudd med den gamle, skitne bakgårdsindustrien fra det foregående århundre. Fra bare å stole på visse tilpasninger og de tradisjonelle operasjoner i større 825

skala innstiller man seg nå på en bevisst utformet kjemisk bedrift, som på en kalkulert måte anvender resultatene fra laboratoriet med sikte på operasjoner i fullt omfang. Slike operasjoner krever en kontroll helt forskjellig fra den gamle kjemikers, en kontroll som mer er basert på instrumenter enn på erfaring og tommelfingerregel-metoder. Dette har skapt kjemi-ingeniørens nye profesjon, mens den fysikalske kjemiker og til syvende og sist også fysikeren vil komme til å spille en direkte rolle i den kjemiske industri. Kontinuerlig-flyt-metoder, katalyse og bruken av syntese

To vesentlige trekk som utmerker den kjemiske praksis i det tjuende århundre til forskjell fra det nittende er anvendelsen av metoder basert på kontinuerlig flyt og katalyser. Bruken av prosesser basert på konti­ nuerlig flyt istedenfor på porsjoner, var den kjemiske ekvivalent til samlebåndet, og den kom faktisk langt tidligere. Dette innebærer en langt mer fullstendig kontroll på alle trinn, noe som også fører med seg betydningen av å bruke instrumentering og automatisk kontroll basert på fysiske metoder. Bruk av elektroniske komputere i den kjemiske industri har gått lenger enn noe annet sted, og den reduksjon av menne­ skelige inngrep som følger med, har ført til en langt større presisjon i kontroll av produksjonsrate og kvalitet. En er nå i ferd med å forstå at det en gjerne kan kalle en generalisert eller kontinuerlig flyt snarere enn 254. Bedrifter basert på kontinuerlig flyt kan en finne i mange slags kjemisk industri, særlig gjelder dette olje og petrokjemiske produkter. Det moderne store raffineri med den dermed forbundne kjemiske produksjonsbedrift, dekker et stort areal. Pernies-raffmeriet i Nederland legger beslag på bortimot 1000 hektar og har en strandlinje på ca. 6,5 km.

826

en porsjonsvis prosess, også anvendelig i industrier som tidligere har vært manuelt eller maskinelt operert, særlig i grener som metallpro­ duksjon, smelting og tilmed monteringsarbeider. Innføringen av kje­ miske prosesser som oksygen- og lavtemperatur-reduksjon, f.eks. ved behandling av jern, har ført den grunnleggende tungindustri inn i den kjemiske industris felt. For tiden er det bare tradisjon og eierforhold som har forhindret en fullstendig assimilasjon. En flytende linje som begynner med rujern og ender med en kontinuerlig strøm av kaldt båndstål, er i det vesentlige en kjemisk operasjon. Det andre store trekk i utviklingen, som først nå begynner å vise sin fulle styrke, er bruken av katalyse i massemålestokk. Katalytiske prosesser er gamle i kjemien, men den moderne bruk av katalyse, spesielt innen olje- og gassindustrien, er i vesentlig grad så forskjellig i omfang at det innebæ­ rer en ny æra innen kjemien. Rensing og modifisering av kjemikaliene åpner veien for fundamentale synteser. I den seinere tid har kjemiske produkter blitt framstilt av naturpro­ dukter gjennom en separasjons- og transformeringsprosess. I et ek­ stremt tilfelle, som når det gjelder kull, er et høyst komplisert natur­ produkt brutt ned skritt for skritt ved destillasjon og deretter sortert i sine mange biprodukter, som i sin tur blir omdannet til mer verdifulle kjemikalier. I motsetning til dette gjør den moderne praksis, med utgangspunkt i de samme eller liknende materialer, ikke noe forsøk på å separere eksisterende forbindelser, hva den gjør er å bryte det hele ned til de enkleste forbindelser eller endog til grunnstoffene - de nye universal-materialer for kjemien er diatomiske molekyler som hydro­ gen, kulloksyd, oksygen og nitrogen. Ved bruk av katalyser blir det av dem laget alle kjemiens gamle og nye produkter, og da særlig slike som tidligere ble utvunnet av naturen, men som nå trenges i større mengder og i større renhet enn naturen kan sørge for, som f.eks. høytytende brensel, kunstgummi og den store variasjon av plast og fibrer.

Polymerer og plast

Alle disse substanser, bortsett fra brensel med lav molekylvekt, er hva som kalles polymerer, kjeder av molekyler som automatisk er bundet sammen ved kjedereaksjon, vanligvis satt i gang ved en katalysator. I en kjedereaksjon ved polymerisasjon gjør enhver ny seksjon som til­ føyes molekylet det mulig med en ytterligere tilføyelse, mens det motsatte gjelder for de voldsomme, eksplosjonsartede kjedereaksjoner ved forbrenning eller kjemefisjon. Hvis molekylene føyes inn i en enkelt dimensjon, blir resultatet en fiber, hvis det skjer ved kjeder i mange forgreninger, blir det såkalt plast. Oppklaringen av kjedereak­ sjonene og polymerisasjonen ved slike kjemikere som Semjobov og Melville markerer et av de mest betydningsfulle framskritt i dette århundre. 827

255. Med produksjonen av petrokjemiske produkter og utviklingen av den på basis av plast, er mange naturprodukter blitt erstattet. Hertil kommer at de nye materialer ofte er mer hensiktsmessige og lettere lar seg masseprodusere enn de som tidligere ble brukt. Plast-skjeletter blir nå i stor utstrekning brukt ved medisinske læresteder, hospitaler og universiteter.

Nye polymerisasjonsmetoder med bruk av katalysatorer, synes å avhenge av en annen mekanisme, idet de nye molekylene tilsynelaten­ de blir ribbet eller feid bort fra katalysatoren. Produksjonen av såkalte isotaktiske polymerer krever lavere trykk og temperaturer enn ved kjedereaksjoner og produserer polymerer av en mer regelmessig og bedre kvalitet. Syntetisk gummi produsert på denne måten er faktisk bedre enn den naturlige utgaven. Siden krigen er det tatt et nytt skritt ved Zieglers og Nattas arbeid. Ved bruk av faste katalysatorer har de vært i stand til å produsere polymerer med regelmessige snarere enn tilfeldige kjeder, og dermed produsere materialer med langt større styrke og ensartethet. Disse kjemiske framskritt er dels årsak til og dels en følge av den nye siden som den kjemiske industrien har utviklet, produksjonen av kunstfibre. En god del av disse, som nylon og polyten er nå blitt allemanns-ord, skjønt ingen hadde tenkt på dem for tretti år siden. I utformingen og bearbeidingen av polymerer har den nye rasjo-

828

nelle kjemi, hjulpet av slike fysikalske instrumenter som viskosimeter og røntgenstråle-kameraer, begynt å trenge inn på det industrielle felt. Fiberens styrke og elastisitet, dens varighet og egnethet for farging, kan nå alt gjøres etter spesifikasjon. Det kommer av at en begynner å forstå den mekanismen som forbinder denne framstillingen med molekylarstrukturen. Krigsbehovene har hatt en avgjørende virkning på farten i utviklingen av den nye kjemiske industri. Den store industrien som produserer syntetisk gummi i USA ble bygd opp på to år for å imøtekomme den moderne krigs gigantiske behov. Dette ville ha forto­ net seg som uoppnåelig i fredstid, men de vesentlige vanskene har alltid mer vært finansielle enn tekniske. Molekyler lagd på bestilling

Polymerernes og plastens tidsalder er bare i sin begynnelse, og selv er de bare de første eksempler på materialer laget etter oppskrift. Det som har skjedd i industriell kjemi er at ved anvendelse av vitenskap, i første rekke fysikk, er det blitt mulig å komme på høyde med og overgå naturproduktene i utførelse og pris. Den kjemiske industri, som vi har sett bli til, stort sett gjennom tekstilindustrien, synes nå å erstatte denne, i det minste hva produksjon av fibre angår. Dette betyr ikke på noen måte at fabrikken vil erstatte gardsbruket, men det betyr at framtidens gruver, landbruk, fabrikker og laboratorier må gå sammen i en fullstendig flytende kjemisk produksjonsplan der molekylene tas i de former som billigst kan produseres og der de er inkorporert i de materialer og artikler som best er i stand til å tilfredsstille menneskelige behov.

En vitenskapelig kjemisk industri Det nivå man allerede har nådd fram til er et tegn på at den kjemiske industri har blitt en virkelig vitenskapelig industri, med en betydning som bare kommer etter elektroindustrien. Forskjellen mellom disse to industrier er at mens elektroindustrien var vitenskapelig allerede i sitt utspring, idet den ble til utelukkende på grunnlag av det attende og det nittende århundres oppdagelser av elektrisiteten, måtte den kjemiske industri gjennomføre en overgang fra den aller eldste tradisjonelle prosedyre, til en som baserer seg på en rasjonell metode til løsning av definerbare problemer. I begge tilfeller er derfor behovet for viten­ skapsmenn på alle trinn av den framtidige forskning, utvikling og produksjon større enn i alle de andre tradisjonelle industrier, ikke unntatt tung- og maskinindustri. I virkeligheten er omkring tre fjerde­ deler av alle vitenskapelige arbeidere i industrien sysselsatt i elektroog kjemisk industri.

829

Fin-kjemi-industrien

Kvantitativt utgjøres langt den største del av produksjonen innen kjemi av tunge kjemikalier og plast, og i stigende grad er dette oppnådd ved automatisk kontrollerte syntetiske prosesser. Kvalitativt av enda stør­ re betydning, ihvertfall i framtiden, er den kjemiske fin-industri, som mer og mer går i retning av å bli en del av den nye biologi. De kjemiske teknikker som ble utviklet i siste del av det nittende århundre for å ta seg av kommersielt verdifulle fargestoffer, har nå i stor grad blitt skiftet over i retning av å studere substanser av biologisk betydning, først som forskning, og deretter til en meget rask og storstilt anvendelse innen medisin og landbruk. Den vitenskapelige situasjon i biokjemien vil bli behandlet i ellevte kapittel. Fra et kjemisk utgangspunkt er det tilstrek­ kelig å si at emnet viser alle tegn til å befinne seg i sin tidligste og aller hurtigste utviklingsfase.

Sosiale behov og vitenskapelig planlegging Framgangen innen biokjemi og kjemoterapi har vist at på dette felt vil vitenskapen få en mer umiddelbar virkning på menneskelige problemer enn den noensinne før har hatt. Nå kan hele verden bli forandret hurtigere ved enkelte kjemiske oppdagelser, slike som paludrin til behandling av malaria eller atrisid mot naganasjuken, enn den kan ved et energitilskudd på basis av all verdens uranium. Denne kjensgjerning 256. Den nye biologi, med dens utviklede kjemikalske teknikk, krever spesiali­ serte forhold for en god del av sitt arbeid. Et sterilt laboratorium ved Laborato­ riet for Embryologi og Tetratologi i Strasbourg, som i det vesentlige er opptatt med utviklingen av alt som lever normalt og abnormt.

830

gjør den forholdsvise utvikling av de forskjellige vitenskapsgrener til et spørsmål av påtrengende offentlig interesse. Det kan ikke lenger over­ lates til personlige tilbøyeligheter og egeninnsats fra individuelle viten­ skapsmenns side. Om vitenskapsmennene, på en tid da den vei utvik­ lingen tar kan bety liv eller død for millioner av mennesker, skal kunne arbeide etter sitt eget forgodtbefinnende, vil de ofte være helt uvitende om de følger deres innsats kan få. Dette innebærer ikke et påtrengende behov for å dirigere vitenskapsmenn, men heller for et bedre system for vitenskapelig utdanning tilpasset et samfunn som bevisst tar sikte på å sikre et maksimum av menneskelig velferd.

10.9 Naturressurser

Energi, jordsmonn og mineraler Ikke på noe felt blir behovet for et slikt altomfattende syn mer åpenbart enn når det gjelder bruken av naturressursene på vår planet - bergarter og jordsmonn, vann, luft og solskinn. Dette er områder der vitenskape­ ne om jordkloden, skjønt de er utviklet gjennom menneskets erfaring i å utvinne naturrikdommer (2.5., 9.5.) stort sett like til det siste er forblitt beskrivende og fortolkende. Det som har skjedd er en hasardiøs og ødsel utnyttelse av mineralrikdommene, sammen med et enda farligere inngrep i jordsmonn og vegetasjon. Like til siste århundre har ødsling og nedbrytning vært begrenset og lokal. Et maskineri som har fått større omfang og kraft, truer nå sammen med den stadig mer økende vekst i utnyttelsen av brensel og metaller, med uopprettelig å ødelegge de langsomt opparbeidede naturlige forråd over hele kloden. Hittil har det, under kapitalismen, bare vært uvitenhet som har tjent til ressursenes beskyttelse. En jord som er underlagt privat eiendom oppdelt i monopolkombinaters interessesfærer, interesser som bare kan påby en ødsel og hensynsløs utvinnelse av naturressurser med sikte på raske profitter basert på lave lønninger, for siden å nekte helt å utnytte dem av frykt for voksende tilbud og lavere priser og profitter, en slik jord kan verken bli vitenskapelig erkjent eller rasjonelt utnyttet. Over hele den såkalte frie verden er forholdet faktisk det at kjennskapet til naturressursene er begrenset til sporadiske letinger utført av private selskaper, eller til i all ærbødighet og med den ytterste varsomhet gjennomførte offentlige undersøkelser på vegne av regjeringer som er dypt opptatt av ikke å blande seg opp i private interesser. Før krigen hadde man bare oppdaget en svært liten del av de lett tilgjengelige mineraler, noe som går klart fram av de rike funn som noe bedre funderte undersøkelser har ført til etter krigen. Den samme lærdom kan en trekke av de erfaringer som er gjort i Sovjetunionen og Kina. Der har de kjente naturressurser, som er

831

avdekket ved intensive kartleggingen utført av raskt ekspanderende vitenskapelige arbeidsgrupper, vokst langt mer enn de mest optimis­ tiske forutsigelser fra tidligere tid har kunnet forutsi. Letingen etter naturressurser har blitt forsert i disse land, og dermed har opplæring av geologer fått første prioritet, alt sammen fordi den mest økonomiske lokalisering av industrien avhenger av disse oppdagelser.617 Når en skal ta fatt i svære landområder kan en lett kaste bort kapitaler på titalls av millioner eller anvende kostbare mengder materiale på grunn av manglende kunnskap om hvor råstoffene kan finnes i mengder. Studiet av naturressursene er således nært knyttet til deres utnyttelse. Det er nå blitt åpenbart at naturens råmaterialer ikke er ting som bare ligger der for å overses eller graves fram, men at det kreves full menneskelig kontroll. Mineralrikdommene, vannkildene, jordsmonnets biologiske muligheter, innbyggernes dugelighet, er ikke noe en gang gitt og ufor­ anderlig, det er nødvendig å forvandle dem på en måte som vil sikre, ikke bare den beste bruken av hver enkel del, men den beste kombina­ sjon av alt sammen. Her er det ikke nok bare å kjenne og bruke naturen, den må omformes. De nye mekaniske, kjemiske og biologiske mulig­ heter går, som erfaringene fra Sovjetunionen og Kina begynner å vise, ut på at elver kan gjøres om til kjeder av sjøer eller omvendt, der det skulle være nødvendig; sletter kan skogkles og ørkener gjøres fruktba­ re (3.6., 11.9). Mennesket kan nå arbeide i naturens målestokk, og dermed mangedoble de hittil tilgjengelige ressurser.6-200 Forvandlingen av naturen er nødvendigvis like mye et biologisk som et fysikalsk problem, så det blir best å utsette en mer utførlig omtale til neste kapittel. Her er det nok å peke på at det med operasjonenes økte omfang ikke lenger er tilstrekkelig å begrense viten og aktivitet til særskilte lokaliteter. Det blir nødvendig med aksjoner i en verdens­ omspennende målestokk. Også for fullstendig kunnskap til en del av kloden, er det nødvendig med observasjoner som dekker hele kloden. For full utnyttelse av vitenskapen med sikte på å gjøre naturens ressur­ ser tilgjengelige for alle, blir internasjonalt samarbeid mer enn noen gang før nødvendig. Det første prøvetrinn i et slikt samarbeid er tatt under De forente nasjoners ledelse, særlig av UNESCO. Kooperative studier er blitt gjennomført av den regnfattige sonen og de fuktige tropene. Koordinasjon av observasjoner og utforskning av atmosfæ­ riske fenomener, særlig i Antarktis, ble foretatt for Det internasjonale geofysiske år i 1957.

10.10 Krig og vitenskap

Ulykkeligvis er det i dette århundre, da internasjonalt samarbeid innen vitenskapen har vært mest nødvendig og nyttig, at det også er blitt mest hindret. Kriger og revolusjoner, og truselen om flere som kan komme, 832

har vært det mest effektive hinder for framgang og spredning i bruken av vitenskap. Ethvert forsøk på å behandle vitenskapens vekst og dens forhold til industrien i det tjuende århundre, må uttrykkelig omfatte virkningen av krig. Skjønt krigen, som allerede påvist (1.2., 1.8.1.3., 2.0) har hatt en vesentlig innflytelse på vitenskapen i tidligere århundrer og den selv er blitt påvirket av vitenskapen, har dens virkning nå blitt av en helt annen karakter. Mange forhold har i vår tid bidradd til at det er blitt slik. De tidligere anvendelser av vitenskapen i produksjonsprosesser har i høy grad medvirket til den utpregede mangel på balanse i politikk og øko­ nomi, en faktor som har gitt grunnlag for vårt århundres imperialisme, kriser og kriger. Ti år er gått med i faktiske fiendtligheter, der indu­ strialiserte land har satt inn alle sine anstrengelser på å perfeksjonere, utvikle og produsere nye våpen, og minst tjue ytterligere år har de brukt til krigsforberedelser, med de samme aktiviteter gjennomført bare i et noe svakere tempo. I det minste i den gamle verden kan alle og enhver se de fysiske resultater av dette i den totale ødeleggelse av et stort antall byer som det hadde tatt århundrer å bygge opp, i de mindre åpenbare, men langt mer lammende og langtidsvirkende tap av menneskeliv, og kanskje verst av alt i den opplæring i en mentalitet som betrakter alle disse ting som uunngåelige.

Destruktive våpen

De midler som ble brukt i denne ødeleggelsen var stort sett vitenskape­ lige. Tilmed før atombomben var tusenvis av vitenskapsmenn syssel­ satt og hundreder av millioner kroner brukt for å perfeksjonere fly, bomber og radarnavigasjon, for ikke å snakke om de dødbringende forbedringer av eldre våpen. Det er nå til overmål klart at denne bruk av den fysikalske vitenskap har vært tilstrekkelig til å holde sivilisasjo­ nens utvikling tiår tilbake, og at om den fortsatt skal drives i samme retning i et økende tempo, vil bli i stand til å utrydde alt liv over store deler av jordkloden. Truselen fra hydrogenbomben har gjort dette aktuelt for hele verden. Potensiell anvendelighet av det militære utstyr

Krigsvitenskapens erfaringer peker imidlertid like sterkt mot en annen og virkelig håpefull konklusjon. Selve krigens påtrengende behov har vist hvor mye sterkere de fysikalske vitenskaper kan drives framover og gjøres anvendelige enn noen kunne fås til å tro i fredstid. Nå har utnyttelsen av vitenskapen, tilmed i selve krigen, bare for en liten del gått til rene stridsformål. Det meste har bestått i å tilfredsstille samme slags behov som består i det sivile liv, men det hele har skjedd uten forsinkelser og uten hensyn til kostnader. Den vesentligste tekniske 833

257. Anvendelse av vitenskap til ødeleggelsesformål ble praktisert i den annen verdenskrig, f.eks. ved bruken av spesielle brannbomber.

utviklingen under krigen foregikk innen kommunikasjon, transport og produksjon. Walkie-talkie, bulldozer, DUKWen og jeep’en er like karakteristiske for den annen verdenskrig som motorisert skyts, superfestninger og atombomben selv. Gjenoppbyggingen i verden og utbredelsen av sivilisasjonen til regioner som tidligere lå øde, kan med enkle og hendige hjelpemidler oppnås langt raskere enn noen før hadde trodd var mulig. DDT og penicillin, som riktignok ikke skyldes krigsforskning, har blitt utviklet og brukt i en grad som ville ha vært mumulig om det ikke hadde vært for krigen. Selv når det er tale om selve våpenutviklingen, kan metodene for anvendelse av vitenskapen i det vesentlige bli de samme i fred som i krig. Riktignok kan vitenskapen i de kapitalistiske land bare drives fram for fullt av en frykt for tap eller et håp om profitt som bare krigen kan skape. Det er også bare i krigen en kan komme fram til en høyver­ dig planlegging og vurderinger med sikte på en samlet virkning. Alle disse aspekter er åpenbare og avgjørende trekk ved vitenskapens ut­ vikling under den annen verdenskrig, og i høyeste grad gjelder det radaren.

834

Operativ forskning Det var ikke bare innenfor et felt som omfatter produksjon av våpen at krigens erfaringer kom til å øke de fysikalske vitenskapers aksjonsra­ dius. For første gang i krig ble vitenskapsmannen i sitt arbeid ført bort fra tanken på selve våpnene til bruken av dem på slagmarken. Disse studier gjorde det nesten umulig å unngå skrittet over til vitenskapelig håndtering og eksperimentering knyttet til de faktiske militære opera­ sjoner, på land til sjøs og i luften. Operativ forskning har blitt definert som «bruken av vitenskapelig metode for å komme fram til beslut­ ninger som kan gi basis for gjennomføring av en aksjon, i første rekke hva målinger angår.»6103 Metoden ble brukt i stor utstrekning og ofte med avgjørende virkning, f.eks. i kampen mot ubåter,6-48 først av britene og siden også av amerikanske styrker. Tyskerne tok ikke meto­ den i bruk, en unnlatelse som bidrog til deres nederlag, både fordi de ikke fant noe motstykke til fiendens våpen og fordi de stadig mer ødslet bort sine anstrengelser på våpen som operativ forskning kunne vist var nytteløse. Sovjetarmeene gjorde så langt vi vet ikke bruk av særskilte avde­ linger for operativ forskning. Dette har ikke vært nødvendig, for på grunn av den radikale forskjell i klassemessig sammensetting, trening og tradisjoner, var vitenskap for Den røde arme helt fra først av en integrert del av operativ trening og aksjon. Hva denne armé presterte både i produksjon av overlegne våpen, gamle og nye - tanks, kanoner og raketter - og i deres bruk i felten, viser i hvilken grad vitenskap kan bli brukt i krigføring, fleksibelt og med fantasi. Det er vanligvis glemt at bruken av fallskjermtropper, nå betraktet som en uvurderlig tilvekst til en angripende styrke, var en sovjetisk nyvinning og den ble utsatt for iherdig latterliggjørelse da den først ble utprøvd. Det var bare i sin første begynnelse at operativ forskning utelukken­ de var begrenset til fysikalske vitenskaper. Fordi den startet med slike innretninger som radar og bombesiktere, ble det gjerne til at folk som syslet med operativ forskning var fys kere. Vesentlig er det at metoden var en måte å organisere mennesker på, og som slik vil den bli behand­ let i 14. kapittel. Dens betydning i denne sammenheng er at det var den første måten hvorpå fysikalsk vitenskap, teknikk og praksis med full innsats ble forent i en bevisst felles disiplin som i sine konsekvenser pekte langt utover ting som hadde med krig og gjøre, særlig gjelder dette industriproduksjon.

Lærdommer av atombomben

Når det er spørsmål om en produksjon utelukkende med sikte på krig og basert på en vitenskapelig oppdagelse er atombomben det fremste eksempel, utviklet som den ble på et så utrolig kort tidsrom som tre år. 835

Som vitenskapelig og industrielt foretagende representerer denne ut­ vikling den mest konsentrerte, og i absolutte tall den største vitenskapelig-tekniske innsats i hele historien. Den sum på omtrent 500 millio­ ner pund som ble satset på atomprosjektet, utgjør faktisk atskillig mer enn det er brukt på vitenskapelig forskning og utvikling siden tidenes morgen, men summen er allerede kommet helt i skyggen av det som er gått med til utvikling av raketter. Under et hvilket som helst rasjonelt system basert på utnyttelse av vitenskapen, ville på den annen side atomfisjon stått i sentrum for den mest intense utvikling, og ført til dens bruk i kraftproduksjon og andre anvendelser som produktene fra reaktoren kunne utnyttes til (3.6., 10.3). Som vi alle vet, skjedde utviklingen faktisk i en annen hensikt, den som førte til en bombe som hensynløst drepte 60000 mennesker i Hiroshima og 39000 mennesker i Nagasaki. Denne handling kunne på ingen måte rettferdiggjøres militært. Tilmed i den offisielle Report on the Pacific War finner vi følgende erklæring: På grunnlag av en undersøkelse av alle fakta og med støtte i vitnesbyrd fra involverte overlevende japanske ledere, er det kommisjonens mening at Japan med sikkerhet ville ha overgitt seg før 31. desember 1945 selv om ikke atom­ bomben hadde blitt sloppet, selv om ikke Russland hadde gått med i krigen og selv om ingen invasjon hadde blitt planlagt eller gjennomført.6-24- -6-36

Selve eksistensen av atombomben, truselen fra USA’s side om å bruke den mot sine tidligere allierte, den tragiske farsen med spioner og hemmeligheter som ingen hemmeligheter var, har gjort mer til å forbi­ tre internasjonale forbindelser og spre skrekk og fortvilelse utover

258. Den mest betydningsfulle bruken av vitenskapelig grunnlagsforskning in­ nenfor det militære felt har vært utviklingen av kjernefysiske våpen. Styrken av de kjernefysiske midler kan en registrere av denne undervanns-eksplosjon som ble utført Bikini-lagunen i Stillehavet juli 1946.

836

verden enn noe annet produkt av vitenskap. Kunnskapen om at også Sovjetunionen hadde utviklet bomben, forsterket i USA følelsen av den mistenksomhet som Rosenberg ene ble offer for. Reaksjonen var ikke å ville forby alle atomvåpen, men til å gå løs på utviklingen av en annen langt frykteligere hydrogenbombe (3.6., 10.10). Det var mot­ stand mot denne politikk som var den virkelige årsak til at Oppenheimer (1904-67) falt i unåde (4.8., 14.6). Helt fra først av fikk den videre utviklingen av atombomben vesentlige virkninger på vitenskap, øko­ nomi og politikk. I USA har Atomenergi-kommisjonens innflytelse i første rekke gått ut på å lede forskningen inn på en ubalansert konsent­ rasjon om kjernefysiske studier. Hele den etterfølgende historie og den dertil hørende og fremdeles ikke tilendebrakte debatt om forbud mot bomben og kontroll med atomenergien, har mer enn noen sinne før understreket den rolle den fysikalske vitenskap har fått i internasjonal politikk.6-24-6-36 Dette spørsmål skal vi siden komme tilbake til. Her er det nok å peke på den nye typen av stort anlagte industriforetak som har vokst opp omkring atombomben, noe som også har ført til et langt nærere kompaniskap enn før mellom de monopolistiske elektriske og kjemiske kombinater og krigsmakt og regjering. Dermed kan disse firmaer uten noen egen risiko trekke stadig sværere summer ut av statskassa. Forslagene om å utvide dette systemet til også å gjelde Storbritannia, slik Atomic Ener­ gy Act vil innebære, og de nye forskjellige skritt i retning av et Euroatom og andre måter å finansiere atomenergien på innenfor rammen av kapitalismen, viser den nye tendens til å plassere de nye krefter som vitenskapen har avdekket i profittens og krigens tjeneste. En ting kan historien om atombomben lære oss. Står en overfor krigens trusler kan det tilmed innenfor kapitalismens ramme settes i gang et så omfattende foretagende med en planmessig koordinering av vitenskap og teknikk. Det gir et uavviselig vitnesbyrd om hva viten­ skapen kunne utrette, hvis den strategisk ble anvendt for å tilfredsstille menneskelige behov istedenfor å føre til ødeleggelse.

Styrte raketter

Atombomben representerer den mest destruktive bruk av vitenskap i krigens tjeneste, og den gjorde også bruk av den mest radikale nye utvikling av vitenskapen, men denne siden av utviklingen var ikke det eneste av grunnleggende betydning. Av tilsvarende betydning var an­ vendelsen i strålingsfysikk og informasjonsteori, slik det kom til ut­ trykk innen telekommunikasjon, og med radar, styringskomrollert skyts, nærbrannrør, og fjernstyrte og målsøkende raketter, som alt ble tatt i bruk på slutten av krigen og har vært intenst utviklet hele tiden siden. De prinsipper som ligger til grunn for denne utvikling har allere­ de vært behandlet tidligere (3.6., 10.4). Her er det bare nødvendig å 837

259. Faren ved de radioaktive våpen ligger ikke bare i deres direkte effekt og faren for nedfall (se neste ill.), men også i deres evne til å gjøre omgivelsene radioaktive. I kjernelaboratorier må utstyr som brukes til radioaktivt arbeid bli behandlet på en viss avstand for å unngå fare for operatøren. Bildet er tatt i Berkeley Nuclear Laboratories, California.

peke på hvor sterkt forskning innen radio og elektronikk ble forsert under krigsanstrengelsene, og hvordan kravene fra de militære til et lett, kompakt utstyr som først og fremst var for hånden i rikelige mengder, kom til å forandre komponentene ved å få dem laget så små som mulig, slik det kulminerte etter krigen med mini-transistoren som overtok etter det uhåndterlige radiorøret. Selve miniatyr-framstillingen har vist seg å bli en av de nøkler som låser opp langt flere låser enn den tok sikte på, selv om den var knyttet til løsningen av et problem basert på krigens vilkår. Små størrelser hører sammen med voksende hastighet og virkningsgrad, og legger ikke bare veien åpen for transistorradioens mindre onde, men også for 838

alle slags målemetoder som absolutt ikke før fantes, så vel som for komputere og mikroapparater til bruk i fysiologi og medisin. (3.6., 10.4.). Vitenskapelig og umenneskelig krigføring

Den egentlige hensikt med innføring av elektronisk kontroll og dirige­ ring av våpen er å fjerne det menneskelige element i krigføringen enda lenger fra den aktuelle kampsonen, eller for å si det mer brutalt, å ta vare på sikkerheten for den som bruker våpenet ved å holde ham godt på avstand fra resultatene av sitt arbeid og fra umiddelbar gjengjeldel­ se. Bruken av den slags våpen gjør faktisk ikke krigen mer human. Langt mer fysiske smerter og lidelser ble på kortere tid påført flere

260. Bruk og testing av kjernefysiske våpen, så vel som utvikling av elektrisitet i kjemekraftstasjoner, gjør det nødvendig å kontrollere nedfall av radioaktive partikler fra luften. Rutineprøver av helse blir utført, f.eks. i nærheten av Dounreay Experimental Reactor Establishment.

839

mennesker av amerikanerne og deres allierte i Korea ved bruken av høyeksplosiver og napalm6121 enn i noen annen tidligere krigdet går an å sammenlikne med. Men disse våpen gjør krigføringen enormt mye dyrere, og begrenser evnen til å føre krig til høyt industrialiserte stater som kan gjøre full bruk av vitenskap eller til deres langt mindre høytindustrialiserte og mer offervillige klienter. Den store kløften mellom aksjon og resultater fører videre til uansvarligheten i den moderne krigføring som i sin hensynsløshet lar seg måle med tidligere tiders vilkårlige grusomheter. Professor Nef gjengir i sin bok War and Human Progress en veldokumentert historie om den økende nedbrytning av sømmelig atferd i krig i en grad som holder tritt med forbedringen av de dødelige våpen. Trykknapp-krigen gjør det mulig for velmenende og tilsynelatende siviliserte mennesker å bevare sin gode samvittighet overfor de mest grufulle massakrer som de selv aldri får se virkningen av. Enda farligere er troen på trykknapp-krigens effekt, for det er i denne tro at en aggressiv eller såkalt preventiv krig lett blir innledet. Trenchard-Douhet-teorien om å vinne kriger ved å ødelegge fiendens krigspotensial med strategisk bombing var ansvarlig for det meste av øde­ leggelsene under den annen verdenskrig uten å gi noen avgjørende strategisk fordel.6127 Tysk produksjon økte faktisk under den intensive britiske og amerikanske bombingen.6-24 Likevel er denne idéen mer fremherskende enn noen gang. Væpnet med hydrogenbomben og styrte våpen kan noen gale mennesker i høye stillinger regne ut at de vil vinne en tredje verdenskrig i løpet av noen få timer. Malplassert tro på denne tesen kan få den til å bryte løs. (3.6., 10.10.).

Hydrogenbomben

Disse idéer som skriver seg fra den føratomiske tidsalder, har produ­ sert sin egen Nemesis i konstruksjonen av hydrogenbomben. Så snart bombekappløpet var satt i gang kunne det se ut som om den første siden som fikk hydrogenbomben, med en destruktiv kraft tusen ganger eller mer enn den «konvensjonelle» bomben, ville få en avgjørende fordel, slik amerikanerne åpenlyst skrøt av, og råde over en urokkelig «styrkeposisjon» som utgangspunkt for forhandlinger. I dette tilfellet ser det faktisk ut til at USA, som tilfellet var med fisjonsbomben, ikke har hatt noe forsprang, at de i virkeligheten har ligget en smule etter Sovjet­ unionen. Denne siden av mangel på en avgjørende fordel, forsterket ved selve omfanget av den skade hydrogenbomben kan forvolde, førte til innledningen av en periode med kjernefysisk likevekt som i forskjel­ lige former har holdt seg hele tiden siden. Til å begynne med forestilte en seg hydrogenbomben ganske enkelt som en kraftigere atombombe, med en styrke på hver eksplosjon målt

840

til titalls millioner tonn (megatonn) DNT. Dermed var det åpenbart at bare en enkelt bombe ville være nok til å utslette storbyer som New York og Moskva, eller industriområder som Ruhr. Da det ville være sløsing å bruke den mot mindre mål, førte den med seg teorien om et tilintetgjørende slag og en krig på trettiseks timer. Det ble imidlertid en annen effekt som fikk selv denne grad av ødeleggelse til å virke uvesentlig og introduserte en ny og tilsynelaten­ de absolutt skrekk i den vitenskapelige krigføring. Dette var det ra­ dioaktive nedfall som kom fram i lyset ved den tragiske ulykken som etterfulgte amerikanske hydrogenbombe-prøver i Stillehavet første mars i 1954. En dreining av vindretningen utsatte noen japanske fiskere 120 kilometer unna for radioaktiv aske som førte til alvorlige strålingssykdommer og et dødsfall seks måneder seinere. Det radioaktive mate­ rialets natur viste ved den analysen som ble foretatt av japanske fysike­ re overraskende nok en overvekt av fisjonsprodukter av uran. Det ble umiddelbart på det rene at atombomben hentet sin kraft fra en tredob­ bel og ikke bare en dobbel kjernereaksjon. Nøytronene fra en eksplo­ sjon på grunnlag av hydrogenfusjon ble brukt til å bryte opp et uranhylster rundt bomben. Nå da det var nytteløst å holde på hemmelighe­ ten frigav de amerikanske myndigheter data om utslippet og de viste at dødspotensialet var enda større enn ved de direkte virkninger av eks­ plosjonen. Fra en slik bombe — sluppet noen tusen fot over bakken — kan det ventes et absolutt dødelig nedfall over omkring 3000 kvadrat­ kilometer, dessuten utstrømninger etter eksplosjonen med en dosering mellom fire og en halv dødelig dose for en utsatt person over ytterligere ca. 10000 kvadratkilometer, spredd med vindretningen langs en strek­ ning på omkring tre hundre kilometer. En nærmere fastsettelse av risikoen er av liten verdi, for mye av strålingen er av lang varighet, og de som er i dekning i tiden for nedfallet kan neppe slippe unna upåvirket fra området. Men selv dette er ikke hele historien. En del av det radioaktive materialet blir ført avsted i den øvre del av atmosfæren og spredd utover hele kloden, og det tar år før det faller ned. Intet levende kan unnslippe. Hos sauer i Wales kan det allerede i beinbygningen påvises strontium 90, ført dit fra eksplosjoner i Stillehavet. Disse svakere strålinger har også genetiske virkninger og kan føre til misfostere i generasjoner. (3.6., 11.8.) Det har tatt atskillig tid før disse fakta har trengt inn i bevisstheten hos vanlige mennesker og enda lenger tid har det tatt for politikere og militære. De lar bildet av en ny krig stå som et allment mannedrap, ufattelig i lidelser og omfang, så helt uten grenser i sine langtidsvirk­ ninger. Trass i visse autoritative forutsigelser er det lite sannsynlig at alle vil bli nådefullt drept, men få ville unnslippe strålingssykdommer og genetiske virkninger. Et halvt dusin bomber ville tilintetgjøre alt som heter byer og industri i Storbritannia. En ekspert fra den ameri­ kanske hær har endog hevdet at en full USA-bombeinnsats ville drepe 841

anslagsvis 700 millioner mennesker, en fjerdedel av verdens befolk­ ning, men at disse dødsfall ikke ville begrense seg til fienden.6-35 Faktisk er den slags militærteoretikere i USA villige til å godta seksti millioner, eller seksti mega-dødsfall som et rimelig tall, ikke for stort til å rettferdiggjøre en kjernekrig mot Sovjetunionen til forsvar av USA’s vitale interesser. Rakettenes tidsalder, counter-force strategy, overkill

Da den første sputnik meldte sin ankomst i 1957, var det åpenbart at det fantes muligheter for interkontinentale ballistiske rakettvåpen, og dette vendte opp og ned på hele oppfatningen av moderne krigføring. Begrepet langdistanserakett, som i seg selv først og fremst var et rent konvensjonelt våpen (3.6., 10.7.), har fullstendig endret den moderne krigs karakter. Sammen med de effektive systemer for kontroll og avskjæring har dette gjort slutt på flyets langvarige overlegenhet som våpenbærer. Den interkontinentale raketten og hydrogenbomben av

261. Utviklingen av romforskning er et av aspektene i rakettalderen, interkonti­ nentale ballistiske raketter et annet. Polaris A-3 rakett.

842

megatonn-klassen er bundet uatskillelig sammen. Langdistanseraketter ville naturligvis være fullstendig ubrukbare i tiden før atombomben, ja tilmed på fisjonsbombens utviklingstrinn, fordi det ville trenges så mange for å forvolde skader i alvorlig omfang. Men tilkomsten av hydrogenbomben har forandret hele bildet og det er nå på det rene at et relativt lite antall hydrogenbomber, faktisk atskillig færre enn de som allerede eksisterer, ville være tilstrekkelig til å tilintetgjøre ikke bare storbyer, men hele industridistrikter, for ikke å snakke om de enda mer utstrakte skader av nedfallet. På dette trinn innebærer dette en tilstand av et effektivt dødpunkt mellom de store maktene. På et mellomliggende trinn så det ut til at denne vanskeligheten kunne overvinnes ved å spre baser for kjernefy­ siske raketter over en stor del av kloden, slik det faktisk ble gjort av USA med dets mer enn hundre oversjøiske baser. Så ble dette altfor sårbart, og man forsøkte å komme ut av vanskelighetene ved å beskytte basene, enten ved å gjøre dem mer motstandsyktige, det vil si bygge dem inn i betongskjul, eller å gjøre dem umulige å oppdage ved å montere dem på ubåter, systemet med Polarisubåter utstyrt med kjer­ nefysiske våpen. Effekten av denne strategien har vært revolusjonær. Inspirert av de nye vitenskaps- eller «game-teori»-strateger, slike som professor Teller, «hydrogenbombens far», og med støtte av militære forskningsselskaper, hvorav det mest kjente er Rand Corporation og dens mest veltalende forkjemper Mr. Kahn,6-90 er det utviklet en ny strategi kalt «counter-force strategy» der det første utfall tar sikte på å lamme den andre sidens slagkraft med det mål for øye å vinne krigen uten tap. Counter-force-teorien erkjenner at det vil være vanskelig å slå ut alle skjulte våpen og at den derfor vil kreve et stort antall atombom­ ber for å oppnå dette. Dette innebærer en langt større produksjon av bomber, det som kalles en «over-kill»-kapasitet trass i det faktum at det allerede er nok kjernemateriale på lager og at de er i stand til å drepe alle mennesker på hele kloden ti ganger. Den kjensgjerning at den vanlige befolkning i nærheten av de armerte baser også vil bli drept og andre tilintetgjort av nedfall kalles «bonus kili». I 1962 var denne strategien offisielt godtatt av USA’s forsvarsmini­ ster Macnamara, som fant fordelaktige sider ved at denne kunne øke bestillingene på raketter, noe som langt på vei kunne utlikne de tap som skyldtes kansellering av ordrer på krigsfly. Den ble betraktet som en human politikk fordi den ikke pekte ut byer som mål, slik den såkalte avskrekkings-politikk som den avløste. Det hele vil avhenge av om Sovjetunionen går med på å delta i dette spillet i samsvar med de lover Pentagon-mennene som står bak «games»-teorien har fastlagt, eller om de som det ofte er blitt erklært, er kommet til at den eneste løsning på dette problem er avrustning og demontering av disse våpen, begynnende med Polaris og alle kjernefy­ siske våpen, og videreføring fram til fullstendig avrustning. 843

Det ville knapt nok ha vært umaken verdt å beskrive dette vitenska­ pelige marerittet, hvis det ikke hadde vært for de virkelige tilstander vi nå lever under og om det ikke hadde vært for at nettopp dette marerittet opptar tid, energi og fantasi til hundre tusener vitenskapsmenn, og største delen faller innen de aller viktigste områder, elektronikk og kjemi. Disse våpen er sannsynligvis ikke det siste ord. Allerede nå er forskjellige typer anti-rakett-raketter utviklet, de gir en fordel for for­ svaret, som siden vil bli oppveid av anti-antirakett-raketter. Utenfor den lille gruppa av gamle atommakter, som i de seinere år har fått en i tillegg - nemlig Frankrike, med landets nå noe avleggse Force de Frappe - er det nå en utbredt motvilje mot atomkrig og atomvåpen, men hittil har den vært helt virkningsløs. En del uforplik­ tende ord har falt om det ideelle ved universell avrustning, og faktisk eksisterer det en ganske god og gjensidig akseptabel plan for dette; men før de krefter som kontrollerer våpenindustrien i USA og dertil har en veldig makt i senatet, det militær-industrielle politiske kompleks, som endog president Eisenhower fordømte i 1960, mister sin makt, er det lite håp om å komme videre.

Krigens innflytelse på vitenskap og vitenskapsmenn

Vi har allerede vært inne på den store forandring i vitenskapens status og plassering som ble et resultat av den annen verdenskrig. Det er først og fremst den fysikalske vitenskap som har blitt påvirket, den var mest avansert, den var sterkest knyttet til krig og industri. Det var særlig innen fysikken krigen førte til de største omkalfatringer i Storbritannia og USA. De fleste akademiske laboratorier ble stengt eller tatt i krigens tjeneste, og de største begavelser ble opptatt med problemer som ingen tilknytning hadde til deres tidligere arbeid. Den enestående betydning krigen tilla den fysikalske vitenskap, først og fremst i forhold til atom­ energi og elektronikk, har fortsatt inn i etterkrigstiden. Særlig i USA har dette betydd en svær utvidelse av den fysikalske forskning og dens utstyr med en veldig og kostbart apparatur, slik som eksperimentelle reaktorer, synkrotroner og elektroniske regnemaskiner.

Militcervitenskapens dominans Den slags utstyr og det generelle omfang av det arbeid som drives, ligger helt utenfor hva selv de rikeste universiteter, ja tilmed store industrielle selskaper, kan rå med, og kan derfor bare skaffes enten til spesielle statslaboratorier eller til statsstøttede universiteter og industrilaboratorier. Faktisk har begge deler skjedd, med det resultat at statsdrevne laboratorier har kommet til å konkurrere med universite­ tene om rekruttering av kandidater til vitenskapelig arbeid, og fysikk-

844

fakulteter ved universitetene har blitt annekser i tilknytning til de regjeringskontrakter som er påført dem. I og for seg burde dette være til liten skade, det kunne tilmed føre det gode med seg at universitetene ble brakt i nærmere kontakt med moderne ingeniørarbeid, om det ikke hadde vært for det faktum at all denne forskning til syvende og sist er støttet på grunn av dens militære verdi. Graden av kontroll varierer sterkt i de forskjellige land. Den er mest gjennomført i USA.6-25- 6-296.31. 6.76. 6.90. 6.93. 6.97. 6.109

Helt fra begynnelsen har alt arbeid av kjernefysisk karakter og alt som har å gjøre med kontrollmekanismer og utvikling av raketter vært gjenstand for strenge sikkerhets-restriksjoner. Dette går langt videre enn bare til kontroll over forskningsresultater som kan ha militær verdi. Det berører alt som har å gjøre med en vitenskapsmanns liv og tenk­ ning, enten han er ved et universitet eller i et institutt. Det innebærer lojalitetsforsikringer under vilkår der en nektelse av å sverge betyr avskjed og overlater vitenskapsmannen på nåde og unåde til beskyld­ ningen fra en hvilken som helst angiver, som kan anklage ham for forbindelser med en hvilken som helst av de mangfoldige såkalt samfunnsnedbrytende organisasjoner eller bare for å være skyldig i et medlemskap. Det tragiske tilfellet med dr. Robert Oppenheimer, som siden ble rehabilitert, taler sitt tydelige språk. Virkningen av denne atmosfæren på nye generasjoner av vitenskapsmenn er å frata dem motet til enhver selvstendighet, ja til enhver tanke utenfor deres snevre vitenskapelige spesialitet, særlig all tanke på sosialt etter moralsk ansvar for hva de har gjort eller gjør. I Storbritannia er statens andel i militærvitenskapen langt større i forhold til universitetenes, og hemmelig forskning i streng forstand er nesten helt, om enn ikke komplett, begrenset til statens laboratorier. Forbindelsen med big business er også langt mer indirekte, og univer­ sitetenes finanser er administrert av dets egne folk, selv om det meste kommer fra statskassen. På denne måten er de groveste sider ved militariseringen av vitenskapen unngått, men på bekostning av forsk­ ningens utvikling. En kan videre si at tenkekontrollen er gjennomført på en langt mer subtil måte enn i USA, men på en måte som det er vanskeligere å reagere mot. Lærere har sjelden fått avskjed på grunn av sine politiske meninger, de blir bare ikke satt på viktige poster hvis deres synspunkter blir sett på som mindre godartet. I Frankrike er stillingen igjen en annen på grunn av de komplika­ sjoner okkupasjonen førte med seg og kommunistpartiets sterke stil­ ling. Mange fremragende vitenskapsmenn har vært utelukket fra le­ dende stillinger av politiske grunner. I 1950 ble Joliot Curie, en av atomspaltningens oppdagere og en framstående motstandsleder, fjer­ net fra sin stilling som høykommisær for atomenergi fordi han offentlig hadde uttalt at atomenergien aldri måtte brukes i krig. Trass i dette offisielle press har vitenskapsmenn fra hele verden 845

262. Utviklingen av kjernefysikken krever så store utgifter at internasjonalt samarbeid blir nødvendig. Den store proton-synkrotronen i nærheten av Meyrin, Geneva, blir drevet av CERN (se ill. 225). Den har et rundt synkrotron-evakuert kammer, 656 fot i diameter, og likevel bygd etter de nøyaktigste finmekaniske spesifikasjoner. Det ligger utenfor ethvert enkelt europeisk lands mulig­ heter å finansiere et sånt prosjekt alene. Bildet viser en del av det magnetsystem som betjener styringsfeltet for høyenergi-kjemepartikler.

uopphørlig pekt på en atomkrigs farer og misbruken av vitenskap i krigens tjeneste. Organisasjonene av atomvitenskapsmenn i USA, Storbritannia og Frankrike har holdt vedlike et velinformert press i denne sak, mens mer generelle organer som World Federation of Scientific Workers of Science and Peace, og andre vitenskapelige organisasjoner i India, Kina og Sovjetunionen har også latt sin stemme høre. I Japan har praktisk talt alle vitenskapelige organisasjoner deltatt i kampanjer mot atombomber og prøvesprengninger. De to manifester som har blitt best mottatt er et med appell om å gjøre slutt på krig, etter initiativ av Bertrand Russel og Einstein og en mer begrenset appell fra flertallet av de vitenskapelige nobelprisvinnere.6122 Pugwash-bevegelsen

Det første av disse manifester kom imidlertid til å få en varig og voksende innflytelse. Takket være den samfunnsånd som ble vist av Mr Cyrus Eaton, en jernbanemagnat, førte det til sammenkalling av grupper av vitenskapsmenn fra de viktigste impliserte land, deriblant

846

USA, Storbritannia og Sovjetunionen, med sikte på å drøfte vitenskapsmennenes aktuelle stilling overfor truselen om en kjernefysisk krig og deres ansvar for den. Det første møtet fant sted i Nova Scotia.6-37- 6120 I løpet av de år som er gått siden 1957 har det vært mer enn ti slike møter og mellom møtene har det foregått en omfattende publikasjons­ virksomhet. Mens arbeidet til å begynne med var begrenset til viten­ skapsmenn som allerede hadde en sosial bevissthet og hadde demon­ strert sin vilje til å agitere for bruken av vitenskapen til fredelige formål, gikk det mer og mer over til å bli et halv-offisielt utvekslingsorgan nettopp for vitenskapsmenn som var sysselsatt med militærvitenskap på begge sider i den kalde krigen. Da selve konferansen hadde mulighet til å fungere som oppklaringsgrupper for avtaler om nedrustning hadde den en utvilsom positiv verdi, og på det niende og tiende møte i England ble det faktisk enighet om en nøktern plan for trinnvis nedrustning, et kompromiss mellom planer lagt fram av Sovjetunionen og USA. Den gikk blant annet inn for utviklingen av den automatiske «black box»seismiske stasjon som seinere ble tatt opp offisielt både av den ameri­ kanske og den sovjetiske regjering i deres forhandlinger om å stoppe alle kjernefysiske prøver. De vurderte også en mulig positiv anvendelse av den vitenskap som nå sløses bort på krig til konstruktive formål, særlig for å hjelpe de underutviklede land, selv om dette ikke skjedde i samme grad. Skjønt alt dette hadde sin virkning på den offentlige opinion, er det åpenbart at det må gjøres atskillig mer før alle de regjeringer dette angår er alvorlig beredt til å godta en bannlysning av kjernefysisk krigføring.

Hva den militære forskning koster Det bitre faktum består av at den fysikalske forskning i de kapitalistiske land er blitt dominert av de militære behov i en grad en før aldri ville ha kunnet forestille seg. I anvendelsen av forskningen er det militære aspekt endog enda mer dominerende. De beløp som går til spesiell militær forskning og utvikling i USA og Storbritannia er nå mange ganger så stor som før krigen, slik tabellen nedenfor viser:

Utgifter til forskning og utvikling (millioner pund) Stat

Industri

Militær

Sivil 1937 1955 1962 1937

USA

Storbritannia

61

3

920 1800

65

213

1955 1962 1937

1955 1962

710 2800

20

140

960

5

3

36

139

1,5

214

246

847

Utgiftene etter krigen overskygger fullstendig det som går til sivile formål i den samme perioden. Hvordan pengene brukes er det vanske­ lig å si med det hemmlighetens slør som omgir den slags forskning. Det er rimelig å tro at storparten går til rustningsbedriftene. medregnet kjemi- og maskinindustriens utvikling av nye stoffer og mekaniske komponenter. En helt uforholdsmessig del går sannsynligvis til utvik­ ling av masseødeleggelsesvåpen og midler til utskytning og kontroll over lange distanser. Det er vel mulig at pengene for en stor del er bortkastet, slik de militære organer har for vane med sine forkjærlighet for prøver i full skala der lite kan læres og deres immunitet mot viten­ skapelig og økonomisk testing av «sikkerhetsgrunner».611 Skjønt et stort antall vitenskapsmenn har holdt seg borte fra militær forskning av samvittighetsgrunner, blant dem Kapitza i Sovjetunionen og Urey i USA, og sikkerhetsjekking har holdt andre utenfor, har det blitt mange nok igjen til å påføre vitenskapen svære tap av muligheter. De hundrevis av millioner pund eller milliarder av dollar som er gjort tilgjengelige for militær forskning, viser tydelig nok hva en kunne fått ut av sivil vitenskap under et fornuftigere system. Om midlene hadde blitt viselig fordelt mellom utdanning, forskning og utvikling, ville det fak­ tisk bety en fullstendig forvandling av vitenskapens stilling og dens anvendelse med sikte på å tilfredsstille menneskelige behov, både i utviklingstempo og i verdi. Men en slik bruk av vitenskapen i et kapitalistisk samfunn kan en neppe vente seg. Grunnen for dette vil bli behandlet i fjortende kapittel; det er nok her å si at mens statsstøttet forskning for fred griper inn i den private eller monopolistiske industris utbytting av forbrukerne, gir statsstøtte til krigsforskning dem utvik­ lingskontrakter og sikrer dem risikofri profitt.619- 6109 Av samme grunn lar det seg ikke gjøre å overføre den viktigste lærdom krigen kan gi vitenskapen - verdien av strategisk planlegging til vilkårene i fredstid. (3.6., 10.10)6-11 En ting fikk krigen vist, at det var mulig å velge ut enkelte problemer, tilmed grunnleggende problemer, som angikk krigsinnsatsen i hele sin bredde, og gi dem en viss prioritet. Dette ble gjort både med tanke på sjansene for å få dem løst på rimelig tid og med rimelig hensyn til hva som var å sette inn av kvalifikasjoner, folk og vitenskapelig interesse fra hvert enkelt fagområde. I fredstid er nå en slik strategi og planlegging mer påkrevd enn noen sinne, men om det kan skje, det er ikke den fysikalske vitenskaps problem, det er samfunnets sak. Dette er en drøftelse som vi må la utstå til de biolo­ giske og sosiale problemer er behandlet.

10.11 De fysikalske vitenskapers framtid

Før vi går over til disse områder er det på sin plass for et øyeblikk å se nærmere på hva framtiden har å by de fysikalske vitenskaper og de

848

produktive industrier som de er knyttet så sterkt til, å dvele ved det bidrag de fysikalske vitenskaper kan gi til de kommende års tenkning og kultur. Sosiale og økonomiske faktorer kan og må faktisk i siste instans få kontroll med den gallopperende hastighet vitenskap og indu­ stri rykker fram med. Selv om det blir i mindre grad, må disse faktorer også bestemme i hvilken retning den samlede vitenskapelige innsats skal gå og hvordan den skal fordeles mellom de forskjellige vitenska­ per. Det kan likevel slås fast at vitenskap og industri bare på kort sikt vil kunne utvikle seg videre på grunnlag av det utstyr og de idéer som fins i dag. Helt uventet vil revolusjonære oppdagelser og teorier kunne for­ andre dette bildet, selv om det ikke vil skje samtidig overalt, det var noe en lett kunne se av den tid det tok for kvanteteorien å gjøre seg gjeldende. Tilmed atomspaltningen har hittil uansett alle milliardene som er brukt på den, bare ført til liten forandring i den retning utvik­ lingen av fysikken har tatt. Likevel ville det være ørkesløst å prøve seg på en løsrevet forutsigel­ se av framtida for grunnforskning og anvendt vitenskap. Kombina­ sjonen av forskning og utvikling av de fysikalske vitenskaper må nød­ vendigvis bli mer intim, med en stadig voksende rolle for grunnforsk­ ningen. Maskinteknikken holder raskt på å bli forandret av de viten­ skaper som skapte den for tre hundre år siden. Førerskapet i tekniske forandringer vil fra nå av ligge hos vitenska­ pen. Tommelfinger-regelens tidsalder er forbi. Selve tempoet i over­ gangen fra oppdagelse til produksjon er også i rask vekst. En ny vitenskapelig utvikling innen de enkelte felter av fysikken vil sannsyn­ ligvis bli inkorporert i praksis i løpet av noen få måneder, samtidig som den nye praksis virker tilbake, noe som vanligvis ikke går fullt så raskt. Dermed får grunnforskningen nye instrumenter og nye problemer å arbeide med. En annen side av den allmenne tendens til indre sammenheng er de økende innbyrdes relasjoner mellom de forskjellige vitenskapelige disipliner, noe som faktisk går langt ut over de fysikalske vitenskaper og inn på felter som har tilhørt biologi og sosialvitenskap. Samtidig oppstår et stadig sterkere behov for å se den hele og fulle sammenheng i den vitenskapelige og tekniske innsats, slik at den kan organiseres som en strategisk framrykning og ikke løper ut i atskilte enkeltstreif inn i det ukjente. Uten å gi seg av med detaljerte forutsigelser er det mulig å vende seg fra disse generelle aspekter og peke ut enkelte merkbare tendenser der betydningsfulle framskritt og anvendelsesmåter med rimelighet kan ventes. Dette vil ikke si at de mest spennende oppdagelser vil skje i den retning, bare uttrykket spennende forutsetter at det skjer noe uventet. Med en gitt vitenskapelig innsats kan vi være sikker på at noen oppda­ gelser vil dukke opp, men hvor og når har yi ikke noe middel til å få vite. Visse felter som har vært rike på nyere oppdagelser kan en finne fram

849

til, andre der vitenskapsmenn har drevet på i årtier kan stå umiddelbart foran revolusjonære forandringer. En kan likevel ikke si at de erfa­ ringer som er høstet av framskrittene i den siste tid ingen ting betyr for de forventninger vi kan ha til den nære framtid. Kjern efysikkens fra mtid

Når en tenker på den reelle betydning, må det bli fundamentalpartiklene og de innbyrdes påvirkninger mellom dem i sammenstøt med lav og høy hastighet eller med mer eller mindre stabile kjerner, som tar førsteplassen innen fysikken. Om vi så også tar med den umiddelbare militære betydning og utsikten til at miliarder av dollar vil bli satset på seinere utnyttelse til industrielle formål, må det bli her vi kan vente de største framskritt. Den meget forvirrende og selvmotsigende tilstand en finner for partiklene og innen kjernefysikken er et varsel om at en ny og sammenfattende teori her kan ventes. Tiden skulle allerede for­ lengst være moden. Det nye arsenal av eksperimentelt utstyr, på den ene siden akselatorer og reaktorer for produksjon av partikler, og på den annen side scintillatorer og telleverk for å oppdage dem, er nødt til å frembringe nye data og nye fenomener som kan stimulere den teore­ tiske fysikk og tilmed gi nøkkelen til framskritt som tiden forlengst har vært moden for (3.6., 10.12). I atskillige år vil det medvirke til andre vitenskapers framgang, f.eks. kjemi og biologi gjennom bruk av sporstoffer, og i en mer sosial betydning ved å forsterke den allmenne vekst i vitenskapelig utdanning og forskning. Tendensen i retning av internasjonalt samarbeid innen kjernefysik­ ken var til å begynne med ensidig og førte i 1952 til en provisorisk opprettelse av Centre Europeen pour la Recherche Nucleaire (CERN), som i 1954 formelt gikk opp i samarbeidet mellom tolv europeiske regjeringer, men med en i det vesentlige vitenskapelig ledelse. Hovedsentret for eksperimentell virksomhet er i Geneve, hvor det er bygd en rekke partikkel-akseleratorer, den største, med 29 BeV, ble satt i operasjon i 1960. Det er også fremsatt forslag om å gjøre det ameri­ kanske senter for kjerneforskning til et felles senter for hele det ameri­ kanske kontinent og Asia. I 1956 ble et annet kjernefysisk forsknings­ senter som representerte elleve regjeringer, fra Polen til Korea etablert i Dubna. Det disponerer også over store akseleratorer, blant dem den igangsatte 10 BeV Phasosynchroton. Begge sentrer er forpliktet til bare å studere fredelige virkninger av kjernekraften. Skjønt ingen stat for tiden er knyttet til begge forsøkssentrene, består det allerede en viss grad av uformelt samarbeid mel­ lom dem. Forhåpentlig vil det med tiden bli mer intimt og offisielt. Seriøs kjernefysisk forskning krever nå mer enn de fleste land selv kan greie av ressurser, og det er bare gjennom den slags samarbeid de kan bli med.6112

850

263. For kunstig nedbrytning av kjernen må de atomære partikler gis høye hastigheter, hvis deres natur skal gjøres til gjenstand for studier. Dette er f.eks. oppnådd ved å akselere protoner gjennom anvendelse av høye spenninger for å øke deres hastighet gjennom et evakuert rør og føre dem inn i en evakuert ringformet bane - synkrotronen. Protoner er drevet opp i en hastighet av 99,94 prosent av lysets hastighet. Det lange evakuerte rør - den lineære akselerator ved Stanford universitet i USA har en lengde på 3 km.

Atomkraft Som vi allerde har vært inne på (3.6., 10.3) er atomkraft ikke bare tatt i bruk for produksjon av elektrisitet, men også til transport. Amerika­ nerne har atom-ubåter, russerne har en atomisbryter som både kan smelte isen og gå gjennom den, det er på tale å lage atom-lokomotiver og atom-fly. Atom-raketter kan komme til å bli løsningen for romfart over lange avstander. Hvis krigen kan bli bannlyst, vil i løpet av et halvt hundre år billig kraft fra kjernefisjon og muligens enda billigere fra kjernefusjon bli tilgjengelig i rikelige mengder. Dette innbærer mulig­ heten for ubegrenset tilgang på materialer og mat. Kraft kan brukes til utvinning av metaller fra leier om de er aldri så fattige. Stål og alumi­ nium vil det bli så mye av som vi bare kan ønske oss. Planter vil kunne vokse over hele ørkenbeltet med vann som pumpes opp eller destilleres fra havet, eller de kan blomstre i varmehus hele den lange arktiske

851

sommeren. Med energi så fri som lufta vil det bli andre begrensende faktorer som vi må avfinne oss med, men ingen vil vise seg så vanskeli­ ge å mestre som de sosiale faktorer som er en arv fra en tidsalder med knapphet, ulikhet og utbytting. (4.7., 13.8., 4.8., 14.10). Om å forstå, utforske og utnytte universet

En meget klar tendens innen moderne fysikk, en tendens som i høy grad er blitt forsterket av studier knyttet til atomkjernen og de kos­ miske stråler, er en fornyet interesse for det ytre univers, planetene, stjernene og galaksene. Dette er det vitenskapelige aspekt ved menne­ skets inntreden i romalderen, så innfløkt og ulykksalig blandet opp med det militære. Når de konflikter som har sitt utspring i den kalde krig er blitt dempet ned, må en kunne gjøre seg forhåpninger om at det vil bli mulig å gjennomføre en koordinert utforskning av rommet, både med bemannede og ubemannede romskip på en verdensbasis. I mellomti­ den må vi se på romalderen som en ikke på noen måte ublandet velsigelse for vitenskapen. De pengesummer som er blitt brukt står ikke i noe som helst forhold til de oppnådde resultater, sammenliknet med hva langt færre penger til andre vitenskaper kunne ha ført til. Likevel har studiet av det ytre rom hatt og kan komme til å få langt større virkninger på vitenskapens utvikling, og det på mer enn en måte. Det har for eksempel understreket betydningen av plasma, høytemperatur-blandingen av atomer og elektroner som beveger seg i elektriske og magnetiske felter, slik de allerede har blitt utforsket i produksjonen av termonukleær energi (3.6., 10.3). Det er for eksempel på det rene at magnetiske felter, uansett hvor svake de er, i den grad deres utstrek­ ning omfatter et galaktisk rom, påvirker materiens bevegelse mer fundmentalt når den befinner seg i sin plasmatilstand, og over lange avstander er mer effektive enn selve gravitasjonen, når det gjelder å samle tåkestrimer som basis for seinere stjernedannelse ved kondensasjon. En side av dette forhold er at selve laboratoriet kan utstrekkes til rommet. De første skritt er allerede tatt ved å plassere teleskoper og fjernsynkameraer på kunstige satellitter. En ytterligere granskning av det ytre univers ved nye metoder, gjør det enda mer påtrengende å kunne forstå det.i termer som tilhører kjerne- og fundamentalpartikkelfysikken. For å forstå kjerneprosessene er det faktisk ikke bare nok å feste oppmerksomheten på strukturen av det ytre univers - den relative forekomst av elementene, og periodene for energiendringer i sol og stjerner- men også på universets historie. Innføringen av det historiske element i den fysikalske vitenskap fullbyrder forbindelsen mellom den og den biologiske og sosiale vitenskap. Teleskopene for optisk-, radio- og kosmisk stråling fungerer nå som utkikksposter for den fysikalske utforskning og kolonisering av univer852

set ved mennesket. Idéen om romreiser og kolonisasjon har allerede fanget ungdommens interesse. Så snart den er kommet noenlunde i gang på internasjonal basis vil den bli et så fengslende eventyr at det godt kan være at den for å si det med William James’ ord6-88 kan bli den teknologiske ekvivalent til krig.

De faste legemers fysikk Betydningen av denne nye gren innen fysikken er i rask vekst, noe som skyldes de tjenester den yter, på den ene side teknikk og kjernefysikk ved å produsere metaller og materialer med nye egenskaper (3.6., 10.5.), og på den annen side elektronikk ved å skaffe tilveie krystalloscillatorer, ferromagnetiske pulvere og transistorer (3.6., 10.5) så vel som luminescerende og fluroescerende materialer. Den raske utvikling av teorien for krystallinske legemer, deres vekstfenomener og deres dislokeringer og ufullkommenheter, fører til slutt den eksakte viten­ skap inn på industriens virkefelt. Her må vi kunne vente nye store framskritt som kan gi oss substanser med eksepsjonelt verdifulle egen­ skaper. Studiet av piezo-elektriske krystaller til bruk for krystalloscillatorer førte til oppdagelsen av substanser med meget store dielektriske konstanter, kalt ferro-elektrikk etter analogi til de ferromag­ netiske substanser som jern. Det nye fenomen med anti-ferromagnetisme, der de elementære magneter er arrangert slik at de peker i motsatte retninger istedenfor samme vei, har også blitt oppdaget. Halvledernes egenskaper har vist seg å være til det ytterste følsomme overfor urenheter - mer enn en milliontedel lar seg oppdage - og ved en rent fysikalsk metode for smelting i soner har det vært mulig å oppnå en renhetsgrad som ingen kjemiker tidligere kunne ha drømt om. På den mekaniske siden har den store interessen samlet seg om de dislokeringer som står for dannelsen av plaststoffer, om deres produk­ sjon, hvordan de opptrer. Det er tilsynelatende umulig å lage dem som annet enn en masse, men nylig har man funnet at de hårliknende krystaller som mange metaller og andre krystaller ved en passende behandling kan omdannes til, utelukkende består av en lang spiralformet dislokering og er til det ytterste motstandsdyktig overfor deformeringer. Her har vi kanskje veien å gå for å nå fram til strekkfaste materialer av en fullstendig ny styrkegrad.

Den tredje industrielle revolusjon: Automasjon

Kraft er blind; vi bruker energi med en ødselhet som riktignok er en dyr erstatning for bruk av tanken. Skjønt produktiviteten per menneske per time har økt i det siste tiår, har produktiviteten per kilowatt-time faktisk avtatt. Om en bare mangfoldiggjør menneskets materielle basis 853

264. Fremkomsten av de faste legemers fysikk, oppfinnelsen av transistoren og det militære behov for romteknologi, har ført til utviklingen av mikro-miniatyrkretser. Illustrasjonen viser en komplett elektronisk telle-krets gjennom øyet på en synål nr. 5. Den er laget av Mullard og brukes i tusenvis i moderne compute­ re. Kjent som en integrert krets, er den her vist før den blir innkapslet for montering. Kretsen er laget av en silikonbrikke som bare måler 1,5x3 mm og inneholder likevel mer enn 120 komponenter. Hvis det ble brukt ordinære komponenter for å framstille kretsen ville den kreve et flateinnhold på omkring 58 cm2 - mer enn tusen ganger det som silikonbrikken legger beslag på. Graden av forminskning kan en få inntrykk av når en hører at «repet» er en fin sytråd.

854

uten å øke effektivitet og dyktighet, betyr det rett og slett å ta risikoen for å ruinere vår planet definitivt. Det er imidlertid nå mulig å skaffe seg denne effektivitet og dyktighet ved en fortsatt utvikling av elektronikken, noe vi allerede tidligere har vært inne på (3.6., 10.4). Den omlegging som nå foregår innen indu­ strien, særlig gjelder det industri basert på masseproduksjon, er ikke bare en utvidelse av mekaniseringen. Vi kan med rette snakke omen ny teknisk revolusjon, vi kan det som følge av de kontroll-, vurderings- og presisjonselementer som de elektroniske innretninger kan tilby oss, og fordi de industrielle operasjoner lar seg gjennomføre med så sterkt økt hastighet. Automatiserte produksjonslinjer og fullstendig automati­ serte fabrikker vokser i antall og omfang, (3.6., 10.7.), men det gjenstår fremdeles å klarlegge den fulle konsekvens av disse hjelpemidler i alle industrigrener. Det vil skje fort, for de bærende idéer er blitt vel mottatt. Det som fremdeles holder utviklingen tilbake, særlig i de kapitalistiske land, er økonomiske faktorer knyttet til de veletablerte interesser og knappheten på vitenskapsmenn og teknologer. (4.7., 13.4, 13.7) Skjønt automasjonen så vidt er begynt i de kapitalistiske land, har den allerede ført til arbeidsløshet, og den truer med mer. For å gjøre full nytte av den må en ha et rasjonelt, komplett, om enn fleksibelt produk­ sjonssystem. Den generelle produksjonsplan for industri og landbruk i sin helhet må opprettholdes og forbedres kontinuerlig. Dette innebærer bruken av kalkulasjonsmaskiner som er i stand til å behandle den oppståtte totalitet som er under hurtig utvikling. Hele det økonomiske liv - lønninger, utbytter, skatter og pensjoner - ville alt sammen kunne behandles automatisk uten de millioner kontorslaver som nå kaster bort hele sitt liv med den slags.

Computerens framtid Det er åpenbart at vi befinner oss ved begynnelsen av computerens tidsalder, denne vil høyst sannsynlig få en større innvirkning på utvik­ lingen av det menneskelige samfunn enn noe annet produkt av den vitenskapelige revolusjon. Forandringen har inntrådt så raskt at det bare er få som fatter rekkevidden av de muligheter den har å by på eller på forhånd kan planlegge hvordan den skal håndteres. Faktisk må en ty til computerne selv for å gå løs på slike problemer. Virkningen av et nytt beregningsutstyr innen matematikk, fysikk og andre vitenskaper vil i det lange løp bli mye større. Ikke bare vil det muliggjøre kalkulasjoner som hittil har ligget langt over menneskets yteevne, men det vil sikkert komme til radikalt å forandre hele vår tenkning om kvantitative metoder i kalkulasjoner på samme måte og i langt større grad enn tilfellet var med innføringen av de arabiske tall i slutten på middelalderen. 50.

855

De nye maskinene er ikke noen erstatning for den matematiske tenkning, de burde heller stimulere til nye anstrengelser (3.6., 10.5). En annen side ved elektronikken med nesten ufattelige utvidelsesmulig­ heter i framtida, er evnen til å overføre og kode enhver type sensoriske data, og å gå over fra en presentasjonsform til en annen, slik som radareller fjernsynsskjermen gjør det i dag. Det eksisterer allerede elektro­ niske lese-, tale- og oversettelsesmaskiner, og det er muligheter for å forsere tempoet i direkte kommunikasjoner mellom hjerner, basert på nervesystemets fysiologi (3.6., 11.7). I USA, Sovjetunionen og Stor­ britannia er allerede prototyper på oversettelsesmaskiner i arbeid, og det er ikke for tidlig, for med den mangfoldighet av nye språk hvortil vitenskapelige og tekniske informasjoner nå blir produsert i stadig stigende omfang, er det ventelig ingen menneskelig translatør som kan holde tritt. Økonomien synes å indikere at tre-fire slike stasjoner burde kunne betjene hele verden med fullstendige kopier, basert på symbolog tallkoder. En måtte ikke vente seg litterære mesterverker, men det ville nok trenges kontroll for å unngå vesentlige forvanskninger av meninger. Til slutt bør transportable mini-modeller av kombinerte taleog oversettelsesmaskiner kunne gjøre det mulig for folk å føre samtaler på forskjellige språk. Selv forestiller jeg meg at alle slike innretninger bare er trinn på overgangen til en enda større forvandling; en forvandling som fullsten­ dig vil frigjøre mennesket fra de store begrensninger som følger av de store vanskelighetene med å få til en organisert tenkning og kommuni­ kasjon. Gjennom utviklingen av språket utviklet mennesket seg til et sosialt dyr. Ved holdbare skriftlige opptegnelser ble det på et langt seinere tidspunkt i stand til å bygge opp en slags kollektiv hukommelse. Om en utelukkende ville bruke de elektroniske hjelpemidler til å forbedre denne prosess, innebar det en undervurdering av deres kapasitet. De bør ikke bare oppfattes som et middel for kommunikasjon, men også for tenkning. I første omgang kan tenkningen gis en slags ytre eksistens og bli kodet. Dermed blir grensene for den personlige hukommelse overskredet. Den fryktelige sløsing som for tiden foregår ved at en perfeksjonerer et menneske gjennom en langvarig utdanning, og der­ etter lar hele det kompleks av viten som oppsamles gå tapt som følge av den biologiske død, vil kunne motvirkes i langt større grad enn det skjer i dag bare ved å skrive bøker og memoarer. Men utover dette er det en annen mulighet for computerne som vi nå bare har begynt å ane. Bare konstruksjonen er nå blitt så komplisert at en også trenger computere til å konstruere sine egne etterfølgere. Når det blir nødvendig å plassere stasjoner på steder som er absolutt umuli­ ge for menneskelig boseting, enten på grunn av avstand eller på grunn av fysiske vilkår, må computerne gjøres selvreparable, tilrned selvpro­ duserte av lokale materialer. Hærskarer av dem kan en regne med, de

856

265. Computere kan tegne computere skjønt slike tegninger fremdeles bare er på eksperimentstadiet. Fotograf fra Bell Telephone-laboratoriene.

kan befolke de fjerneste planeter eller tilmed henges opp i det åpne rom. Det virkelige problem en må se øynene er å finne en rasjonell balanse mellom de mentale prosesser, som i sin enorme kunstferdighet og mangfoldighet allerede er blitt utviklet i den menneskelige hjernen, og de langt grovere, men også langt raskere prosesser som foregår i computerne. Den beste balansen må ligge i avgjørelsen om hva hjernen eller computeren - som skal ha å gjøre med hvilken mental oppgave. Men uansett hva som skjer, er det innlysende at vi er på vei inn i en ny frihetens verden, hvis grenser vil strekke seg langt videre utover enn noen sinne før, fordi den rekker utover rammen for den organiske utvikling. Som jeg har vært inne på tidligere,6 19-280 kan det tilmed godt være at vi med de nye muligheter er i ferd med å nå et nytt trinn i en kosmisk utvikling bort fra de individuelle organismer eller

857

samfunn av slike organismer, og henimot et organismebasert elektro­ nisk kompleks som vil bevege seg utover dem og gjøre sin organismebaserte opphavsmann overflødig. Den nye kjemi Konturene av en kjemi basert på atomstrukturen er allerede blitt tegnet opp. Oppgaven for den umiddelbare framtid er å gjøre denne kjemien kvantitativ og praktisk anvendelig, slik at vitenskapen kan peke ut den vei erfaringen må gå og ikke bare følge etter den. Også med en del empiriske metoder har kjemien allerede skaffet seg en viss evne til å lage substanser etter bestilling, mer spesielt gjelder dette polymerenes felt. De nye raffineringsprosesser har sin største verdi på det biologiske felt, som vi skal få se, men på industriens område kan det gjøres nok til å skape en dyptgående revolusjon. Syntetiske fibre, vaskemidler, ma­ linger og absorberende harpikser er allerede eksempler som viser hva kjemien kan prestere når det gjelder å imitere og forbedre naturpro­ dukter. Det neste trinn blir syntetisering av materialer på grunnlag av teori, slik at det blir mulig å få fram ønskelige egenskaper som hittil ikke er funnet i naturen.

266. En mer utstrakt bruk av plaststoffer utvikles (se ill. 255). Et fiberglass-spir til restaurering av toppen av Augustine-tåmet i London City. Kirken ble ødelagt under den annen verdenskrig og tårnet er alt som nå er tilbake.

858

267. Plast blir også utviklet og i stigende grad brukt som permanente erstat­ ningsdeler i menneskekroppen. Fotograf av en Hammersmith mitralklapp-protese for hjerteoperasjoner, produsert på lisens fra helsedepartementet.

Som vi har sett har kjemien gjennom hele sin historie vært forbundet med industrien, eller rettere sagt til hele rekken av innenlandske land­ bruks- og industriprosesser som krever produksjon eller forandring av materialer. Dette forhold har imidlertid vært basert på tilfeldigheter. Fra nå av kan hele feltet bli bevisst planmessig behandlet og sammen­ fattet i en felles driftsplan. Det er bare på den måten jordens begrensede ressurser kan imøtekomme de stadig voksende krav som stilles av en industriell og vitenskapelig sivilisasjon. Overalt vil hovedvekten bli lagt på økonomi og konservering. Materialer vil tas i bruk ikke bare fordi de er for hånden, men fordi de er best egnet til det som skal gjøres. Atomer og molekyler vil ikke bare tas i anvendelse for siden å kastes, de vil tas vare på for å tjene det ene formål etter det andre i en endeløs syklus. Et absolutt minimum, og det bare av de mest rikelig forekom­ mende stoffer, vil bli trukket ut av dette omløp for å gå inn i faste strukturer eller oppløses i lufta, vannet eller jorda. De verdifulle solsyntesiserte sukkerstoffer i form av tømmer vil først bli utnyttet i sin helhet til kryssfiner, sagflisbetong eller papir, og når de har gjort sin nytte der, vil de i sin tur bli brukt til dyrefor, enten direkte eller omdannet ved gjæring eller sopp. De umiddelbare utsikter de fysiske vitenskaper kan by oss er et fullstendig herredømme over det vell av erfaringer som vi allerede er fortrolig med i naturens alminnelige operasjoner, det vil si et vitenska­ pelig herredømme over alle utenom-nukleære fenomener. Før dette århundret er slutt vil atomer og molekyler bli like mulige å håndtere

859

som vektstenger, tannhjul og sylindere i det nittende århundre. De oppgaver som så vil stå for tur er å utvide grensene for de fysikalske vitenskaper, på den ene siden i retning av et mer dyptgående kjennskap til atomkjernenes og elementærpartiklenes indre, på den annen side å komme fram til en forklaring av kompliserte kjemiske og biologiske fenomener.

Utnyttelsen av de fysikalske vitenskaper Hvis vitenskapene ble utviklet utelukkende i samsvar med deres egentlige interesse eller tilmed i samsvar med hva de kunne yte til menneskets velferd, ville det være forholdsvis lett å forutse i hvilken retning de beveget seg, i det minste på kort sikt. Men i verden som den er, blir det som oppdages og det som tas i bruk, såvel innen de fysikals­ ke som innen andre vitenskaper, mer et sosialt og politisk, enn et vitenskapelig og teknisk spørsmål. Det som skjer vil avhenge av hvor langt de nye impulser for utvikling og anvendelse av vitenskap i de forskjellige deler av verden blir motar­ beidet eller forvansket av økonomiske restriksjoner eller militære krav. Hvis en verdenskrig med kjernefysiske våpen blir unngått - og blir den ikke det, er det neppe umaken verdt å skrive om fysikkens framtid skulle de nærmeste år kunne demonstrere de relative verdier de sosia­ listiske og kapitalistiske systemer står for, når det gjelder å oppnå vitenskapelig og teknisk framgang og øke den alminnelige levestan­ dard. Kappestriden vil foregå med hele verden som scene, og tilskuere fra alle land, deriblant de underutviklede land som utgjør halvparten av verdens befolkning, vil følge med for å kunne bestemme seg for hvilket system de vil velge. De viktigste kapitalistiske land starter med et forsprang i rikdom og makt, men de er hemmet av den vekten de legger på militære forberedelser og sine ustabile økonomiske systemer. De sosialistiske land som går inn for å innhente dem, starter fra et lavere økonomisk utviklingstrinn og er svekket av sine behov for kapitalgoder på bekostning av forbruk. Hellet vil følge det system som best kan anvende og utvikle vitenskapen, og her skulle fordelen, både i teori og i praksis tilfalle den sosialistiske siden. (4.7., 13.6)

10.12 Vitenskap og idéer i en forvandlingens tidsalder

Den prestisjen de fysiske vitenskaper inntar, med sitt format og sine ambisjoner, hviler i dag på deres praktiske manifestasjoner i fred og i krig. Det er for første gang innlysende for alle at en vitenskap som blir bevisst ledet og ikke overlatt til det blinde tilfellet, kan forvandle det materielle grunnlaget for livet nesten uten grenser. En slik markert kilde til menneskelig makt kan ikke unngå å øve innflytelse på menne-

860

skets tanker om universet og sin egen plass i det - dette filosofiens brede felt som nå pedantisk er redusert til en strid om ord (4.7., 13.5). Store forandringer innen selve den fysikalse vitenskap har ledsaget vår tids teknologiske og politiske revolusjoner. Det er ikke noe tilfelle at det er blitt slik, selv om det ville være tåpelig å forsøke å binde disse forandringer sammen i en enkelt kjede av årsak og virkning. Forholde­ ne mellom disse faktorer vil sannsynligvis komme til å bli enda mer kompliserte enn de var under den siste store vitenskapelige revolusjon i det syttende århundre. (2.4., 7.10). Når vi lever som vi gjør i en forvandlingens tidsalder, kan vi nå klart nok øyne slutten på det mønster for fysikalsk tenkning som vi tok i arv fra Galileo. Mønsteret ble brutt i begynnelsen av dette århundret av menn som fremdeles lever, skjønt det først er nå at den fulle forståelse av forandringen har nådd fram til oss. Hva vi bare kan skimte er mønsteret for det nye fysikalske univers som skal ta plassen etter det gamle. Vihar hatt vår kopernikanske revolusjon, men ikke vårnewtonianske. Saken er ikke bare at vi lever i en tid med uvisshet og tvil. Om vi har oppdaget at fysikkens fundamenter var mangelfulle, er de vel avstivet av ad Zioc-formodninger, og konstruksjonen av de øvre etasje­ ne går lystelig for seg. Forholdet er vel at flommen av ny kunnskap har kommet så raskt og vært altfor mye fylt av forvirring og selvmotsigelser til å kunne assimileres i sin helhet. Likevel er alle fysikere fylt av forventning om at alle flokene skal bli løst opp i tide, skjønt de fleste har en fornemmelse av at tiden forlengst burde være moden. Positivisme og fysikk

Som vi har sett har sammenbruddet av det enkle mekanistiske bildet for tiden åpnet slusene for den villeste og mest obskure spekulasjon. Når sansene sviktet skulle salig eller usalig tøv likevel kunne være riktig. For de fleste forskere gjelder det at vanskene ikke er tatt opp, man har flyktet fra dem ved strengt å holde seg til sine observasjoner, og det i den grad at man har tvilt på hva det er man observerer. Den domine­ rende fdosofi for den fysikalske vitenskap i de kapitalistiske land er positivismen, en enda mer utvannet form for kompromissmakernes agnostisisme i det nittende århundre. Positivismen er i sitt utgangs­ punkt ikke en filosofi utviklet av fysikken - dens politisk-sosiale opp­ rinnelse vil seinere bli behandlet (4.7., 13.5) - men den har bitt seg temmelig fast innen fysikken, spesielt i Storbritannia og USA, der en tradisjonell mistillit til all filosofi lett gjør vitenskapsmennene til be­ visstløse ofre for det første Og beste mystiske tøv som fortelles dem. Einsteins relativisme, Heisenbergs usikkerhetsrelasjon og Bohrs komplementaritet, tillegges en positivistisk form, ikke ut fra noen egentlig fysikalsk grunngiving, men fordi de ble unnfanget av menn som var fostret med et positivistisk syn. Etter som årene går ser det ut

861

til at den slags betraktninger blir mindre og mindre relevante overfor dagens problemer. Dette kommer av at de nå forlengst har passert tilmed mystiske løsninger, og den moderne fysikks verden synes å ligge hinsides all menneskelig erfaring og tilmed forestillingsevne. Likevel, ved hjelp av dristige analogier og overlegninger som har gjort sin nytte innenfor de mer tradisjonelle områder, vil vitenskapen fortsatt kunne bemestre den slags spekulasjoner og rimeligvis også nå fram til visse sammenhenger på nye områder. (3.6., 10.3). Som saken står i dag fins det ingen indre sammenheng innen den moderne teoretiske fysikk; den er full av motsigelser og sirkelargumentasjon. Fysikkens krise og dens løsning «Krisen i fysikken», som for år tilbake er behandlet av Christopher Caudwell (1907-37),6 42 er nå offisielt innrømmet fra alle sider. Når en tar i betraktning Caudwells manglende vitenskapelige skolering, kunne en neppe vente at han kunne verdsette de tekniske presisjonskrav ved de vanskelighetene fysikeren er stilt overfor. Det faktum at han så ofte traff spikeren på hodet viste at de virkelige problemer like mye lå i samfunnet som i fysikken. Som vi har sett, passet Galileos og Newtons mekanistiske og atomistiske bilde bra til hele kapitalismens individua­ listiske og konkurransepregede økonomiske oppbygging. Det begynte å bryte sammen under vekten av dets egne nye eksperimenter og observasjoner, som pekte på en uakseptabel forbindelse mellom for­ skjellige aspekter av den fysiske verden. Samtidig gjorde selve den kapitalistiske produksjons suksess, veksten av storbedriftene, kon­ sentrasjonen om verdensherredømme og krig, det kapitalistiske sy­ stem selv mer og mer ustabilt. I samfunnet som i fysikken måtte løsningen på disse vanskene kom­ me fra utstøtte og neglisjerte deler av systemet selv; i politikken fra industriarbeiderne; i fysikken fra en opphopning av lenge forkastede kvantiserte fenomener - elektriske utladninger, foto-elektrisitet - som ikke kunne tilpasses systemet. I begge tilfellene var det umulig effektivt å inkorporere de nye elementer uten radikalt å forandre hele systemet. Selv om de er betegnende nok til å vise en viss reell sammenheng, må disse analogier ikke oppfattes alt for bokstavelig. Innholdet av den nye kunnskap om den fysikalske verden forblir uavhengig av formen på de idéer som ble brukt for å oppdage den. Måten denne kunnskap uttryk­ kes på kan nok ta atskillig farge av disse idéer; de kan stå i veien for ytterligere oppdagelser, noe de allerede har gjort, men de kan verken ødelegge de eksperimentelle eller de teoretiske resultater som den fysikalske vitenskap har nådd.

862

f

Vilkårene for en ny syntese

Ingen med kjennskap til de foreliggende problemer vil regne det for sannsynlig at fysikkens krise kan løses med noe enkelt knep eller ved en mindre modifikasjon av de eksisterende teorier. Det vil kreves noe radikalt, noe som må omfatte langt mer enn selve fysikken. Et nytt verdenssyn er i ferd med å utformes, men atskillig erfaring og menings­ brytning må til før det kan ta noen bestemt form. Det må være sammen­ hengende, det må omfatte og belyse den nye viten om fundamental­ partiklene og deres kompliserte felter, det må finne løsning på paradok­ set bølge-partikkel, det må gjøre verden innenfor atomkjernen og uni­ versets utstrakte rom like begripelig, og det må ta opp i seg de nye tings utvikling og opprinnelse. Dette vil falle naturlig inn på linje med de tilsvarende tendenser innenfor de biologiske og sosiale vitenskaper, der et lovbundet mønster blander seg med deres utviklingshistorie. Det vil også samsvare med holdningen i et mer integrert, det vil si et sosialistisk samfunn. Alle disse grunner viser at det nye system ikke lenger kan tenkes som et endelig syn, selv når det foreligger utarbeidet. Når det har gjort sin nytte, vil det i sin tur bli trukket inn i nye motsigelser og åpne veien for et bedre. Men det er ikke vår sak å forfølge fjerne utsikter, men å gjøre opp med våre nåværende vanskeligheter på en mer tilfredsstillende måte. Det er her vi må forlate de fysikalske vitenskapers domene og se nærmere på det andre store feltet som dekkes av de biologiske og sosiale vitenskaper. De rystelser og motsigelser som har rammet viten­ skapen, har ikke begrenset seg til fysikken. Faktum er at de innen fysikken heller har beholdt en mer akademisk karakter enn i de viten­ skaper som nærmere har rørt ved menneskets individuelle og sosiale liv. Det er likevel en kjensgjerning at det tjuende århundres revolusjon i fysikken, ufullendt som den er, allerede på en grunnleggende måte har påvirket vår viten om den levende materie. Biologien kan aldri bli noen gren av fysikken, men de nye fysikalske forestillinger om atomer og kvanter gir oss en uvurderlig nøkkel til åpning av nye veier til å studere organismer. Som vi skal se, er de blitt en vesentlig, men langt fra den eneste faktor som har vært med på å forandre biologien på en måte som neppe er av mindre rekkevidde enn den fysikken selv har gjennomgått.

863

Tabell 6 De fysikalske vitenskaper i det tjuende århundre (kapittel 10)

I vår tid er det ikke lenger lett å presentere vitenskapelig framgang i en tabell. Jeg har valgt å dele den i to - en for de fysikalske og en for de biologiske vitenskaper. Dette vil til en viss grad skjule forholdet mellom dem, men de behandles i teksten (830, 973-876) og tabell 8. Jeg har ikke forsøkt å dekke samfunnsviten­ skapene. På grunn av den veldige aktivitet innen vitenskapen i denne korte perioden, er det umulig presentere mer enn noen få av de mest bemerkelses­ verdige vitenskapelige oppdagelser og måter å anvende vitenskapen på. Kolon­ nene er blitt arrangert med sikte på så langt som mulig å indikere de innbyrdes relasjoner, men vanskene oppstår i forbindelse med femte kolonne, teknikk, som får sin plassering på grunn av den nære forbindelsen med elektrisitet. Det bryter imidlertid den nære forbindelsen mellom kolonnene 2, 4 og 6, som alle dreier seg om den nye kunnskap om atomets struktur. Men plasseringen av kolonne 6 er betinget av den nære forbindelse med materiens struktur som den befatter seg med, og til utviklingen av den kjemiske industri, med den vekten som legges på syntese og på plaststoffer.

865

Matematisk fysikk

Historiske begivenheter

1890

Kolonikriger Monopolene blir til

Lorentz elektronteori Stephan lov om stråling

1900

1910

Russisk-japanske krig Første russiske revolusjon Voksende spenning

stormakts-

Planck kvanteteori Einstein spesielle relativitetsteori massens og energiens ekvivalens

Første verdenskrig Russiske revolusjon

1920

1930

Einstein alminnelige relativitetsteori Forklaring på gravitaEtterkrigsdepresjon sjonen Fascisme i Italia Bohr teori om spektra De Broglie ny Generalstreik i Storbri- Heisenberg kvante tannia Schrodinger teori Dirac bølgemekanikk

1950

1955

1960

1965

Elektronikk

Crookes katodestråle Stoney elektronet Leonard positive stråBecquerel radioaktivitet ling Røntgenstråler Curie radium J.J. Thomson elektroRutherford, Soddy nets masse Lange vin, Millikan, radioaktiv omdanning elektronets ladning Soddy isotoper Radiotelefoni basert på elektroniske rør Aston massespektroLauu brytning av røntgrafi genstråler Rutherford og Bohr Braggs krystallstruktukjerneatomet Første kjemesplittelse

Kosmiske stråler Cockroft, Walton kunstig kjemesprengning

Moseley røntgenstrålespektra

Kringkasting

Appleton radioekko fra Chadwick nøytron ionosfæren Joliot, kunstig radioakNazismen bryter fram Yukawa mesonteori tivitet Spanske borgerkrig Det ekspanderende uni- Anderson positiv elekvers tron og meson Den annen verdenskrig Bohr kjemedråpeteo- Bethe kjemeopprinnelse Utvikling av radar rien til solvarmen Servo-mekanisme og Invasjonen av SovjetHahn kjernefisjon elektroniske computere unionen Meson feltteori Kybernetikk Frigjøring kjernens skallteori Første fisjonsreaktor Kald krig Atombomben Dirac kvanteelektroDen kinesiske folkere- nikk Kosmiske stråleforstyr- Elektronmikroskop publikk reiser Fjernsyn Krigen i Korea Einstein forente feltteori Termonukleære reak­ Radioastronomi sjoner Hydrogenbomben Transistorer Suez Synkrotron Ungarn Anti-proton nøytrino Oseanisk sprekksystem Cerenkov effekt Kontinentaldrift Frigjøring av Afrika Lee, Yang Mossbauer effekt Exosfære Kongo ikke-bevaring av paritet Mangfoldigjøring av Van Allen belte Cuba elementærpartikler Salam, Gfll-Mann et al. Laser prinsippet om en enhet­ lig symmetri Q minus baryon Maser

Den store depresjon

1940

Kjernefysikk

866

Dirac elektronteori

Teknikk

Materiens struktur

Kjemi

Måling av materialenes meka­ niske egenskaper med økende nøyaktighet

Syntese av fargestoffer og droger

Braggs faste legemers strukturer og egenskaper

Haber nigrogen fra lufta

Kossel, Lewis, Langmuir elektronisk kjemiteori

Utvikling av cellulose plaststoffer, rayon

Heitler, London Homoplare krefter Goldscmidt geokjemi

Fiseher, Tropsch, Bergius

Utvikling av biler

Stålrammer og jembetong i byg­ gevirksomhet Wrights første fly

Kontakt-katalyse for svovelsyre

Rask utvikling av billige biler Masseproduksjon

Tanks, lastebiler, fly, den mekani­ serte krigføring tar til

Freysinnet, forspent betong

Mekanisert transport avløser eldre former

Olje fra kull

Traktorer, kombiner og en enda sterkere mekanisering av landbru­ ket Presisjonsteknikk Utvikling av jetfly og raketter

Fiberstrukturer Metallers plastisitet Taylor dislokeringer i krystaller Bowden friksjonsstudier Orowan fenomener knyttet til metallers plastisitet

Instrumentkontroll av produk­ sjon, de første automatiserte fa­ brikker

Mott, Frank, Read dislokeringsteori for plastisitet og krystallers vekst

Bruk av sporeelementer i kje­ mien Isotaktiske polymerer Blitzlampe-spektroskopi Semenov kjemiske reaksjoners kinetikk

Magnetiske resonansmetoder

Atomkraftverk Automasjon Luftputefartøy Romalderen Første sputnik Mennesket i bane rundt jorden

Bardeen, teori for superledningsevne

Børster, supersterke materialer

Raketter avløser krigsfly

867

Kapittel 11

Den biologiske vitenskap i det tjuende århundre 11.0 Innledning

Å gi en tilfredsstillende og likevel kort oversikt over de biologiske vitenskapers innflytelse i det tjuende århundre er langt vanskeligere enn det vi har forsøkt for de fysikalske vitenskaper. Det er likevel av vesentlig betydning å drøfte dem, for det er i det tjuende århundre at biologien har begynt å stå på egne bein som en fungerende og anvende­ lig vitenskap, og den har allerede nådd avgjørende resultater. A utelate biologien ville derfor være å gi et helt ubalansert bilde av vitenskapen. Men for å yte den rettferdighet ville det kreves en person som var utdannet og hadde skaffet seg erfaringer i atskillige biologiske disipli­ ner, og det kan jeg ikke gi meg ut for å ha gjort. Skjønt ingen ting kan erstatte direkte kontakt med et emne, fins det innen biologien et til­ strekkelig antall utviklingstrekk som er kjent for andre enn spesialister, slik at det blir mulig å gi et bilde, i det minste i grove trekk. Biologien berører nå fysikken på så mange punkter at det ville bli vanskelig for den som har arbeidet med fysikk ikke å ha noen praktiske kontakter med biologiske emner. I mitt tilfelle har forholdet vært mer intimt enn vanlig, jeg har nemhg gjennom mitt arbeid med analyser av krystallstrukturer holdt meg i nær kontakt med biologiske problemer og jeg har tilmed når det gjelder enkelte spørsmål som hormoner, proteiner og virus blant annet, hatt noe å tilføre den biologiske kunnskap. Hertil kommer at jeg helt siden mitt første bekjentskap med den begavede gruppen av biokjemikere som samlet seg rundt Gowland Hopkins (1861-1947) i Cambridge for mer enn tretti år siden, har hørt på deres diskusjoner og når det falt seg slik bidradd til forvirringen med mine egne bidrag.6 157'160 Derfor kan dette avsnittet stå som et bilde på hvordan biologien, med sine sosiale og økonomiske virkninger, i dag fortoner seg for en forsker som har arbeidet utenfor, men i nær kontakt med mange av dens disipliner. Skjønt de vitenskapelige anstrengelser som er satt inn på biologien har vært langt mindre enn det som har blitt fysikken til del i det tjuende århundre, har de ført til enda viktigere oppdagelser, ikke bare på grunn av den virkning de med utviklingen av en ny medisin og en ny ernæringsvitenskap har hatt på vårt liv, men også ved de tanker de har gitt oss om livets natur. Den biokjemiske revolusjon, som i begynnelsen av 60-årene kulmi­ nerte med utarbeidelsen av den genetiske mekanismen og de forhold 869

som angår nukleinsyrene og proteindannelsen, er et gjennombrudd for vår kunnskap, kanskje mindre dyptgående enn oppdagelsen av kjerneatomet som fant sted i århundrets første tiår, men langt mer kompli­ sert og vidtrekkende. I det meste av århundret har imidlertid framskrittene innen biologien ikke vært så konsentrert, til gjengjeld har de skjedd på en bredere front. Riktignok inntar biologien nå en langt viktigere plass i vårt allmenne liv enn den gjorde i begynnelsen av århundret, men de nye oppdagelser gjør det sannsynlig at den vil innta en enda mer betydningsfull plass i resten av århundret. I begynnelsen av århundret så det ut som om selve de levende tings sammensatte og flytende natur utelukket et studium av dem etter de samme strenge metoder som hadde gitt så gode resultater innen de fysikalske vitenskaper. Den biologiske kunnskap syntes å være mer enkel og kvalitativ - i likhet med kjemien i det attende århundre. Denne åpenbare svakhet, som i seg selv i det vesentlige skyldes den kompli­ serte natur karakteristisk for de biologiske prosesser, er nå nesten overvunnet. De samme strenge metoder kan anvendes og er anvendt i biologien, slik de anvendes i de eksakte vitenskaper, og et stigende antall av de mest begavede forskere har nettopp forlatt fysikk og kjemi for å studere den nye biologi. Samtidig er det blitt klart at den samme kompleksitet som preger tilmed de enkleste former for liv er av en helt annen orden enn den man har hatt å gjøre med i fysikk og kjemi. Hva vi tidligere har beundret ved livets ytre aspekter, i planters og blomsters symmetri og skjønnhet, eller i de høyere organismers form og bevegel­ se, synes nå, i lys av vår utvidede kunnskap, å være relativt overfla­ tiske uttrykk for en langt større indre kompleksitet. Denne indre kompleksitet er i seg selv en følge av den lange utviklingshistorie som de levende organismer har måttet gjennomgå for å nå fram til sin nåværende skikkelse. Biologiens problemer er ikke ganske enkelt de samme vi møter i de komplekse systemer vi kjenner fra kjemi og fysikk; de er heller ikke kjemiens og fysikkens problemer med noe i tillegg. Vi er endelig i ferd med å innse hvorfor de vedblir å være noe for seg selv, noe som må behandles ved hjelp av en observerende og eksperimenterende viten­ skap der både kvalitative og kvantitative aspekter må regnes med på like fot. Nettopp de resultater fysikk og kjemi har nådd fram til sørger for at biologien nå representerer nøkkelproblemene innenfor hele na­ turvitenskapen og stiller oss overfor en utfordring til forståelsen av den verden vi lever i, en utfordring som krever en langt mer ekstensiv og samtidig sterkere koordinert innsats enn alt hva vitenskapen hittil har hatt å gjøre med.

870

Biologi som bevisst kontroll av vårt livsmiljø Biologiens stilling i det tjuende århundre danner en slags analogi til kjemiens stilling i det nittende. Som vi har sett (2.5., 9.4.) forandret kjemien seg under innflytelse av industriens, særlig tekstilindustriens behov, fra en samling av tradisjonelle oppskrifter, prydet mer enn forklart av en høyst mystisk flogistonteori, til en praktisk kvantitativ disiplin støttet opp av en konsekvent og matematisk atomteori. Utnyt­ telsen av og kontrollen med livsmiljøet som alltid har vært en vesentlig oppgave for mennesket, har i tidligere tider vært et anliggende for tradisjonelle virksomheter, hver med sitt eget språk og sine egne regler, som i det vesentlige var kvalitative, og der de var kvantitative ganske enkelt var basert på erfaring. Det er først nå det begynner å danne seg en vitenskapelig og kvantitativ teori og praksis. Det måtte nødvendigvis bli slik fordi det, vesentlig som følge av imperialismens utbredelse, vokste opp nye industrier forbundet med landbruk, matvarer og medisiner, og for å sikre en effektiv drift krevdes det en stabil kontroll av biologiske prosesser og produkter. Samtidig trengte gamle tradisjonelle virksomheter, som brygging og baking, i økende grad et vitenskapelig grunnlag. Endelig har den større vekt som av økonomiske og militære grunner er blitt lagt på arbeideres, bønders og soldaters helse og effektivitet gitt et mektig støt til studiet av me­ disin. Resultatet er at biologien begynner å kreve en solid økonomisk basis. Det settes inn flere penger, og flere mennesker blir i stand til å arbeide i faget. Selve disse impulser fører med seg krav om ytelser av høyere standard. Den strenge kontroll som ligger i at vitenskapen skal fungere og betale seg, og som har ført til at fysikk og kjemi er blitt hva de er, har nå i stigende grad fått anvendelse i biologien. Ethvert fram­ skritt blir spikret fast og konsolidert når det kan anvendes på et nytt landbruksredskap, et nytt legemiddel, og det kan dermed gi grunnlag for ytterligere framskritt (4.8., 14.2). Faktisk har disse nye framskritt innen biologien kommet i rette tid; for om ikke mennesket skaffer seg bedre biologisk kontroll over sine omgivelser, vil de farene som følger med dets fremadskridende ødeleg­ gelse av jordsmonnet, bringe tilbake det gamle hungerspøkelset like sikkert som forsømmelse av elementær biologi i det nittende århundre ville ha resultert i at pestens spøkelse dukket opp igjen. Fra å være menneskets aller viktigste tradisjonelle syssel, er landbruket med ut­ gangspunkt i de rikere land i Europa og USA, raskt i ferd med å forvandles til en industri, mer og mer vitenskapelig i sin karakter; samtidig som medisinen, fra å være et eksklusivt gebet for leger, stolte av sin tradisjonelle evne til å helbrede, forsøker å finne fram til en vitenskapelig kontroll av menneskets vilkår, slik at helse og ikke syk­ dom kan bli det vesentlige spørsmål i framtida.

871

Forbindelser med den økonomiske utvikling

De menneskelige behov som har ført til biologiens framgang og de virkninger denne framgang har hatt på menneskets helse, på matforsy­ ninger og folketall, utløser i sine vekselvirkninger økonomiske, sosiale og politiske bevegelser av den aller største betydning. Vi vet nå nok til å se hvordan verden må organiseres for å sikre en uopphørlig bedring av det biologiske miljø for alle folk som lever i den. Ikke desto mindre er det til nå bare den sosialistiske tredjedel av verden som beveger seg i denne retning. De andre to tredjedeler befinner seg fremdeles under profittlovens herredømme. Sant nok fører dette til en forholdsvis høy levestandard for de mest begunstigede industriarbeidere og en helt fantastisk luksus for de få som dirigerer det hele og kretsen omkring dem. Men for resten, først og fremst for de to milliarder i de koloniale og «frie» tropiske land, er resultatet en økende degradering. Land er forsømt og folk nedbrutt av sult og herjet av sykdommer fordi det ikke lønner seg å forbedre deres tilstand. Det er jo nettopp på grunn av selve denne elendighet at de råstoffer som gir de priviligerte industriland anledning til å blomstre, kan skaffes så billig. Biologisk vitenskap har først blitt påkalt når disse forhold er blitt så slette at de virket forstyrrende inn på selve profittmakeriet, slik som silikosen i Rand-gruvene eller malariaen i gummistaten Malaja. For det meste har undertrykkelsessystemer basert på plikttjeneste og beskat­ ning - uten den lettelse som tidligere ble tilkjempet gjennom periodiske opprør - kapitalmangel og europeiske plantasjeeieres regelrette røveri av den beste jord holdt levestandarden nede for den innfødte befolk­ ning i det meste av de tropiske og sub-tropiske deler av verden.61716.176 Virkningen av å sette inn bare et minimum av vitenskapelig kunn­ skap for å bekjempe sykdom i slike land, uten å forandre på mønsteret for utbytting, har hatt som resultat en vekst i folketallet som dermed har framkalt en ytterligere forverrelse av levestandarden og uttapping av naturressursene. Den like viktige anvendelse av vitenskapen til fremme av matproduksjon og jordforbedring har vært latterlig liten i forhold til befolkningens virkelige behov.6-174 Kravene til den biolo­ giske vitenskap har derfor vært atskillig mindre enn de kunne ha vært, og det man har funnet fram til har bare blitt utnyttet i høyst begrenset grad. Likevel har disse krav ført til en hurtig voksende kunnskapsmasse og de har forvandlet menneskets mulige evne til å kontrollere sitt biologiske miljø. Det er denne nye interessen for økende avkastning i produksjonen av matvarer og råvarer til industrien med sikte på større effektivitet, og tanken på helsetilstanden i den arbeidsstokk som hele innsatsen av­ henger av som har gitt det tjuende århundres biologi dets særegne karakter. I hovedsak begynte det før det nye århundre tok til med den

872

første imperialistiske bølgen i åttiårene. Det er ingen tilfeldighet at Manson (1844-1922), tropemedisinens far, var en protesje av Joseph Chamberlain; eller at den første storstilte innsats mot gulfeber begynte under den spansk-amerikanske krig i 1897 og at det gode resultat gjorde det mulig å fullføre Panama-kanalen. Riktignok forekom det innen biologien ikke noe avbrudd i begynnel­ sen av århundret i likhet med det som markerte den nye fysikken. Likevel kan det være nyttig å tale om det tjuende århundres biologi, for det var bare i begynnelsen at de første storstilte resultater av den nye biologi ble oppnådd - de medisinske landevinninger som for første gang gjorde tropene relativt trygge og de planteforedlings-eksperimenter som førte til innføringen av Marquis-hveten og en omfattende utvidelse av det dyrkede areal i Canada. Bidrag fra de fysikalske vitenskaper I flukt med disse aktivt virkende økonomiske faktorer, som økte det utstrakte behov for biologi, ble omtrent på samme tid ytterligere fram­ skritt muliggjort ved nye bidrag, først fra kjemien og dernest fra fysik­ ken. Den nye forståelse av hvordan materiens minste enheter, atomene og molekylene, oppførte seg, hadde sammen med teknikken for å studere dem, allerede i begynnelsen av det tjuende århundre vist seg å være av uvurderlig verdi for biologien. Dette innebar ikke, slik som mange er tilbøyelige til å tro, at biologien ble en gren av fysikk og kjemi. Tvert om, utnyttelsen av fysisk eller kjemisk kunnskap til å forklare de levende organismers mekaniske, elektriske og kjemiske aspekter, tjente til å gi de biologiske aspekter en mer flatterende bakgrunn. Uansett hvor bra disse fenomener kunne beskrives i fysikalske termer, er det ikke i mekanismer skapt av en eller annen guddommelig hånd­ verker ut fra idealmodeller utformet for all evighet at de forekommer, derimot i selvregulerende og selvproduserende eksistensformer, hvis nåværende form er resultatet av en utvikling som går milliarder av år tilbake i tiden.

Eksperimentell biologi Kjemiens og fysikkens infiltrasjon i biologien er ikke bare begrenset til utformingen av to nye vitenskaper, biokjemien ogbiofysikken. Den har hatt en dyptgående innflytelsen på alle sider av biologien, først og fremst ved å gi eksperimentet en ny karakter og en ny betydning. Den eksperimentelle metoden er ikke ny for biologien. Som vi har sett har den fulgt biologien, spesielt fysiologien, fra Galens dager, om ikke enda lenger. Kvantitative eksperimenter haf også, slik Borelli og Sanctorius er eksempler på (2.4., 7.8.) en lang historie i biologien. Det er likevel fremdeles grunn til å hevde at de eksperimentelle 873

metodene, etter i de siste årtier av det nittende århundre og videre utover å ha vært tilfeldige og begrenset, er blitt noe nytt: De er blitt systematiske og kritiske. Dette kom klarere til uttrykk ved at biologene gjennom innflytelsen fra Darwin kom til å konsentrere sin interesse om den enkelte arts utviklingshistorie. Her valgte de heller å bygge på sammenlikninger mellom tallrike, grundige observasjoner og disseksjoner, enn på ekspe­ rimenter, når det gjaldt å fastslå hvordan arten har levd og utviklet seg fram til vår egen tid (2.5., 9.5.). Mange biologer holdt fast på at den organiske natur var for tilfeldig og upålitelig til med overlegg og kvan­ titativt å bli variert ved kontrollerte eksperimenter. Likevel ble nettopp slike eksperimenter forsøkt og påbegynt i det tjuende århundre og de begynte å gi resultater. Overgangen til en fullt eksperimentell biologi kunne aldri ha skjedd om den ikke falt sammen med tre andre vesentlige faktorer, som bare har kunnet virke i det tjuende århundre. For det første ville intet biologisk eksperiment av noen vanskelighetsgrad kunne gjennomføres med betydningsfulle resultater uten å være basert på en omfattende akkumulering av zoologisk og botanisk materiale, for det meste obser­ vert og klassifisert i det nittende århundre. For at de biologiske ekspe­ rimenter skulle være å stole på, var det helt avgjørende at de var et resultat av systematiske bestrebelser på en utvetydig beskrivelse av artene, at man var sikker på å ha med de samme dyre- og plantearter å gjøre. Like viktig var det at de deler som var gjenstand for eksperi­ mentering hadde fått sin anatomi og morfologi adekvat og betryggende beskrevet, slik at en kunne være sikker på at det ikke var noe irregulært ved dem. Den neste faktor var at det ble utviklet en eksperimentell teknikk for kjemi og fysikk, uten den ville det ikke være mulig å gjøre bruk, verken av instrumenter eller av reagenser til biologiske eksperimenter. Det tjuende århundres framskritt innen biokjemi har for en stor del vært avhengig av det nittende århundres framskritt i kjemiens praksis og teori. Den tredje faktor berodde på at det for første gang fantes en medisin, et landbruk, en biologisk industri, i stort nok omfang til å ha behov for og kunne dra nytte av biologiske eksperimenter. Fra disse røtter har det oppstått en mangfoldig vekst i biologisk eksperimentering; den strek­ ker seg fra statistisk kontroll av avlinger til modifisering av bakteriers og parasitters atferd. I alt dette øyner vi muligheten foren kontroll med livet, positiv og kvantitativ, i samme grad som den allerede har nådd fram til i kontrollen med den ikke levende materie.

874

Nye redskaper i biologien

Framgang for biologien har alltid vært avhengig av at de instrumenter en bruker til observasjon og kontroll er av høyeste kvalitet, og det gjelder nå enda mer enn før. Like til det aller siste har disse instrumen­ ter aldri blitt utviklet på grunnlag av biologiens umiddelbare behov, de har så å si kommet som gaver utenifra, slik det var med mikroskopet i det syttende århundret. Det aller nyeste og mest virkningsfulle tilbehør til det biologiske studium har også kommet fra fysikken: Forsterkerrøret til måling av de ørsmå spenninger og potensialer i levende systemer; elektron-mikroskopet (3.6., 10.4) som slår bro over kløften mellom 268. Analyse av sammensatte organiske substanser kan gjennomføres ved kromatografi (se s. 876). En forsker undersøker et papir-kromatogram der spor av komponentene til en sammensatt organisk oppløsning har skilt seg ut på et absorberende stykke papir. Deres forskjellige farger og posisjoner gjør det mulig å identifisere dem.

875

lys-mikroskopet og de interatomære dimensjoner som studeres ved hjelp av røntgenstråler; bruken av isotoper og indikator-elementer (3.6., 10.3.) som gir løfter om en tolkning av de faktiske transformasjonsprosesser for kjemikalier i levende systemer. Endelig har den rene matematikks teknikk, særlig anvendt på statistisk teori, og bruken av computere ved anvendelsen av disse metoder, vist seg uvurderlige når det gjelder å ekstrahere en meningsfylt orden fra de irregulære målinger som er karakteristiske for den biologiske vitenskap. Men med utviklingen innenfor biologien selv og med den klarere forståelsen av forholdet mellom vitenskapene, er biologien i ferd med å bidra til andre vitenskapers instrumentering. Delvis skyldes dette et behov for å utvikle til eget bruk instrumenter og metoder som kunne ha vært utviklet for umiddelbar anvendelse i fysikk eller kjemi, uten at dette ble gjort. Et av disse, og et av de mest interessante er papirkromatografi som R.L.M. Synge og A. J. P. Martin fikk Nobelprisen for i 1952. Det er en ytterst enkel teknikk som ikke krever stort mer appa­ ratur enn noe trekkpapir og en del oppløsninger. Likevel har den utvikling som har fulgt metoden, med papir-eiektroforese, radiokromatografi og gass-kromatografi, brakt biokjemiens analytiske metoder opp på et fullstendig nytt nivå med hensyn til nøyaktighet og finhet. I virkeligheten ville framgangen for biologien i det siste tiår vært helt umulig uten disse metoder. Det man ville fram til og det man fikk var midler til å analysere meget små kvaliteter nesten automatisk på kort tid, en veldig utvidelse av feltet for analyse, som f.eks. gjorde det mulig å finne sekvensen av aminoeddiksyre i proteiner. Andre metoder er av mer rent biologisk natur, slik som genetisk analyse av bakteriers og virus' biokjemi (3.6., 11.3), styrkebestemmelse av kjemiske reagenser, eller fysiske stimuli ved deres virkninger på organismer eller fysiolo­ giske bearbeidinger. Dette er ofte den mest følsomme metoden. Som vi har sett, var på Galvanis tid sammentrekning av froskebein til å begyn­ ne med den eneste måten å påvise elektrisk strøm. Nå kan faktisk organismen behandles som deler av apparaturen. Tilmed ganske kompliserte organismer, som f.eks. de lavere pattedyr, kan ved avl gis en konsistens i sin reaksjon på like fot med meget god fysikalsk appa­ ratur. De biologiske vitenskaper har nå nådd så langt i oberservasjonsog eksperimentell teknikk at de selv kan gå i spissen i utviklingen av sine egne metoder og instrumenter. Biologiens karakter i det tjuende århundre

Inn til annen halvdel av det tjuende århundre hadde likevel framgangen innen biologisk vitenskap vært forholdsvis forvirrende og famlende. Men også tidligere var det gjort betydningsfulle framskritt som umid­ delbart kunne gjøres anvendelige i praksis, først og fremst gjelder det antibiotika og hormoner. De fenomener som studeres i biologien er så 876

varierte og kompliserte, og studiet av dem har vært så tilfeldig at framskrittene har blitt gjort i en kontinuerlig vekselvirkning mellom framskrittene på de forskjellige felter. Noe av dette vil bli behandlet seinere i dette kapittel (3.6., 11.10). Også i det tjuende århundre har framgangen innen biologien vært hemmet av de mange stengsler for framskritt som de fysikalske viten­ skaper møtte og overvant i det syttende og det attende århundre uvitenhetens veletablerte interesse i uvitenhet flokket om pietetens og tradisjonens fane. Biologien er fremdeles dypt opptatt med å klare opp i begreper som skriver seg fra magiens tidsalder. Faget er så nært knyttet til våre personlige og sosiale interesser, til selve vår egen kropps struktur og funksjoner at det endog ikke har oppnådd den grad av frihet fra menneskelige lidenskaper og sosiale konvensjoner, som fysikken og kjemien hadde fått i tidligere tider. Vi har sett hvordan disse tilsy­ nelatende fjerne emner i tidligere tider utgjorde en slagmark for vold­ somme sammenstøt. Biologien er i dag en slik slagmark; bare et stort slag, slaget om utviklingens eksistens er vunnet, men de andre slag om å slå fast hvordan utviklingen kom i stand og hvordan livet begynte på denne jord, det står igjen å utkjempe. De grunnleggende biologiske spørsmål - de som gjelder genetikk, landbruk og matforsyning, og folketallet i den såkalte befolknings­ eksplosjons tidsalder i forhold til forbedret medisinsk praksis og kont­ roll med sykdommer - det er i det vesentlige politiske spørsmål og alle berøres av forskjellige holdninger til biologiske problemer. Biologien er også trukket inn i spørsmål av vital militær interesse - om lovligheten av masseødeleggelsesvåpen, i første rekke kjernefysiske våpen og det radioaktive nedfall som ledsager dem. Dette er de mest livsviktige spørsmål i verden i dag, og alle har med biologien å gjøre. Det er ikke å undre seg over at biologien fortsetter å være et kaotisk emne, men store forenklende generaliseringer er i det minste i emning. 11.1 Biologiens reaksjon på den sosiale innflytelse

Man har nærmet seg den moderne biologi langs forskjellige veier. Interessen for systematisk zoologi og botanikk var som følge av striden omkring Darwin, den dominerende faktor i det nittende århundre, den er det fremdeles, men har forholdsvis lite å gi til fagets framgang. Tre andre kilder har vært langt mer givende: Medisin, landbruk og den biologiske industri. Mange av de oppdagelser, og det gjelder enda mer de forandringer i synspunkt, som omkring midten av det tjuende år­ hundre gjorde biologien til et helt nytt fag, er oppstått fra forsøkene på å tilfredsstille det praktiske livs behov.6194- 6 223

877

Medisin

I den allmenne biologi har medisinens innflytelse vært dominerende. Det er først i dette århundre at vitenskapens innflytelse på den me­ disinske praksis begynte å gjøre seg gjeldende i stor målestokk, ut­ gangspunktet var Pasteurs og Claude Bernards pionerarbeider. For sine forsyninger er medisinen blitt avhengig av viktige kjemiske indu­ strier og instrumentprodusenter, mens den i forhold til sine pasienter har fått mer og mer å gjøre med offentlige organer. Farmasien har fra bare å bestå av en oppsamling av urter eller blanding av sterke mineralsalter, blitt til en vitenskapelig industri, en industri som heller ikke utfra rent kommersielle synspunkter er av de små. Med de store resultater som er oppnådd i det tjuende århundre utviklingen av antibiotika, både syntetiske, slik som sulfonamider, eller av naturlig opprinnelse, slik som penicillin - er farmasien kommet til å utøve en positiv virkning på hele den biologiske vitenskaps fram­ rykning, den har vendt den mot forståelse av de kjemiske prosesser som ligger til grunn for selve livet. Forskjellen mellom dens nåværende innflytelse og den som slik vi har sett, før i tiden baserte seg på behovet for å finne og tilberede medisiner, består i økt format og virkningsgrad. Vi er fremdeles langt fra en rasjonell farmakologi der ikke bare den åpenbare virkningsgrad, men også den nøyaktige biokjemiske virke­ måte av medisinen er kjent. Først da vil det bli mulig å kontrollere kroppsprosessene vitenskapelig, å gjenopprette og bevare helsa. På den annen side har vi en gang for alle lagt bak oss den gamle filosofiske og magiske motivering for kjemikaliene som dominerte medisinen og førte vitenskapen på avveier i så mange århundrer. Ernæring

I første del av det tjuende århundre har en forholdsvis oversett side av medisinen - diettetikken - kommet i rampelyset som ernæringsvitenskap. Dette studiet førte fram til et vesentlig vitenskapelig resultat oppdagelsen av en sikringsfaktor i kosten: Vitaminene. Hermed fulgte kunnskapen om hvor meget og hva slags føde mennesket trengte for å bevare helsa eller tilmed opprettholde livet. Dette var grunnlaget for de ernæringstiltak og ernæringskampanjer som oppstod under den øko­ nomiske verdenskrisen. Arbeidet til pionerer som McGonigle, Le Gros Clark og Boyd Orr førte til etableringen av de minimumstandarder, som Nasjonenes forbund utarbeidet i 1936 og Advisory Committee on Nutrition utarbeidet i 1937.6 197 Under inntrykket av det press om krigsberedskap og krig førte med seg ble denne kunnskap tilmed på­ tvunget regjeringene, som måtte ta de nødvendige skritt for å sikre den føde som trengtes for å opprettholde den militære og industrielle mann­ skapsstyrken. I sin tur fikk dette en direkte innflytelse på den største og 878

269. Framstilling av penicillin og andre antibiotika i større omfang gjør det nødvendig med kjemisk teknikk i stor skala kombinert med strengt sterile forhold. Et batteri av antibiotiske gjæringstanker, forbundet med et rørsystem til andre avdelinger av bedriften, noe som gjør det mulig å utelukke uønskede mikro-organismer fra hele systemet.

879

eldste biologiske næringsvei, landbruket, og på den nyetablerte næ­ ringsmiddelindustrien. Næringsmiddelindustrien Allerede ved slutten av det nittende århundre var det blitt slik at maten til de store nye bykonsentrasjoner ikke kom fra gården og direkte på bordet. I stigende grad ble maten avhengig av en industri som tok seg av selve tilberedingen, og med tiden ble denne industri stadig mer viten­ skapelig. Dit ble den drevet dels av ren profittinteresse, dels fordi dé skandaler som fulgte med uordentlig tillaget og forfalsket mat, mobili­ serte folkeopinionen til krav om lovgivning og streng kontroll. Veksten av næringsmiddelindustrien var innledningen til et rasjonelt system for preservering og tilberedning av mat. Fra fabrikken spredte kunsten seg til hjemmene. Kunstig frysing, som begynte med kjølelagere, fant veien til kjøkkenet, og kokekunsten, den eldste kjemiske industri, er endelig i ferd med å bli vitenskapelig. Selv om stadig mindre av matlagningen blir foretatt i hjemmene, må det som gjøres bli mer vitenskapelig, om bare for å spare tid uten at det går ut over den gode smak.

Kontroll med parasitter Ernæringen er bare et av de nye aspekter ved folkehelsen som har gitt støtet til biologisk framskritt. Triumfen over de sykdommer som spredte seg med vannet ved innføring av sunnhetsvesen, var et av de store framsteg i det nittende århundre. Triumfen over enda mer ødeleg­ gende, insekt-bårne sykdommer - malaria, tyfus, gul feber og pest ved en kombinasjon av tekniske og kjemiske metoder, tilhører det tjuende århundre, og den er en direkte konsekvens av den nye imperia­ lismens jakt etter en mer intens utbytting av de koloniale land. Denne offensiven skapte langt mer enn tidligere framstøt et behov for et samlet angrep. Mange biologiske vitenskapsgrener, som entomologi og økologi ble stimulert; enkelte, som epidemiologi og parasitologi, ble nærmest skapt i felten. Den kliniske medisin har også hatt en svær virkning på den biolo­ giske vitenskap, man ble klar over hvor nødvendig det var å rette oppmerksomheten mot kunsten å forstå og mestre sykdommenes virk­ ninger. Selve de gode resultater av vitenskapens behandling av de epidemiske sykdommer har faktisk ført til at det er blitt lagt større vekt på de kroniske tilstander, som f.eks. reumatisme og hjertelidelser, og på virkningene av det økende antall belastningsykdommer og ulykker som er fremkalt av den mekaniserte sivilisasjon. F.eks. har den store spredning av motortransport, ved siden av mangedoblingen av trafikk­ ulykker, ført til magesykdommer hos yrkessjåfører.

880

270. Kontroll av parasitter er en vital del av moderne preventiv medisin. Utryddelse av malaria ved hjelp av sprøyting er en av landevindingene i det tjuende århundre. En gruppe fra Verdens Helseorganisasjon gjør seg klar til dra oppover elva for å nå de mennesker som har slått seg til i Sarawak-skogene, og der gjennomføre sitt sprøyteprogram.

Medisin og krig Ytterpunktet er krigskatastrofen, som i dette århundre har spredd død, lemlestelse og sykdom mer vidt og bredt enn noe annet. Paradoksalt nok, har krigens påtrengende behov ført med seg en større medisinsk innsats i preventiv og palliativ medisin enn noen fredstid hadde kunnet oppvise. Det var i krig at metodene med blod- og serumbanker først ble utprøvd. Det var for krig de store muligheter som lå i de nye medisiner som penicillin og insecticider i likhet med DDT fikk sin raske utvikling og ble brukt i så stort omfang. Mer umiddelbart har krigsmedisin, i første rekke blodtranfusjon og plastisk kirurgi, bidradd til vår viten om hvordan menneskekroppen fungerer og om dens evne til vekst og regenerasjon, direkte og ved korresponderende forskning på dyr. Alle disse ting har vært sammen om å utvikle en ny menneskelig biologi som kombinerer og fornyer den gamle anatomi og de medisins­ ke skolers fysiologi. Forskningen har en tendens til å få en større andel i midisinsk opplæring og føre inn i medisinen begavede folk med et vitenskapelig syn. Vi er i virkeligheten vitne til en rask omforming av medisinen fra en magisk kunst til en vitenskapelig disiplin.

881

Landbruk

Landbruket er i det tjuende århundre blitt en mektig stimulans for biologisk forskning. De forandringer som landbruket ble gjenstand for i det nittende århundre var i det vesentlige mekaniseringen. Det dreidde seg om å finne billigere metoder, eller mer nøyaktig, metoder som krevde mindre arbeidskraft til å gjøre det samme som den neolittiske bonden hadde gjort i sin tid. Forandringene i det tjuende århundres jordbruk er fremdeles for det meste mekaniske - traktoren er en opp­ finnelse av det tjuende århundre - men de blir samtidig mer og mer av biologisk natur, i positiv retning ved forbedring av gjødningsmidler og fdrstoffer, negativt gjennom en uavbrutt kamp mot naturkrefter og levende vesener, i kamp mot insekter, mugg og virus, i kamp for å bevare jordsmonnet mot erosjon og sterilitet. Den helt nye vitenskapen om jordsmonnet - pedologi -grunnlagt av pionerene V. V. Dokutsjaev (1846-1903) og K. D. Glinka (1867-1927) på slutten av det nittende århundre og fremdeles er preget av sin russiske opprinnelse ved termer som podsol og tsjernosem, er et direkte resultat av forsøket på å grunnlegge et vitenskapelig jordbruk.

271. Bruken av gjødningsstoffer er en av de faktorer som har ført til betyd­ ningsfulle endringer i landbruket. I Soochow-regionen i Kina er det et stort behov for en rik gjødningskrafitg vannplante og dette bildet viser en planteskole for grønne gjødningsstoffer. Plastdekning er brukt som vern mot frost.

882

Biologisk industri, gammel og ny

En tredje kilde til utviklingen av biologien springer direkte ut fra gamle og nye biologiske industrier. Brygging har som vi har sett bidradd med noen av de største framskritt innen den tidligere bakteriologi, og det er nå en voksende forståelse av at en god del av den kjemiske industri, særlig den del som er avhengig av utnyttelse av naturprodukter, ofte kan drives nesten like økonomisk med biologiske metoder, det vil si ved hjelp av bakteriereaksjoner, som ved kjemiske reaksjoner. Vi kan faktisk se en ny type industri vokse opp, en virksomhet som i industriell målestokk utfører det som naturlig gjennomføres inne i kroppen på mange eksisterende dyr, som f.eks. kveg og termitter. Kveget fordøyer ikke selv direkte det graset det eter; det tjener snarere som vert for de bakterier som holder hus i dets forskjellige mager, og det lever av de oppløselige deler av disse bakterier og deres døde legemer. I framtiden vil vi kanskje oppleve en hel industri basert på fullt kjennskap til stoffskiftet hos bakterier og alger - en mikrobiologisk industri - som kan produsere droger som penicillin, matvarer og indu­ striprodukter. Den vil kunne ta opp en effektiv konkurranse med de rent kjemiske industrier over et stort spektrum av produkter, i første rekke der den kan kombineres med en effektiv utnyttelse av dagens avfallsprodukter fra jordbruket. Faktisk kan det i siste del av det tjuende århundre komme til å utvikle seg en like stor industri basert på anvendt biologi som det i det nittende århundre fantes industri basert på anvendt kjemi (3.6., 10.8).

Trinn i det tjuende århundres biologiske framskritt Disse alminnelige betraktninger over faktorer som virker inn på utvik­ lingen av vitenskapen i det tjuende århundre trenger å suppleres med et historisk perspektiv, som tar for seg forholdet mellom biologien og de politiske og økonomiske begivenheter i denne opprivende og vold­ somme perioden. Problemet har allerede blitt drøftet i relasjon til vitenskapen i sin alminnelighet, det var i innledningen til Del 6, der forholdet til de fysikalske vitenskaper ble drøftet i kapittel 10. Det er ikke lett å peke ut noen klart avgrensede trinn i utviklingen av den biologiske vitenskap, slik det åpenbart var for fysikkens vedkom­ mende. Det kan derfor ikke komme på tale å trekke opp noen nære paralleller mellom en indre og en ytre utvikling. Likevel har biologien vist seg høyst påvirkelig av store injeksjoner av finansiell hjelp, ikke minst som følge av den forholdsvis beskjedne økonomiske støtten den har hatt. Særlig når det er tale om medisin og jordbruk, har det blitt gjort raske framskritt drevet fram av krig. Til sine tider har faktisk øyeblik­ ket økonomiske interesser gitt den biologiske forskning et eget sær883

drag, som f.eks. i biokjemiske arbeid med ernæringssprøsmål i trettiåra og i de antibiotiske studier under den andre verdenskrig. De viktigste skillelinjer i vår tids historie har gjennom bitre erfaringer satt dype spor i hver eneste vitenskapsmanns sinn, ja det gjelder faktisk for hvert eneste voksent menneske. De to store krigene og den økono­ miske verdenskrisen som falt mellom dem, gir grunnlag for å dele opp den første halvdel av dette århundret i fem perioder av ulike lengder. I den første perioden, fram til 1914, solnedgangen for den liberale epoken, blomstret biologien i kjølvannet av den ekspanderende impe­ rialismen. Det var tiden for medisinens første store triumfer i kampen mot malaria og den gule feber, den markerte et nytt vendepunkt i dyreog planteforedling med begynnende profitter i Australia og Canada.

Biologi i den første verdenskrig Den første verdenskrig var et mellomspill som, når en ser bort fra USA, førte biologene bort fra forskningen. Den kom imidlertid til å vise at anti-epidemiske tiltak for første gang i historien var tilstrekkelig til å kunne holde svære hærstyrker i felten på ubestemt tid, selv om de ikke var i stand til å møte den etterfølgende influensaepidemi blant halvt utsultede sivile, med den følge at mange millioner flere mennesker ble drept av den enn på slagmarken. Den gav også en forsmak på biologisk

272. Anvendelsen av biologisk vitenskap til ødeleggelse fikk en først oppleve gjennom gassangrepene i den første verdenskrig. Gassangrepene ble gjerne innledet med røyktepper som i seg selv virket som irritamenter og reduserte kampevnen. Fotografert i nærheten av Sedan i Ardennerne i mai 1917.

884

krigføring i form av giftgass. Den første klare anvendelse av moderne vitenskap i tilintetgjørelsens tjeneste vakte en slik reaksjon blant for­ skere og i folkeopinionen at det trass i uavbrutt offentlig forskning i mellomkrigsårene ikke var noen krigførende makt som torde bruke gass i den annen verdenskrig. Faktisk hadde gass blitt brukt enda en gang av Mussolini i hans sivilisatoriske innsats mot etioperne, idet man mot disse fargede som var ute av stand til å øve gjengjeldelse kunne erklære enhver form for krigføring tillatelig.

Biologi i mellomkrigstiden Mellomkrigsårene utgjør en tid preget av følgene etter oppgang og nedgang og oppgang igjen, dernest trettiåras store verdenskrise, og endelig nazismens oppkomst og driften mot krig. Til å begynne med var det sult og sykdom som fikk den biologiske interessen konsentrert om forskning rettet mot ernæring og bekjempelse av epidemier. Dette stimulerte i høy grad bruken av de tidligere oppdagede vitaminer og de beslektede hormoner. De første etterkrigsår er meget treffende blitt karakterisert ved at biokjemiens tidsalder tok sin begynnelse. Den økonomiske krisen med dens bilde av fattigdom midt oppe i overfloden - av kaffe som ble oppbrent, avlinger som ble pløyd ned og millioner av dyktige arbeidere arbeidsløse - viste snarere biologiens fånytte og frustrasjon under det herskende økonomiske system. I den samme perioden begynte medisinens og landbrukets raske utvikling i Sovjetunionen som en del av den første femårsplan å vise forekomsten av et fungerende alternativ. I slutten av trettiåra begynte krigens skygger å bli lengre og den voldsomme spredning av nazistenes raseteorier, med deres perversjon av vitenskapen, minnet biologene, i første rekke genetikerne, om deres arbeids sosiale implikasjoner.

Biologien i den annen verdenskrig Det var imidlertid først under den annen verdenskrig at biologiens fulle praktiske muligheter begynte å erkjennes. Behovet for å beskytte de kjempende styrker mot sykdommer, spesielt på de tropiske krigsskueplasser, og behovet for å redusere skadene av sår, førte til allmenne framskritt innen sanitet, medisin og kirurgi. DDT, penicillin og paludrin er alle i det vesentlige krigsprodukter. Samtidig førte de altover­ skyggende behov for mat med seg en stimulans for jordbruk og for­ edlingsindustri.

Etterkrigs-biologi Noen av de virkninger som er nevnt holdt seg, andre ikke, i den forvirrende etterkrigsperioden. I en retning kom den militære anven-

885

deisen av vitenskapen, som i vesentlig grad hadde vært begrenset til de fysikalske felter under selve krigen, å bli ført over til biologien da freden kom. Studiet av radioaktive giftstoffer, som var et resultat av atombombe-produksjonen, sammen med eksperimenter og prøver med bakteriologiske våpen, synes å åpne veien for en ny æra av biologisk krigføring. Også prøvene med hydrogenbomben har vist sin effektivitet som spreder av gift, og dette er bare blitt altfor tragisk demonstrert i kroppene på japanske fiskere og innbyggere på Stillehavs-øyene. Bare en folkeopinion opplyst av biologer som er seg sitt sosiale ansvar bevisst kan forhindre at vi blir stilt overfor en fryktelig virkelighet, en fare ikke bare for menneskeslekten, men for selve eksistensen for alt liv på denne jord. Og likevel, som på andre felter har krigens virkninger ikke vært utelukkende negative. Gjennom den utvikling som fant sted innen elektronikk har den vært med på å føre biologien inn i den nye fysikals­ ke teknikk, gjennom radioaktive sporstoffer, elektroniske mikrosko­ per og elektro-encefalografer. Den annen etterkrigsperiode markerer hvordan hjelpen kommer biofysikken i møte. Det siste tiårs siste triumfer har faktisk blitt muliggjort gjennom biofysikkens forening med den gamle biokjemi i en intergrert disiplin som benytter seg av mange forskningsgrener på forskjellige plan. Etterkrigs-perioden har også vært vitne til en flerdobling av antibiotiske droger sammen med en begynnende rasjonell metodikk innen farma­ kologien. Samtidig er biologien blitt nærmere knyttet til jordbruket. Over store deler av verden er en blitt klar over det påtrengende behov for å gjøre slutt på sløsingen med naturressursene og for å bygge opp nye nærings­ kilder for en stadig voksende befolkning. Dette har ført til en helhets­ oppfatning knyttet til biologisk teknikk og omdannelse av naturen, først erkjent som en bevisst målsetting i Sovjetunionen og nå i ferd med å spres til mange deler av verden. Den store oppgaven det er å utar­ beide et samlende program for håndtering av alle de problemer av kortsiktig og langsiktig karakter som knytter seg til de underutviklede land er blitt erkjent, men ennå knapt nok realisert. Det er her den kalde krigens økonomi har gjort mest for å stoppe et effektivt framskritt og til endog å utdype kløfta mellom livsvilkårene i de framskredne industri­ land og de land som vitenskapens goder ennå ikke har nådd eller synes å ville nå. Det som trengs er en fullstendig geologisk, fysikalsk og biologisk syntese der nye økologiske systemer kan etableres, ikke først og fremst for å avløse den opprinnelige, naturlige økologi, men for å overta etter den feilaktige som mennesker har påtvunget oss under presset fra en økonomi som i det vesentlige har vært basert på utbytting og profitt.

886

Vekstpunkter i biologien

En summarisk oversikt over det tjuende århundres framskritt for bio­ logien kan tjene som en innføring til en mer detaljert studie av utvik­ lingen innen de forskjellige biologiske disipliner. Det som hittil er sagt skulle være nok til å gi et visst bilde av de mektige økonomiske og sosiale krefter som har bidradd til biologiens raske framskritt i vår tid, av hvordan disse på sin side har påvirket retningen forden økonomiske utvikling. Det er imidlertid ikke bare ved sine impulser til de forskjelli­ ge grener av biologien at de sosiale krefter har påvirket framgangen. Den andre siden av historien forteller om hvordan disse økonomiske og sosiale krefter har vært med på å forme selve den biologiske tenkemå­ ten, hvordan de har påvirket utformingen av idéene og biologenes større eller mindre mottakelighet overfor forskjellige måter å tolke fenomenene på, og dermed også typen på de observasjoner og ekspe­ rimenter som gjøres. Den slags påvirkninger vil bare komme til syne når vi, i første omgang i brede trekk, men noe mer detaljert, går i gang med å undersø­ ke enkelte av de grener innen biologien som har vist den største og mest fruktbare framgang i de siste femti år. Følgende er valgt ut: 11.2 biokjemi, 11.3 molekylar biologi; 11.4 mikrobiologi; 11.5 biokjemi i medisin; 11.6 cytologi og embryologi; 11.7 organismen som helhet og dens kontrollmekanisme; 11.8 arv og utvikling; 11.9 organismene og deres miljø: økologi; 11.10 biologiens framtid. Behandlingen kan inn­ lysende nok ikke bli fullstendig, da min egen kunnskap er høyst for­ skjellig innenfor de enkelte deler av disse felter. Men jeg har forsøkt å gi en balansert framstilling så langt mine evner rekker. Når en skal behandle de enkelte emner, som i grunnen inneholder en forbløffende mangfoldighet av under-emner, er det ikke en gang mulig å holde seg til en viss grad av historisk framgangsmåte, slik det lot seg gjøre under behandlingen av de fysikalske vitenskaper. Mellom de forskjellige emner innbyrdes er det enda vanskeligere å følge noen koordinering i tid. Men sett mot den alminnelige historiske bakgrunn som allerede er skissert her og i innledningen til Del 6, kan mange av de enkeltskritt som er tatt bidra til å vise en nærere eller Ijemere forbindel­ se med politiske eller økonomiske begivenheter. Disse åtte avsnitt om framgangen innen biologien er ikke skarpt atskilt fra hverandre, de griper stadig over i hverandre, flyter sammen, samtidig som de tar opp i seg en voksende andel av de fysikalske vitenskaper. Blant avsnittene er de første fem nærmere knyttet til medisinen, de siste tre til landbruket. Veldige framskritt er gjort på alle disse felter i vårt århundre, faktisk er flere av dem i det vesentlige vitenskaper av det tjuende århundre.

51.

887

11.2 Biokjemi

Den biokjemiske vitenskap er noe langt mer enn anvendelse av kjemi på biologiske problemer. Det er snarere et forsøk på å oppdage og til syvende og sist imitere de langt mer subtile og kontrollerte kjemiske prosesser som går for seg i de levende organismer. Biokjemien er blitt en særskilt disiplin, ikke bare på grunn av det særegne felt den opererer på, livets egne produkter, men også på grunn av de særegne metoder den anvender. Dens objekt er ikke bare å utforske de molekylstruktu­ rer som er å finne i de levende vev, men også disses allmenne reak­ sjonsmåter, både separat og i samvirke. I denne hensikt har den utvik­ let flere forskjellige metoder til studium av hele organismer eller hele organer, enten intakte eller delt opp i forskjellig grad. Denne spesielle biokjemiske arbeidsmåten retter seg derfor innover fra organismen til molekylet, den tar etterhvert i bruk stadig mer forfinede målemetoder basert på fysiske hjelpemidler som sporsøkere, kjemiske metoder med anvendelse av forskjellige prosesser for separasjon av molekyler (3.6., 11.0) og mer rent biologiske metoder som genetiske og immunologiske analyser. Impulsen bak biokjemien har alltid vært og vedblir å være humanitær og nyttebestemt - forbedring av medisinen på den ene side og landbruk og industrielle prosesser på den annen side. Det er en prosess som går videre av seg selv, faktisk i stigende tempo. Biokjemien har sitt ut­ spring i studiet av gjæringsprosesser, og dens etablering som egen vitenskap kan noe vilkårlig settes til dagen for den oppdagelsen E. Buchner (1860-1917) nesten ved et tilfelle gjorde i 1897, da han fant at knust gjær kunne få sukker til å fermentere selv om ingen levende celle var tilstede. Dette viste at en død kjemisk substans, som ble kalt et enzym - en zyme = gjær - var ansvarlig for gjæring og liknende substanser for de fleste kjemiske reaksjoner som forekommer i levende materier. Det kom til å ta omkring førti år før en så mye som begynte å forstå enzymenes natur og deres atferdsmekanismer. I det nittende århundres store kontrovers - mellom Pasteur og von Liebig om gjæringsprosessens natur - hadde begge rett og begge tok feil (2.5., 9.5). Det var når det kom til stykket med rette Liebig hevdet at gjæringen skyldtes et kjemikalie. På den annen side var disse substanser ikke laboratoriekjemikalier, de kunne bare produseres av levende organismer, og dette gav Pasteur rett, idet han hevdet at liv spilte en vesentlig rolle i gjæringsprosessene. Ikke-levende gjæringsstoffer, som diastase i malt, har riktignok vært kjent siden tidenes morgen. Betydningen av Buchners oppdagelse var at den beviste det lenge antatte faktum at reaksjon inne i cellen, som ofte var tillagt mystiske livskrefter, skyldtes intracellulære gjæringsstoffer eller enzymer. Det som i egentlig forstand særmerker biokjemien i forhold til den 888

273. Fredrick Gowland Hopkins (1861-1947) var en pioner i biokjemisk og ernæringsmessig forskning. Fra 1930 til 1935 var han president i Royal Society og dette portrett av Meredith Frampton viser ham i en typisk situasjon omgitt av en del av sitt vitenskapelige utstyr. I hånden holder han et lite spektroskop og på skriveblokken er resultatene av en spektralanalyse.

889

mer klassiske organiske kjemi - som selv er blitt til gjennom studiet av livets produkter - er at den sysler med kjemiske prosesser slik de foregår i og omkring de levende organismers celler ved hjelp av enzy­ mer. En kan f.eks. ta de to viktigste operasjoner som foregår i stort sett alle levende organismer - gjæring og oksydasjon - og dessuten en prosess som i dag alt annet avhenger av - de grønne plantenes fotosyn­ tese. De er alle enkle i sine komponenter, men de gjennomføres på en til det ytterste komplisert måte gjennom en rekke trinn som hvert enkelt opereres av et særskilt enzym. Det er helt umulig i et kort avsnitt å forsøke seg på å utrede og presentere biokjemiens utvikling slik den burde vært lagt fram i sin historiske sammenheng, og med sine relasjoner til medisin, jordbruk og industri. Utgangsmaterialene er så forskjellige, med et ikke helt vilkår­ lig utvalg på noen få tusen av de mange milliarder særskilte kjemiske substanser som kan påtreffes i de levende organismene. Enda mer varierte og mangfoldige er reaksjonene mellom dem innbyrdes.61536-181 Nøklene til denne labyrinten er faktisk skaffet til veie ved det humanitært, sosialt og økonomisk betingede valg av problemer som bestrebelsene på å forklare og kontrollere de nyttige eller skadelige naturlige prosesser samler seg om. Behovet for å fremme eller hemme gjæring eller vekst, for å forstå kjemikalienes reaksjoner, for å vurdere næringsmidlers virkelige verdi, alt dette har spilt sin rolle i utviklingen av biokjemien, og gjennom de resultater som er oppnådd på hvert trinn av utviklingen (oppdagelsen av vitaminer, hormoner og antibiotika) har biokjemiens prestisje og aktivitet økt skritt for skritt. Utenfor hoved­ linjen for medisinsk og industriell interesse har mange fascinerende og lovende sidesprang, og tilmed ren nyfikenhet hatt sin andel. Den store Hopkins begynte sin biokjemiske forskning med å studere pigmentet på sommerfuglers vinger - en innfallsport til den viktige gruppen av pteriner beslektet med patotensyre, en av bestandelene av vitamin B2. Selv om en historie om biokjemien kunne presses sterkt sammen, ville den ikke kunne presenteres for en leser som mangler spesialkunn­ skaper uten forklaringer lenger enn selve framstillingen. Stilt overfor disse vanskene og med risikoen for å irritere mine biokjemiske venner, er det nok best å gi avkall på den historiske metoden og heller drøfte et svært begrenset utvalg av sider ved biokjemien som kan være særlig egnet til å illustrere det indre vekselspill mellom vitenskapelig forsk­ ning og sosiale krefter. Og for å gjøre alt sammen mer forståelig vil jeg ytterligere belyse framstillingen med min nåværende viten om biokje­ mi, selv om den vitterlig ikke er fullt på høyden. Følgen er at fenome­ nene vil framstå på en helt annen bakgrunn av vitenskapelig kunnskap enn den gangen resultatene ble oppnådd. Rekkefølgen jeg har valgt å følge i framstillingen er mer logisk enn historisk, likevel har det vært vanskelig å la det enkelte avsnitt bare avhenge av det som er gått forut, og ikke også la det påvirkes av det som siden kommer. Følgelig vil det 890

for den tilstrekkelig interesserte være grunn til å koste på seg en annen gangs lesning. Jeg vil begynne med en kort beskrivelse av de middelstore moleky­ lære byggeblokker som det meste av den levende materie synes å bestå av. Dette er nødvendig for å kunne behandle enzymenes og co-enzymenes aktiviteter og de prosesser som knytter seg til gjæring, oksydasjon og fotosyntese. Deretter vil jeg ta for meg vitaminenes, sporelementenes og hormonenes historie som ytterligere eksempler på små kvantiteters biokjemiske virkning på spesielle substanser. Så fortsetter jeg med en mer generell drøftelse av stoffskiftet og livets karakter av en termodynamisk prosess. Dette kan man kalle den klassiske biokjemi. Med vilje har jeg holdt dette avsnitt atskilt fra de mer dyptgående aspekter som melder seg ved forklaringen av de biokjemiske prosesser i molekylarstrukturens termer. Dette som virkelig er det nye felt for bio-molekylare studier har jeg reservert for et nytt hovedavsnitt (11.3). Det er her vi finner forutsetningene og begynnelsen til den nye revolu­ sjon i biologien - å kunne gi en forklaring basert på molekylarstruktu­ rens termer. Her har den store framgang vært å kunne klarlegge den informasjon om molekylarstrukturen som er innebygd i nukleinsyren, dens stoffskifte og avleiringer, dens relasjon til særskilte proteiners synteser. Som vi skal få se har vi her syntesen mellom den grunnleg­ gende biokjemiske kunnskap og den kunnskap som skriver seg fra områder utenfor den egentlige biokjemi, fra krystallanalysen på den ene side og de genetiske studier på den annen side.

Basiske molekyler og levende organismer

Nyere arbeider har bekreftet at det er en aktivitet knyttet til de kje­ miske prosessers kontinuerlige sykler snarere enn eksistensen av en hvilket som helst materiell substans som gir livet dets særegne karakter (3.6., 11.2). Men før vi kan se nærmere på disse prosesser er det nødvendig å si noen ord om formene på de molekyler som ligger mellom de enkle anorganiske gassmolekylene, som ammoniakk og karbondioksyd, og de høyst kompliserte proteiner og nukleinsyrer som er de viktigste i de nålevende organismer. Logisk og sannsynligvis også historisk har det forekommet mindre molekyler med omkring et dusin atomer før de store molekyler med tusenvis og opp til million atomer. Det har faktisk vist seg at alle disse molekyler kan deles opp i et relativt lite antall, som for det meste faller i fire hovedgrupper. Vi har (1) de vel tjue aminosyrer som utgjør proteinene; (2) noen få nitrogenholdige dobbeltbundne ringmolekyler, som omfatter puriner og pyrimidiner av nukleinsyrene, pyrroler og porfyriner av cellepigmenter og mange fysiologisk aktive alkaloider; (3) de vegetabile syrer og karbo­ hydrater, for det meste sukker og dets avledninger; og (^fettstoffer og de beslektede steroler. Alle levende ting på denne jord som har fått sin 891

biokjemi studert synes å være bygd opp av disse grunnleggende mole­ kyler; og skjønt relativt få arter har blitt studert, skulle de danne et representativt utvalg. Her synes det som om aminosyrene, eller i det minste de enklere av dem, er de mest primitive, og de er faktisk av Miller6-202 blitt framstilt fra ammoniakk og karbondioksyd påvirket av lys. De nitrogenholdige ring-komponenter synes å være utvidet fra den første ved ringformasjon og dehydrogenerering. Sukker og karbohydrater synes nå å være produsert ved fotosyntese fra karbondioksyd og vann, men dette er en komplisert prosess, og opprinnelig kan de godt ha kommet fra den

274. Modell av molekylet til et lysozom-ensym fra en hønes eggehvite. Moleky­ lets struktur ble bestemt av røntgenstråle-studier. Kjemisk er det funnet at det inneholder et polypeptid (protein) og strukturelt har man påvist at dette strekker seg rundt molekylet slik stålstråden på modellen viser.

892

første gruppen ved å kvitte seg med nitrogen. Opprinnelsen til fettstof­ fer og steroler er først nå blitt klarlagt, men de kan ha forekommet svært tidlig, etter som tilsvarende former finnes i meteoritter (3.6., 11.10.). Det er ikke bare forekomsten av relativt begrensede grupper av basiske molekyler som avdekker opprinnelsen av det nå eksisterende liv, men også forekomsten av felles syntese- og nedbrytningslinjer i alle levende organismer, der plantene er særlig dominerende i første tilfelle og dyrene i det andre. Det faktum at ethvert dyr kan få noe næring fra alle planter, når en ser bort fra de giftige, og at til syvende og sist alle dyr lever av planter, viser at det biokjemiske liv utgjør en enhet. Hvordan enzymer virker

Denne enheten blir opprettholdt gjennom aktiviteten hos forbundne kjedereaksjoner som nå blir katalysert av enzymer, skjønt de nåværen­ de enzymer ikke kan ha vært de første molekyler med denne rollen. Forståelsen av enzymenes aktivitet, der en liten partikkel av tilmed grov bearbeiding, som osteløype eller malt, kan transformere en enormt mye større kvantitet av det såkalte substrat, som melk eller stivelse, måtte vente til enzymene kunne prepareres i en noenlunde ren tilstand. Dit nådde man ikke før i midten av tjueårene, og hittil er det bare noen få enzymer som har gjennomgått krystalliseringstesten, selv om noenlunde rene bearbeidinger av hundrevis av andre er kjent. Først når enzymene er blitt renset, kan deres enorme effektivitet bli riktig vurdert.6183 Et molekyl av et enzym som peroksydase kan aktivi­ sere en million hydrogen-peroksider per sekund. Den grunnleggende betydning av denne renselse var å påvise at et upreparert enzym, det såkalte gjæringsenzym (zymase), ikke med et slag forvandlet sukker til alkohol og karbondioksyd, men at gjæringsprosessen ble gjennomført av omkring tjue atskilte enzymer som hvert var ansvarlig for et særskilt kjemisk skritt - ved å flytte et atom fra substratmolekylet eller å skifte en kjemisk binding. Det viste seg faktisk at de biologiske forvandlinger av de kjemiske substanser i cellen liknet svært meget på dem som går for seg i moderne kjemiske fabrikker, der det enkelte reaksjonskar bare utfører en enkelt operasjon og leverer det forvandlede materiale over til neste for viderebehandling. Dernest fant man at hvert enkelt skritt bare innebar en meget liten energiforandring, noe som sørget for at reak­ sjonen kunne fortsette ved forholdsvis lave temperaturer uten å gi fra seg nok varme til å heve den merkbart. Et system for enzym-transformasjon er å likne med et par trinn som gjør det mulig for reaksjonselementene å komme over en stor energibarriere uten å trenge den energi eller høye temperatur som skulle til for å hoppe over i et sprang. Så snart enzymene kunne renses, ble det åpenbart at de fleste var, eller inneholdt, proteiner. Det hadde lenge vært kjent at proteiner eller 893

eggehviteholdige substanser, som eggehvite eller magert kjøtt, fantes i alle levende celler, og i herdet form i integumenter, som silke, ull og horn. Engels refererte allerede i 1877 til liv som «proteinets eksistensform». Her begynte det for første gang å vise seg i det minste en grunn til betydningen av enzymene i renset form: Deres evne til å fremme biokjemiske forandringer. Seinere vil det bli mer å si om proteinenes struktur. Her er det nok å tilføye at de fleste protein-enzymer er sammensatt av store oppløselige molekyler bestående av tusen eller enda flere atomer som inneholder både syre- og alkalin-grupper.

Biokjemiske metoder

Det er prinsipielt omkring enzymenes virkemåte at de biologiske meto­ der har utviklet seg til noe som atskiller seg fra den fysikalske - eller organiske kjemis metoder. Biokjemiens kunst består i fra et stykke knust vev - som lever eller sædspire - å utskille de forskjellige enzymer det inneholder. Ved siden av å bruke alle kjemiens gamle og nye teknikker, opererer biokjemikeren med effekter som han har lært og tilpasset fra enzymene selv. Det er ofte mulig å bruke visse droger til å forgifte eller inaktivisere visse spesielle enzymer og dermed stoppe kjeden på et tilsvarende tidspunkt og finne det mellomliggende pro­ dukt. Selve enzymets aktivitet målt etter hvor raskt det transformerer substratet kan tjene til å spore det opp. En mer aktiv preparering må inneholde mer enzym. Hvis ingen ytterligere fraksjonering synes å forbedre aktiviteten er det sannsynligvis ikke langt fra å være rent. Heksegryta

Denne konsentrasjonsmetoden basert på en særlig aktivitet er et av de mest virksomme hjelpemidler biokjemikerne har tatt fra den klassiske kjemi - ekteparet Curie brukte den til å isolere radium - og i sin tur hadde den utviklet den fra gruvefolkenes praksis. Ved å bruke disse metoder kan en så snart en aktivitet er observert ettersøke materialer som besitter den i betydelig grad, og når den beste er funnet kan den raffineres og ofte i løpet av prosessen gi involverte substanser uventede egenskaper. Råmaterialene er like forskjelligartede som dem en finner hos den primitive medisinmann eller Machbeths hekser. Kok no, kjele, kryp som kryr, ormekjøt frå aude myr, firfislauga, skinnvengveft, frosketå og bikkjekjeft, hoggormtunge, stålormsår, ugleveng og firbeinslår, helvetkok til last og lyte stramt og sterkt i kjelen flyte! (Hartvig Kirans overs.)

894

Nå er de imidlertid ikke lenger blandet sammen, men omhyggelig skilt fra hverandre. Det var på denne måten at ikke bare enzymene, men også vitaminer, hormoner og antibiotika ble oppdaget og raffinert. Fem tiårs tålmodig arbeid blant en voksende flokk biokjemikere har klarlagt en del komplette reaksjon skjede r og funnet omkring hundre enzymer og andre biologiske aktive substanser - i Storbritannia var det bare femti medlemmer i Biochemical Society i 1911, mens det i 1965 var over 3 500. Av de aktive substanser med små molekyler har en god del vært analysert og enkelte syntetisert med metoder fra den organiske kjemi.

Coenzymer Etter hvert som reaksjonskjeder undersøttet av enzymer ble studert mer omhyggelig, fant man at proteinene i enzymene ikke agerte alene. Like nødvendig for reaksjonsprosessen var noe materiale som ikke var av protein, vanligvis oppløselig og av liten molekylvekt. Den første av disse coenzymer - cozymase - ble oppdaget av Harden (1865-1940) og Young i 1906, og ble av Elvehjem i 1937 identifisert som en dinuklotid av nikotinsyre, anti-pellagra vitaminet. Det er ikke kjent like mange coenzymer som enzymer, men samme coenzym kan agere på atskillige enzymer. I mange tilfeller har en funnet at coenzymenes funksjon er å ta imot og slippe videre atomer eller små molekyler som blir frigitt av enzymets hovedreaksjon. Riboflavin, f.eks. fungerer som en hydrogengiver for forvandling av oksygen til hydrogen-peroksyd.

Respiratoriske pigmenter Et protein-enzyms forbindelse med et lite men aktivt molekyl, viser den nære parallellisme mellom enzym-aksjon og virkningen av de såkalte respiratoriske pigmenter, som blodets hemoglobin eller cellens cytokrom. Disse består av en protein-globulin som er løst bundet til en klart farget og vanligvis metallholdig porfyringruppe. Denne kombina­ sjonen synes å gjøre det mulig for små molekyler som oksygen å holde seg svært lett bevegelige slik at de villig kommer på plass og slippes videre. De respiratoriske elementer bidrar dermed til gjennomføringen av det kritiske skritt det er å introdusere og flytte videre små molekyler . i det biologiske system. Sporelementer

Deres særegne egenskaper avhenger svært meget av det assosierte metall: Således er det bare jern som vil være virksomt i hvirveldyrenes blodpigment - hemoglobin -, mens det er vanadium i det beslektede pigment hos sjøpunger og kopper i sneglenes blodpigment. Da disse 895

275. Et nakent ørkenlandskap på ca. 24 millioner mål i Sør-Australia er ved bruken av sporelementene zink og kopper forvandlet, slik at mineralmangler som tidligere forhindret bosetting er blitt avhjulpet. Ørkenkratt ved siden av gjenvunnet land viser hvor effektiv behandlingen har vært.

substanser er meget aktive og det bare trenges ett atom av metallet for et proteinmolekyl som inneholder omkring 5000 atomer, er den mengde metall som skal til meget liten. Men uten det vil systemet ikke arbeide og dyret eller planten dø. Dette er forklaringen på at det er funnet mystiske beinsykdommer hos kveg og får på beiter med mangel på et eller annet metall. Sykdommen hos kveg, f.eks. kan nå kureres ved anvendelse av ca. 2 kg kobolt pr. mål. Bruken av slike sporelementer vil sannsynligvis utvide området for regningssvarende jordbruk be­ traktelig. Fotosyntese

Porfyriner er fargede molekyler, det vil se at de reagerer på synlig lys. Det er derfor ingen overraskelse at en kan finne et av dem - klorofyll som det i overveldende grad mest utbredte og vellykte lysfanger-molekyl i fotosyntesen. Gjennom dette ene molekyl passerer all den sol­ energi som får plantene til å vokse, dyrene til å bevege seg og menne­ sket til å tenke. Fotosyntesens råprodukt i de høyere planter kan synes enkel nok. Karbondioksyd blir tatt inn fra luften, redusert til karbon, kombinert med vann og omdannet til et karbonhydrat - sukker, stivelse eller cellulose - og den ekstra oksygen som blir gitt tilbake til luften. 896

Den virkelige prosess, som nå på det nærmeste er klarlagt gjennom arbeider av hele hærskarer av biofysikere og biokjemikere, blant hvem Van Niel, Calvin og Kamen er særlig berømte navn, har vist seg å være langt mer komplisert. Det viser seg at i klorofyllkomets første trinn er lyset brukt til å lade visse mellomliggende coenzym-liknende moleky­ ler elektrisk og at den oppsamlede energi brukes til skritt for skritt å bygge opp atmosfærisk CO2 til sukker og andre biologiske molekyler, mens det nødvendige hydrogen ekstraheres fra vann og dermed frigir oksygen til å komplettere atmosfæren. Oppdagelsen av respirator-pigmentets skapelsesakt, enzymet og coenzymet, pekte ut veien til forklaring av fenomener som lenge hadde vært kjent: De voldsomme virkninger av visse substanser på store organismer, tilmed når de anvendes i ekstremt små kvantiteter. Denne viten går faktisk tilbake helt til den eldre steinalder, ved den første oppdagelse og bruk av gift. Ordet toxon på gresk står for pil og gift. I noen få enkle tilfeller kan en gifts virkemåte forklares. Cyanid og kullos, f.eks. virker ved å binde seg fastere til hemoglobinets hematin og oksydative enzymer enn til den oksygen de skulle bære, slik at hovedmekanismen for transport av oksygen blokkeres.

Oppdagelsen av vitaminer

Betydningen av meget små kvantiteter av kjemikalier i biologiske prosesser ble paradoksalt nok i moderne tid oppdaget nærmest den bakvendte veien, ved virkningen av at de manglet. I tidligere tider ble mange sykdommer, og det med rette, tillagt mangelfull diett. Av disse sykdommene var kanskje skjørbuken, sjømannssyken, den viktigste. Det var også den første som ble anerkjent som en mangelsykdom. Allerede i det attende århundre hadde kaptein Cook holdt sitt mann­ skap friskt ved stadig å sørge for tilgang på frisk frukt. Men denne kunnskap var ikke vitenskapelig og den holdt på å bli glemt i det nittende århundres høykonjunktur for bakterier som grunnlag for sykdomsteorier. Det var Hopkins geni6189 som først rettet oppmerksom­ heten på at det for en fullverdig diett krevdes tilstedeværelse av små mengder av substanser, som hvis de manglet, førte til stans i veksten eller tilsynekomst av degenerative symptomer. Disse tilleggsfaktorer som siden ble kjent som vitaminer, gav umid­ delbart støtet til forserte biologiske'studier, fordi her endelig kjemika­ lier kunne brukes, og brukes umiddelbart, til kurative formål. Så snart den idé slo igjennom at en særskilt tilstand skyldtes en mangel, ble det en sak som førte med seg hardt arbeid og en kjemisk teknikk for å finne ut hva mangelen bestod i, for å isolere de substanser som kunne kurere den, for å bestemme deres formler og endelig syntetisere dem. Det oppstod naturligvis mange vanskeligheter, skjønt mange vitaminer var enkle, som f.eks. vitamin C eller askorbinsyre, først isolert av Szent897

276. Underernæring kan ta mange former. Proteinmangel har ført til ødem, hudsår og ukrøllet grått hår hos barnet på bildet. Proteinrik mat kan virke som kur. Fotografert for FAO av M. Autet.

Gydrgi, som definerte vitamin på en paradoksal måte som «en substans som gjør deg syk om du ikke eter den». Andre vitaminer var i sannhet høyst kompliserte. Det som først ble kalt vitamin B, viste seg å inne­ holde minst femten forskjellige substanser, som hver for seg trengtes for utøvelsen av ulike kroppsfunksjoner. Mange, muligens alle, vita­ miner synes å fungere som coenzymer og mange representerer der de normalt forekommer i næringsmidlene, bare de som organismen har mistet evnen til å syntetisere.

Sosiale virkninger av kjennskapet til vitaminer

Oppdagelsen og isoleringen av vitaminer, og bestemmelsen av de mengder av hver som er nødvendig for å bevare helsa, betydde i prinsipp den første tilnærmelsesvis fullstendige og kvantitative be­ dømmelse av menneskets næringsbehov. I det tjuende århundre kunne 898

vitenskapen dermed overrekke mennesket et middel til sikring av et godt liv for folk i hele verden, så langt det kan skje ved den maten det spiser. Vitaminer er ganske bra utbredt og følgelig inneholder en blan­ det og fullstendig kost alltid nok av dem. Det er derfor mangelsykdommer først og fremst er fattigdoms-sykdommer som fullstendig kan kureres ved god økonomi og et godt styresett. Mens f.eks. rakitt, med dens forvridde lemmer, var så alminnelig i England at den ble kalt engelsk syke, er det nå vanskelig å finne noe tilfelle. Dette er et resultat som først nylig er oppnådd, og det skyldes at helsetjeneste for mor og barn er blitt etablert. Så seint som i 1931 viste en stikkprøve at over 80% av skolebarna viste et eller annet klinisk tegn på rakitt. Derimot går det ikke så bra med underpriviligerte folk. I store deler av Afrika eksisterer beriberi fremdeles, mens pellagra er alminnelig i Italia og sørstatene i USA. Det verdifulle ved vitenskapelig forskning i disse tilfellene var at den brakte fram i dagens lys fakta om ernæring som tidligere hadde blitt rotet sammen i alle slags irrelevante betraktninger. Det var altfor lett å tilskrive fattigfolks sykdommer drukkenskap og laster, og så lenge det ikke kunne ses at de var underernært og døde på grunn av mangel på mat, ble det antatt at alt som kunne gjøres for dem var gjort. Med den nye kunnskap kunne det nå ikke lenger holdes skjult at det faktisk var en forbrytelse mot menneskeheten å holde tilbake gode vitaminrike næringsmidler. Når først denne kunnskap var etablert og allment kjent var det ikke lenger mulig å tolere ting som innebar en effektiv forkrøpling og lemlestelse av mennesker på grunn av sosiale forsømmelser. Karakteristisk nok var det ikke den slags betraktninger, men snarere tanken på de militære styrkers evne til å kjempe i den annen verdens­ krig som førte til en helt effektiv og offisiell innsats av anvendt ernæringsvitenskap. Dette ble gjort med så god virkning at det var mulig å holde den britiske befolkning i en bedre sunnhetstilstand enn før krigen på en betydelig redusert matmengde, som om en ikke hadde hatt kjennskap til vitaminer, uungåelig ville ha ført til en betydelig fore­ komst av mangelsykdommer, i første rekke blant barn, og dessuten til en alminnelig økning av epidemiske sykdommer. Hormoner

Betydningen av spesielle molekyler i svært små mengder var imidlertid ikke begrenset til molekyler funnet i næringsmidler. Samtidig med disse forskninger, foregikk det andre som viste at mange kroppslige tilstander var avhengig av tilstedeværelsen av minimale mengder av substanser produsert i kroppen selv, og hvis funksjon hadde vært et mysterium for tidligere anatomer. Dette førte til oppdagelsen av en ny gruppe substanser, hormonene, eller budbringeme, som E. H. Starling (1866-1927) først kalte dem i 1905, som f.eks. østrogen og de beslekte­ 899

de ovarialhormoner forbundet med den kvinnelige seksualsyklus og diegivning. Et annet er thyroksin, der manglende evne til å produsere stoffet kan føre til struma og kretinisme. Jod er nøkkelelementet i thyroksin, og i mange områder er en mangel hovedgrunnen til disse sykdommer, som kan forebygges ved en tilfredsstillende tildeling av jodider. I andre tilfeller, som med insulin, var problemet mer kompli­ sert, hormonet var selv et protein og det har ennå ikke vært mulig å syntetisere det. Diabetikere er avhengig av en hormonproduksjon som foregår i en annen organisme eller av insulin utvunnet fra kvegs eller fårs bukspyttkjertel. Ulykkeligvis er forekomsten av diabetikere rundt om i verden større enn den mulige tilførsel av insulin fra dyr. Om vi ikke er villige til å tolere at hundrevis eller tusenvis av mennesker skal dø av årsaker som kan forebygges, må det gis full støtte til den mest målbe­ visste innsats for å syntetisere insulin eller insulin-erstatninger. Plantehormoner

De gode resultater av vitamin- og hormonforskning har ikke vært begrenset til dyr. Went og andre begynte i 1928 ved hjelp av biokje­ miske midler å studere hvordan plantevekst ble påvirket av ytre stimuli som lys og gravitet. Å si at planter naturlig vokser oppover og mot lyset betyr ganske enkelt å la vanetenkning skjule uvitenhet. Å måle hvordan de vokser er et vesentlig skritt i retning av forståelse; men bare ved eksperiment, kontroll og variering av miljøforhold kan det bli mulig å forstå prosessen. På denne måten ble det oppdaget at naturstoffet auxin produserte lengdeceller og dermed vekst, som kunne være enten rett eller kroket, alt etter som auxinet er jevnt eller ujevnt fordelt. Seinere har en funnet at kunstsubstanser, kjemisk ikke særlig like det naturlige auxin, hadde liknende virkninger. Disse hetero-auxiner er nå brukt i utstrakt grad til fremme av vekst, først og fremst for å få stiklinger til å slå rot. I større doser fører de til uregulert vekst og død, og de er etter hvert tatt i bruk til bekjempelse av ugras. Det er karakteristisk for den kapitalistiske verdens sykelige tilstand at andre arter i dypeste hemme­ lighet og med store kostnader blir utviklet med sikte på å sprenge i filler menneskekropper i biologisk krigføring, og at de faktisk er blitt utprøvd uten virkningsfulle protester mot bønder i Malaja av britene og i SørVietnam av amerikanerne. Studiet av vitaminer og hormoner, og i enda høyere grad de drama­ tiske effekter i den praktiske håndtering av dem, gjør det meget fristen­ de å slutte med å tenke på organismene som mekaniske maskiner, men som kjemiske, hvis atferd i sin helhet er bestemt av totaliteten av de aktive faktorer som står til deres rådighet. Erfarne biologer og med dem også biokjemikere har merket seg: Om anvendelsen av et spesielt kjemikalie gir et bestemt fysiologisk resultat, følger det ikke av seg selv at det er det samme eller et meget nært beslektet kjemikalie som under 900

gunstige vilkår gir det samme resultat. Det er mange andre kjemiske og nevrologiske faktorer å ta hensyn til, og det samme resultat kan nås på svært forskjellige måter. Denne kunnskap burde likevel ikke føre til noen altomfattende skeptisisme eller mystisisme i biologien. Rett for­ stått burde det heller være en spore til en mer omfattende biologisk forskning. Immunologi Hittil har vi lagt vekten på molekylenes aktivitet i organismene. En del har en annen egenskap, en spesialreaksjon som også på en eiendom­ melig måte er knyttet til proteiner. Pasteur hadde i reaksjonen på fremkalt immunitet nærmest ved en tilfeldighet oppdaget hvordan en harmløs vaksine tatt fra en ekstrakt fra døde bakterier kunne immuni­ sere en pasient mot angrep fra samme bakterier i et virulent stadium. Dette ble utgangspunktet for den nye vitenskapen immunologi. Dens praktiske resultat kan fastslås ved den faktiske utryddelse av sykdom­ mer som difteri.

277. Elektron-mikrografi av influensa-virus. Viruset er mindre en bølgelengden av lyset og kan derfor ikke observeres i et optisk mikroskop. Viruset er av en størrelsesorden av milliontedeler av en cm. Fotografiet er tatt for Verdens Helseorganisasjon.

901

I det vesentlige representerer dette bare et nytt steg på veien til avklaring av den prosess som gjennom millioner av år har beskyttet dyr fra smittsomme sykdommer. Erkjennelsen og bruken av dette middel ligger også skjult i fortidens mørke. Ingen kjenner til opprinnelsen av koppervaksinasjonen som lenge har vært praktisert i Østen, men det er lite den skylder vitenskapen. Men det var derfra at Jenner i 1796 kom fram til sin vaksinasjonspraksis, som var viktig fordi det var den første vitenskapelige bruk av prinsippet om beskyttende immunisering, tradi­ sjonelt kjent av budeier når det gjelder den mildere form for sykdom­ men hos kveg. Det kom til å gå nærmere åtti år før dette gjennombrudd ble fulgt opp, og det var ikke før i dette århundre at prinsippet om immunitet fikk noen bred tilslutning. Det samme opplevde en siden, da den gamle metoden med blodtransfusjon ble alvorlig prøvd på menne­ sker. Blodgrupper Til å begynne med forekom det at alvorlige ulykker blandet seg med de gode resultatene. Det ble oppdaget at proteiner i enkelte personers blod var av den beskaffenhet at de reagerte på og faktisk utfelte blodceller fra andre slags personer. Dette var begynnelsen på Landsteiners studie av blodgrupper, som kom til å vise seg av så uvurderlig verdi, når det gjaldt å redde menneskeliv i krig som i fred. Begge disse reaksjoner skyldes det faktum at proteinene er i høy grad spesielle, at hvert særeget protein i kroppen kan fungere som en aktiv produsent av antistoff som vil utskille dette og bare dette protein i framtiden. Meka­ nismen i denne reaksjon er fremdeles uklar, men tilstrekkelig er kjent til å vise at bare en særskilt del av proteinmolekylet er involvert. Et fortsatt studium må nødvendigvis kaste lys over de biologisk vesentlige detaljer i proteinstrukturen. (3.6., 11.3)

Stoffskiftet (metabolisme) Et av biologiens sentrale problemer knytter seg til stoffskiftet. Som allerede nevnt har en del av stoffskiftets prosesser - f.eks. forbren­ ningen av sukker - blitt mer eller mindre klarlagt. Men det er fremdeles atskillig som må gjøres, og studiet av stoffskiftets konstruktive del eller anabolisme er så vidt kommet i gang. Men en ting er helt nylig blitt klart, især ved bruk av sporelementer, det er at både anabolismen, eller oppbygging av forbindelser fra enkle strukturer i kroppen, eller katabolisme eller nedbrytningen av dem, finner sted i et langt raskere tempo enn en før har antatt. Molekylene i kroppen vår og i alle organismer er i en uavbrutt rekonstruksjonstilstand, og atomene flyter gjennom dem i en nesten uopphørlig strøm. Det er sannsynlig at ingen av oss har mer enn noen få igjen av de atomer vi begynte livet med, og tilmed som 902

voksne skifter vi sannsynligvis ut det meste av materialet i kroppen vår i løpet av noen få måneder. Den biokjemiske karakter av livet som en prosess Det som er permanent i et individuelt liv er ikke materien, men former og reaksjoner hos de molekyler som organisk oppbygde vesener består av. Organismens til enhver tid foreliggende materie synes betydnings­ full hovedsakelig fordi den trengs for å gjennomføre de kontinuerlige sykler av kjemiske forandringer som utgjør livet. Disse forandringer må være mer eller mindre balansert i hver enkelt levende celle, på samme måte som de er det også i organismen som helhet. Dette inne­ bærer - mer eller mindre - at disse sykler aldri blir fullstendige, verken innenfor den enkelte celle eller i organismen som helhet, at veksten eller degenerasjonen er en lov for hele levetiden, et Ijernt ekko fra den «utvikling og nedbrytning» som i følge Aristoteles hersket i den jor­ diske sfæren. (1.2., 4.6). Videre kan en med Claude Bernard si at denne balansen er stabil innenfor visse grenser: Organismen reagerer med sikte på å holde både sitt indre og sitt ytre miljø konstant. Det er bare når grensene overskrides og en type forandring kommer ut av styring at den levende cellen eller organismen slutter å fungere på en koordinert måte (eller dør som vi sier). Også etter at dette har hendt er det mange av bestandelene, slik som enzymene for cellens vedkommende, eller hele celler når det gjelder organismen, som for en tid fortsatt er like virksomme som før. Det vesentlige trekk ved en organisme så lenge den er i live, er prosessenes rekkefølge og koordinering snarere enn en hvilken som helst konstruksjon av inaktiv materie. Når en tar med hele livet på denne planet, kommer betydningen av prosess enda mer i forgrunnen. I reproduksjon som i vekst er prosess-syklene modifisert, men i et meget lavere tempo. De faktiske prosesser og strukturer som holder dem gående får sin fulle mening bare når de blir sett på som et produkt av en lang utvikling, i første rekke en kjemisk utvikling. Utforskningen av de fundamentale kjemiske prosessers natur i den levende materie har først tatt til i de seinere tiår og er nå inne i en aktiv fase rik på oppdagelser. Alle disse prosesser synes å være forårsaket av enzym- og coensym-systemer. Faktisk vil det komme til å vise seg at mesteparten av de frie proteinmolekyler i cellene fungerer som enzy­ mer. Coenzymenes rolle synes å være av helt avgjørende betydning, og det gjelder særlig de fosforholdige nukleotider - nukleinsyrens kompo­ nenter. De synes å være bindeleddet mellom de energiutløsende, kataboliske prosesser og de energiabsorberende og strukturbyggende anaboliske prosesser.6-198 Som vi har sett foregår disse enzymstyrte forvandlinger i små energitrinn og de gjør det mulig for organismen å gjennomføre meget om903

fattende kjemiske forandringer uten noen markert temperaturstigning. Liv er med Fernels ord6-222 «en beskjeden flammeløs ild». (2.5., 6.4.) De reaksjoner som forekommer i organismene og i de kjemiske rela­ sjoner mellom organismene, fra gjensidig fordelaktig symbiose til di­ rekte fortæring eller parasittisme, utgjør en del av et komplisert, sammenkjedet kjemikalsk system. I den fullt utviklede biosfæren, slik den i det minste har fungert i minst 3000 millioner år, er det forholdsvis få organiske molekyler som for godt er sjaltet ut; men de som er, f.eks. kull og olje, har den største verdi for mennesket. De fleste går rundt i endeløse sykler av forvandling gjennom dyr, plante og bakterie og så tilbake til dyr igjen. Hele biosfæren kan betraktes som et eneste utvik­ let biokjemisk system. Det er ingen grunn til å tro at dette er det eneste mulig system av dette slag i universet. Det kan være andre biologiske transformasjonssystemer på andre planeter, noen mindre og noen mer effektive enn vårt eget.6156- 6-211

De levende organismers termodynamikk Den spesifikke og kontrollerte natur som kjennetegner energiutvekslingene i levende systemer kan, sammen med den raske strøm av materie gjennom dem, langt på vei forklare det tilsynelatende paradoks at de synes å motsi den andre termodynamiske lov, som krever at entropien i ethvert lukket system alltid må øke, eller at graden av uorden øker med tiden. (2.5., 9.1.) Nå synes organismer gjennom lange tider å opprettholde tilnærmet den samme grad av orden gjennom det meste av sin levetid. Faktisk øker de denne orden når de vokser og reproduserer, og taper den først ved døden. Det var noe en trodde innebar et guddommelig ordnet og hensiktsbestemt arrangement, men en innser nå at det er en enkel konsekvens av det faktum at en levende organisme ikke er et lukket, men et åpent system. Som Prigogine nylig har påvist6-215, øker ikke entropien, den tenderer bare mot en fast verdi. Termodynamikkens andre lov er faktisk bare et spesialtilfelle for lukkede systemer. Denne kunnskap fjerner ethvert behov for å se på det termodynamiske aspekt ved stoffskiftet og organismens vekst som noe spesielt livsviktig, den betyr for de organiske energiforandringer i det tjuende århundre hva Wohler betydde for den organiske materie i det nittende. Men den løser ikke livets problem, den fjerner bare et skinnproblem som det har vært blandet sammen med. Den lar det avgjørende problem stå uløst, det problem det er å gjøre rede for opprinnelsen til og utviklingen av det uopphørlige foranderlige, men i det vesentlige stadig gjentatt mønster, for de strukturer og prosesser som karakteriserer de levende organismer.

904

11.3 Molekylar biologi

Dette emnet som nå regnes for en særskilt del av den molekylare biologi har på den ene side sitt utspring i biokjemien og på den annen side i framgangen innen analysen av krystallstrukturen. Den klassiske orga­ niske kjemi, elektron-mikroskopien og genetikken har også gitt sine bidrag. Det vesentlige trekk ved molekylarbiologien er at den befatter seg med struktur og funksjoner hos enheter av dimensjoner som er mindre enn de celler som er studert ved biologiske metoder, i første rekke gjelder det proteinenes og nukleinsyrenes molekyler. Det er nå blitt en av de mest spennende og raskest voksende grener innen den biologiske vitenskap. Det er svært vanskelig å si nøyaktig når det begynte. En bør likevel kunne si at det hele tok til med W. T. Astburys (1898-1961) tidlige studier av ullens struktur i begynnelsen av 1930årene, og den fikk sin første offisielle anerkjennelse ved utnevnelsen av Astbury som professor i biomolekylar struktur i 1945. De biomolekylare studier representerer i sin helhet et til det ytterste fast og sammenhengende forskningsfelt gjennomført ved uformelle og på sett og vis tilfeldig organiserte operasjoner på forskjellige arbeids­ områder. Feltet kan deles opp i historien til studiet av proteinmolekylenes fibrøse og krystallinske struktur, studiet av nukleinsyrer og av de viruser som selv er nykloe-proteiner og inneholder begge komponen­ ter. Disse studier førte til den store kombinasjon som gjorde det mulig i prinsipp å utarbeide de gjensidige relasjoner mellom proteiner og nuk­ leinsyrer og har begynt å indikere den nøyaktige koden hvoretter nukleinsyrene har bestemt de forskjellige proteiners struktur.

Proteinmolekylenes strukturer Studiet av proteinstrukturene begynte sin tidligste historie med den mer nøyaktige klarlegging av enzym-mekanismen og prepareringen av visse enzymer så som urease og pepsin i krystallinsk form. Allerede i tjueårene begynte det å vise seg hvilken vesentlig rolle proteinene spilte i levende organismer. De gir på samme tid individualitet og aktivitet. Sammenliknet med de fleste molekyler som forskere innen organisk kjemi syslet med, er proteinene meget kompliserte. For det første er deres molekyler store - for store for ordinære kjemikalske målemetoder, men store nok til å underkastes fysisk måling, slik Svedberg påviste da han skilte dem ved hjelp av den høye rotasjonshastig­ heten i ultrasentrifugen, en slags hundre ganger forsert melkeseparator. Det mest forbløffende var at de kunne krystalliseres, det vil si at millioner av proteinmolekyler av samme slag kunne passe sammen - «i rekke og rad», med Newtons ord - like regelmessig som de enkleste atomer i anorganiske krystaller. Dette innebærer at proteinmolekyler 905

av et hvilket som helst slag i det vesentlige er identiske. Denne identitet behøver ikke være absolutt - ned til siste atom eller binding - men krystalliseringen betyr at flesteparten av molekylene ikke avviker fra hverandre i størrelse eller form med mer enn noen få prosent. Eksistensen av proteinkrystaller gjorde det mulig å utforske protein­ strukturen ved hjelp av den samme røntgenstråle-analyse som tidligere hadde vært anvendt på organiske krystaller. Dette ga eksakte målere­ sultater for størrelsen på proteinmolekylene, som omfattet molekyler med fra 1000 til millioner atomer-de fleste karbon, nitrogen, oksygen og hydrogen. Man fant også en del av forklaringen på at molekylene ble holdt sammen. På den kjemiske siden ble det viktigste arbeid utført av Emil Fischer (2.5., 9.4.), det hadde vist hvordan proteinene kunne bestå i kjeder av aminosyrer, og det ga de sikreste nøkler til forståelse av deres struktu­ rer. Det første avgjørende skritt på denne veien var den bestemmelse Sanger i 1952 ved hjelp av papir-kromatografi foretok av aminosyrenes nøyaktige orden i de to kjedene som utgjør insulinets molekyl, noe som førte til bestemmelse av aminosyrenes orden også i mange andre pro­ teiner. Dette har hittil vært den største triumf for den analytiske kjemi. Men de kjemiske analyser sa i seg selv ikke meget om de mest interes­ sante trekk ved proteinene, deres evne til å utøve kjemiske transforma­ sjoner, slik enzymene gjør det, eller evnen til å forme aktive fysiolo­ giske molekyler ansvarlige for muskelkonsentrasjonen, som alle ani­ malsk bevegelse beror på, eller til å lede nervebudskap.

Fiberproteiner

Både muskler og nerver er gjort av fibrøse proteiner, det samme gjelder de livløse deler av dyreorganismen, som f.eks. bruskens kollagen, hårets, neglenes og hornenes hornstoff og insekters og edderkoppers silke. Disse harde fiberproteiner kan på et vis betraktes som biologiske biprodukter, ekskreter tatt hånd om for strukturelle formål. Fibrøs cellulose spiller samme rolle i plantene og kitin for insektenes harde hud. Det er nettopp fordi de er faste, sterke og stabile at fiberproteinene har kunnet være av verdi for mennesket i primitive tider, og har dannet basis for de store ull-, silke- og lærindustrier. Av samme grunn ble de som de første av alle proteiner analysert ved hjelp av røntgenstråler. Marks og Astburys arbeid viste at de var kjeder av aminosyrer som syntes å være foldet eller tvinnet i elastiske mole­ kyler som ull, og rette i stive proteiner som silke. Dette har i høy grad vært med på å bygge opp en vitenskapelig basis for en modifisering av gamle teknikker og tilveiebringelser av midlene for framstillingen av nye tekstilfibrer. En ny rekke sekundære, fibrøse proteiner har vært produsert av naturlige dråpeformete proteiner, som f.eks. ardil av edestin fra jordnøtter; mens virkelig syntetiske proteiner, som poly906

benzol glutamate, nå kan frambringes i fiberform og true med å ta opp konkurransen med nylons helt kunstige polyamider. De dråpeformete proteiners struktur og tilblivelse Det er imidlertid et langt sprang fra den kunstige framstilling av fibrøse proteiner fra aminosyrer til en faktisk konstruksjon av aktive, såkalt dråpeformete molekyler slik de kan finnes i krystallinske proteiner. De fibrøse og de dråpeformete proteiner atskilte seg imidlertid ikke så sterkt fra hverandre som deres egenskaper syntes å antyde, det er nemlig mange tilfeller der det ene kan forvandles til det andre. I insulin f.eks. kan det prepareres en fibrøs form, og i muskel-aktin kan det prepareres en dråpeform fra dette normalt fibrøse protein. Nøkkelen til denne forvandling ble gitt ved Paulings teori om et spiralformet ar­ rangement der aminosyrer er stabilisert ved indre hydrogenbindinger, som danner det vi nå kjenner som proteinmolekylenes sekundcerstrukturer, og det gjelder både de fibrøse og de dråpeformete. Myoglobin og hemoglobin

Angrepet på det krystallinske protein ble først ført fram til et lykkelig utfall av Kendrew og Perutz som brukte klassiske krystallografiske metoder til å holde fast på repetisjonsmønstre ved innføring av tunge markøratomer som skulle fiksere fasene i de røntgenstråle-refleksjoner som muliggjør en beregning av atomposisjoner (3.6., 10.1). De første grove proteinanalyser som ble gjennomført av Kendrew viste at mole­ kylet i spermhval-myoglobin (en aparte kommentar til Moby Dick) bestod av sammenhengende Pauling-spiraler foldet sammen rundt det sentrale jern-holdige porfyrin, den del av molekylet som står for oksy­ geninnholdet. Dette er en såkalt t ert i ær-struktur, som er en spesifikk determinant av et proteins kjemiske funksjon og ligger utenfor rekke­ vidde av normale kjemiske analysemetoder. Seinere studier, forut for den kjemiske sekvensbestemmelse, har vist hvordan arrangementene var for atomene selv. I de mer kompli­ serte hemoglobin-strukturer har Perutz påvist at det er to par av nesten identiske sub-molekyler. Betydningen av en nøyaktig struktur ble brakt på det rene da det viste seg at en beskjeden forandring påført hemoglobin ved utbytning av en aminosyre førte til den spesielle sykdom «sigd-celle-hemoglobin», den første genetisk kontrollerte molekylar-sykdom som er påvist. Studiet av proteinstrukturer er fremdeles i sin begynnelse. Det kan med rimelighet antas at tertiær-strukturen, eller hvordan en kjede av aminosyrer som danner et enzym-molekyl er rullet opp, har atskillig å gjøre med tilknytningen til det substrat-molekyl som enzym-aktiviteten kan utløses på: Det er en slags jigg. Men hittil er ikke noe enzym-pro907

278. Molekyler av organiske substanser funnet i levende vesener er ekstra komplisert sammensatt. Bruken av røntgenstråle-krystallografisk teknikk ved J. C. Kendrew og M. Perutz har hjulpet til med å klarlegge strukturen til myoglobin og hæmoglobin, som begge er proteisubstanser (se s. 907). Denne krystallografen viser myoglobin. Hvor komplisert dette er kan en se ved å sammenlikne med en enkel anorganisk substans med mindre molekyler, slik en kan se på ill. 214.

teins struktur blitt fullt gjennomarbeidet. Heller ikke fins det ennå noen klassifikasjon av proteiner basert på deres struktur. Det kom imidlertid til å vise seg at all den innfløkte mangfoldighet som preger det dråpeformete protein er bestemt av aminosyrenes sekvens, særlig de bruer som er bygd mellom svært forskjellige deler av molekylet ved hjelp av svovel-svovei-ledd. Det sammenliknende stu­ dium av proteinstrukturer har bare så vidt begynt. Forekomsten av flere av disse forskjellige formene av protein i cellene kan til syvende og sist gi nøkkelen til den historiske utvikling av protein- og nukleinsyresynteser. (3.6., 11.3) 908

Nukleinsvrer

Oppklaringen av nukleinsyrenes struktur begynte langsommere enn tilfellet var med proteinene, først og fremst fordi nukleinsyrene ikke som enkelte fibrøse proteiner er funnet i en forholdsvis ren tilstand. Navnet på dem indikerer at de inneholder nuklein i sine celler. I rikelige

279. De organiske molekylers kompliserte natur beror ikke bare på deres stør­ relse men også på måten atomene de består av er arrangert. En modell av DNA-molekylet med dets dobbelte fosfatsukker-kjeder av atomer blir her de­ monstrert av genetikeren K. Mather. Et BBC-fotografi.

909

280. En modell av DNA-atomet som viser den dobbelte fosfatsukker-kjeden som omslutter basepar.

910

mengder ble de først funnet i gjær som raskt skiller seg og dernest i thymuskjertelen, særlig hos barn i raske vekstperioder. Forbindelsen mellom vekst og proteindannelse ble understreket i Caspersens arbeide i trettiårene. Det faktum at de absorberte ultrafiolett lys og tok opp visse fargestoffer markerte deres tilstedeværelse i store mengder i kromosomene, hvis forbindelse med genetiske forandringer og med reproduksjon allerede var kjent. Kjemisk viste de seg å være et kompleks av purine og pyrimidine nitrogenbaser, forbundet med en spesiell sukkerart; enten ribose i såkalt ribose-nukleinsyre (RNA) eller gjær-nukleinsyre, den dermed nærbeslektede deoxyribose i deoxyribosenuklein-syre (DNA), thymus-nuklein-syre. Sukkerartene ble i sin tur bundet sammen i fosfatgrupper og nukleinsyrene syntes å være de viktigste fosfatbærere i alle levende organismer. Et alvorlig studium av deres struktur ble påbegynt av Astbury i 1932 etter at de var blitt isolert og man hadde funnet at de var oppløselige i en klebrig væske som kunne trekkes ut i tråder som tydet på en fibrøs polymer struktur. Asbury viste at de fire nukleosider, purinene, adenin og guanin, og pyrimidinene, cytosin og thyanin (uridin i RNA) var stablet opp som mynter i rette vinkler til trådenes akse. Furberg påviste at ringen av sukkermolekyler var plassert i rette vinkler for at de skulle kunne gå sammen gjennom sukkeret og forme et polymer ved hjelp av fosfatene. Da Chargaffs kjemiske analyser viste at tallet på puriner og pyrimidiner var nøyaktig i balanse, satte Crick og Watson fram sin berømte hypotese om at arrangementet ikke dannet noen enkel spiral, men en dobbel, i det purinen i den ene kjeden ble bundet til pyrimidinen i den andre kjeden som den ble tvunnet sammen med. Dette ble deretter bekreftet ved en røntgenanalyse gjennomført av Wilkins og Franklin (1920-58). Skjønt også nukleinsyrer inneholder alle fire nukleosider, er det deres spesielle orden som er karakteristisk for hver særskilt nukleinsyre og den blir tilsynelatende automatisk overført når et nytt identisk nuklein-syremolekyl blir lagt inn i den gamles spole. Bildet av denne strukturen hos nukleinsyre-molekylene inneholder alt som er nødvendig for i prinsipp å godta en informasjonsførende transportstrimmel innbygd i selve den indre kjerne av hver eneste celle eller viruspartikkel. Molekylær reproduksjon Hva denne rent strukturelle oppdagelsen førte med seg var ganske voldsomt, det var den største enkeltoppdagelse i biologien. Den gjorde det mulig å knytte strukturen umiddelbart til hele den kunnskapsmassen som hadde blitt oppsamlet gjennom flere tiårs studier av genetikk og kromosomer. 911

Celleforskerne hadde lenge gått med tanken om at det vesentlige ved reproduksjonen, som åpenbart slik det kommer til syne gjennom mik­ roskopet begynner i kromosomene, består i en duplikasjon av den sub-molekylare struktur, og ved hjelp av enkelt logikk påviste de at dette ikke kunne være en korporlig duplikasjon eller noen slags enkel reproduksjon som ved trykking, i det denne alltid speilvender høyre og venstre, det kunne bare være en lineær reproduksjon der en linje gjentas punkt for punkt i lengderetningen. Nå danner en spiral i det vesentlige en opptvunnet linje og den nøyaktige parring av puriner og pyrimodiner gjorde det mulig å få en selv-reproduserende linje som åpnet veien for en nøyaktig reproduksjon av nukleinsyrens molekyl. At dette faktisk var mekanismen ble seinere påvist av Meselsom og Stahl ved hjelp av isotoper. Når først nøkkelen til molekylar reproduksjon var blitt funnet, lot måten å anvende den på, i proteinproduksjon og dermed i hele livets kjemiske mekanismer, ikke vente lenge på seg. Det skjedde vesentlig gjennom studiet av virus, som representerer livet i dets enkleste form, uten at det dermed er den mest primitive.

Virusstrukturer

Av virus fins det en rekke arter, fra de relativt store og kompliserte dyrevirus som fører til slike sykdommer som meslinger og småkopper, til de svært små som forårsaker utallige plantesykdommer og på dyr en sykdom som polyemitt. Selv bakteriene har sin virus, bakteriofagene, det siste ledd vi kan forestille oss i rekken «de større loppene som har mindre lopper som sitter på ryggen deres og biter.» Når de fører til sykdommer som kan overføres fra den ene organismen til den andre og også kan føre til epidemier, er virus ikke vesentlig forskjellig fra bakte­ rier. Det eneste er i virkeligheten at virus har evnen til å slippe gjennom filtre som kan brukes til å stoppe bakterier og at de er usynlige under et vanlig mikroskop. Når vi nå har fått det elektroniske mikroskop er virus blitt synlige og meget av deres grunnleggende struktur er klarlagt. Enda tidligere har Bernal og Fankuchen ved hjelp av røntgenstråler påvist at det første virus som hadde blitt isolert av Stanley og av Bawden og Pirie i 1934, var tobakkmosaikk-viruset (TMV), som var et kjeppformet legeme med en indre regularitet. I 1954 påviste Watson, Wilkons og Franklin at dette var et rørformet proteinmolekyl med en innvevd tråd av nukleinsyre. I de tilsynelatende kuleformede virus dannet proteinmolekylene en regelmessig polyedrisk hylse for nukleinsyren. Men på et svært vesentlig punkt atskiller virus seg fra bakterier: Hittil har de ikke blitt dyrket på noe kunstig materiale. Oppsamling av virus kan oppbevares uten synlig stoffskifte i årevis og likevel beholde hele sin virulens. Forbundet hermed er den åpenbare motstandskraft mot antibiotika. Viruspartikkelens proteinovertrekk har vist seg bare å 912

281. Tobakk-mosaikk-viruset er et rør som består av proteinmolekyler, hvor det er innvevd tråder av nykleinsyre. Forstørrelsen på dette fotografiet er 220000 ganger.

tjene som beskyttelse, mens den generative del var nukleinsyren. Så snart denne var trengt inn i cellen, redupliserte den seg gjennom den prosess som allerede er beskrevet, og det gjorde den på bekostning av hele cellens stoffskifte. Påvirket av viruset ble det cellens oppgave å framstille mer virus, siden også mer virusproteiner, som regel nok til fullstendig å ødelegge cellen og bare etterlate seg et kull med nytt virus klar til å infisere andre celler. Det ble oppdaget at viruset hadde en evne til å sette i gang reproduksjon av en særegen protein som er tilpasset dets egen nukleinsyre og bare den. Det var i stand til å overta styringen av cellens stoffskifte og vende det til eget bruk. 913

Ved selve det faktum at de kunne reprodusere, var det innlysende at virusene var organismer, det var også innlysende at de ikke var kom­ plette organismer, de var molekylare parasitter på organismer, en slags gauker. Vertene kunne være forskjellige, men viruset beholdt alltid sin identitet. Men denne brutale celleødeleggelse ble overgått av noen virus som var i stand til å inngå forening med selve cellens genetiske mekanisme og deretter bli overført fra celle til celle, ved celledelingen. For det meste har dette ingen annen virkning, men fra tid til annen bryter virus-nukleinsyren ut og reproduserer viruset fra en tilsynela­ tende frisk plante. Denne prosessen kan nok forbindes med utviklingen av i det minste visse krefttyper. (3.6., 11.6) Det var et spørsmål som umiddelbart reiste seg: «På hvilken måte var det egentlig at virus-nuk­ leinsyren kontrollerte offerets mekanisme for protein-syntese?» Dechiffrering av nukleinsyre

De DNA-hoidige virus har vist seg som det mest brukbare redskap til å finne beskaffenheten av den koden som forklarer hvordan de fire nukleinsyrenes arrangement kan gi den nødvendige informasjon til å bygge opp den spesielle rettlinjede proteinkjeden som inneholder de tjuefire aminosyrene i den behørige orden. Dette kan gjøres fordi det er mulig å få to virus-DNA-molekyler til å gå sammen inne i bakteriecel­ len. Hvis disse bærer forskjellige mutanter, eller hva vi kunne kalle trykkfeil i den nukleotide kjeden, vil deres natur avdekkes ved forhol­ det mellom de forskjellige virus-etterkommere de produserer. På den­ ne måten var det mulig for Crick og Brenner å påvise at nukleinsyrekoden opererte med en særskilt aminosyre og at noen av arrangemen­ tene kunne bestemmes analytisk. Dette arbeid kunne kompletteres med syntetiske studier. Det hadde allerede av Ochoa blitt påvist at nucleotidene ved en ganske enkel polymerisasjons-reaksjon kunne bygges opp til nukleinsyrer, enten av en eller to eller flere nukleotider, og den spesielle som ble bygd opp kunne bestemmes ved å innføre et stykke av fullstendig nukleinsyre som en slags mal, og den kunne så reproduseres i det uendelige. Med andre ord var reproduksjon av nyere livsformer blitt oppnådd i laboratoriet. Det avgjørende eksperiment ble utført av Nirenberg og Matthaei i 1961, da innføringen av den kunstige nukleinsyren poly-uridin førte til produksjon av det kunstige protein poly-feny-alanin. Dechiffreringsprosessen foregår nå med iver i mange laboratorier, skjønt det er helt på det rene at selve arbeidets omfang vil kreve tilstrekkelige midler til å overføre hele prosessen, eksperimenter og alt annet til datamaskiner, før vi kan få virkelig brukbar informasjon.

914

Nuldeinsyrer og proteinsyntese Selv om det allerede i 1953 var åpenbart at nukleinsyrene inneholdt koden til proteinsyntesen, krevde kjennskap til hvordan de fungerte ytterligere forskning, noe som åpenbarte uventede floker som dog lot seg løse. Studiene brakte først for dagen et slags lokalt hierarkisk system der DNA ligger i kjernen, mens den faktiske syntesen av proteinet fant sted i det ytre cytoplasma lokalisert i små masser, de såkalte ribosomer som inneholder RNA. De mekanismer som ble klar­ lagt gjennom Volkins og Astrachans arbeid viste at det første trinn i framstillingen av et nytt protein var reproduksjon av DNA i kjernen av en spesiell RNA-form, den såkalte budbringer-RNA, som inneholder den nødvendige informasjon til å konstruere et spesielt protein. Disse RNA-budbringer-molekyler beveget seg inn i celle-cytoplasmaet. Der var allerede samlet serier av aminosyrer som hver enkel var merket med en spesiell løselig RNA-komponent, det vil si med en kort lengde av nukleinsyrer. De løselige RNA-molekyler festet seg så selv til den foreskrevne plass på RNA-budbringer-molekylene og sørget dermed for at de ledsagende aminosyrer fikk den rette ordre for framstillingen av det spesielle protein. Aldri har Oscar Wildes sentens om naturens kopiering av kunsten blitt så godt illustrert, for dette er praktisk talt en reproduksjon av et moderne automatisk samlebånd i en molekylar målestokk, der hele prosessen er båndkontrollert på et selvproduserende bånd. Når en så tar i betraktning at dette blir gjort i hver eneste celle med minst to tusen forskjellige proteiner og det uten en eneste feil - for en enkel feil innebærer en mutasjon som normalt er dødelig — kan en få et visst begrep om livets virkelige mangfoldighet, slik det lå utenfor alle og enhvers, selv forskerens begrepsverden så seint som for tjue år siden. Arbeidet med å få til dette kunstferdige bildet, bare skissemessig og provisorisk, representerer en av mennesketankens største triumfer. Det er en ting som karakteristisk nok har krevd en veldig grad av innbyrdes kommunikasjon og samarbeid mellom forskere fra mange felter og som bare befinner seg i sin første begynnelse. Ytterligere triumfer og streiflys kan en med full trygghet vente seg i løpet av de kommende år eller tilmed måneder. Mekanismen ved proteindannelsen i cellene synes å være begrenset til dannelsen av de primære strukturer, det vil si, aminosyrenes orden i kjeden. Koden sørger bare for at uttrykket for rekkefølgen mellom de fire bokstaver i nukleinsyre-seriene reproduseres i samme orden som de tjuefire bokstavene i aminosyre-seriene. Dannelsen av atskilte proteinmolekyler er tilsynelatende forutbestemt av primærstrukturens or­ den, det vil si at de sekundære og tertiære strukturene følger av primærstrukturen. Til en viss grad kan sekundær- og tertiærstrukturene ødelegges og gjenopprettes ved rent fysikalske metoder. Dette be915

tyr faktisk at en lineær kode kan transformeres til en tredimen­ sjonal. Alle de mer kompliserte strukturer i cellen synes også å være basert på sammenføyde proteinenheter. Fibrer som kollagen og muskel, intracellulare membraner som kjernehinnen og de som danner mitokondribe, har alle et proteinelement. Kanskje de aller viktigste av organellene i cellen, som f.eks. centrosomene og de dermed forbundne flageller, synes alle å være skapt i en forutbestemt struktur, forutbe­ stemt av formen på de identiske proteinmolekyler som de består av, og som de tilsynelatende selv er bygd spontant opp av. En nøkkel til denne autosyntetiske prosess har en fått gjennom kjennskapet til hvordan virusenes proteinhylster er bygd opp. De fleste virus synes å danne bare en sort protein, og dette tar form av et skall, enten som en spiral eller et polyeder, som er de typiske hylster. Men disse hylstre kan brytes ned ved rent mekaniske midler, hvormed nukleinsyren eller den «virksomme» del av viruset blir ødelagt; ved kjemiske midler kan så virusstrukturen rekonstitueres, tilsynelatende identisk til hva vi kaller topp- eller tom-virus, som også ofte formes naturlig. Dette er en indikasjon på hvor avgjørende viktig det er at den proteinbyggende mekanismen produserer absolutt identiske molekyler som i et begrenset antall kan passe sammen på høyst spesielle måter og dermed skape de kompliserte strukturer. Svært kompliserte struktu­ rer, slik som T2 bakteriofag synes å ha fem forskjellige slags protein­ molekyler som hvert enkelt er kontrollert av innbyrdes ulike gener i selve DNA-viruset. Oppbyggingen av selve viruset med dets kompleksitet, viser at det er tilstrekkelig å lage et sett av de forskjellige serier aminosyrer: de ville først spole seg opp i proteinmolekyler og så arrangere proteinmolekylene innbyrdes uten annen innvirkning av vital karakter. Dette foren­ kler i høyeste grad strukturformasjonenes problem i biologien, skjønt vi kanskje bare er i begynnelsen av en lang historie. Den samme slags mekanisme vil godt kunne forklare - noe som det gjenstår å bevise formeringen av de kompliserte organeller i cellene, hver enkelt kon­ trollert gjennom eksistensen av proteinmolekyler som selv er genetisk determinert. Heller ikke er dette bortkastede undersøkelser, de har allerede hø­ stet sine frukter innen medisinen. Disse innviklede prosesser kan kont­ rolleres så snart de er forstått. Formasjonen av nukleinsyre kan faktisk bli overlistet ved innføring av nukleotider som sterkt likner de naturli­ ge, men er forskjellige nok til så å si å blokkere virksomheten. Dette danner basis for visse nye anti-virus medikamenter som thiouracil, og disse kan til slutt vise seg å være den sikreste måten til å overvinne kreften. Ved første øyekast kunne det se ut som om vi nærmer oss alkymi916

stens ideelle mål å skape liv, homunculus i den fullkomne verden. Men i virkeligheten viser funnet av koden hvilken ekstremt komplisert pro­ sess dette må bli. Jo mer vi vet om liv, desto vanskeligere forekommer det å skape det i noen hensikt. I den nåværende verden kan vi tilmed vente at den første levende partikkel som med noen sannsynlig­ het blir kunstig produsert, kunne komme til å være en hittil ukjent sykdoms virus, en høyst passende beskjeftigelse for vitenskapens menn i den biologiske krigførings tjeneste. Betydningen av molekylar biologi

Alle disse oppdagelsene er så nye at de trass i moderne publisitet ikke er blitt fattet, selv i vitenskapelige kretser, og enda mindre blant andre intellektuelle. Den tanken at naturen til punkt og prikke, ikke bare hos mennesket som art, men hos ethvert individ, er bestemt til aller minste detalj av en liten molekylar kodelinje omtrent en kvart tomme lang, et molekyl som bare er en fem milliontedel av en tomme stor, overtreffer selv den mest absolutte fatalists drømmer. Her har vi iallfall et veldig skritt i retning av det som kalles «livets hemmelighet», det kan nå stå som den første avsløring av hemmelighetene bak hemmelighetene. Vi kan nå gjøre en vri og definere liv i disse molekylare termer: Med en videreførelse av Engels vil vi kunne si at «liv er den bevegelsesform som gjelder for protein-nuklein-syre-kombinasjoner». Selv om dette ikke er en sannheten om livet til alle tider, er det utvilsomt sant for livet på denne jord slik vi kjenner det og nå støter på det, det vil si at det er en biokjemisk innbyrdes forbunden enhet, der ethvert element ned til minste virus, opererer sin syntese ved hjelp av denne særlige molekyla­ re mekanismen. Her vil det være nok til å beskjeftige biologer, spesiali­ stene på molekylar biologi og andre, i lange tider, men fremdeles vil spørsmålet om livets opprinnelse bli stående ubesvart. Men det ville være i høyeste grad uvitenskapelig å innbille seg at så intrikate og vidunderlige mekanismer skulle oppstå helt plutselig. A anta det ville være nettopp samme slags mental dovenskap som fikk primitive men­ nesker til å lage skapelsesmyter med langt bedre unnskyldninger. Et­ hvert alternativ til mytene innebærer vanskeligheter, men tilnærmelser til en teori om livets opprinnelse er allerede blitt gjort. (3.6., 11.10)

11.4 Mikrobiologi

Livets grunnleggende kjemikalske natur kan en best få øye på når den ikke kompliseres ved funderinger over form og ytringsmåter. Det tjuende århundres biokjemi begynner endelig å avdekke livets hemme­ ligheter for de minste organismers vedkommende, bakterier, gjær og mugg, og når det gjelder de minste dyr - de encellede protozoner.

917

Enkeltheten gjelder bare form og struktur; biokjemisk er de, som vi skal se, i det minste like kompliserte som de høyeste organismer. Sterk støtte og oppmuntring til å studere dem har kommet både fra medisinsk hold, der det gjelder behandling av de sykdommer de forårsaker, og fra industrihold, på grunn av de kjemikalier og medisiner som produseres, deriblant den aller viktigste, universaldrogenet, alkoholen. Protozonenes bidrag til landbruket blir også etter hvert studert, for det er for en stor del av dem jordas fruktbarhet beror.

De enkle organismers kjemiske allsidighet og tilpasningsevne Vi begynner nå bare å øyne mikrobiologiens muligheter, når en nærmer seg den med kjemiske metoder. Atskillig kan læres om disse mini-organismers normale og abnorme livsprosesser ved å dyrke dem i oppløs­ ninger som inneholder en variasjon av substanser. Virkningene på veksten kan studeres, og ved å studere de produkter som blir utskilt i mediet, kan en få informasjon om de forandringer de gjennomgår i organismen. Det som kommer ut av disse studier er at de morfologisk enkleste organismer har den høyeste kjemikalske kompleksitet. Fak­ tisk er de i stand til å gjennomføre en hvilken som helst prosess som kan presteres av de høyere organismer, og ofte mange flere. De synes å 282. Basillen Salmonella typhimurium som er en vanlig årsak til matforgiftning, viser her sine trådliknende flageller, de vedheng som er ansvarlig for dens bevegelighet. Et elektron-mikrografi med en forstørrrelse på 27000.

918

likne på kjemiske fabrikker der molekylene passerer langs et bånd fra et enzym til et annet for å bli inkorporert i organismen som vekst, for å få trukket ut energi, for endelig å bli utskilt som ubrukelige levninger. Forskjellige organismer spesialiserer seg på forskjellige prosesser, men noe uventet er det at spesialiseringen ikke på noen måte synes å være fastlåst. De enkle organismers stoffskifte synes å være påfallende tilpasningsdyktige.6192 Hvis et næringsmolekyl ikke er til stede gjør de raskt bruk av et annet, og de forandrer mange av sine kjemiske proses­ ser for å kunne gjøre dette. Denne variabilitet virker ofte irriterende på oss, fordi den også er virksom for antibakterielle gifter, og mange stammer har nå vent seg til sulfapreparater, og noen endog til penicillin. Det er i sin form en slags kjemikalsk læring, og når vi først har lært å mestre denne mekanismen vil vi kunne lære disse organismene å gjøre hva vi selv ønsker. Det kommer til syne en hardførhet og fleksibilitet i primitive organismer som har satt dem i stand til å overleve og utvikle seg i prosessene.

Autotropiske bakterier

De tilsynelatende enkle, men sannsynligvis degenererte virus som allerede er beskrevet, kan tas som ytterpunktet av organismer eller organeller som er absolutt avhengige av et cellulært stoffskiftemiljø. Mugg og protozoner er relativt kompliserte organismer med indre strukturer synlige under mikroskopet. Tilmed de enklere bakterier har karakteristiske former og begynner å vise indre strukturer i elektronmikroskopet. De har alle et ganske kunstferdig stoffskifte når de er plassert i et passende medium. Som vi har sett mangler de mindre og enklere organismene, virusene, tilmed dette. På det andre ytterpunkt på skalaen av kjemisk atferd, det som representerer den absolutte uavhengighet fins de auto-tropiske bakte­ rier, slike som lever i jord og varme kilder, og kan tilfredsstille sine samlede behov med enkle salter som nitrater og sulfater. Noen trenger ikke en gang oksygen for livsoppholdet, men erstatter det ved oksydering og reduksjon av jern og svovelforbindelser. De har atskillig øko­ nomisk betydning, da det meste av svovelforekomstene er bygd opp av dem. Deres ekstreme selvhjulpenhet viser at de står langt nærmere de virkelig primitive organismer enn virusene. Likevel kan de ikke være virkelig primitive, for de er høyst sinnrike i sin interne kjemikalske utrustning, i det de ikke bare har alle de enzymer andre organismer har, men en del i tillegg for å kunne ta seg av de enkle substanser de livnærer seg på. Det kan se ut som om primitive bakterier har utviklet seg til nye organismer med mindre snarere enn større kjemikalsk evne til å greie seg, hvis de opptrer enkeltvis. En autotropisk bakterie kan leve i et fullstendig anorganisk miljø. Alle dyr og mange planter har tapt noen av 52.

919

disse mekanismer, og de er avhengige av sine omgivelser for tilgangen på allerede organisk preparert næring eller sikringsstoffer som f.eks. vitaminer.6196 De mer primitive av disse organismene lever ganske enkelt av andre organismers forråtnelse eller utsondringer, som de inntar gjennom sine cellemembraner. Andre, noe mer avanserte, har ved hjelp av mobile tråder, kalt cilia eller flageller, blitt i stand til å bevege seg til regioner hvor det er mer næring. Atter andre, fremdeles encellete, som amøben, har tatt det neste avgjørende skritt til faktisk å innta biter av føde - enten levende eller død materie; det vil si de lever effektivt som parasitter på andre organismer. Nå har denne tendensen to slags virkninger. For det første betyr den lettere tilgang på næring utvunnet fra andre organismers legemer, som inneholder mange ve­ sentlige substanser som allerede er formet, at mange biokjemiske pro­ sesser som mer primitive organismer behøvde ikke lenger er nødvendi­ ge. Formene blir enklere kjemikalsk, men bare ved å bli tilsvarende mer komplisert organisatorisk og funksjonelt. Organismene må være i stand til å reagere på muligheter for å skaffe seg næring og ikke bare vegetere, de må være i stand til å bevege seg til steder med mer næring og ha en måte å få tak i den på.

Betydningen av størrelse Størrelsen blir her av betydning. Små encellete dyr kan greie seg ganske bra innenfor sine nære omgivelser - de trenger ingen bevegelsesorganer til å komme rundt med. Hvis de på den annen side vokser seg større, blir anstrengelsene for å komme seg omkring, og enda mer, kunsten å innta kosten for hele organismen gjennom en munn svært vanskelig. Det fins to løsninger som i prinsipp er ganske forskjellige. Det ene er at organismen holder seg i ro og suger inn den føden som passer den; på en primitiv måte gjøres dette av svamper; på en mer komplisert måte gjøres det av østers og rankefotinger. Det andre er å bevege seg etter føden, det er slik fiskene, reptilene og endelig også vi selv gjør det. Vi har tatt enda et skritt ved faktisk å få andre organismer til å produsere maten for oss gjennom landbrukets prosesser. Den allmenne tendens i utviklingen er bevegelsen bort fra bittesmå enheters rene kjemikalske eksistens til anvendelsen av vok­ sende organisasjon, koordinering og rasjonalitet. 283 a, b. En bakteriofag-partikkel sett fra to kanter. Dette er først og fremst et virus som angriper bakterier (se s. 912). Under en svært stor forstørrelse med elektronmikroskop (forstørrelse omkring 370 000 ganger) er det oppdaget (283 a) at partikkelen har hode og hale, hodet inneholder en nykleinsyre som virker ødeleggende på en bakterie. Halen har fibre hvormed bakteriofagen fester seg til en bakterie. Ill. 283 b viser den samme bakteriofag etter at den har festet seg til bakterie-celleveggen og sprøytet inn nykleinsyre ned gjennom halen. Hodet er nå tomt.

920

921

Utnyttingen av biokjemiske prosesser

Selv med den større kunnskap om livets opprinnelse vi nå er utstyrt med (3.6., 11.10), er det fremdeles usannsynlig at vi skal bli i stand til å skape liv kunstig. Det som er mer sannsynlig, og som tilmed kanskje kan oppnås i løpet av få år, er effektivt å få gjennomført mange livs­ funksjoner til vår egen fordel ved hjelp av kunstige midler, særlig en så vesentlig funksjon som fotosyntesen av organiske materialer. Hvis vi kunne utnytte det sollys som treffer kloden i dag og direkte forvandle det til menneskeføde uten omveien om plantene, ville et helt avgjøren­ de problem for verdensøkonomien være løst med et slag, og muligheten for menneskeslektens ubegrensede ekspansjon ville være sikret. Her kan vi igjen se sammenhengen mellom ervervelse av kunnskap og spørsmålet om makt. Før vi kan gjøre oss noe håp om å reprodusere noen av de levende organismers karakteristiske trekk, må vi først forstå hvordan den levende organisme styrer seg selv; det vil kreve en god del forskning, og her vil oppmerksomheten ikke først og fremst rettes mot selve løsningen av dette problem, spørsmålet blir ganske enkelt å finne ut de relasjoner som siden kan anvendes for å finne løsningen. (3.6., 11.10)

11.5 Biokjemi i medisinen

Som vi allerede har pekt på (3.6., 11.1) har det opprinnelige initiativ til biokjemisk forskning kommet fra medisinen. Som fysikalsk kjemi er denne forskning blitt betydningsfull i det tjuende århundre, vesentlig fordi den kom til å utgjøre det neste trinn i den store kjemiske revolu­ sjon som ble signalisert ved Pasteurs arbeid i det nittende århundre. De tidlige bakteriologene syntes det var nok å gå fram etter en rent biolo­ gisk metode og bruke vaksiner og imunserum preparert av bakteriene selv som sine midler. Seinere førte ønsket om å oppnå sikrere resultater til et mer dyptgående studium av den kjemikalske mekanisme ved slike behandlinger. Dette blandet seg med en annen forskningsbølge som hadde sitt utspring i studiet av mangelsykdommer og uregelmessighe­ ter ved stoffskiftet, fenomener som man også fant hadde en kjemikalsk basis. Biokjemien var det ledd som knyttet disse forskningsfelter sam­ men. Jo mer vitenskapelig sykdom studeres, desto mer viser det seg at den er forbundet med en abnorm biokjemisk opptreden av celler og vevs­ væsker, med en forstyrrelse av den balanserte likevekt i molekyltransformasjonene som vi kaller å leve. Forstyrrelsen kan være stor, som når en skade eller hevelse bryter en vital forbindelse eller fullsten­ dig kutter av tilførsler, som ved koldbrann og lungebetennelse, eller den kan være snikende, som ved de degenerative forandringer som 922

frambringer sukkersyke. Kroppen, eller en hvilken som helst del av den, sies å være blitt syk hvis den mangler noe kjemikalie som den trenger eller det tilføres noe som forstyrrer dens funksjoner. Bortsett fra rent mentale lidelser, skyldes i siste omgang alle syk­ dommer sult eller forgiftning. De faller i to grupper etter hvordan giften trenger inn eller hvorfor de nødvendige substanser mangler. De følgen­ de fire grupper er ikke eksklusive, i det en kan føre over i en annen, og uheldigvis er det mulig å ha alle sammen på en gang. De er: (1) de smittsomme eller parasittiske sykdommer; (2) mangelsykdommer, eksterne og interne; (3) sykdommer som skyldes gal vevsvekst eller kreft, som kanskje når vi får vite mer om dem kan vise seg å falle inn under gruppene (1) eller (2) og endelig (4) sykdommer der mentale forstyrrelser med sosial opprinnelse kan forstyrre den kjemiske balan­ se i kroppen. I forebyggelse og helbredelse av sykdommer innen disse fire gruppene har det vært betydelig framgang i dette århundre, men særlig gjelder det de to første gruppene, og det meste har skjedd i de to siste tiår. Den provisoriske klassifisering av sykdom som her er foretatt tar sikte på å presentere det tjuende århundres framskritt når det gjelder å forstå og kontrollere sykdom ved bruk av biokjemi. Men det er likevel ikke meningen å gi inntrykk av at sykdom bare er en forstyrrelse av den kjemiske balansen i kroppen, og at det hele kan rettes på med en spesiell kjemoterapeutisk substans, eller med andre ord med en ny medisin på flaska. Ikke desto mindre er framgangen betydningsfull. Ved å forsyne legen med nye taktiske våpen, har den med styrke hjulpet til i kampen mot sykdom, men dette er ingen erstatning for den generelle strategi i den langsiktige helsekampanjen. For den omfatter hele mennesket i dets økonomiske og sosiale miljø. God ernæring, renslig arbeid, fellesskap og en aktiv og fornuftig tro på framtiden er de grunnleggende faktorer. Uten disse faktorer vil den biokjemiske vitenskaps triumfer bare være en lindring, tar vi imot dem, vil de vise seg stadig mer vellykket i kampen mot tilfeller av ytre smitte og indre mangler.

Antibiotika

I behandlingen av infeksjonssykdommer der celleforgiftninger er pro­ dusert av fremmede organismer som lever i kroppen, har det tjuende århundres medisin tatt et skritt framover, samtidig som den har holdt fast på og forfinet alle Pasteurs metoder. Det er fremdeles like nødven­ dig som før å forhindre basiller og parasitter å trenge inn i kroppen, men nå kan man ta seg av dem med stadig større hell også etter at de har trengt seg inn. Forsøkene på dette felt har gitt en veldig stimulans til studium av de spesielle kjemikaliers virkning på mikroorganismene og deres verter, først og fremst mennesket. Skjønt det opprinnelige motiv 923

284. Også ved bruken av antibiotika er det fremdeles nødvendig å forhindre inntrenging av basiller i kroppen under en operasjon, og nå lages det konstruksjonsplaner for hyperbariske operasjonsrom som virker som trykkabiner. Det har vist seg at slike rom fra et medisinsk synspunkt har gitt fordeler, både under en operasjon og under den post-operative behandling, og opprettholdelsen av de hyperbariske vilkår kan føre til opprettelsen av sykestuer innrettet som trykka­ biner. En tegning av et hyperbarisk operasjonsrom av Hercules Powder Com­ pany i Delaware.

har vært bekjempelse av sykdommer, har et annet meget viktig og utvilsomt langt mer generøst finansiert motiv vært studier av hvordan man kan frambringe sykdom, enten ved giftgass eller nå ved radioaktiv forgiftning og bakteriologiske masseangrep. Helt siden Pasteur oppdaget bakterier har en stadig håpet at det gikk an å finne kjemikalier som kunne drepe bakteriene inne i pasienten uten å drepe denne. Når de smittebærende organismer var en art som var svært sensibel for kjemikalier, f.eks. sovesykens tryanosomer eller syfilisens spirochaeter, hersket det et visst håp om at enkle anorga­ niske forbindelser, særlig de tunge metallene, kunne ha en god virk­ ning. Dette var allerede blitt bekreftet i det nittende århundre (2.5., 9.5.), men de fleste alminnelige sykdommer som skyldes bakterier viste seg å være langt mer gjenstridige. Det første gode resultat kom da man benyttet seg av en metode som ble brukt til å kjenne igjen bakterier ved å farge dem med kjemikalier. 924

Det viste seg at metoden også kunne brukes til å oppspore og drepe bakterier. Dette ble opprinnelsen til den første gruppen kjemoterapeutiske substanser, sulfonamidene, først produsert i 1932 av Domagk (1895-1964). Penicillin

Det var ikke lenge etter at den epokegjørende oppdagelsen av penicillin ble gjort. Denne oppdagelsen er et usedvanlig godt eksempel på den vitenskapelige organisasjons styrke og svakhet i det tjuende århundre. Fleming (1881-1955) la merke til at noen av hans bakteriekulturer ble slitt bort på forskjellige steder, og han var en dyktig nok observatør til å merke seg at dette kom av at det på platene hans viste seg noe mugg som syntes å gi fra seg en substans som drepte bakteriene. Muggen ble feilaktig bestemt av mykologene, og i omtrent ti år var det ingen som syntes det var umaken verdt å forfølge saken videre. Dette betydde ikke at det ingen var som ville ha interessert seg for denne iakttakelsen om de bare hadde kjent til den; tvert om, det fantes mange som var på leting etter anti-toksiske stoffer som kunne ødelegge bakterier. Det manglet en organisasjon som kunne ta seg av forskning og utvikling så snart en løfterik åpning kom til syne. Det var ikke før ti år seinere, da Florey (1898-1968) og Chain, stimulert av de gode resultater med sulfonamider, begynte en systematisk søking etter naturlige antibioti­ ka, at Flemings observasjon ble tatt i bruk. Den store virkningsgrad av ekstrakter fraPenicillium notatum førte umiddelbart til et konsentrert kjemisk angrep for å skille ut den aktive faktor og vise at den var giftig bare overfor bakteriene, men ikke overfor verten. Eksperimentene med dyr var så lovende at man gikk inn for å preparere så mye av medisinen at det ble nok til å behandle mennesker. Dette ble nødven­ digvis noe av et sjansespill, for verdien av medisinen kunne bare bevises hvis det kunne skaffes nok til å gjennomføre alvorlige tilfeller fram til fullstendig helbredelse, og deretter behandle ytterligere tilfeller for å vise at det ikke hadde vært tale om et lykketreff. Ikke før varden kliniske verdi av medisinen påvist, så kom krigen, og den videre raffinering og framstilling i stor stil ble drevet fram i et tempo som aldri kunne ha vært oppnådd i fredstid. Det var en konsentrert innsats innen kjemi, biologi og medisin i en målestokk som hva hjemekraft angår kan sammenliknes med den som ble viet atombomben. Det ble et hastearbeid, som sannsynligvis sysselsatte langt flere vitenska­ pelige arbeidere enn strengt tatt nødvendig, men det ble gjort. Hadde det blitt gjort på en mer tidkrevende måte, ville mange arbeidstimer vært spart, men mennesker i tusenvis ville ha dødd. Det er altså ikke helt sikkert at penicillin overhodet hadde blitt utviklet om ikke krigen var kommet. Det så ikke lovende ut til å begynne med, og det kunne bli vanskelig nok å skaffe de nødvendige midler til å drive det så langt at 925

verdien ble påvist. Etter at penicillin var blitt framstilt, gjenstod det ennå tre oppgaver: Å finne ut hva det var, hvordan det skulle syntetiseres og hvordan det virket når det tilintetgjorde bakterier. Den første ble fullført i 1944: Oppdagelsen av penicillinets detaljerte formel skyldes hovedsakelig bruken av røntgenteknikken,6164 den andre har hittil forvirret vitenskapsmennene, med den tredje er det gjort noe fram­ gang. Det er uten sammenlikning aller viktigst å finne hvordan et kjemisk molekyl angriper en bakterie, for så snart det er gjort, skulle det være mulig å konstruere et molekyl som arbeider like godt eller enda bedre og som det er langt billigere å produsere. Det er nå visse ting som tyder på at virkningen beror på at det antibiotiske molekyl likner sterkt på det som utgjør bakteriens normale føde uten å være helt likt, slik at det blir fortært og blokkerer mekanismen.

Slump og plan i det vitenskapelige framskritt

Oppdagelsen av penicillinet brukes ofte som bevis på at viktige oppda­ gelser kommer ved et slumpetreff. Svaret er at den særlige kombina­ sjon som utløser kunststykket kommer ved et slumpetreff, men sjansen er for det første mangfoldiggjort ved at mulighetene for oppdagelsen er lagt tilrette, for det annet at det fins folk som er interessert i at den blir gjort. (2.5., 9.3) Når først penicillinet var oppdaget, var det forholdsvis lett å utforske naturen for å finne andre stoffer som kunne ha samme eller enda bedre effekt, og det ble åpnet for et helt nytt felt av antibioti­ ka - streptomycin, aureomycin, chloromycetin osv. Men også i dag likner jakten på nye antibiotika mer på gullfeber enn på en skikkelig ledet vitenskapelig planlagt operasjon.6172 Forskerne er, sammen med de farmasøytiske firmaer som står bak dem, så opptatt på å få tak i nye antibiotika at de i sin febrilske jakt etter alt som kan fungere innen store grupper av organismer, ofrer mulighetene for grunnleggende oppdagel­ ser som gjelder de antibiotiske stoffers opprinnelse og virkemåte. Her er noe karakteristisk for monopolkapitalens holdning til en oppdagelse. Mens alt arbeid med framstillingen av penicillin i første rekke ble gjort av britiske leger og forskere, som fritt publiserte sine resultater, er den faktiske produksjon av penicillin nå dekket av USA-patenter, slik at hver eneste enhet av penicillin som nå brukes i landet der det først ble framstilt må yte royalty til amerikanske kjemiske firmaer. Mangelsykdommenes opprinnelse

Hovedtrekkene ved de problemer som knytter seg til den andre grup­ pen av sykdommer er allerede vist i drøftelsen av vitaminer og hormo­ ner, hvis oppdagelse har vært en av de største bedrifter i det tjuende århundres biologi. (3.6., 11.2) Fra disse studier begynner et mer gene­ relt bilde av organismenes atferd og kontroll å danne seg. De høyere 926

dyr og planter har utviklet seg fra enkle former som sannsynligvis rent allment var kjemisk like kompetente som våre dagers bakterier. De kunne lage alle de nødvendige kompliserte substanser fra enkle anor­ ganiske molekyler. Etter hvert som organismene selv ble mer kompli­ serte sluttet en del av cellene deres å produsere mange spesielle sub­ stanser- særlig co-enzymer som vitamin B& og nikotinsyre - så vel som mer kompliserte hormoner, som insulin. Dette betydde ikke noe, da de også hadde utviklet sirkulasjonssystemer slik at en del celler i deres egen produksjonsprosess kunne gjøre jobben for hele organismene. Dyr og en del planter, som f.eks. sopp gikk enda lenger: De tok inn organisk stoff en gros som næring, vitaminer og det hele, slik at de ikke trengte å framstille disse spesielle stoffene selv. Det skjedde ingen skade så lenge tilgangen på næring var tilstrekkelig og ingen ting gikk galt med gruppene av spesialiserte celler eller kjertler. Men hvis noe av dette skjedde, ble de andre cellene som hadde mistet de enkle organis­ menes kjemiske elastisitet skadd i økende grad, og til sist ville de svakeste gi etter og hele dyret dø. Kronisk sykdom og mangelfullt stoffskifte Etter de gode resultatene i begynnelsen av århundret når det gjaldt å forstå og kurere slike ytre mangelsykdommer som skjørbuk (vitamin C) og beriberi (vitamin B) og indre mangelsykdommer som struma (thyroxin) og diabetes (insulin), ble det etterhvert åpenbart at et meget stort antall kroniske sykdommer var mangelsykdommer, skjønt mangelen i enkelte tilfeller kunne skyldes virkningen av tidligere infeksjoner. Dette var en utfordring til å oppspore den manglende substans og motarbeide sykdommene. Det siste gode resultat har vært med pernisiøs anemi (vitamin B12) og artritt (kortison og ACHT). Det trengs enda forskning for å finne ut om den generelle forkalkning av vev og årer eller fettdannelser som fører til hjerneblødning og hjertesykdommer, skyldes hormonmangel eller forekomsten av giftstoffer i maten.6154 Vinner en fram på dette felt, kan det bli like betydningsfullt i det tjuende århundre som tilfellet var med de akutte infeksjonssykdomme­ ne i det nittende, særlig da det nå gjelder svekkelser som først og fremst forekommer i høyere alder. I en moderne industribefolkning når en større del enn noen gang før en høy alder, og hvis alderen kunne befris fra invaliditet og for tidlig død på grunn av kronisk sykdom, ville menneskets lykke og aktivitet kunne øke i veldig grad. I det virkelige liv faller ikke sykdommene så lettvint inn i kategorier. Infeksjoner produ­ serer mangler, mangler gjør subjektet mer mottakelig for infeksjon. Begge deler er påvirket av bolig- og arbeidsforhold og av psykologiske og sosiale påvirkninger. Helseproblemene vil alltid forbli langt større enn hva medisinen og biokjemien alene kan hamle opp med. Men likevel, uten biokjemi er ingen seriøs løsning mulig. 927

En biokjemisk industri Biokjemiens store resultater i medisin og landbruk har nå, ved midten av århundret, gitt grunnlaget for en ny og viktig industri, finkjemiens. (3.6., 10.8) Og det vi har sett er bare en begynnelse, svært mye mer kunne gjøres, og gjøres raskt. Det kunne settes langt mer inn på kjemoterapeutisk forskning, og på dens grunnlag kunne det bygges opp en industri som mer enn noen annen bør være i offentlig eie, for det er folks helse og liv som blir lagt i dens hender. En slik industri kunne ikke bare operere med konvensjonelle kjemiske midler: Den ville nødven­ digvis mer og mer måtte bli mikrobiologisk, med den ene hånd måtte den knytte forbindelse med de tradisjonelle bryggeri- og bakeriindustrier, med den andre hånden med landbruket.

11.6 Cytologi og embryologi

Det mikroskopiske studium av cellestrukturene lå lenge foran studiet av cellenes biokjemi og den molekylare biologi. Det er likevel innen utviklingen av den molekylare biologi vi nå kan tolke og utvide obser285. Fylling av ampuller med antibiotika krever både særlige hygieniske forhold og utporsjonering av nøyaktig regulerte mengder.

928

vasjonene av cellene overhodet, enten isolert i encellete dyr eller vevskulturer, eller samlet i levende høyere organismer. De nye tolk­ ninger behøver på ingen måte forringe verdien av de gamle, de kan snarere utvide dem gjennom nye og forfinede metoder innenfor celleforskningen, særlig innen studiet av det arvelige materialet i kromoso­ mene. Vi vil i mindre grad bli stående overfor et mysterium, vi har fått et bindeledd mellom de naturhistoriske observasjoner, slik de er basert på det blotte øyets målestokk og den store nøyaktighet som er en sak for de kjemiske undersøkelser i atomær målestokk. Det er først i de siste femti år, og særlig gjennom studiet av enzymene, at kjemien har begynt å åpne veien for en effektiv behandling av de biologiske proble­ mer. De tidligere kontakter mellom biologi og kjemi har vært av uvur­ derlig hjelp for framgangen innen kjemien, men hadde lite å gi biolo­ gien. Den argumentasjon som ble anvendt i Darwins Artenes opprin­ nelse, berodde ikke på kjemiske kunnskaper. Observasjons- og disseksjonsmetodene har også gjort veldig framgang i det tjuende århundre, og har skritt for skritt utvidet grensene for det mikroskopiske synsfelt. Fra en begynnelse med bare observasjoner, fortsatt med observasjoner kombinert med eksperimenter, har cellestrukturen gradvis blitt belyst. Kjernene med sine kromosomer og de cytoplasmatiske tråd- og korndannelse som mitokondriner og plastider, ble alle studert, både i de hvilende sentrosome og mer fullstendig i delingsceller, selv om de lå på selve grensen av hva som kunne ses med det optiske mikroskop. Interessen for disse vokste meget sterkt i 1910 da Morgan påviste at cellenes kromosomer var nært forbundet med arven av spesielle ka­ rakterer, slik det allerede ble forutsett i Mendels arvelighetsteori. (3.6., 11.8.)

Nye mikroskoper Utviklingen av fysikken hadde i løpet av denne tiden skapt en rekke nye instrumenter. Det gamle optiske mikroskop hadde holdt seg rela­ tivt uforandret gjennom de siste 60 år før 1940. Nå ble et nytt og langt mer virkningsfullt mikroskop tilgjengelig med det elektroniske mikro­ skop. (3.6., 10.4) Dette er blitt komplettert ved noen nye modifika­ sjoner av alminnelige mikroskop, som faktisk ble stimulert av kappe­ striden med det elektroniske instrumentet. De viktigste nyheter var fase- eller interferensmikroskopene, som gjorde det mulig å studere levende celler, mens de tidligere hadde måttet drepes og farges. Siden kom de nye ultra-fiolett og infra-rødt reflekterende mikroskoper, som skaffet til veie detaljer som ellers ikke hadde vært synlige og som også kunne brukes ved studiet av kjemiske sammensetninger og cellestrukturer. Det viste seg nå at cellen var ytterst komplisert, men samtidig hadde en velordnet struktur. En kunne se at den består av en ansamling av 929

forskjellige typer enda mindre, bestemte deler, eller organeller, hvis struktur nå tilnærmet er kjent ned til de molekylare dimensjoner. Noen inneholder nukleinsyre, slik som kjernens kromosomer eller cytoplasmaets ribosomer, hvis rolle i reproduksjon og proteinsyntese nå er blitt klarlagt. Andre, som mitokondrier befatter seg med enzymisk-metaboliske aktiviteter. Hva mitokondriene angår må vi inkludere lysosomene som gjør det samme for dissimilasjonen som mitokondriene gjør for anabolismen eller oppbyggingen av cellens alminnelige respirasjon. Lysosomene synes i forholdsvis stabile membraner å inneholde en rekke enzymer som er i stand til å bryte ned forskjellige uønskede proteiner i selve cellen, deriblant fremmede, fortærte partikler, noe som tilsvarer de høyere organismers fordøyelsessystem. Om de reage­ rer eller ikke avhenger av den lysosomale membranen som kan bli påvirket på forskjellige måter ettersom organismen er frisk eller syk, eller av medikamenter. En full forståelse av intracellular biokjemi vil tydeligvis bli nøkkelen til en langt mer rasjonell medisin. Enkelte organeller har interne strukturer som stort sett består av kunstferdig sammenfoldete bimolekylare lipoide membraner. Den grunnleggende felles struktur synes å være et utstrakt system av foldede membraner, det endoplastiske reticulum, som separerer to slags fludium, det eks­ terne plasma og det egentlige interne cytoplasma. Den ene delen av reticulum sørger for ribosomene, den andre Golgi-apparatet, synes å fungere som cellens fordøyelsessystem. Vår viten om cellen går nå over fra det beskrivende eller keplerianske trinn som den nådde ved midten av århundret til den newtonianske som tydeligvis begynner med utarbeidelsen av nukleinsyre-protein-syntesen. Vi begynner nå å for­ binde det vi kan se i cellen med det cellen faktisk foretar seg.

Celledeling og vekst

En av de viktigste delene av cytologien er det detaljerte studium av cellenes reproduksjon, av befruktningen og av hvordan det dannes en ny organisme ved cellenes mangfoldiggjørelse. Interessen for et dyrs vekst fra egget av går helt tilbake til selve vitenskapens opprinnelse. Motsatte standpunkter ble i det attende århundre formulert av preformasjonistene, som trodde at hele organismen faktisk eksisterte sammenfoldet i egget, og epigeneticistene, som trodde at den enkelte organismen ble dannet fra nytt av gjennom en akt fra den formative ånds side.6-208 En annen versjon av den samme feiden ble tatt opp igjen henimot slutten av det nittende århundre mellom mekanistene, som ønsket å påvise at veksten av det enkelte individ fullstendig var bestemt fra egget og videre framover, og vitalistene, som mente at hver enkelt del av egget gjennom påvirkning av en eller annen formende kraft hadde mulighet til å vokse til hele organismen. De siste scoret et poeng da 930

286. Den levende cellen er en innviklet organisme. Fotografi av en plasmacelle i et lymfevev, 12650 ganger forstørret. Fotografert ved Guys Hospital Medical School.

Driesch (1867-1941) i 1891 påviste at et sjøpinnsvins egg, når det ble delt i to, resulterte i to komplette larver og ikke i to halve, mens det ble mekanistenes tur da Loeb (1859-1924) i 1900 påviste at det var mulig å få et ubefruktet egg til å produsere en komplett organisme ved å underkaste det en kjemisk behandling. Noen av disse motsetninger ble gjennopplivet da Spemann (1869-1941), Holtfredet og Mangold i 1931 demonstrerte hvordan visse kjemiske eller mekaniske stimuli, når de ble anvendt på et udifferensiert egg, var i stand til å produsere forskjel­ lige deler av den, slik som et øye eller et lem, eller tilmed ekstra øyner eller lemmer.6-206 Disse organisatorers natur er fremdeles skjult. De kan til en viss grad være analoge med sex-hormonene, der en fant at de kunne utvikle den sekundere karakter under puberteten, og faktisk kan en se på disse forandringene som embryonale forandringer som er blitt utsatt til langt seinere stadier av den individuelle utvikling. Disse studier av kjemisk embryologi synes å vise at den generelle utvikling av organismene må bli kontrollert av kjemiske faktorer, i like stor grad som deres normale eller anormale stoffskifte. Spørsmålet om hva som bestemmer den suksessive tilsynekomst av de forskjellige organisatorer eller hormoner på de forskjellige trinn av utviklingen, begynner å helle i retning av den nye tolkning, som taler om en sukses­ siv frigjøring på forskjellige trinn av kodet informasjon fra de forskjelli931

ge cellers DNA. Her finner vi kanskje løsningen på utviklingen både for den ikke-sykliske vekst og for de sykliske seksualforandringer. Det er kjent at DNA ved sin utforming ofte er forbundet med små molekylproteiner, protaminer eller histoner. Disse kan godt ha som funksjon å blokkere hele seksjoner av DNA og bare frigjøre dem en etter en. På denne måten kan det samme DNA-molekyl på en tid stimulere et protein og siden et annet. Dette kan faktisk komme til å gi nøkkelen til den differensiering som skjer hos de flercellete dyr.

Vev- og organkultur Gjennom hele århundret har det vært en stigende interesse for ekspe­ rimentelle studier av vekst og differensiering på alle trinn. Fra studier av eggs og embryoners vekst skjedde en overgang til de høyere orga­ nismer, alle vev- og organkulturer ble med utnyttelse av den nye teknikk bearbeidet av R. G. Harrison (1870-1959) i 1907 og av Fell i 1928. Disse studier har vist at cellene, også når de er fjernet fra legemet, fortsetter å vokse og dele seg og for det meste også beholde sine egenskaper. Muskel forblir muskel, beinceller vokser som bein. Det synes å være et indre regulerende system av kjemisk natur som kon­ trollerer veksten av cellene i friske dyr og forhindrer dem i å gå i veien for hverandre. Seinere studier synes å vise at det dessuten ved forskjellige arter av kreft er mekanismer som forhindrer cellene i å binde seg sammen og dermed i å forme sammenhengende vev. Disse studier, først og fremst de som videreførte Carrels (1873-1944) organkultur, har allerede fått vesentlig kirurgisk anvendelse og gir løfter om mer. Ved omhyggelig vekt på de aseptiske forhold og utvikling av mekaniske suturiske hjel­ pemidler er organiske transplantasjons-operasjoner blitt mulige på dyr, og tilmed på mennesker. Når disse teknikker anvendes med omhygge­ lig presisjon kan et menneskes arm som er revet av ved en ulykke settes på plass igjen. En hund hvis avrevne bein lå to måneder i en fryseboks går nå ubesværet omkring. Transplanterte hjerter og tilmed mekaniske hjerter har blitt brukt med hell. Dette burde før det er gått lang tid kunne gjøre atskillig for å minske død og invaliditet som følge av ulykker eller lokaliserte sykdommer.

Kreft Slike studier blir nå for det meste drevet i forsøk på å mestre den tredje sykdomsgruppa, den som har å gjøre med uregulert vekst. Under den generelle betegnelsen kreft eller canser er den blitt en voksende skrekk for menneskene, særlig innenfor de industrielle sivilisasjoner, der den høyere gjennomsnittsalder utsetter en større del av befolkningen for å bli angrepet. Kreft er til forskjell fra andre sykdommer, i det minste i de 932

første stadier, strengt lokalisert. Vi har å gjøre med sykdom i celler som overføres fra celle til celle og sørger for spredning over hele kroppen, hovedsakelig ved transport av celler, som ved å mangfoldiggjøres, former de svulster som er karakteristisk for sykdommen. Ny cytologisk viten gjør det klart at kreft i det vesentlige er en sykdom i cellekjer­ nen, eller mer presist, i den nukleinsyre denne inneholder. Forandring i en celles arv kan oppstå på forskjellige måter, enten direkte kjemisk, ved substanser som trenger inn i kjernen eller ved virusinfeksjoner. Nukleinsyren i et virus er så å si i stand til å besmitte cellens genetiske materiale og således modifisere de karakteristiske trekk ved dens vekst uten faktisk å utløse en allmenn virusinfeksjon. Dette ser ut til å være årsaken til den virusoverførte kjevesvulst som

287. En form for kreftbehandling er å forhindre formering av ondartede celler ved kortbølgebestråling. Til å begynne med ble gammastråling oppnådd ved å sette inn radiumnåler, men nå kan det brukes kunstige radioaktive elementer. Radioaktivt kobolt sender ut gammastråler og her anvendes de på en pasient. Fotografert ved Oak Ridge Hospital, Tennessee.

933

rammer barn i hele det vestafrikanske lavland, men som mangler i høylandet der det insekt som bærer viruset ikke kan leve. En kurering av kreft i medisinsk forstand er fremdeles ikke i sikte, bortsett fra slike vellykte kirurgiske inngrep som fjerning av angrepne deler når dette er mulig. Likevel gjør kunnskapen om kreftens natur så store framskritt at det synes sannsynlig at en endelig kontroll kan oppnås i en noenlunde nær framtid; men bare hvis forskning og anven­ delse av forskningen blir gjennomført langt mer intenst og langt mer vitenskapelig enn tilfellet er nå. Det er selvsagt ganske naturlig at en når det gjelder en så fryktelig sykdom først og fremst retter innsatsen mot kurering og i annen rekke mot forståelsen av hva som egentlig skjer, men det er en kortsiktig holdning. Kontroll og forståelse er like viktig. «Praksis uten teori er blind, teori uten praksis er steril.»

Nye angrepsmåter Det første trinn i et angrep på kreften er å søke etter dens opprinnelse og i samsvar hermed etter måter å forhindre at den slipper til. I lang tid har en visst at kreft kan utvikles av visse kjemikalier: De opprinnelige observasjoner av kreft hos skorsteinsfeiere gjort av John Hunter (1726— 97) i det attende århundre pekte ut tjæreprodukter, og disse har blitt identifisert. Tilsvarende faktorer er under mistanke gjennom den åpenbare forbindelse det er mellom røyking og kreft. Den større til­ bøyelighet for lungekreft hos storrøykere synes nå å være hevet over tvil, men andre faktorer, slik som dieseldamp, kan også være innblan­ det. Stilt overfor noe så upopulært og det tap av utgifter det ville innebære å forby folk å ta sitt eget liv på en så ubehagelig måte, er det hittil ingen regjering som har tatt mer enn symbolske forholdsregler. Det virkelige problem er å dirigere kjemikaliene dit de mest effektivt vil ramme kreftcellene uten å skade de friske cellene. En løsning som har vært benyttet uten særlig tanke på langtidsvirkningene er behandling med røntgenstråler. Ved arbeider av Lea, Bonét-Maury, Magat og andre viser det seg nå at bestrålingene ikke virker direkte ved å produ­ sere sterktvirkende kjemiske radikaler, slik tilfellet er med f.eks. OH, som i sine angrep virker mer effektivt på celler under deling enn på normale celler.6193 Sannsynligvis kommer dette av at DNA er i en replikasjonstilstand på det tidspunkt og kan bli angrepet av radikalene. Hertil kommer at de forbindelsene som produserer kreft er nært forbundet med noen av hormonene, i første rekke sex-hormonene, som selv produserer cellemultiplikasjoner, og i det minste en type kreft, prostata-kreften hos mannen, er faktisk blitt kurert ved anvendelse av slike sex-hormoner. Dette har igjen sammenheng med forskjellige slags virussykdommer som vi allerede har snakket om. (3.6., 11.3) Studiet av kreft er således nært forbundet med biokjemi, cytologi og virusforskning; og bare ved en langt større og mer planmessig forskningsinnsats

934

på alle disse felter, uten at det i første omgang har noen forbindelse med kreftproblemet, kan en med fortrøstning se fram mot en løsning.

11.7 Organismen som en helhet og dens kontrollmekanismer

Et av de viktigste stridsspørsmål mellom mekanistene og vitalistene i det tjuende århundre er oppfatningen av organismen som en helhet. Her er en ny side av en gammel konflikt som går tilbake til den greske tid mellom form og materie. Det pytagoreiske-platonske syn var at den enkelte organismen, som individ, må ha noe som korresponderer med denne individualitet, en sjel, psyke eller pust av liv. (1.2., 4.5). Dette er en gammel magisk idé som ble rasjonalisert av grekerne og overført gjennom araberne til den moderne vitenskap. De som, i likhet med de primitive buddhister, ikke så noe bevis for eksistensen av sjeler, ønsket å finne en annen konsekvent grunn for enhet og åpenbar mening hos et dyr. Den løsning som naturlig meldte seg i renessansen og med iver ble hevdet av Descartes var at dyrene var maskiner. Mennesket var natur­ ligvis noe annet; de hadde en fornuftig sjel innplantet av Gud. (2.4., 7.6.) Vitalisme og mekanisme

I moderne vitenskap har forskjellen mellom disse to synspunkter vært fundamental i filosofisk mening. Troen på en sjel gav en forklaring av atferd som i seg selv var tilfredsstillende, den krevde ingen videre utforskning siden all kroppslig handling- i sin helhet kunne tilskrives sjelens aktiviteter, og da sjelen var åndelig, lå den også utenfor rekke­ vidden for vitenskapelig granskning. Å forklare en handling uten sjel, krevde imidlertid en langt mer omhyggelig analyse av den kroppslige maskins operasjoner, det krevde eksperimentelll undersøkelse. I prak­ sis var forskjellen mer tilsynelatende enn reell; skjønt vitalistene for sin egen del ikke gjorde krav på noen forklaring, ble de nødt til å studere de levende organismer med sikte på å vise at mekanistenes tolkning av sine arbeider var feilaktig. De kom stadig med utfordringer som virket som mektige impulser til ytterligere oppdagelser for den mekanistiske skolen. Faktum er at kunnskapen om dyrenes fysiologi i det syttende århundre og helt fram mot slutten av det nittende århundre ikke var nådd langt nok til å gi en virkelig rasjonell forklaring på hvordan et dyr fungerte som en helhet, derfor ble døren stående åpen for en forklaring av den spiritistiske typen. (2.4., 7.2.) Forskningen har i det tjuende århundre kommet langt i ietning av en rasjonell og materialistisk forklaring. Opprettholdelsen av dyrets vitale funksjoner, åndedrett, fordøyelse og utsondring, ble av oldtidens folk sett på som en sak for en mindreverdig vegetativ sjel, i kontrast til den 935

finere dyresjel som dirigerte de ytre bevegelser. (1.2., 4.8) Inntil det nittende århundre kunne ingen bedre forklaring tilbys, og tilmed nå er bildet fremdeles dunkelt. Likevel er meget blitt klarere ved hjelp av observasjoner og eksperiment.

Åndedrett og fordøyelse Til den gamle impuls fra medisinen har det i de seinere år kommet en ny drivkraft som skriver seg fra behovet for å mestre de abnorme vilkår som individene har å møte i en mekanisert og militarisert verden. Grensene for kroppens motstandskraft overfor det press som følger iped dypdykking, den oksygenmangel som følger med flyging i store høyder eller fjellklatring, har ført til en intens forskning av åndedrettsfunksjonen, i det vesentlige finansiert av offentlige fond som arbeider med redning av innesperrede gruvearbeidere og ubåt- og flymannska­ per. J.S. Haldane (1860-1936) og hans sønn J. B. S. Haldane (1892— 1964) har ved kvantitative målinger og heroiske eksperimenter der de var sine egne subjekter,6186 utforsket grensene for den menneskelige toleranse overfor forskjellige gasskonsentrasjoner og gitt et rasjonelt bilde av hvordan kroppen klarer seg med de anseelige variasjoner den har tålt. Det viste seg å være så komplisert, omfattende lunger, hjerte, nerver og hjerne, at J. S. Haldane ble drevet til å akseptere en overna­ turlig forklaring, mens hans sønn fant det hele like forenlig med mate­ rialismen. Studiet av fordøyelsen, som gjennom århundrene er drevet uten noen plan, fikk to nye impulser: En som allerede er omtalt fra biokje­ mien, den andre fra den eksperimentelle fysiologi. Biokjemiske meto­ der løste spørsmål som den suksessive nedbrytning av næringsstoffer ved enzymer av ptyalin, pepsin og trypsin, absorbasjonen av fordøyelsesproduktene ved tarmens slimhinne, og deres seinere transformasjon og opplagring i leveren. Dette er alt sammen detaljerte kjemikalske aktiviteter som kan studeres i isolerte preparater. En koordinering krever at hele dyret tas i betraktning.

Pavlov Her følger hva Pavlov (1849-1936) utrettet i 1897, da han innledet en ny æra i fysiologien. Han gjorde det ikke akkurat fordi han observerte og eksperimenterte; her fulgte Pavlov Spallanzani (1729-99) og Beaumont (1785-1853). Det var snarere ved å planlegge og gjennomføre en ny slags systematisk, kvantitativ fysiologisk utforskning at han ble en pioner. Pavlovs geni ytret seg i hans evne til å følge opp sidereaksjoner, når han brukte et eksperiment til å finne svar på et spesielt spørsmål. Det var på den måten han ble ledet over fra en bestemmelse av sekresjonsraten for magesaft til oppdagelsen av den betingede refleks, som

936

vi siden skal få høre mer om. Han fastslo at fordøyelsen ikke bare var en kjemikalsk kokeprosess i magen, men en høyst komplisert veksel­ virkning hos hele dyret etter stimuli fra mage, munn, nese og øyne, formidlet gjennom tilknytning til både det sentrale og det sympatiske nervesystem. Organismens enhet er innebygd i dens struktur som selv er et produkt av en lang utvikling. Framskritt av samme slag, som omfatter kliniske, eksperimentelle og biokjemiske studier, har blitt gjort når det gjelder andre kroppslige funksjoner, bare for å avsløre enda mer kompliserte gjensidige påvirkninger. Denne avsløring av kompleksitet er ikke noe tilbakeskritt, for hver ny oppdagelse øker innsikt og kontroll. Således demonstrerte Needham6-208 i sine studier av sammenliknende biokjemi utviklingens rekkefølge. Nitrogen er ut­ skilt som ammonium i enkle dyr som lever i vann, der det lett kan vaskes bort. Hos de fleste større dyr, også hos pattedyr, er det utskilt som relativt uoppløselig urinstoff, som kan lagres opp uten å skade vevene. Det siste trinn er produksjonen av en nesten uoppløselig urinsyre i fugler og reptiler, noe han antar er utviklet for å spare på det svært begrensede forråd av vann for utviklingen inne i egget. Endokrinologi Det mest betydningsfulle av de nyere framskritt har vært innen studiet av de endokrine organers virksomhet-de lukkede kjertler som produ­ serer de hormoner vi allerede har omtalt. (3.6., 11.2) Disse kjertler er ikke isolerte enheter, de reagerer selv på kjemikalier og nervestimuli, og er kjemiske regulatorer for hele kroppen. De har ikke bare å gjøre med normalt vedlikehold og normal vekst, men også med reaksjoner på indre og ytre simuli. En av de første slike reaksjoner som ble gjenstand for observasjoner var adrenalinhormonets, som frigjøres ved frykt og sinne, som stimulerer hele kroppen til en effektiv respons, flukt i ett tilfelle, kamp i et annet. Ytterligere forskning, særlig av sex-hormonene, viser at de kjemiske kontrollmekanismer er langt mer komplisert. Hvert enkelt hormon har ikke bare sin egen reaksjonsmåte, de reagerer også med andre hormonproduserende kjertler, og de stimulerer dem til å øke eller minske sin egen hormonproduksjon. Faktisk synes det å være et allment hormoneller endokrin-system, som er dirigert kjemisk fra hypofysen på under­ siden av hjernen og som kan sende ut enkeltvis omkring et dusin forskjellige hormoner som påvirker kjertlene i andre deler av kroppen. Dessuten står nerve- og endokrin-systemene i et stadig og komplisert gjensidighetsforhold. Delvis kommer dette til uttrykk gjennom nerveforbindelsen mellom hypofysen og hjernens hypothalamus. Hormone­ ne påvirker følelser og tilsvarende påvirker følelser hormonproduksjonen. Det kan se ut som om kroppen har to kommunikasjonssystemer som 937

288. Testing av nervereaksjoner og operativ effektivitet hos en astronaut i en simulert romkabin ved å benytte et elektrode-pannebånd. Fotografiet tatt gjen­ nom et enveis-vindu ved Lockhed Human Factors Research Laboratory i nærheten av Atlanta, Georgia.

dupliserer hverandre, de kjemiske budskapers langsomme postalsystem og nervenes raske telegraf. Den siste er kanskje en sekundær utvikling, men systemene kan godt ha blitt til side om side. I hvert fall er det blitt åpenbart at organismens funksjonelle enhet ikke bare skyldes en enkel mekanisk sammenstilling av delene. Grunnen til å påkalle primitive dirigerende vesener, sjeler eller entelekier (2.4., 7.2), var et forsøk på å forklare dens atferd i begreper som tilsvarer samfunnets hierarki, i virkeligheten klassesamfunnet, som fabelen om magens revolt i Shakespeares Coriolanus viser oss. Moderne vitenskap kan ikke med noen konsekvens gjøre bruk av slike idéer, den må legge an på å avdekke de strukturer og prosesser som kan sikre organismen en enhetlig funksjonering i sitt miljø og gi en forstandig redgjørelse for dette på bakgrunn av organismens utvikling. Nervesystemets aktivitet Hittil har vi bare snakket om organismenes forholdsvis langsomme vegetative prosesser. I deres umiddelbare reaksjon på omgivelsene er komplekset av sanseorganer, nervesystem og muskler anropt. Studiet av dette system strekker seg som vi allerede har sett (1.2., 4.5) helt 938

tilbake til selve vitenskapens opprinnelse, men forskningen i det tjuen­ de århundre har brakt oss et godt skritt framover mot en forståelse. Ved slutten av det nittende århundre var nervesystemet hos mennesket og mange slags dyretyper blitt anatomisk kartlagt. Ved å observere lokal svikt i bevegelse og følelse i forbindelse med sykdom eller skade av enkelte kroppsdeler, og ved dyreeksperimenter, har nervesystemets viktigste forbindelseslinjer blitt klarlagt. Det har hos mennesket og de høyere virveldyr vist seg å bestå av et sentralt nervesystem, som utgår fra hjernen og hovedsakelig er ansvarlig for bevisst fornemmelse og frivillig bevegelse, og mindre sentraliserte sympatetiske og parasympatetiske systemer, som er ansvarlig for de omfattende men ubevisste bevegelser og utsondringer fra de indre organer.

Nerveimpulsenes elektriske natur

Likevel var det ved begynnelsen av det tjuende århundre for det meste ukjent hvordan nervebudskap ble formidlet og hvordan de ble inte­ grert. Uten moderne biofysikalske og biokjemiske metoder ville det 289. Professor J.Z. Young og hans kolleger ved University College, London, studerer hjernen til en åttearmet blekksprut. De klarlegger en del av det sam­ menbindende mønster som transformerer impulser utledet fra sanseorganene til muskelsammentrekninger som bestemmer bevegelser. På dette bildet foretar blekkspruten det første angrep på en krabbe (hengt opp i en tråd). Den hvite platen gir blekkspruten en elektrisk støt og i seinere reaksjoner lærer den å forlate byttet når den hvite platen kommer til syne.

939

faktiske har vært umulig å forstå noe som helst av de vesentlige struktu­ rer og prosesser som er involvert. Adrian og andre som tok i bruk elektroniske forsterkersystemer ble i årene etter 1926 i stand til å påvise at nervesignalet bestod av elektriske potensialpulser som alle hadde samme styrke, men hvis frekvens opp til en bestemt grense, var pro­ porsjonal med styrken av initialimpulsen. Derfor kunne nerver bare formidle informasjon som svarte til kvantiteten av en impuls, og dens særlige karakter, så som farge, tone eller fornemmelse måtte utledes fra posisjonen av de kanaler som budskapet ble sendt langs. Denne analysen hadde en mektig virkning, og enda større vil virk­ ningen bli på vår forståelse av tanke og bevissthet. Et stort antall nervebudskap når aldri bevisstheten i det hele tatt, men de er ikke ukoordinert. Mange er innbyrdes forbundet i refleksbuer, der en viss fornemmelse automatisk utløser en viss bevegelse. En av de store bedrifter i det tjuende århundre har vært det arbeid som ble innledet av Pavlov i 1897, og som viser at disse reflekser ikke i sin helhet er uavhengig av bevisstheten, men at de kan bli forbundet med hverandre og modifisert ved bevisstheten. Det eksperimentelle studium av de betingende reflekser markerer det høyeste trinn i behandlingen av psykologiske prosesser med utgangspunkt i fyiologien. Buchtahl, Hodgkin og andre har nylig påvist at et elektrisk aksjonspotensials bevegelse i en nerveimpuls i det vesentlige skyldes forplant­ ning av en elektrisk polarisasjons-tilstand langs en membran ved å overføre metall-ioner fra en side til en annen. Operasjonen av en nerveimpuls som utvikler en bevegelse eller mottar en fornemmelse har helt motsatt vist seg å være i det vesentlige kjemikalsk. I 1929 påviste Dale og Dudley at ved en nerveavslutning eller en synapse som forbinder to nerver frigjør ankomsten av en elektrisk impuls et kjemi­ kalie som i sin tur stimulerer den cellen som den skal passere på impulsen.

Nerveknuter og elektroniske systemer Det er gjennom de innbyrdes forbindelser mellom nerveimpulsene, først og fremst i hjernen, at studiet av biologien er blitt mer og mer forbundet med den avanserte fysikk, særlig elektronikken. I 1928 opp­ daget Berger passasjen av bølger med elektrisk potensial mellom elek­ troder plassert på hodet av en pasient. Dette førte til utviklingen av enda mer følsomme elektro-encefalografer, som er av stor verdi ved diagnose og behandling av hjernesykdommer som f.eks. epilepsi. De begynner nå i hendene på forskere som Grey Walter å kaste lys over de elektriske fenomener som ledsager sansning og tenkning.* 6142 En har lært en god del fra studiet av hjernen hos enklere skapninger. J. Z. Youngs studium av hjernen hos den åttearmede blekkspruten, den mest intelligente av molluskene, begynner å avsløre noe av det ko940

plingsmønster som overfører impulser oppstått i sanseorganene til de muskelsammentrekninger som bestemmer en bevegelse. Her har det vært vanskelig å unngå analogien mellom hjernen og de servo-mekanismer og computere som utvikles så raskt av elektroinge­ niørene. (3.6., 10.4.) Der finner vi tre grunnleggende formelle elemen­ ter: En koder, som oversetter de innkomne meldinger til en form som er brukbar for maskinen•,maskinen selv, som omfatter en hukommelse for oppbevaring av informasjon som ikke er umiddelbart anvendelig; og en dekoder, som oversetter maskinens melding til et eller annet ytre uttrykk. Disse korresponderer grovt sett med sanseorganer, hjerne og muskulatur, eller andre utførende organer. Det kunne synes at de elektroniske computer-strukturer er til det ytterste forenklede ver­ sjoner eller analogier av strukturer og aktive sammenkoplinger som allerede er etablert i hjernen selv på helt primitive dyr, og som er utviklet til en langt høyere grad av kompleksitet i den menneskelige hjernen. Studiet av sansene begynner å vise detaljerte analogier mel­ lom de koplingssystemer som en kan se gjennom mikroskopet i hjernen og de som er bygd opp i de forskjellige slags kretser. Den visuelle cortex f.eks., viser seg å være konstruert i lag der det første har å gjøre med en faktisk analyse av det mønster som presenteres av øyets netthinne, og det andre er opptatt med å tolke det, å omgjøre den enkle persepsjon til et allerede analysert begrep, som f.eks. forestillingen om en gjenstand i bevegelse. Trass i det faktum at objektets posisjon, farge og form kan forandre seg, er det her erkjent som en enhet. Vi er fremdeles svært langt fra å kunne konstruere en mekanisme som kan komme i nærheten av hjernen i kompleksitet. Den vesentlige forskjell er at hjernen er et i høyeste grad forminsket system der det langsomme i den individuelle stimulerings- og transformasjonsakt er kompensert ved det langt høyere tall på reagerende celler, av en størrelsesorden på omkring 10 milliarder. Dette betyr ikke at hjernen er en regnemaskin mer enn at øyet er et kamera. Det betyr at vi kan lære atskillig av analogier mellom natursystemer som har utviklet seg over en lang tidsperiode og har oppnådd en større mottakelighet, en nøyaktigere analyse av sine omgivelser og dermed større kontroll over dem, enn kunstige systemer som med hensikt er konstruert for å utvide menne­ skets kapasiteter i begge disse retninger.6142

Dyrs atferd En annen måte å nærme seg de problemer som har å gjøre med den indre koordinering hos dyr, har i det tjuende århundre vesentlig vært utviklet ved det vitenskapelige studium av dyrs atferd. I første rekke takket være Pavlov har dette blitt.satt i forbindelse med studiet av nervemekanismene. Dyreatferd har vært studert av mennesket gjen­ nom lange perioder, kanskje mest intenst i den eldre steinalder, da man 941

begynte å drive jakt på dem, og i begynnelsen av den nyere steinalder, da de ble temmet for første gang. Siden ble slik kunnskap tradisjonell og interessen for nye aspekter falt. Fra å være nyttebestemt ble kunnska­ pen først magisk, bare en av mange hjelpemidler til å forutsi framtiden, og siden moralsk oppbyggende, som den klassiske tids dyrefabler og middelalderens dyrebøker med deres modige løver, slu rever og selvoppforende pelikaner. Endelig ble den i viktoriatiden bare anekdotisk og sentimental, hovedsakelig opptatt med kjæledyr og sport. Et alvor­ lig kvantitativt studium fikk en langsom utvikling, vesentlig fordi man trodde det ikke fantes noe å forklare. Per definisjon måtte dyra som manglet fornuft gjøre alt ved instinkt. I virkeligheten var det en ny verden som ventet på å bli avslørt. Darwin var også her pioneren med sine studier ovevExpression of the Emotions in Man and Animals.6168

Instinkt og la’ring

Det eksperimentelle studium av dyrs atferd begynte med C. L. Morgans (1852-1936) arbeid om hvordan dyr, fra kyllinger og rotter til aper, reagerte på visse situasjoner og forsøkte å løse visse problemer. Vans­ keligheten bestod i å finne situasjoner som var tilstrekkelig like det dyra var vant med og tilstrekkelig enkle til å kontrollere og tolke. Tidlige resultater, særlig de Watson (1878-1958) i USA og Kohler i Tyskland kom fram til, synes mer å reflektere forskernes mentalitet enn dyras. Den ene fant lutter slump, den andre omtenksom handling. På dette grunnlag konstruerte de to radikalt forskjellige teorier, Watson uteluk-

290. Instinktiv atferd hos dyr ser en hos to Impalaværer som parerer med hornene under parringssesongen. Fotografi tatt i Kruger National Park.

942

ket bevisstheten fullstendig, han fulgte en pragmatisk linje og prokla­ merte at alt som eksisterte for mennesker så vel som for dyr, var stimuli og dertil svarende atferd. Kohler befolket dyras sinn med nye enhetlige konstruksjoner - gestalter - som på en besynderlig vis minnet om Platons idéer. I nyere og mer kritiske arbeider er det gjort en ny begynnelse på å utforske forskjellige dyrs interessefelt og hvordan den mest betyd­ ningsfulle av alle mentale ferdigheter fungerer: Evnen til å lære av erfaring. Læring innebærer hukommelse, men er noe langt mer framskredet. Innhentede erfaringer må bli lagret, sammenliknet og utvalgt, og nye erfaringer må gjøres før et tillært atferdsmønster kan etableres. Men nå er jo dette læringsbegrepet allerede blitt innlemmet i elektro­ niske maskiner, skjønt i en svært forenklet målestokk, det kan føre til konstruksjon av automater som kan bevege seg rundt på egen hånd og reagere på en «tillært» måte på situasjonen omkring seg.

Hukommelse

Dyrehukommelsens natur er nå blitt studert etter en rekke forskjellige eksperimentelle metoder. Det kom til å vise seg at hukommelsen er en meget gammel egenskap hos organismen. Mays eksperimenter med så lavtstående skapninger som flatormer viser at reaksjonsmønsteret er overført til hele kroppen. Flatormer som skjæres i biter og så regenere­ rer synes å ha noen hukommelse etter sin tidligere erfaring. Nyere eksperimenter med mus gir visse indikasjoner på at hukommelsen faktisk kan være lagret i foranderlige varieteter av nukleinsyrer i san­ seorganene, muligens også i hjernen. Hvis dette skulle bli bekreftet synes det å vise at hukommelsen mer likner på et fotografisk bilde, kopiert så å si, ikke i sølv, men i en nukleinsyre som det går an å referere til gang på gang gjennom dertil egnede stimulanser. Det mellomstandpunkt at hukommelsen og nervesystemet kan bestå i en kon­ tinuerlig repetisjon av det samme budskap som sirkulerer omkring på en aktiv måte, må - i allefall delvis - avskrives. Det er imidlertid ingen grunn til å gro at det bare er en slags hukommelse, det kan være både korttids- og langtids-hukommelse. Dyrespråk Ved en kombinasjon av omhyggelig obervasjon og skarpsindig planlagt eksperiment er det nå blitt mulig å tolke dyrs atferd i naturtilstand, inkludert parring, yngelpleie og deres forhold til andre medlemmer av egen eller forskjellig art. Slike studier har faktisk overtatt plassen etter den gamle anekdotiske naturhistorien og de tilfredsstiller den gamle ønskedrøm om å lære dyras språk, som viser seg å være en ganske komplisert sak, selv om det er enkelt sammenliknet med vårt. Det som 943

kommer til syne fra arbeider av slike observatører som Tinbergen6-227 er at atferdsmønstre som kreves for å bevege seg eller ta til seg næring kan bli forskjøvet, modifisert eller overdrevet for å overføre mening og påtvinge andre dyr en hensiktsmessig atferd. Således kan fuglesangen både tilkalle maken eller holde unna rivaler. Også bien har, som Von Frischs vakre studier har påvist, sitt eget språk uttrykt i dans for å vise retning og avstand til honningskilder. Sosiale dyr har, som en kunne vente, et slags språk nesten alle sammen. Enkelte språk er formidlet, ikke ved syn eller lyd. men ved lukt, som med feromoner eller den spesielle sansen maur bruker for å indikere at det er føde i nærheten. Slike studier er av grunnleggende betydning, ikke bare fordi de kaster lys over nervemekanismer, men også fordi de kan fortelle noe om hvor det er den menneskelige kommunikasjon og det samfunn den former og binder sammen har hatt sin opprinnelse og fått sin natur. (4.7., 12.1) Av samme grunn støter forsøkene på å tolke dyrs atferd, selv den aller enkleste, på vansker som ikke bare har med dens logiske kompleksitet å gjøre. I denne grenseregionen er det vanskelig å eliminere levninger av menneskelig tanke og språk, ikke minst fordi de er bundet til reli­ giøse og politiske fordommer, slik vi vil få se i neste kapittel. Sinnets sykdommer: Psykologi og psykiatri

Disse betraktninger gjelder med enda større styrke framgangen innen­ for medisinens siste og aller vanskeligste disiplin - den som angår mentale sykdommer, som kan manifestere seg både i mental og kroppslig form. Her har de siste femti år vært vitne til en veldig interesse, men ikke til noen sikker framgang. Det har vært et felt for kontrovers og mote. Mange har villet hevde at Freuds arbeidd har vært like epokegjørende som Einsteins i det tjuende århundre. Faktisk har det vist seg riktig i den negative betydning at det har ryddet av veien en masse filosofisk skrot fra psykologien. Det som ble satt i stedet var imildertid ganske enkelt nye ad hoc ordkonstruksjoner - det ubevisste, id, komplekser og fortrengninger - som nå er kommet i vanlig bruk blant de intellektuelle i de kapitalistiske land. (4.7., 13.5) Den metafy­ siske basis for psykologien har aldri vært rettferdiggjort ved sikre eksperimentelle beviser. Ved å kurere mentale sykdommer, har den freudianske psykologi, verken i sin opprinnelige form eller i noen av sine varianter, levd opp til de forhåpninger som til å begynne med ble stilt den, skjønt den har gitt lindring til folk som har vært i stand til å betale for behandlingen. Den høyere verdsettelse av hjernens ekstreme kompleksitet har imidlertid gitt liten oppmuntring til de alternative metoder for behandling av nervøse forstyrrelser, som svære elektriske eller kirurgiske inngrep, sjekkbehandlinger, lobotomier osv. På den annen side ser det ut til at en av de alminneligste mentale sykdommer, schizofrenien, delvis er av biokjemisk opprinnelse, skjønt dens ut944

brudd og utvikling kan bli bestemt av psykologiske tilstander. Forsk­ ning i svært omfang vil kreves før disse vekselvirkninger mellom nervespenninger og biokjemi kan utredes. Menneskeånden er verken bare et sett av nerveforbindelser på den ene siden eller et sett av ulegemgjorte entelektier - ånder, instinkter, komplekser på den annen side. Den er det middel mennesket har utviklet, ikke ved egen hjelp, men i samfunnet, for å finne seg til rette i sine omgivelser, den er i seg selv i stigende grad en sosial egenskap. Derfor må nødvendigvis en psykologi som er løsrevet fra sin økonomiske og politiske basis i samfunnet føre inn på et feil spor. Alternativet vil, fordi det i det vesentlige er en sak for sosialvitenskapen, bli behandlet i det neste kapittel.

11.8 Arv og utvikling

De gjenstående sektorer av biologiens framskritt i det tjuende århundre - innenfor arv, utviklingslære og økologi - er nærmere knyttet til landbruket enn til medisinen. I det nittende århundre var den interes­ sen som rettet seg mot den store mangfoldighet av dyre- og plantearter, stort sett samlerens og naturalistens. Han var i første rekke opptatt med å lage en fortegnelse over livet på jorda, ekstensivt, ved vidstrakte forskningstokter, intensivt ved bruken av mikroskopet. Ikke en gang den eksplosive virkning av Drawins utviklingslære forandret med en gang denne tendensen. Dens første konsekvens var å kanalisere den biologiske innsats etter de samme naturalistiske retningslinjer i et forsøk på å få en viss orden på kolleksjonen, å forsyne livet med dets stamtre. Samtidig fulgte landbruket sin tradisjonelle vei, med hjelp fra vitenskapen bare når det gjaldt landbruksmaskiner, gjødning og visse medikamenter for dyr. Forbedringen av avlen ble overlatt til det prak­ tiske livs mennesker og entusiastiske amatører og drømmere. Interessen for bedre plante- og dyreslag

Etterhvert som striden omkring Darwin falt til ro, måtte det ved slutten av århundret nødvendigvis oppstå et nytt behov for vitenskap i det praktiske avlsarbeid og en tilsvarende interesse for arv. Da de vestlige prærier ble åpnet for hvete, Australia for får, og de nye riker ble bygd opp i Afrika på basis av tropiske produkter, ble det innlysende at nå krevdes det noe bedre enn det den gamle slumpemetoden for avl kunne prestere. Når først hovedlinjene i utviklingen var klarlagt, begynte interessen å samle seg om dens mekanisme. Arvelovene begynte å få en ny betydning. Om vi nå ikke skjønner hvordan et egg eller et frø vokser til å bli frosk eller eik, kan vi være nokså.sikre på at det vil de gjøre. Men nå er det slik at et avkom ikke absolutt er likt sitt opphav, en del av avkommet er gjerne større, eller på en eller annen måte kan den være 945

nyttigere for mennesket enn en annen del, og fra tidenes morgen er det denne bedre del som er blitt brukt til avl. Det ville ha vært absurd å vente seg en fullstendig forklaring på fenomenet arv før det var formu­ lert foreløpige lover som skulle lære oss å øve kontroll med den. Sånn har det i høy grad vært med genetikkens historie. Den er meget seint blitt utviklet til en selvstendig vitenskapsgren, praksis har lenge ligget foran teori. Bevisst avl må ha begynt med det første jordbruk og dyrehold. Innen hesteavl er stamtavler f.eks. kjent fra dokumenter så langt tilbake som til år 2000 f. Kr. De viktigste metodene for påvirkning av artene med sikte på praktisk bruk eller jakt, har, i det minste på rent empirisk basis, vært vel etablert fra sivilisasjonens første dager. Og når det gjelder temming av hunder og utvikling av nye typer, kan en gå enda lenger tilbake, helt til den eldre steinalder.

Darwin og variasjon Ettersom det ikke bare er dyr som formerer seg, men også menneskeli­ ge vesener, og ettersom etablering av klasse- og raseforskjeller i sam­ funnet henger sammen med arv, har genetikkens problemer vært, og er fremdeles, bevisst forkludret av religiøse og politiske betraktninger. Selve ordet arv eller arvelighet er forbundet med et i det vesentlige sosialt begrep som gjelder overføring av eiendom til en arving. Denne anvendelsen innebærer en antydning om at det også i den biologiske arv er tale om å overføre noe materielt eller formelt - som den habsburgerske haken med tittelen til Det hellige romerske rike. Darwins utviklingsterori rettet i stor grad oppmerksomheten mot prinsippene om variasjon ved arv, men skapte i virkeligheten langt flere vansker enn den løste. Han mente at artene kunne variere som en reaksjon på omgivelsene, og at seleksjonen ville virke på grunnlag av disse variasjoner. Han var til en viss grad en lamarckianer i den for­ stand at han mente at miljøet direkte influerte på denne variasjon. De forunderlige tilpasninger av organismene til de mest forskjelligartede omgivelser peker alle i retning av en eller annen formdannende effekt. Darwins idéer om arv var imidlertid ikke umiddelbart fruktbare, stort sett fordi de ikke hadde noen kvantitativ eksperimentell basis. Det syntes umulig å vise i praksis hvordan variasjonene oppstod og hvor­ dan de fikk sin form (2.5., 9.5.).

Arv, klasse og rase Skjønt Darwin selv hentet en god del av sitt materiale fra folk som arbeidet med dyreoppdrett og planter, tapte hans etterfølgere, som mer var akademikere kontakten med disse. Troen på betydningen av avl var faktisk en gammel og vesentlig støtte for det feudale system, men før det nittende århundre var en ikke nådd fram til noen vitenskapelig 946

291. Virkningen av miljøet på utviklingen er godt illustrert i tilfellet bjerkemåler (Biston betularia). På bildet ser vi den normale form (øverst) og dens melaninske form carbonaria (nederst). Møllene hviler på et sotdekket tre i nærheten av Birmingham.

begrunnelse for den. Når det var behov for støtte i kampen mot den radikale bølgen på slutten av det nittende århundre, ble vitenskapen påkalt under den rasehygieniske bevegelses banner. Dens første suk­ sess skyldtes i det vesentlige Galton (1822-1911) - en velstående, veletablert amatør, tilfeldigvis en fetter av Darwin - og Karl Pearson, matematiker og positivistisk filosof, som nesten var den første til å bruke matematikk på biologiske problemer (4.7., 12.8). Begge var i det vesentlige opptatt med på vitenskapelig basis å rettferdiggjøre middelog overklassens moralske posisjon, som begynte å rystes av agitasjon for likhet og sosialisme. De forsøkte å bevise at disse klasser genetisk var de lavere klasser overlegen. I skitnere hender kunne de samme 947

argumenter brukes til å bevise at de hvite raser var de fargede overle­ gen, eller at den nordiske rase var de andre hvite raser overlegen, og særlig skulle dette gjelde overfor jøder (4.7., 12.8). I

Weismann og kimplasmaets standhaftighet Artenes og arvens uforanderlighet ble ved slutten av århundret ytterli­ gere understreket av Weismann (1834-1914) som på grunnlag av gjen­ tatte forgjeves forsøk på å påvise noen som helst ervervet egenskåp, utviklet den formelle teori om kimplasmaets bestandighet - som en slags familieskatt til uforminsket overlevering fra foreldre til barn, bare rammet av modifikasjon ved den blanding som uungåelig skyldtes seksuell reproduksjon. Etter dette synspunkt var den levende orga­ nismen eWerfenotypen bare en av mange flytende uttrykk for den stadig tilbakevendende genotypen. Dette var en nesten fullstendig tilbake­ vending til det syttende århundres idéer om preformasjon. Ved å for­ mode at de potensielle egenskaper hos alle dyr og planter var til stede i den første kimen og det bare var å sortere dem ut, gjorde den med effekt hele utviklingen til noe tøv. Ytterligere støtte for arvens altomfattende betydning kom fra felteksperimenter drevet av Vilmorin (1816-60) i 1856 og av Johannsen (1857-1927) i 1903. De påviste at en avling ordinært bestod av individuelle planter med svært variert arvelighet, men at det var mulig ved omhyggelig innavl og utvalg å produsere rene linjer som i prinsipp ville fortsette å formere seg rent for all tid. Arvens diskontinuitet: Gjennoppdagelsen av Mendels lover

Så lenge variasjoner i arv ble sett på som kontinuerlige, måtte alt dette arbeid nødvendigvis forbli rent beskrivende, og det kunne ikke forbin­ des med resten av biologien. Erkjennelsen av at det eksisterte diskon­ tinuerlige forandringer endret dette forhold. Bateson (1861-1926) hev­ det i 1894 at det var disse markerte variasjoner, snarere enn den uendelige gradvise overgang som var karakteristisk for utvik­ lingen.6105 I 1901 oppdaget de Vries (1848-1935) plutselige forand­ ringer -mutasjoner - blant kusymrer. Begge fant støtte i eksperimenter foretatt mellom 1857 og 1868, og i Mendels (1822-1884) lover, publisert i 1869. På hans egen tid hadde de blitt neglisjert, og nå ble de gjenopp­ daget av de to og utvidet. Mendel som arbeidet med erter i sin klosterhage i Brno i Tsjekkoslovakia, hadde påvist at mange egenskaper ble overført ved seksuell arv på en særskilt enkel måte, noe han tolket som en indikasjon på eksistensen av visse enhetsfaktorer som bestemte slike ting som blomstenes farge eller frøets folder. Den store øyeblik­ kelige fordel med denne gene- eller enhetsteori for arv, bestod i at den var enkel og matematisk. Men det var naturligvis en fare, som til å begynne med ikke ble vurdert: En ville kunne begrense studiet til de 948

egenskaper som viste disse enkle forhold, og så la en teori som bare forklarte en del av arven bli framlagt som om den forklarte hele arven. Morgan: Gener og kromosomer

Mendels enkle lover syntes enda mer plausible, da det ble etablert en forbindelse mellom de enhetlige genetiske egenskaper og de kromoso­ mer som hadde blitt observert i kjernene til celler under deling. Dette var i det vesentlige T. H. Morgans verk i Amerika. Da han tok til med arbeidet i 1910 foretok han omfattende studier av hele variasjonsrekken hos en liten flue, Drosophilia melanogaster, (bananflua) som had­ de den fordel at den formerte seg svært hurtig og var lett å holde. Den genetiske teoris enkelthet og nøyaktige matematiske karakter opp­ muntret til en veldig oppfattende forskning som rettet seg mot de detaljerte egenskaper hos flua i forhold til dens kromosomstruktur. Dette førte til den oppdagelsen at der forskjellige egenskaper som ofte ble arvet sammen kunne forbindes med visse deler av kromoso­ mene, lå disse tett sammen: Med andre ord, kromosomene korrespon­ derte med et kart over hele utviklingen av de egenskaper som der var 292. Kromosomer fotografert i en normal hankjønns-lymfosytt. En ser her kromosomene i par.

949

blitt stilt opp på linje. Dette førte til formodningen om at det til den enkelte nedarvede egenskap som kom til syne i den voksne organismen fantes en korrepsponderende materiell partikkel, genen, i en av forel­ drenes kromosomer. Den enkelte cellen i organismen inneholder et parsett av kromosomer, en som skriver seg fra hver enkelt av foreldre­ ne, og skulle derfor besitte et par gener for hver enkel egenskap. Selve formeringsprosessen ble følgelig redusert til forskjellige måter å blande og dele ut opphavets gener. Hvis en eller annen egenskap hos en av foreldrene ikke kom til syne hos avkommet, ble det antatt at genen manglet eller var undertrykt av en sterkere eller dominant gene fra den andre av foreldrene. Skjønt genene ikke ble oppfattet som materielle legemer, var dette virkelig en slutning som kunne trekkes fra deres lokalisering i kromosomet. Naturlige og kunstige mutasjoner Etter hvert ble Drosophilias og en del andres organismers gener kart­ lagt meget detaljert. Det viste seg at genene ikke var helt stabile. Allerede i 1900 hadde de Vries observert at det nå og da og uten varsel kom til syne nye egenskaper, tilmed i dypt rotfestede linjer, og at disse egenskaper ville overføres videre. Forekomsten av disse mutasjoner tydet dermed på at genene var gjenstand for tilfeldige forandringer, og at forandringenes tilsynekomst kunne påvirkes av ytre omstendighe­ ter. Dette ble bekrefet av Muller som i 1927 påviste en økt produksjon av mutanter ved hjelp av røntgenstråler. Siden har det vist seg at andre faktorer, som f.eks. særskilte kjemikalier som colchicin, også fram­ bringer mutasjoner. Disse observasjonene, som på den tiden mest hadde akademisk interesse eller i beste fall var av interesse for land­ bruket, har siden fått den mest livsviktige betydning for mennesket. Det skyldes de mutasjoner på planter, dyr og mennesker, som skriver seg fra stråling fremkalt av atom- og hydrogenbomber og det radioakti­ ve nedfall (3.6., 11.8). Et betydelig antall slike mutasjoner må allerede være framkalt i Japan i 1945 og seinere, bare med en langt større spredning som resultat av bombeprøver. (3.6., 10.10.)6 184 6188- 6-2046.205. 6. 231

Virkninger av stråling på organismen

Den uro som oppstod, ikke minst på grunn av hydrogenbombens virkninger, avslørte hvor høyst begrenset vår tilgjengelige viten var om ioniserende stråling på organismer av alle slag, og nå foregår det en aktiv forskning på dette felt. Store strålingsdoser, slike som f.eks. oppstår ved ulykker i virksomme kjernereaktorer eller på steder di­ rekte utsatt for bombenedfall, fører til voldsomme reaksjoner i alle angrepne celler. Dette skyldes sannsynligvis en allmenn forstyrrelse av

950

stoffskifte i cellen som følge av et betydelig antall OH-radikaler som griper inn i enzym-reaksjonene (3.6., 11.2.). Med beskjednere, men fremdeles alvorlige strålingsnivåer, er skaden størst på nukleinsyreproteinets syntese-makanisme og rammer derfor i første rekke celler under deling, dermed oppstår varig skade eller det settes i gang en kreftdannende prosess. En gruppe celler som angripes er de som pro­ duserer hvite blodlegemer og fører til leukemi, ofte etter atskillige år, slik det er registrert i Hiroshima.

Genetiske følger av atomkrig

Ved lavere doser er det fremdeles bare minimale skader som framkalles i celler som deler seg normalt, men i spesielle tilfeller kan resultatet for en kimcelle bli mutasjon. Hvis denne er recessiv behøver den ikke vise seg ved arv om ikke den person som fører den blir parret med et annet individ med samme mutasjon. Dette vil før eller siden skje i samsvar med defektens konsentrasjon i en populasjon og graden av innavl. På 293. Mutasjon i nellikk frembrakt ved gammastråling. Planten produserer hvite blomster under normale forhold, men etter bestrålingen kom en rød nellikk til syne på midtstilken. Fotografi tatt ved Brookhaven National Laboratory, New York.

53.

951

grunn av utilstrekkelige forskningsresultater kan virkningen av bombeprodusert stråling på forskjellige nivåer bare anslås svært omtrentlig. Med den enorme vekst en må vente seg i kjerneeksplosjonenes styrke og antall under en hvilken som helst allmenn krig, ville det tilsynelaten­ de være de direkte tap av menneskeliv under selve eksplosjonene og de dermed forbundne ildstrormer, som kom til å dominere i forhold til de alvorlige genetiske virkningene. Men da det etter en slik krig bare kunne ventes et beskjedent antall overlevende, ville deres etterkom­ mere, om det skulle bli noen, rammes av alvorlige genetiske virkninger. I første fase ville det bli en overvekt av aborter og misfostre. I den reduserte befolkning som siden måtte komme, ville defekter som følge av recessive genekombinasjoner forekomme i en stor del av fødslene i hundreder av generasjoner, lenge etter at de påviselige spor etter bombestrålingen er forsvunnet fra vår jord. Naturligvis ville heller ikke skadene begrense seg til menneskene. Vanskapte produksjoner av dyr og planter ville ikke være til å unngå, og det ville ta mange tusen år å komme fram til noen slags genetisk likevekt. Virkningene av prøvesprengningene fram til 1962-raten var mistrø­ stige nok. Offisielle rapporter som uttrykker resultatene i prosentvis vekst av mutasjoner, og som i høy grad er bagatellisert, kan synes betryggende, men radioaktivt støv daler fremdeles ned fra den øvre atmosfæren, og vil være på det verste i 1970.6-188- 6 205 Det er allerede sikkert at titusenvis av aborter, vanskapninger og vanføre vil bli resul­ tatet i kommende generasjoner og skape elendighet i mange familier. Grunnene til å stoppe den kriminelle dårskap før det blir enda verre er overveldende, men det var ikke før i 1963 at presset fra folkeopinionen på regjeringene sikret undertegningen av et partielt prøveforbud, som ennå ikke, etter mer enn et år, har ført til stans av underjordiske prøver og en fortsatt utvikling, for ikke å snakke om lagringen av kjernefysiske våpen. Den kjernefysiske trusel henger fremdeles over oss og den vokser uten stans.

Anvendelsen av genetikk Helt fra først av har arvelighetens genetiske teori samlet hovedinteres­ sen og sin vesentlige anvendelse om de tilfeller der enkelte genetiske effekter har vært tydelig markert og der en har kunnet studere virk­ ningene av enkelte gener i forskjellige kombinasjoner. Dette skjer der genen kontrollerer en enkelt biokjemisk reaksjon som modifiserer eller ikke modifiserer - et eller annet produkt, f.eks. fargen av bloms­ ter, fjær eller urin. Dette kan være eller ikke være av fysiologisk betydning - hos men­ nesket kan visse gener f.eks. føre til en eller annen form for åndssvak­ het - men i hvert fall er det mest tale om nyttige markeringer. Utarbei­ delsen av menneskets genetiske kart av slike forskere som Haldane og

952

294. Genetiske forandringer hos får. Væren t.h. er en Ancon (kortbeint) og når den er født av en normal søye (t.v.) produserer den korbeinte lam (i midten). I vill tilstand ville denne mutasjonen være ufordelaktig, men den er nyttig for bønder, i det kortbeinte får ikke kan hoppe over gjerder, og denne variant er en spesiell avl.

Penrose er av atskillig klinisk betydning. Særlig har den genetiske bestemmelsen av blodgrupper (3.6., 11.2) bidradd til å redde mange spebarns liv ved å indikere nødvendigheten av blodtransfusjon. Innen landbruket har resultatene vært mer begrenset. Visse sykdomsresistente typer har blitt utviklet ved å følge en nøyaktig genetisk praksis, men genetikkens beste resultater, ved f.eks. å forbedre mais eller bomull ved kryssing, har vært oppnådd med langt mer primitive, men mer effektive metoder. Dette kommer av at det meste av egenskapene ved de dyr eller planter som er økonomisk brukbare, slik som vekt og avkastning, vil avhenge av et stort antall genetiske faktorer. Teorien er ikke tilstrekkelig utviklet til å behandle så kompliserte tilfeller, mens fullstendige genetiske analyser ville kreve mer penger enn de genetiske institusjoner vanligvis kan reise, og bonden kan ikke vente til det hele er fullført.

Alternative metoder til å modifisere arv Den oppmerksomhet som i de seinere år har vært rettet mot de kompli­ serte molekylare mekanismer ved'reproduksjon av DNA-RNA-protein-syklusen har hatt en tilbøylighet til å tildekke det faktum at disse

953

ikke er de eneste elementer som kan være ansvarlige for organismens reproduksjon. Moderne studier i cytologi har påvist cellens ekstreme kompleksitet og vi kan på ingen måte være sikker på at all arv begynner med kjernens DNA. Virus alene er nok til å vise at RNA kan fungere helt utmerket til sikring av proteinstrukturenes reproduksjon. Det store antall organeller som er funnet i celler viser at deres reproduksjonsmetoder må være ganske kompliserte. Det er lite sannsynlig at man uten videre kan redusere det helé til mer eller mindre faste regler, slik det forholder seg med DNA-syklusen. Det ville imidlertid være absurd å vente til disse mekanismer er klarlagt og gi opp forsøkene på å endre arveligheten med mer empiriske metoder for kontroll med variasjoner av de miljømessige faktorer. Denne åpenbare motsetning - som det er all grunn til å legge vekt på var den vitenskapelige basis for opposisjonen i Sovjetunionen, f.eks. når det gjelder den stilling Mitsjurins (1855-1935) skole og T. D. Lysenko tok til Mendels genetikk. Denne kontroversen er nå som følge av seinere forståelse dødd bort. Atskillig arbeid som er utført i land utenfor Sovjetunionen eller andre sosialistiske land har vist at det er tallrike fenomener innen arvelighet som bekrefter noen av MitsjurinLysenko-skolens påstander, det gjelder både ved modifikasjon av mil­ jøet som med lin, og det gjelder podning, men hittil er det ikke funnet noen full forklaring av forandringenes mekanisme. Den fysiologiske siden av kontrollen med plantevekst er nå litt bedre forstått og virk­ ningen av vernalisering, det vil si forandring av temperaturen på for­ skjellige trinn av en plantes vekst, har en begynt å bruke langt utenfor Sovjetunionen. I tidligere utgaver av denne bok har jeg forsøkt å gi en mer detaljert oversikt over denne kontrovers, men dette ser nå ut å ha liten hensikt, for den genetiske metoden for behandling av arv er blitt temmlig likeartet over hele verden. Når striden var på høyden snakket partene forbi hverandre. De ortodokse genetikere var opptatt med å kunne forstå mekanismene og utarbeidet konsekvensene av en opplysende teori, de sovjetiske agrobiologer prøvde å finne ut den raskeste måten å forbedre sitt lands kvegbestand, ikke så mye ved avl eller utvalg, men ved en intelligent modifisering av miljøet. Dette avhenger i det vesent­ lige av fysiologi og i enda videre omfang av økologi. Spørsmålet om arv er så å si omsluttet av disse vitenskaper.

Utvikling

Spørsmålet om utvikling er så nært knyttet til fenomenet arv at det synes mest passende å behandle det her, skjønt det logisk burde kom­ me etter en drøftelse av det indre slektskap mellom dyr og planter, hvilket i teori vil si økologi og i praksis landbruk. I kapittel 9 har 954

hovedtrekkene i den strid som i det nittende århundre stod om den organiske utvikling allerede blitt trukket opp. Darwins triumf bestod ikke så mye i oppdagelsen av utviklingen, men i å gjøre den til en vitenskapelig troverdig idé. Takket være ham er selve det faktum at utviklingen har foregått og fremdeles foregår blitt godtatt av alle bortsett fra noen få bigotte personer. Slutten av det nittende århundre var stort sett opptatt med å fastslå de mest sannsyn­ lige slektsforbindelser mellom de forskjellige dyre- og planteformer med så å si å tegne opp utviklingens familietre. I det tjuende århundre har interessen skiftet over til å etablere utviklingens form, hvordan og hvorfor nye former er blitt til, når og hvor de ble til. Her har en ikke kommet fram til noe endelig svar, det er i virkeligheten i svarene på slike spørsmål at de store forskjelligheter i syn har blitt åpenbart i den biologiske vitenskap. Neo-mendeliansk utvikling ved mutasjon og naturlig utvalg

De siste årtier har vært vitne til hvordan Darwins teori om det naturlige utvalg har blitt omskrevet i termer hentet fra Mendels teori om gener. Istedenfor de umerkelige variasjoner som ble postulert av Darwin, har det vært plutselige forandringer framkalt av genesubstitusjoner, ved genemultiplikasjoner, ved kromosomfordoblinger eller polyploidi, og ved genemutasjon. Alle disse forandringer antas å forekomme av grun­ ner som ingenting har å gjøre med tilpasningsverdien av den egenskap som blir resultatet hos det voksne dyr. Etter dette synspunkt skulle seleksjonen operere, ikke på egenskapene, men på de gener eller genekombinasjoner som var bærere av dem. Det naturlige utvalg skulle virke som en slags sil, som på en matematisk bestemmelig måte forand­ rer en populasjons genekomposisjon. Tilpasning skulle ganske enkelt være det mest vellykte av et antall absolutt tilfeldige skudd. På grunn­ lag av de statistiske arbeider til matematiske biologer som Fisher (1890-1963) og Haldane, skulle en slik mekanisme formelt sett svare for utviklingen av en art og tilmed for dens oppsplitting i to ikke-kryssende arter, det vil si for skapelsen av en ny art. På grunn av problemet med å kontrollere miljøene kvantitativt er det imidlertid ytterst vanskelig å prøve dette i praksis, og det langsomme tempo utviklingen skjer i gjør det enda vanskeligere. Arv og ervervede egenskaper

I de seinere år er det med tanke på utviklingen gjennomført en del eksperimenter som i seg selv vil kunne bidra til å finne løsningen på en av de alvorligste vanskeligheter naturforskeren føler seg stilt overfor: Er et enkelt utvalg på grunn av tilfeldige variasjoner nok til å forklare den faktiske utviklingsprosess? Helt siden Lamarcks tid (2.5., 9.5.) har 955

man hatt en fornemmelse av at miljøet på en eller annen måte må ha vært med på å styre retningen når arveligheten blir forandret til en så åpenbar fordel for mekanismen. Men likevel har alle anstrengelser for å bevise arv av ervervede egenskaper vært forgjeves (3.6., 11.8). Vi skjønner nå hvorfor det må ha vært så vanskelig, når en har å gjøre med høyere dyr eller planter med deres høyst utilgjengelige reproduktive mekanisme og lange reproduksjonsperioder. Når vi kommer til lavere organismer, som f..eks. bakterier, med livssykler som kan måles i minutter, er det mulig i respons på det kjemiske miljø å observere forandringer som de er absolutt tilpasningsvillige overfor, i den betyd­ ning at de fungerer videre i et nytt medium. Det viste seg her direkte virkninger på nukleo-proteinets arvemateriale, slik det første gang ble påvist så langt tilbake som i 1946, da Avery gjennomførte en forandring av en type pneumokokk til en annen ved å tilføre den nukleinsyrer fra den andre. Vi kjenner nå liknende virkninger framkalt av virusinfek­ sjoner (3.6., 11.6). Dette er imidlertid noe helt annet enn en tilpasningsvillig arv som beror på alminnelige miljømessige stimuli. En type av dette slaget ble oppdaget av Waddington. Når en viss fluestamme som pupper ble utsatt for høyere temperaturer, utviklet den vinger der det manglet en stripe, en tilsynelatende ubetydelig variasjon. Ble denne prosessen fortsatt gjennom flere generasjoner, ble det produsert fluer med stripeløse vinger, selv når puppene ikke hadde blitt oppvarmet. Etter nye generasjoner uten oppvarming, vendte disse tilbake til sin normale form. Uansett forklaring - Waddington hadde selv en komplisert mendelsk - ville det tilslutt vise seg at i det minste påtvungne utviklingsmessige forandringer på et eller annet vis ble inkorporert i organismens arvelighet bare i forholdsvis få generasjoner. Enda mer påfallende tilfeller er rapportert6 182-6 187 der vaner og ikke strukturer er nedarvet. Den ville kanarifuglen ble for omkring tre hundre år siden valgt til burfugl bare på grunn av sin fjærdrakt. Den kvitret, men sang ikke. Men så var det forskjellige steder fugleelskere som klarte å lære den forskjellige syngemåter, og nå synger hver sort på sin karakteristiske måte, selv om de er fostret opp fra egget uten å lære. Noe av samme slag har tilsynelatende forekommet i vår egen arv. Det er ikke lenge siden vi lærte å snakke-200 eller 1000 generasjoner siden i følge forskjellige anslag. Fremdeles må vi lære å snakke. Menneskets hjerne og øre har imidlertid blitt tilpasset slik at en anseelig del av hjernebarken er avsatt utelukkende med tanke på taleevnen, og uten at noe særlig tyder på utvelgelse med tanke på døve. Før vi vet noe om den mekanismen som fører til slike raske revolusjonerende forand­ ringer, kan det for den slags arvelighet ikke formuleres noen teori, men det bør advares mot dogmatisk å ville utelukke eller bare regne med noen bestemt form for overføring av egenskaper under utviklingen. Det er ikke bare tale om den største teoretiske interesse for dette

956

spørsmål - det sentrale innen arv og utvikling - men en løsning vil føre med seg vesentlige praktiske konsekvenser. Avl og seleksjon er nød­ vendig svært langsomme prosesser, særlig når en har å gjøre med arter det tar lang tid å ale opp; dirigerte forandringer ville i veldig grad øke tempoet i en forbedring, sammenliknet med den nåværende på lykke og fromme-metoden hos det praktiske livs oppdrettere. Det er imidlertid fremdeles altfor tidlig å hevde at noen metode for dirigert utvikling er blitt funnet eller er i sikte. Bare intens og kritisk forskning overført til ekstensiv og planlagt praksis kan gi håp om en løsning. Det er likevel egentlig ikke forbudt å håpe at det som har hendt i naturen selv siden livets opprinnelse også kan gjøres bevisst. 11.9 Organismene og deres miljø: Økologi

Studiet av organismene i forbindelse med variasjonene i miljøet, både i naturen og eksperimentelt, er noe som har vokst raskt fram i det tjuende århundres biologi. Tidligere var en tilbøyelig til å begrense en oversikt over dyr og planter til en morfologisk, anatomisk beskrivelse, sammen med en del fysiologiske studier av deres enkelte funksjoner og en naturhistorisk skildring av deres vaner. Denne kunnskap ser en nå på bare som et nødvendig første skritt til forståelse av de langt mer kompliserte og dynamiske sider av organismens liv. Ren observasjon og naturhistorie er ikke nok: Det kreves også detaljerte og storstilte eksperimenter. Som det ble pekt på i begynnelsen av dette kapitlet, har dette århund­ re vært vitne til utviklingen av en skole i eksperimentell biologi og av studiet omkring levende dyrs og planters funksjoner, basert på varia­ sjon av deres livsvilkår og observasjon av de oppståtte forandringer. Den plass den eksperimentelle biologi har fått i det tjuende århundre, er analog til den organiske kjemis plassering i det nittende. Det er en metode til å finne ut noe om organismenes fungerende strukturer ved å studere deres reaksjon på forskjellige miljøer, akkurat som kjemikerne fant molekylenes struktur ved å utsette dem for forskjellige reagenser. Dette kan ikke gjøres ved å begrense observasjonene til de vilkår som organismene normalt lever under. Mulige miljøer i videre omfang må utforskes. I mer kompliserte situasjoner er det nødvendig å foreta omhyggelig analyse av alle betydningsfulle faktorer innen miljøet, å variere dem, enten en om gangen eller flere på samme tid på en måte som bestemmes ved statistiske metoder, og det må gjøres tilsvarende kompliserte observasjoner av organismen. Gjensidige påvirkninger mellom organismene

Problemet blir enda vanskeligere på grunn av det faktum at miljøet for en hvilken som helst organisme uavvendelig omfatter utallige andre 957

organismer. Darwin selv var fullstendig klar over dette i midten av forrige århundre, særlig i sitt arbeid med befruktning av blomster6167 og med meitemark.6,69 Men det arbeid som hittil er gjort understreker bare den ekstreme kompleksitet en har å gjøre med i forholdet mellom organismene og vår praktisk talt totale uvitenhet om dette forholds betydning. Jordbunnen f.eks. som danner grunnlaget for alle planter og derfor for alt dyreliv på land, er stort sett et ukjent felt for den biolo­ giske vitenskap, skjønt den sannsynligvis inneholder mer levende or­ ganismer i sin masse enn det fms på dens overflate. Helt til det aller siste har vitenskapen om jordbunnen i det vesentlige vært beskrivende og for det meste anorganisk. Vi begynner først nå å innse at jordbunnen selv er et helt kompleks av organismer, og at ingen av dem kan forand­ res uten at også de øvrige berøres.

Gjensidig avhengighet mellom grupper av organismer Det innbyrdes avhengige kompleks av organismer - av dyr, planter og bakterier - hvor som helst de fins, er studiesubjekt for økologien: Analysen av den totale innbyrdes påvirkning mellom alle organismer innenfor et område. Forbindelsen mellom organismene f.eks. på et jorde eller i en dam har etter hva man har kunnet påvise en større 295. Innføringen av ville kaniner til Australia i 1859 førte til en forstyrrelse i den naturlige balansen og særlige tiltak ble satt i verk for å redusere og utrydde den. Bildet viser kaninhjemsøkt land i Sørvest-Australia (t.v.) og land som er fritt for kaniner (t.h.) på grunn av et spesielt kanintett gjerde.

958

sammenheng og bestandighet enn den man finner mellom noen indivi­ duelle organismer. Den grove oppfatningen av kampen for tilværelsen må vike plassen for en forståelse av samarbeidet mellom forskjellige organismer. Samvirket kan enkelte ganger ta temmelig paradoksale former, slik det f.eks. består mellom kjøttetere og planteetere. Et hjortedyrs tilstand kan for en stor del være bestemt av hvor langt bestanden er uttynnet eller holdt i kondisjon av ulver eller jegere, noe de sørgelige konsekvenser av å innføre dyret til New Zealand, uten disse rovdyr, bærer vitnesbyrd om. Men i det store og hele er en viss likevekt opprettholdt i et hvilket som helst ensartet miljø i naturen. Ingen individuell art kan mangfoldiggjøre seg og enda mindre dø ut uten å påvirke alle andre. En grov misoppfatning av Darwins ord om kampen for tilværelsen vil bare ytterligere tilsløre organismenes virkelige avhengighet av hver­ andre. Det ville være av liten verdi for noe individ eller noen art å blomstre på bekostning av alle andres utryddelse. Dette har i enda høyere grad gyldighet innenfor en art enn mellom organismer av for­ skjellige arter. Ikke desto mindre er forestillingen om kampen for å overleve fremdeles på mote, for det meste fordi den har rettferdiggjort, og fremdeles rettferdiggjør den hensynløse konkurransen og den ster­ kestes rett i menneskelige anliggender. Som Lysenko har pekt på, er det bare ved en eksepsjonelt fortettet konsentrasjon, slik den sjelden finnes i naturen, at individer innen en art kommer inn i et konkurran­ seforhold. For største delens vedkommende, det gjelder planter så vel som dyr, vil forekomsten av andre medlemmer av arten forbedre miljøets tilpasningsmulige egenskaper. En skog er for eksempel av ren verdi for alle de trær som lever i den. Menneskets inngrep i naturens balanse

En ny fase i vår planets historie ble åpnet den gang mennesket begynte å gripe inn i den tidligere etablerte balansen i naturen på en måte som var vesentlig forskjellig fra hva andre organismer hadde gjort. Som jeger, og enda mer som bonde, har mennesket gått inn for å tippe balansen i naturen over til sin egen fordel - først ubevisst i liten målestokk, seinere bevisst og i en målestokk som strekker seg ut over hele planeten. Hvor heldig dette har falt ut fra begynnelsen av, viser menneskenes mangedobling og spredning, noe som har fortsatt med stadig voksende styrke. På de første trinn manglet mennesket den tilstrekkelige forståelsen for hva som foregikk, og framkalte nå og da uønskete resultater, slik som å ødelegge den jakt det levde av eller overbeskatte eller drive rovdrift på kultiverte flekker. Men den be­ skjedne målestokk den slags operasjoner ble drevet i, forhindret noen varig ødeleggelse av jordens ressurser. Nå er stillingen en annen; nå mangler verken kunnskap eller makt, men den suksess som har fulgt 959

296. DrontefDidus ineptus), som hørte hjemme på Mauritius, hadde en stor tung kropp og små vinger som var ubrukelige til flyging. Uhemmet jakt førte til artens utryddelse.

moderne landbruk og tømmerdrift har skjedd på bekostning av ødeleg­ gelse av en farlig stor del av jordsmonnet på vår planet og har ført til en ugunstig forandring av dens klima for nesten alle livsformer. Ødeleggende virkninger av landbruket under kapitalismen

Denne omfattende intense ødeleggelse har ingen ting å gjøre med noen iboende galskap eller dumhet hos mennesket, heller ikke med noe uhemmet ønske om å formere seg, slik mange publisister gjerne vil få folk til å tro; forklaringen ligger simpelthen i den rovgriske natur som så sterkt setter sitt preg på den kapitalismen, som nå i form av imperialis960

me har spredd seg til så store deler av verden. Jordødeleggelsen har skutt farlig fart i de siste femti år ved hjelp av metoder som er karakte­ ristisk for hensynsløs kapitalistisk rovdrift med sikte på øyeblikkelig profitt. De faktiske jordødeleggere behøver ikke selv være kapitalister, de kan være fattige forpaktere som må sikre seg store avlinger av salgbare produkter for å unngå selv å bli fordrevet fra jorda, eller afrikanerne som er drevet over i reservater av europeere som har lagt beslag på den beste jorda. Forskjellige årsaker fører til det samme resultat, og prosessen går bare fortere og fortere. Jo mindre det fins i jorda, desto mer må den utnyttes og desto verre blir dens tilstand.61616.163. 6.171

Konservering

Det er likevel ingen absolutt grunn til at en skal fortsette med å sløse bort og ødelegge uerstattelige ressurser på denne måten. Tilmed under kapitalismen viser det seg at sporadiske og begrensede forsøk på å 297. Jordvern og irrigasjon kan forandre øde strøk. I Sahara i nærheten av Tourgourt har oppdagelsen av dype artesiske brønner sammen med anlegg av lebelter og irrigasjonskanaler gjort det mulig å dyrke en palmelund.

961

stoppe denne tendensen er teknisk fullkommen mulig. Den amerikans­ ke depresjonen i tretti-åra gav oss Tennessee Valey Authority og en omfattende bevegelse for jordbevaring, begge deler fikk et heldig utfall så langt det er tale om biologisk teknikk (4.7., 12.1). Men private interesser har sørget for at TVA bare skulle bestå som et enslig eksem­ pel på hva som kan gjøres i regional planlegging, og tiltak til konserve­ ring av jord er begrenset til i de tilfeller man har råd til det og bannlyst så snart intensiv drift er profitabel. Men hele problemet har nå fått en ny side fordi så mange tidligere koloniale land har oppnådd uavhengighet. Men denne uavhengigheten er ikke ekte så lenge landenes økonomi avhenger av en mono-kultur basert på avlinger med sikte på øyeblikkelig salg, enten som plantasjer eller for salg til agenter for de industrialiserte kapitalistiske land. Ek­ semplene fra sosialistiske land i den tropiske sonen, særlig Kina og nå også Kuba, har vist at det er mulig på samme tid å sørge for bedring av landbrukets avlinger til fordel for befolkningen og en politikk med sikte på å konservere jordsmonnet. Transformering av naturen

I den del av verden som nå er spart for de frie markedsoperasjoner og monopolene, er bildet et ganske annet. Der, det gjelder i første rekke Sovjetunionen, det eneste sted det har vært tilstrekkelig tid for langtidsprosjekter å modne, har jordforbedringer og gjenvinning av ørken­ områder foregått i tjue år. Der tilhører jorda folket, og permanent bevaring og forbedring har det første kravet på kapitalinvesteringer. I etterkrigstida har denne prosessen blitt så utvidet og intensivert at den utgjør noe radikalt nytt i vår planets historie: Et bevisst forsøk på å omgjøre naturen og forandre geografien til beste for menneskeheten. For å bli i stand til å forestille seg og gjennomføre slike foretagender, kreves det i første rekke mennesker som er blitt vant med å arbeide i fellesskap og som er tillitsfulle nok til å pålegge seg ofre i dag for å vinne mer siden. For å gjøre denne godviljen effektiv, kreves det imidlertid den største anvendelse av vitenskapen: Ingeniørkunstfor ådemme opp elver, grave kanaler og bygge kraftstasjoner, biologisk teknisk kunn­ skap for å plante skogbelter, installere irrigasjonsanlegg, skape like­ vekt mellom dyr og avlinger. Det er allerede tatt svært betydelige skritt for å redde den tørketruede og halvveis ørkenpregede del av sørøst Russland, Det kaspiske basseng. Prinsippet er å gjøre den mest fullstendige bruk av jorda i tallrike forskjellige utnyttingsgrader, avhengig av jordsmonn og belig­ genhet. Lavtliggende sletter blir irrigert ved fallforsyning fra reservoa­ rer. Høytliggende land blir irrigert ved vann pumpet opp med elektrisk kraft. Utenom områdene for permanent irrigasjon kommer beiteland med vanning tilført gjennom rørledninger eller elektrisk pumpede 962

298. Anlegg av et forsterket betongrør til et irrigasjonssystem i et ufruktbart strøk i Tajik-regionen i Sovjetunionen.

brønner. I åpent ørkenland blir sanden bunnet av saxaul-trær, og tilmed sola blir tatt i bruk for vannpumping og kjøleanlegg. Enheten for planlegging omfatter hele elvebassenget. Store elver, som Volga, Don og Dnjepr blir omdannet til en rad sjøer atskilt ved dammer med sluser og kraftstasjoner, og sender ut nettverk av irrigasjonskanaler. Flom og tørke vil bli jevnet ut. Et dusin viktige kraftsta­ sjoner er allerede i drift og denne utviklingen har spredt seg til de store asiatiske elvene. Det store Bratsk-verket i Sibir er det største i verden. Amu-Daria-elva blir utvidet og med sitt nettverk av irrigasjonskanaler er den gradvis i gang med å gjenvinne Kara Kum-ørkenen og snart vil den nå sitt opprinnelige utløp i Det kaspiske hav. Den kraft som blir utviklet ved verket vil bli brukt til industri og jordbruk så vel som til irrigasjon. Disse mangeartede bruksformer vil spre belastningen og øke utvinningsgraden slik at den fulle bruk vil bli gjort av hver eneste dråpe vann, både fysikalsk og kjemikalsk. Ikke bare de store elvene, men også hvert eneste lille tilløp trekkes inn i systemet. Det enkelte bruk eller grupper av bruk blir oppmuntret til og hjulpet med å bygge egne dammer, reservoarer og kraftstasjoner. Overalt blir det lagt vekt på blandede dyrkningssystemer kombinert med laboratorie- og felteksperimenter. Målet er på samme tid å finne fram til og praktisere et landbruk som beskytter og beriker jordsmonnet med en vel avbalansert dyre- og planteøkologi.6-200 963

Det er det nye storstilte maskinelle utstyr som har gjort det mulig å forvandle ufruktbare strøk til blomstrende landskap, ved i løpet av noen få år å komprimere de forbedringer bøndene har brukt århundrer på med sitt arbeid. (2.5., 8.2.) Kjempelastebiler, bulldosere, slepeliner og hydrauliske gravemaskiner gjør tusen ganger mer arbeid enn noe menneske. De arbeider allerede etter naturens egen målestokk. Geo­ grafien kan ikke lenger tas for gitt, jordoverflaten vil heretter bli hva mennesket velger å gjøre den til. I de baltiske land gjør f.eks. lev­ ningene etter istida - morener, flyttblokker, torvmyrer frambrakt ved stengning av avløp - landet fattig og uproduktivt. Hva bønder som arbeidet med sine hender ikke kunne utrette gjennom tusen år, kan maskinene gjøre på noen få år, de kan fjerne stein og flyttblokker, åpne nye elveløp for å få fart på vanningen, og i tillegg til alt dette kan de få kraft fra torven og la god dyrkningsjord overta etter den. Ingen ting av dette er noe sovjetmonopol. Så snart borgerkrigen var over, ble de store konserveringsprosjekter satt i gang i Den kinesiske folkerepublikken. Huai-elva, de flodene som regelmessig herjet de rikeste østlige provinsene, ble temmet i løpet av ett år, og et inntrykk har en allerede fått gjennom bruken av kontroll med bielver og reservemagasiner i tilknytning til Yangtzekiang og Hwangho. Alt dette ble først gjort uten å vente på mer enn et minimum av utstyr, jorda ble gravd ut med hakker og båret bort i korger. Dette kunne ha blitt gjort

299. Overføring av Nil-vann fra det gamle løp til et nytt permanent leie som del av anlegget av Aswan-dammen.

964

når som helst i de siste 6000 år, men keisere og mandariner var hjelpelø­ se, de kunne ingen ting ha gjort uten folkets aktive støtte selv om de hadde ønsket det. Siden disse første dagene er denne heroiske men langsomme meto­ den hurtig blitt avløst av full mekanisering. En stor dam og et stort elektrisitetsverk er bygd ved Hwangho, og har dermed satt en stopper for de katastrofale oversvømmelsene som har plaget det nordlige Kina, og har bidradd til å forsyne det produktive men regnfattige land med vann i tørketider. Ingen av disse arbeider har hittil vært nok til å stanse virkningene av de fryktelige år 1959-62, men tørke og oversvømmelser av et slikt omfang ville i tidligere tider utvilsomt ha ført til sultedøden for millioner av mennesker, om de ikke var blitt holdt i sjakk. Når alle disse arbeider er fullført, noe som neppe vil ta mer enn et tiår fra nå av, vil faren for tørke og oversvømmelse ha blitt varig fjernet fra hele landet. Det er spillerom nok i hele resten av verden og for alle folkeslag til å forvandle sine egne land ved hjelp av teknikk og vitenskap. Enkelte land er allerede gått i gang. India hår gjort en god begynnelse med Damodar- og andre prosjekter, men landet er hemmet av kapital­ mangel. Den store Aswan-dammen, som nærmest brakte verden på kanten av krig i 1956, er nå nesten ferdig takket være sovjetisk hjelp, og rundt omkring i hele den underutviklede del av verden er nye damanlegg prosjektert eller bygd. Den første av de store vestafrikanske elvene som er blitt kontrollert på liknende måte er Volta-dammen i Ghana.

300. Kraftstasjonen Hsinanchiang, Chekiang-provinsen, Kina. Bygd av kinese­ re.

965

301. Mekanisering og maskinell spredning av gjødning har omformet landbru­ ket. Dyrking mellom radene og gjødselspredning i et sojabønnefelt, Chiusan statsbruk, Kina.

Disse arbeider er en forsmak på hvordan hele verdens utseende kan forandres til beste for mennesket. Alle disse ting ville kunne gjøres av folkene i hvert enkelt av disse land, hvis de var fri for de direkte eller indirekte virkninger av uten­ landsk dominering. Det ville kunne gjøres på mindre enn en genera­ sjon, hvis en brøkdel av det tekniske potensiale som sløses bort på opprustning ble satt inn på å hjelpe mennesket med å erobre naturen istedenfor å ødelegge hverandre. Amerikanernes dyktighet og penger, som nå blir pøst ut på atombomber og superjetfly, ville kunne finne en fruktbar og spennende anvendelse i et forsøk på å slå russerne i deres eget spill - å forandre naturen, ikke med sikte på profitt, men på å ta den i bruk.6161 Forvandling av landbruket Selv om det er vesentlig, er kontrollen med vann bare en del av den forvandling av landbruksmetodene som raskt går for seg over hele verden. Det som er blitt gjort etter impuls av de store urbane matvare­ markeder i industrilandene, kan nå spres til de nylig frigjorte og under­ utviklede land i tropene, og kan bli atskillig forbedret under prosessens gang. Dette er en landbruksrevolusjon som er langt større en den som 966

ble innledet i Storbritannia i det attende århundre. I sitt grunnlag hviler den på gjødningsstoffer og biologisk kontroll med planter og dyr med sikte på matproduksjon,og på mekanisering som kan sørge for at bare et minimum av det menneskelige arbeid som kreves for å plante, passe og høste inn det hele blir brukt. Problemets omfang framgår av det faktum at det for hundre år siden i USA krevdes tjue mann i marken for å sikre en mann i byen nok mat, resten åt de selv. Nå kan en mann på marken gi mat til tjue mennesker i byen med hjelp av de gjødningsstof­ fer og det maskineri byenes industri kan skaffe til veie. Det er innlysende at en slik omlegging i første rekke krever et stort kapitalutstyr. Prøver en å gjennomføre en samtidig utvikling av industri og landbruk, vil det kreve heroiske anstrengelser fra folkets side, noe som var tydelig, først i Sovjetunionen og nå i Den kinesiske folkerepu­ blikken. Ikke desto mindre er denne utvikling nødt til å finne sted med stigende styrke, så snart en har fjernet de restriksjoner som det gamle føydalsystemet med dets utbvytting førte med seg. I lys av de erfa­ ringer som er høstet i Sovjetunionen og Den kinesiske folkerepublikk, skulle det nå være mulig å rykke enda fortere fram ved å følge opp de gode resultatene og unngå feil som er begått. Heller ikke er det nødven­ dig å vente på den fulle utvikling av maskineriet, skjønt en av tidens store tragedier er det faktum at det i de kapitalistiske industriland uten videre fins tilgjengelig en overskudskapasitet av landbruksmaskinér som kunne omforme hele verden på noen få år, mens den autonome selvhjelps-prosess vil måtte ta omkring fire ganger så lang tid. Som et eksempel på hva som ville'kunne gjøres umiddelbart har vi åttepunkts-sjarteret for landbruksproduksjonen i Kina, som gir følgen­ de instruks: (1) forbedringen av jordsmonnet; (2) bruk av gjødning; (3) utvidelse og forbedring av vannvernet; (4) forbedret sæd; (5) forbedre­ de plantemetoder; (6) bedre plantevern; (7) bedre styring av markarbeidet og (8) forbedring av redskapene. Alle disse tiltak ligger innen­ for rekkevidden av bøndenes og de lokale kommunenes kapasitet, og de krever faktisk kommuner for å bli gjennomført, særlig i land der prosjekter for vannvern ikke kan behandles innenfor rammen av et jorde eller en enkel gård. Den nye agrarrevolusjon tillegger den virkelige agrarvitenskap stor verdi, det gjelder agrobiologi, agrokjemi og agrofysikk. Agrarforskningen har allerede ført til dobbelte og firedoblete avlinger, den kan bare bli effektiv når den anvendes av folk som har interessen og som også kan skaffe seg den nødvendige vitenskapelige kunnskap. Det er åpenbart at de nye framskritt innen forståelse av biologien på mange områder vil få en veldig virkning på landbruket. Utviklingen av jordbunnskunnskap og økologi skulle sørge for den beste utnyttelsen av arealet. Gjødningstoffenes store evne til å flerdoble avkastningen bør kombineres med en bedre gjødningsindustri som kan forbedre midlene og gjøre dem billigere. Endelig må den lange kampen mot dyre- og

967

302. Ødeleggelse forårsaket av grasshopper på en appelsinlund i Taroudant-området i Marokko. Frukten ligger strødd på bakken, lauv og tilmed bark er skrellet av. Sprøyting av yngleplassene og dreping på «hoppe»-stadiet er de eneste effektive midler.

plantesykdommer føres til en endelig seier og landbrukets produkter reserveres for mennesket og ikke for insektene. Gjennom detaljerte biologiske studier forekommer det f.eks. sannsynlig at de flerårige grashoppeherjingene kan bli utryddet fra jordas overflate. Verden kan ikke lenger avfinne seg med den tid da bonden, uansett hvor hardt han arbeidet og om han satt inne med den tradisjonelle dyktighet, var analfabet og ute av stand til å begripe seg på vitenskap. Det burde være på det rene at landbrukets arbeider og vitenskapsmann, som godt kan være en og samme person, må få et langt videre og dypere grep på vitenskapen enn det som kreves innenfor noen annen gren av menne­ skelig virksomhet. For at jorda skal bli fullt utnyttet, må den helt komme i hendene på «aristokratene», «slavene» det må maskinene være. 968

Befolkningsproblemet Utviklingstendensene i de siste tjue år, med stadig større områder i hendene på frigjorte land og en mulig slutt på den direkte kolonialisme, gjør det, sammen med et absolutt behov for mer mat for å møte befolkningstilveksten, umulig med ord å gå inn for et landbruk basert på analfabetiske bønder. Men faktisk kan det likevel eksistere, trass i anstrengelser fra FN-organisasjoner som FAO, og frivillige kampanjer mot sulten. Det er i dag også vanskelig å rettferdiggjøre den gamle, naturlige malthusianske befolkningskontroll - basert på hunger og pest - krig er ulykkeligvis noe vi fremdeles har mer enn nok av. Ikke desto mindre består det et veldig gap mellom det som kunne gjøres og det som blir gjort. Med en befolkningstilvekst på 2,1% pr. år, en rate som det synes svært usannsynlig å kunne få ned,6-229 ser det ut til at tanken på å løse problemet mens man opprettholder kapitalismen og samtidig prø­ ver å sette en stopper for fattigfolks trang til å formere seg, må være dømt til å mislykkes. Dette betyr ikke at en skal la være å underlegge unnfangelse og fødsel vitenskapelig kontroll, men dette bør gjøres i familiefedrenes og familiemødrenes interesse, og ikke for å tjene dem som ønsker å opprett­ holde sin status som en veltilpasset elite, i en verden holdt tilbake, «i 1900-tallets gullalder», slik Sir Charles Darwin (1887-1962) pleide å uttrykke det. Det som er drevet fram i kraft av sosialistisk tanke og praksis peker allerede henimot en veldig utvidelse av sivilisasjonen — landbruk og industri - sammen - der jordsmonnet ikke bare vil bli bevart, men absolutt forbedret, og det liv den underholder vil bli mangfoldiggjort. I lys av denne kunnskap og erfaring fortoner alt snakket om faren for overbefolkning seg stadig tydeligere som reaksjonært tøv. Gjennopplivingen av Malthus i det tjuende århundres utgave er basert på ubestri­ delige kjensgjerninger hentet fra de kapitalistiske land, eller områder som er avhengige av dem. I den forstand viser de bare kapitalismens fundamentale fiasko overfor den elementære jobben å holde folk i live. Men - som kapitalismens virkelige operatører tenker, men ikke finner det velbetenkt å si-det har aldri vært deres funksjon. Hvis det ikke kan betale seg å holde folk i live - vel, så la dem heller dø. Det burde nå være klart at det ingen mulighet fins til å heve levestan­ darden for bøndene i de tilbakestående land uten et fullstendig brudd med det gamle jordeier- og plantasjesystem, og også med et system basert på nominelt frie bønder som blir holdt i lenker av de store selskaper. Den skjebnen som har tilfalt Malaysia, Filippinene og de Sør-Amerikanske bananrepublikkene viser dette tydelig nok.6171- 6174 Virkelig økonomisk uavhengighet må være basert på den voksende industrialisering, som blir nødvendig for å sysselsette sesongledig ar­ beidskraft og for å sikre det nødvendige utstyr til et vitenskapelig 969

landbruk. Den politikk som tok til i Sovjetunionen og nå blir fulgt opp av Kina og India, er basert på erkjennelsen av at den riktige veien til sikring av en tilstrekkelig matproduksjon er å konsentrere befolk­ ningen i byer hvor de med intensive metoder kan produsere produk­ sjonsmidler, maskiner og ikke minst gjødningsstoffer til en full utnyt­ telse av det dyrkede areal på grunnlag av konserverende jordbruk på et høyt trinn, og samtidig konsumvarer for en langt mindre landbruksbefolkning med en høyere levestandard. (3.6., 10.7.) Noen alminnelig godtakelse av tilbake-til-landet-mystisisme ville, endog med det sam­ me befolkningsnivå, føre til gjentatte hungerperioder.6191 Men det ville være over-optimistisk å innbille seg at en slik altomfattende vitenska­ pelig utvikling av landbruket skulle kunne komme i stand i de deler av verden som fremdeles er innenfor den kapitalistiske økonomis operasjonsfelt. Utenlandsk kapital ville ikke strømme til, og den innenlands­ ke kapital er for liten og for oppsatt på øyeblikkelig profitt. Den eneste vei, som India og Egypt allerede er i ferd med å finne fram til, er en eller annen form for sosialisme. Andre underutviklede land vil ikke være 303. Maskin for utvinning av protein fra frisk lauv ved Rothamsted Experimental Station, Harpenden. Massen føres opp av heisen t.h. på bildet, og deretter inn i kvernen (i midten). Derfra flyter den ut under en hette og videre over til den borterste siden av det runde pressebordet. Bordet beveger seg skrittvis sammen med rammen t.v. Rammen tvinges ned og løftes opp igjen av hevarmene (t.v.) etter 5-10 sekunder. Saft, som inneholder protein, blir oppsamlet i bakken under rammen. På bildet her brukes avfall fra en fabrikk som produserer hermetiske erter. Det kan også brukes gras, men det er et av de minst anvendeli­ ge produkter.

970

seine med å følge deres eksempel, særlig nå da kapitalismen har mistet sitt monopol på teknisk know-how (3.6., 10.9). Her er faktisk den enste muligheten til å komme ut av den onde sirkel med en befolkningsvekst til grensen av eksistensmulighetene på basis av en elendig levestan­ dard. Den såkalte «befolkningseksplosjon» er ikke noe som bør beklages eller dempes ned, men snarere en utfordring til å sørge for de menne­ sker som vil komme og som trengs til å bygge en ny verden. Av det vi i dag vet, av det som allerede er utrettet i bruken av vitenskap til den elementære oppgaven å forsyne folk med mat, er det lite spor i noen ny-malthusiansk bok. Og likevel representerer dette bare den aller første begynnelsen av hva anvendt biologi kan utrette. Økingen av verdens befolkning er i seg selv ikke noe katastrofalt, den løper opp i omtrent to prosent pr. år, og med en høyere levestandard vil den sannsynligvis bli lavere. Det meste som kreves, for å kunne øke mat­ forbruket, er en produksjonsøkning som ligger noe høyere. En øking på to prosent årlig vil ligge godt og vel innenfor det som kan oppnås med den nåværende teknikk. Anvendelsen av ny forskning vil først bli avgjørende på seinere trinn, da det blir alvorlig mangel på tilgjengelig jord. Dette er i dag langt fra tilfellet. FAO har beregnet at at omkring 132 milliarder dekar av verdens landområde er såvidt over 12 milliarder dekar, eller mellom ni og ti prosent, oppdyrket.6-178 En god del av det øvrige ville kunne legges under kultur ved hjelp av realkapital av begrenset omfang på samme måten det allerede har vært gjort i Sovjet­ unionen og i Kina, særlig gjelder det områdene omkring ekvator. Et forsiktig anslag av geografen L. D. Stamp tyder på at omkring 10 milliarder mennesker, eller mer enn fire ganger jordens nåværende folketall ville kunne leve på et tilfredsstillende ernæringsgrunnlag med den nåværende teknikk. Med den nåværende vekstrate skulle dette holde til godt og vel år 2100, og innen den tid vil folk sitte inne med langt større viten om hvordan de skal løse sitt emærings- og befolkningspro­ blem enn vi nå gjør. Hvis de skulle bestemme seg for å gå videre med økt folketall, vil det fremdeles være rikelig med landområder til en vitenskapelig ledet utnyttelse, ganske spesielt i ørkenbeltet, og havet er en bare så vidt begynt med å utnytte. Det er også en multiplikasjonsfaktor på mellom fem og ti å ta fatt på for å oppnå en mer intens utnyttelse av jord som allerede er dyrket. De nåværende gjennomsnitt­ lige avlinger er mindre enn en tredjedel av det maksimale, som frem­ deles er et meget lavt nivå. Ved hjelp av biologisk forskning ville avlingene ganske sikkert kunne økes til et langt høyere nivå. Av den faktiske vegetabilmassen som drives fram med så mye strev, blir om­ kring fire femtedeler brent eller pløyd ned. Slik behøver det absolutt ikke være. De rike proteiner som produseres i grønne grasarter kan f.eks. som Pirie har påvist,6-214 utvinnes ved pressing og brukes til 971

dyrefor, i et knipetak også til menneskeføde, mens den tiloversblevne cellulosen er godt dyrefor. På denne måten ville bonden fra den samme enga få bacon og egg som tilskudd til sin biff, sin melk og sitt smør. Enda større muligheter byr seg ved bruk av gjær og sopp til å produsere næringsmiddel fra svære mengder vegetabiler, eller av alger ved kont­ rollert fotosyntese. Et lovende resultat som viser hvordan et av de umiddelbare problemer ved underernæring kan behandles, er sikring av proteiner for å spe på eller komplettere den proteinfattige dietten Som fins i så mange tropiske land. Champagnat har funnet at bakterier kan dyrkes økonomisk og i massemålestokk på råolje, og at de bare angriper parafinen og dermed bare forbedrer oljens kvalitet. Det pro­ tein som utvinnes fra bakterier er av høy kvalitet og kan faktisk brukes, ikke bare direkte til menneskeføde, men også som et krydder eller til dyrefor. Omdannelsestakten mellom fett og protein er omtrent ti tusen ganger større enn ved å bruke samme mengden til å fø et dyr. Det er rent teoretisk å diskutere hvor mye mat som kunne produseres ved vitenskapelige metoder, for metodene vil selv utvikle og forandre seg etter som de brukes. Alt dette ville kunne gjøres ved hjelp av de konvensjonelle energikilder. Nå når energi på grunnlag av kjernefisjon er blitt produsert og enda større mengder fra kjernefusjon med god grunn synes å være innen rekkevidde (3.6., 10.3), er langtidsutsiktene for matproduksjon praktisk talt ubegrenset. Men ingen ting av dette kan komme dem som i dag ikke har nok å spise til gode. De virkelige vanskelighetene er her ikke vitenskapelige eller tekniske. Problemet er snarere å nå fram til de sosiale og økono­ miske vilkår som kan gjøre vitenskapen anvendelig. Når en gang impe­ rialismens grep løsner og det blir slutt på å overføre tekniske ressurser til krigsforberedelser, vil det bli rikelig med midler til den kapital som er nødvendig for å legge om landbruket i løpet av et tiår, sammen med romslige fond til vitenskapelig forskning og utvikling. Den ubrukte kapasitet i USA's motorindustri ville kunne forsyne Kina med nok traktorer til å øke kornproduksjonen med 50 prosent i løpet av ett år. I 1951 ble det av en gruppe eksperter oppnevnt av FN's generalsekretær anslått at årlige investeringer på 19 milliarder dollar ville være tilstrek­ kelig til å heve levestandarden i de underutviklede land med to prosent per år.6-135 Faktoren for en betryggende framgang er seks prosent. Men når i dag noe av en størrelsesorden på 100 milliarder dollar direkte eller indirekte brukes på krigsforberedelser, skulle en slik vekst være umid­ delbart oppnåelig.619*- 6134 Men krig er fremdeles den mest profitable investering, og ny-malthusianerne burde rås til å ofre mer oppmerksomhet på en annen kurs for menneskeheten. Om de kunne stoppe den, ville de ikke lenger ha bruk for å påkalle pest og sult for å beskjære menneskeheten etter deres fornemme standard.

972

Sosialmedisin

Omdannelsen av landbruket er bare en side av den moderne biologis innvirkning på samfunnet, den andre er en tilsvarende omdannelse av medisinen. De store ytelser til medisinen fra biologi, og særlig biokjemi i det tjuende århundre — vitaminer, hormoner, antibiotika, radiologi og radioterapi - er bare en del av en langt større omdannelse fra helbredelseskunst til en helsevitenskap. Stort sett under presset fra en arbeiderklasse-protest, væpnet med den våknende sosialismes læresetninger, begynte en mindre å se på sykdom som en straff og advarsel fra himmelen, eller som den naturlige følge av et syndig liv, drikk og skitt, 304. En yrkessykdom for gruvearbeidere er silicose, men nå foregår det en intens forskning for å finne botemidler. Dette røntgenbildet av lungene til en gruvearbeider med langt utviklet silicose (og som han siden døde av) viser infeksjonen øverst t.v. av bildet som lyse flekker.

973

og mer som en reaksjon på livsvilkår påtvunget av et hjerteløst og stupid sosialt system. Sosialmedisinen, som startet med en kolleksjon og analyse av med­ isinsk statistikk,6195 begynte å vise i kalde tall noe som lenge hadde vært helt på det rene, at hovedårsaken til sykdom var fattigdom.6197 Yrkessykdommer var det første mål. Trass i den hardnakkede obstruk­ sjon fra folk hvis profitt syntes å bero på ofring av menneskeliv, ble de mest utvilsomme tilfellene - blyforgiftning hos malere og pottemakere, fyrstikkarbeidernes fosfornekrose, gruvearbeidernes og stålslipernes silikose - fordømt, og etter mange år ble visse vernetiltak og erstat­ ninger innført ved lov, selv om det også i dag er omkring 8000 som årlig dør av disse sykdommer i Storbritannia. Den sotfylte lufta i industri­ byene krever fremdeles sin pris, fem ganger mange flere dør av brystsykdommer i Manchester enn i Sør-England. London-smog’en som kan forebygges, drepte over 400 mennesker på to dager i 1952. Det største resultat av det nittende århundres sosialmedisin var hygienen. I de industrialiserte land ble kolera og tyfus, med vannet som smittekilde utryddet, men de store dødbringerne, tuberkulose og bar­ nesykdommer hodt fremdeles stand. De måtte i det tjuende århundre gi tapt overfor bedre boliger, bedre helsetiltak og først og fremst mer og bedre mat. Den sosiale verdien av vitaminenes oppdagelse var ikke først og fremst at de nå kunne skaffes, det viktigste var den interessen som dermed ble konsentrert om ernæring som et første rangs helsemiddel, i første rekke for barn. Trass i tilbakeslag under kriser og kriger, har ernæringen i de begunstigede land forbedret seg langsomt men sikkert, og dermed har fulgt mindre tuberkulose og et dramatisk fall i barnedødeligheten. De gode resultater på disse områder har i sin fulle gru vist hvor unødvendig sykdom og død har herjet i de mindre heldige land. Når ett barn av femti dør i Sverige, hvorfor skal da ett av seks dø i India? Det er nå helt innlysende at to tredjedeler av befolkningen i verden, på grunn av mangel på mat og medisinsk behandling, dør av årsaker som kunne forebygges, at av ti barn som nå dør kunne ni ha vært reddet. Å vite dette uten å gjøre noe er medvirkning i mord, bare mindre direkte enn når en finner seg i at folk drepes med atombomber eller napalm.

Offentlig helsetjeneste

Denne viten har imidlertid ikke vært uten virkning. Over hele verden har det i løpet av de siste år utviklet seg et effektivt krav om fri helsetjeneste som en rett. Her kan vi bare unnta de individualismens høyborger der helsa, som alt annet er til salgs. Tilmed i Storbritannia har den medisinske profesjon lojalt, men uvillig, avfunnet seg med en offentlig helsetjeneste. Det er fremdeles mer en helsetjeneste i navnet enn i gagnet. Forsvarsinteressene har sørget for at Storbritannia etter 974

krigen bare har bygd få nye sykehus og helsesentra. For det meste avhenger den offentlige helsetjenesten av de gamle sykesalene, hvor overarbeidede leger utdeler uvirksomme medikamenter til køer av pasienter, og gir dem råd de ikke kan følge. Ikke desto mindre burde dette kunne bli begynnelsen på en ny holdning til helsespørsmål, en holdning der det første bud måtte være retten for ethvert barn, enhver kvinne og enhver mann til å få de biologiske og sosiale omgivelser, som best vil kunne sikre dem et fullverdig, aktivt og sunt liv. Legen ville fremdeles behøves, men mer som en rådgiver og vakthund enn en mann som lapper sammen kropper som er forvridd og nedbrutt av slette vilkår. Sosialmedisin innbærer logisk sosial produksjon og sosial distribu­ sjon; hvordan ellers ville alle og enhver kunne garanteres arbeid, hvile og ernæring som er god nok? Kort og godt innebærer den sosialisme, og det er derfor den vekker så sterk motvilje i USA. Den vender seg nemlig mot det savnets og elendighetens press som late og grådige folk tror er det eneste middel til å få dovne mennesker til å arbeide. Motsatt kan en se at overalt der folkelige bevegelser har triumfert, der har det vært en stadig pågang for å forbedre helsetjenesten, særlig for barn. Ved å heve legers og sykepleieres status, ved å fjerne behovet for å konkurrere om de få betalende pasienter, er den gamle inngrodde uvilligheten innen den medisinske profesjon til å øke sitt antall blitt overvunnet. F.eks. var det i det område som nå er kjent som Uzbekistan på tsarens tid en lege på 31 000 mennesker, i 1960 var det en lege på

305 a,b. Effektiviteten av antibiotisk behandling kan ofte synes dramatisk. To bilder tatt av Homer Page for Verdens Helseorganisasjon viser et barn før og etter behandling med aureomycin for en øyensykdom som kunne ha ført til varig blindhet.

975

750 mennesker, og Azerbaidzhan hadde en lege på 450. Disse tallene kan sammenliknes med de britiske, der var det en lege på 860 menne­ sker, i Nigeria var det i 1960 en på 33 000.6-176- 6 228 Enda mer bemerkelsesverdig har framgangen vært i Kina. Der har innsatsen for helsa tatt formen av en massebevegelse. Det første skritt var utryddelsen av smittekildene. Kina var et av de land i verden som led mest av flueplagen; etter to år med en folkelig regjering kan en knapt nok finne en flue i noen kinesisk by eller landsby. De endemiske pestsentrene er blitt renset opp, og fire hundre millioner mennesker er koppervaksinert. Den medisinske tjenesten er betydelig utvidet. I Nordøst-Kina var det f.eks. i juni 1952 tjue ganger så mange sykehus ved fabrikker og gruver og tolv ganger så mange helseklinikker som det hadde vært i tiden før frigjøringen. Det er nå der en lege til rådighet for 625 arbeidere. Det er bygd bedrifter til produksjon av livbergende medikamenter, noe som overvant de fryktelige intensjonene med det amerikanske forbud mot å la dem importere. En liknende omdannelse ville vært mulig i alle de usunne tropiske og subtropiske områder, som bare er usunne fordi de er fattige og utbyttet. Omdannelsen kan foretas av folket selv, og bare av det. Medisinsk hjelp utenfra kan, uansett hvor velment den er, bare være lindrende, undertiden kanskje ikke det engang, om den så lenge jordreformen mangler bare fører til forarmelse. Under malariaepidemien i Bengal i 1944 fant den fritt utdelte medisinen raskt veien til svartebørsen, de som mottok den foretrakk risikoen for å dø av sykdommen framfor den sikre sultedøden. I de siste tjue år har den biologiske vitenskap og den sosialmedisins­ ke praksis bevist at mennesket allerede er i stand til å fri seg fra den byrden sykdom og tidlig død har lagt på den i tusenvis av år. Når dette først er blitt erkjent, kan selv ikke den mest omfattende utvikling av hydrogenbomber og supergifter stoppe menneskemassene når de ryk­ ker fram mot et fullverdig og sunt liv.

11.10 Biologiens framtid

Denne oversikten over biologiens nåværende stilling og dens innvirk­ ning på samfunnet burde bare ved sitt omfang og sin vidløftighet ha vist hvordan den nyervervede kunnskap på stadig flere måter griper inn i livet til nesten hvert eneste menneske på denne jord. Med sin vekst som neppe har ligget langt etter de fysikalske vitenskaper i utviklingstempo, har dens innvirkning på samfunnet gått langt raskere - når en ser bort fra det som tjener krigen. Et nytt medikament eller en ny planteart kan bli tatt i bruk langt raskere enn en ny bygge- eller konstruksjonsmetode eller tilmed et nytt fly. Den biologiske vitenskap slår raskere igjennom, kapitalkostnadene er langt mindre. 976

Sett fra en annen side betyr disse betraktningene at biologien ikke så direkte er knyttet til storindustrien. Dette er hovedgrunnen til at den finansielle støtten og tallet på forskere som arbeider innenfor biologien er så mye mindre enn innen de fysikalske vitenskapene. Under forutsetning av at den kalde krigen tar slutt, vil fruktene av biologien i nær framtid måtte gjennomgå en meget rask vekst. Samtidig vil den interesse som omgir den trekke flere og bedre folk til de biologiske studier. Når en ser bort fra kjernefysikk, er det allerede nå biologien, i første rekke biokjemi og biofysikk som utgjør det mest spennende forskningsfelt. Det kommer av at biologien stiller en rekke høyst kompliserte problemer der oppfinnsomhet kan gi resultater. Det som er funnet i de siste halvt hundre år viser tydelig at tidligere forskere har hatt en altfor begrenset og forenklet oppfatning av organismene og deres gjensidige påvirkninger. Selv de enkleste organismer overgår i absolutt kompleksitet tusen eller million ganger de mest kompliserte systemer mennesket har utviklet. Om de tidligere biologer kan en faktisk si at de sannsynligvis ville ha manglet motet til å ta fatt, om de hadde gjort seg noen tanke om hvor kompliserte de emner var som de stod overfor, for som Marx har påpekt, det er først når mennesket har midler til å løse et problem, at de gir seg i kast med det. Etterhvert som hærskaren av biologer vokser, vil også de problemer som skal angripes bli tilsvarende mer komplisert. Gjennombruddet i biologien

Denne oversikten skulle allerede klart vise at det i løpet av de siste fem år faktisk har funnet sted et avgjørende gjennombrudd når det gjelder å forstå nukleinsyre-proteinets syntese, slik den er beskrevet i avsnittet Nukleinsyrer og proteinsyntese i Kap. 11.3. Det vil imidlertid gå lang tid før virkningene fullt ut har slått gjennom innen hele feltet, og særlig gjelder dette anvendelsen i medisin og landbruk. Det er et gjennom­ brudd som ikke bare gjelder det teoretiske felt, men enda mer de eksperimentelle teknikker. De nye kjemiske og fysikalske metoder har allerede forvandlet våre begreper, ikke bare om de biologiske struktu­ rer, men også om de biologiske funksjoner. Elektronmikroskoper, sporstoffer og elektronisk oppsporingsapparatur har tilsammen gitt oss nye dimensjoner i biologien. De nye begreper som polymer kjemi og statistiske teknikker, kan, hjulpet av elektroniske datamaskiner, bidra til analysen av de funn som er gjort, fra det indre av virus til dyresam­ funns atferd. For den nærmeste framtid kan vi allerede forutse videre­ føringen av det store gjennombruddet, en utvidelse av de nye metode­ nes anvendelse til stadig nye områder og den endelige opprenskning av hele felter av uvitenhet. Denne prosessen vil sikkert avdekke nye felter der uvitenheten hersker, men store landevinninger vil bli gjort og de vil bli tatt i bruk. Biologi er tydeligvis blitt et begripelig og logisk emne som 977

har kommet langt bort fra tidligere tiders naturhistoriske behandlings­ måte. Vi må fullt ut verdsette avsløringen av cellestrukturen og dens biolkjemiske betydning, den fulle forståelsen av nukleinsyrenes rolle i deres forskjellige former i proteinenes opprinnelse og særlig det nesten uberørte felt som gjelder lipoidstrukturen. Nukleinsyrene spiller tyde­ ligvis en stor rolle i kontrollen av de prosesser som foregår i cellene så vel som i de flercellete dyr. Ved den andre enden av skalaen har vi de prospekter som går ut på å avdekke problemer som har å gjøre med organismenes nervekontroll og kommunikasjonen mellom dem, her synes vi også å kunne vente store framskritt. Sammen med disse problemer kan vi også se på utsiktene til å skape et mer sammen­ hengende bilde av arv og utvikling, og det må bli et bilde som strekker seg hele veien tilbake til livets opprinnelse på denne jord og fram til menneskesamfunnenes tilblivelse.

Mot en ny biologisk teori Utsiktene til mangesidige framskritt over veldige områder understre­ ker det stadig økende behov for samarbeid. En effektiv biologisk framgang er nødvendigvis en svær kombinert operasjon, uansett om det er erkjent eller ikke, for verdien av den enkeltes arbeid avhenger av hva dusinvis av andre gjør. Den vil kreve en godt ledet informasjons­ tjeneste og en slags strategi (4.8., 14.6) som ikke stiller seg i veien for erkjennelse og utforskning av det uventede. Biologi kan i følge sakens natur ikke bli så enkel som fysikk eller endog kjemi, siden den selv inkluderer disse emner. Heller ikke kan den uttrykkes i den presise matematikks språk, fordi den utgjøres av en mangfoldighet som ikke kan beskrives ved noen opptelling. På grunn av tallenes abstrakte karakter og uhensiktsmessighet vil faktisk de fleste forsøk på å redusere biologien til matematikk føre til feil som ikke ville ha blitt gjort om de samme tanker var blitt uttrykt i ord. Men så lenge vi får å gjøre med levende systemer i vår praksis, blir vi likevel nødt til å finne et egnet språk til å beskrive dem, tenke over dem og dermed kontrollere dem på en rasjonell snarere enn på en tradisjonell måte. Tilmed gjennom det kaos som dannes av våre dagers biologiske oppdagelser og kontroverser begynner vi å øyne den formen dette språket vil få.

Nye generaliseringer De store nye oppdagelser innen den molekylare biologi fører oss alle­ rede til nye generaliseringer omkring livets natur. Livet kan nå define­ res i mer presise termer og samtidig kan en klarere se de vilkår hvorun­ der det opptrer. Livet kunne ikke lenger beskrives i Engels’ mer begrensede formulering som «proteinets bevegelsesform», men som

978

produksjons- og reproduksjonsformen for identiske molekyler. Det vi ser på utsiden av livet i organismene er i virkeligheten en gjenspeiling av strukturene på innsiden av molekylene. Molekylene reproduserer og multipliserer før organismen kan gjøre det. Det blir nå stadig mer klart at det er i ferd med å utvikle seg nye generaliseringer av stor betydning innen biologien. De sentrale oppdagelser innen biokjemien som peker i retning av den underliggende kjemikalske natur og den kjemiske opprinnelse til liv, står det ennå tilbake å omsette til en allmenn biologisk teori. En slik teori må i følge sin natur være evolu­ sjonær, det vil si, den må komme fram til det nåværendes karakter som et resultat av det forhenværende, legemliggjort i biologiske strukturer og funksjoner. Den gamle oppfatningen av at utviklingen var basert på ytre form og adferd, den nye må innstille blikket direkte på atomets målestokk, mens en likevel aldri må tape av syne organismers og samfunns større enheter. Og nettopp fordi den må omfatte materie og historie samlet, kan metoden bare bygge på den dialektiske materialis­ men. De mekanistiske teoriene som ble utviklet fra den newtonske perioden kan ikke hamle opp med biologiens i det vesentlige historiske aspekt. I fysikken er det i alminnelighet nok å vite hvordan systemene arbeider. I biologien er det like viktig å vite hvorfor det må skje på den måten. Hele utviklingens drama er et eksempel på serieproduksjon av nye former som i det vesentlige oppstår av konflikter skapt innenfor de tidligere trinn som følge av naturnødvendige motsetninger innenfor organismen og dens forhold til sitt miljø.

Livets opprinnelse Spørsmålet om livets opprinnelse har i tidligere utgaver vært drøftet innenfor selve den biologiske seksjon. De raske forandringer i vurde­ ringen av problemer som knytter seg til livets opprinnelse og de nye bevisligheter som raskt løper inn fra studiet av objekter fra rommet, har i den grad endret bildet at det er blitt umulig å komme fram til noen slags fast konklusjon, samtidig som spørsmålet er blitt et av de mest spen­ nende innenfor vitenskapen. Det burde derfor heller behandles som del av den framtidige biologi enn som en del av den nåværende. Lenge har spørsmålet om livets opprinnelse vært skjøvet utenfor rammen for den regulære biologiske debatt, det har blitt tillagt en viss smak av teologi, forbundet med problemet spontan tilblivelse, noe som ble tatt som en overlevning fra fortidens mystiske eller religiøse idéer. I virkeligheten har spørsmålet om en spontan tilblivelse ikke reist noen særlige metafysiske forestillinger i fortiden, det ble nemlig betraktet som noe helt naturlig i samsvar med de feilaktige observasjoner av naturen - fluer ble utviklet i kjøtt og frosker i gjørme ved naturens egen kraft, som i hvert fall kunne gjøre helt vidunderlige ting. Folk foretrakk 979

306. Sammenlikning mellom mikroskopisk organisk materiell av jordisk opprin­ nelse og former funnet i karbonholdige meteoritter. Bildet øverst t. v. viser en et materialstykke fra en meteoritt funnet ved Orgueil (etter G. Claus ogB. Nagy, Fordham University, New York, og øverst t.h. en fast olivinkule fra Alais-metoritten (etter G. Mueller, Birkbeck College,, London og opprinnelig publisiert i Nature, 1962, vol. 196. s. 929-932). Under t. v. et element fra Orgueil-meteoritten (etter Claus og Nagy) og nederst t.h. kort landøyda-(Ambrosia eliatorjpollenkorn. (Etter F. W. Fitch og E. An­ ders, Enrico Fermi Institute for Nuclear Studies, University of Chicago). Disse bildene viser (øverst) vintesbyrd om vannholdig materiale og (nederst) vitnes­ byrd om organiske rester. Kombinasjonen av former og vannholdige mineraler er et tegn på at liv kan eksistere andre steder i rommet, men vitnesbyrdene er ennå ikke sikre nok.

980

å tro at rankefotinger gav opphavet til gjess og at svalene tilbrakte vinteren i mudderet på bunnen av vann. Det var først i det nittende århundre at mer strenge vitenskapelige disipliner ble tatt i bruk, og Pasteurs klassiske arbeid (2.5., 9.5.) viste at spontan tilblivelse ikke foregikk under de normale forhold på et labo­ ratorium. Dette ble især av vitalistiske filosofer fortolket som om det skulle vise at det fantes noe som ikke kunne reproduseres i laborato­ riene, en slags «livskraft» som utviklet organismer. Men etter den darwinistiske evolusjons syn var det bare nødvendig å frembringe den primitive organismen: De andre kunne utvikles fra den. Det var først i 1920-årene at Oparin og Haldane satte fram hypotesen om at liv kunne ha blitt utviklet biokjemisk på overflaten av en jord som til å begynne med hadde en annen slags atmosfære - som reduserte snarere enn oksyderte. Dermed kunne solskinnet bygge opp organiske komponenter begynnende med enkle hydrider som metan, ammonium og vann, og disse kunne siden gjennom et mellomliggende kolloid- eller coacervat-stadium utvikle seg til organismer.6 177- 6-212- 6-220 På den tiden stod biokjemien på et utviklingstrinn som ville gjort det umulig å etterforske denne utvikling i noen detalj. Men i 1940- og 1950-årene, og særlig nå, har de muligheter og problemer som knytter seg til livets tilblivelse vært gjenstand for langt større oppmerksomhet. Det store gjennombruddet for reproduksjonen av nukleinsyre-proteinets syntese, kunne - sett fra livets eget standpunkt - blitt kalt selve «sluttpoenget» i livets skapelseshistorie. Fra da av befinner vi oss innenfor biokjemiens og utviklingens normale felt. De nyere forand­ ringer har vært knyttet til tankene om det første trinn - oppbyggingen av de elementære små molekyler, aminosyrer, puriner og pyrimider, som går inn i formingen av livsprosessens stoffskifte-enheter. Det er allerede på det rene at disse kan formes selv om liv mangler. Dette ble først gjort i et laboratorium i 1953 av Urey og Miller. Alt det nødvendige bevismateriale for at dette var gjort i rommet, eksisterte imidlertid allerede i muséene i form av de sjeldne karbonholdige meteoritter, som viste seg å inneholde, blant andre, også den slags sammensetninger. De må kunne finnes i en rimelig konsentrert form, ikke bare i meteorittene, som kan utgjøre deler av en eller annen planet eller asteroide, men også i det faktiske, sannsynligvis primitive kosmiske støv som regner ned uavbrutt i den øvre atmosfæren og danner opphavet til slike fenomener som de lysende skyene som viser seg om natten på høyere breddegra­ der mellom polarlys- og stjerneskuddlaget omkring åtti kilometer over jordens overflate. Det ser ut til at disse partiklene for det aller meste er sammensatt av nikkelholdig jern, dekket av en tynn, formodentlig organisk hud, som selv sannsynligvis er produsert ved en vekselvirkning mellom kos­ miske stråler og de enklere og mer flyktige metan- og ammoniakkforbindelser. Hvis det er slik, og dette krever en ganske høy grad av 981

bekreftelse, blir sammensatte karbonholdige substanser i første om­ gang formet i det ytre rom og må finnes i et ekstremt stort omfang. Det materiale som er blitt til på denne måten vil måtte gå opp i planetene under deres første oppbygging og de kan gradvis ha blitt skilt ut fra dem igjen og kjemisk omdannet i løpet av prosessen etter hvert som plane­ tene konsolideres. Det er rikelig med karbonholdige materialer i jordas vulkanske bergarter og enkelte kjenner vi særlig godt i form av dia­ manter, som for øvrig viser seg å inneholde nitrogen så vel som karbon. Uansett, vi har nå en fullstendig uavhengig tilgang på den enkle blandingen som kan gi opphav til organismer. Denne blandingen inne­ holder ikke bare de nødvendige elementer, men også de energirike sammensetninger som kan sørge for drivkraften til ytterligere kjemiske forandringer. Dette gjør livets opprinnelse til en lagt mer troverdig prosess enn en tidligere har antatt. Det er ikke i første rekke problemet om hvordan livet kan ha oppstått vi har å gjøre med, for det kan ha skjedd på så mange forskjellige måter, problemet er nøyaktig å finne den metoden hvoretter det faktisk har oppstått. Sannsynligvis vil fort­ satt framgang på dette område komme svært raskt. Det er blitt hevdet at faktiske organismer har blitt oppdaget i meteoritter, men det synes man nå å ha utelukket. Dagens studier knytter studiet av livets opprin­ nelse sammen med studiet av solens og solsystemets opprinnelse. Spørsmålet berører det neste mulige studium av livet, livet på andre planeter. Væpnet med den nye biokjemiske kunnskap, kan vi nå kom­ me dit hen at vi ikke bare studerer en biologi som faktisk er en jordbun­ den biologi, men en komparativ biologi. Slik som biologene i det nittende århundre var i stand til å utarbeide utviklingsteorien ved å feste blikket på de forskjellige måter hvorpå de høyere organismer og planter faktisk mestret sin eksistens, vil vi nå bli i stand til å finne ut hvordan livet er oppstått på denne planet ved å sammenlikne det med livet på andre planeter. I filosofisk forstand er hovedsaken å se begre­ pene om opprinnelse, struktur og funksjon i sin store sammenheng, en idé som allerede ble antydet av Marx i forhold til samfunnet og av Engels i forhold til visse sider av naturvitenskapen. Anvendelse av den biologiske forskning

Disse betraktninger er, selv om de framtrer i en akademisk form, ikke desto mindre potensielt av den største sosiale og økonomiske betyd­ ning. Jo nærmere vi kommer fram til en fundamental forståelse av biologien, desto snarere kan vi nå fram til en bevisst kontroll over vårt levende miljø og vår egen kropp. Det er allerede mange muligheter som åpner seg. Større kunnskap vil kunne sikre større avlinger og gjøre avkastningen mer pålitelig. Muligheten for kontrollert arv skulle kunne føre til utviklingen, ikke bare av forbedrede planter, men også av nye matnyttige planter tilpasset alle slags klima. Det fins en uendelighet av 982

muligheter til å produsere nye næringsstoffer og medikamenter gjen­ nom kultivering av gjær, sopp og alger. En forstandig anvendt biokjemi burde kunne føre til den mest fullverdige og beste bruk av de nærings­ midler vi produserer og gjøre kokekunsten til en vitenskap samtidig som man bevarer dens triumfer som en kunstart. Framskritt innen medisinen berører oss enda mer direkte. Et mer dyptgående kjennskap til biokjemi og fysiologi bør kunne føre oss nærmere en tilpasning av de kroppslige funksjoner til miljøet, slik at vi oppsporer sykdommen som en tendens vi skal verge oss mot snarere enn som en tilstand vi skal helbrede. En kunnskap som vi ennå ikke har nådd fram til, og som skulle sikre en optimal diett for hele livssyklusen og tilpasses det enkelte individ, ville kunne redusere behov for medisi­ ner til et minimum. Samtidig ville medisiner tillaget i den hensikt å sjekke opp en ikke førebygget svikt i noen del av stoffskiftet være for hånden. Hvis infeksjonssykdommer og kreft ble gjort ufarlig, om ikke helt avskaffet, ville interessen kunne konsentrere seg om en forlengelse av liv og helse langt utover de nåværende grenser. Kirurgien kan allerede reparere og for en tid erstatte slike vitale organer som hjerte og nyrer. Større innsikt i cellenes stoffskifte ville kunne gjøre det mulig for oss å fornye skadde organer. Mentale sykdommer ville kunne nyte godt av framskrittene innen kunnskapen om nervefunksjonene, så sant de har en fysiologisk opprinnelse mer enn en sosial. Alt dette og langt mer som vi fremdeles ikke drømmer om, vil komme med en fart som er mer enn proporsjonal med den forskningsinnsats som nå er under utvidelse på biologiens område. Denne innsats ville lett og raskt kunne økes ved å overføre forskningsinnsats fra det militære felt. Problemer knyttet til en voksende befolkning samtidig med stillstand eller tilbakegang i matforsyningene vil bare kunne løses ved en aktiv biologi på frammarsj. Ikke noe sosialt system, uansett hvor ordentlig det er etablert, vil i det lange løp kunne motstå så påtrengende menneskelige behov, særlig ikke om det på samme tid demonstreres hvordan den fulle utnyttelse av biologien vil kunne tjene mennesket. Biologiens framtid er i seg selv like mye et sosialt som et biologisk spørsmål, og de forandringer som menneskenes samfunns­ former sannsynligvis vil gjennomgå i denne forvandlingens tid kommer utvilsomt til å omdanne den biologiske vitenskap så vel som menne­ skets biologiske miljø.

54.

983

Tabell 7 Biologi i det tjuende århundre (Kapittel 11)

De biologiske vitenskaper i det tjuende århundre presenteres i denne tabellen med den samme tidsinndeling som ble brukt for de fysikalske vitenskaper. Kolonnene er arrangert slik at de korresponderer tilnærmelsesvis med de en­ kelte deler av ellevte kapittel. Bare noen få av de viktigste framskritt blir vist. Innen biologi kan det i enda større grad enn når det gjelder fysikken forekomme at et enkelt forskningsprosjekt kan strekke seg ut over perioder på tjue år- f.eks. dekker Landsteiners klassiske arbeid med blodtyper de tre første tiår av vårt århundre. De årstall som er ført opp i margen må derfor bli noe vilkårlige. En har imidlertid lagt an på å vise de data som svarer til de mest avgjørende forsknings­ resultater.

985

1890

1900

1910

Mikrobiologi

Medisin

Buchner enzymer

Iwanowski plantevirus Lpffler dyrevirus

Eykmann beri-beri Ernæringsstudier

Wilstatter Fotosyntese

Landsteiner blodgrupper

Historiske begivenheter

Biokjemi

Kolonikriger Monopolene blir til

Biokjemien grunnlegges

Russisk-japanske krig Første russiske revolusjon

Voksende stormakts­ spenning

Henderson «Fitness of the environment»

Herelle bakteriofag

Hopkins VITAMINER Ehrlich kjemiterapi salvarsan

Første verdenskrig

Russiske revolusjon

Warburg respirasjon ensymer

Etterkrigsde pre sjon Fascisme i Italia

Swedberg ultrasentrifuge

1920

HORMONER Banting insulin Doisi ovarialhormoner Minot pernisiøsanemisk faktor

Generalstreik i Storbritannia

1930

Den store depresjon Nazismen bryter fram Spanske borgerkrig

Stanley-Bawden-Pirie krystallinske virus

Keilin cytokrom Krebs biokjemiske sykler

Engelhart muskel som en ensym

Perutz røntgenstudier av krystallinske proteiner Martin, Synger papirkromatografi Sanger aminosyre-orden i proteiner

Avery modifisert pneuFramstilling av penicilmokokkstamme Elektronmikroskopiske lin i stor målestokk studier av virus og bak- Andre antibiotika teriofager Cortison B 12

Syntetisk ACTH Calvin klarlegging av fotosyntesen

Fraenkel-Conrat virusinjeksjon ved nykleinsyre

Kendrew proteinstruktur

Virusstruktur

Den annen verdenskrig

1940 Invasjonen av Sovjetunionen Frigjøring Kald krig

1950

1955

Den kinesiske folkerepublikk Krigen i Korea

Suez Ungarn

Windaus Vitamin D St Gyorgy Vitamin C

Sumner krystallinske ensymer

ANTIBIOTIKA Dogmack, sulfonamider Fleming, Florey, Chain Penicillin

Gudov, Androsov mekanisert kirurgi

Sera for poliomylitt

1960

Frigjøring av Afrika Kongo Cuba

1965

986

Cytologi og embryologi

Kontrollmeaknisme

Arv, utvikling og økologi

Roux og Driesch eksperimentell embryologi

Starling elektrokardiografi

Bateson gjenoppdagelse av Mendel

Loeb kunstig befruktning av egg

Pavlov betingede reflekser

£)e yrjes mutasjon Schimper planteøkologi GIMa jordbunnslære Johannsen rene linjer Bateson kopling

J.S. Haldane respirasjon

Sherrington nervesystemer

Mange studier av befruktning og celledling

Harrison, Fell vevkultur utvikling av organer

Spemann kunstig fosterutvikling, organisatoren

Ruzka og Ardenne elektronmikroskop

Morgan bananfluas genetikk

Watson, Kohler dyrepsykologi Von Frisch kommunikasjonsbier

Kromosomer og gener

Berger elektro-encefalograf

Milller, røntgjenstrålefremkalt mutasjon

Adrian nerveimpulsers elektriske natur Fisher utviklingens statiske ka­ rakter J.B.S. Haldane, Ford økologi og utvikling Lysenko vernalisering Young blekksprutens atferd og nevrologi Genetiske kontroverser i Sovjet­ unionen

Wyckoff studiet av organismer og vev

Hodkin kjemiske forandringer i nerver Elektronmikroskop oppløsning av den intra-cellare struktur Huxley muskelfiberstruktur

Elektronmikroskopisk studium av celle-organeller, mitokondrier, ribosom

Grey Walter analyse av nervestrømmer

MOLEKYLAR BIOLOGI Watson, Crick nykelinsyrens struktur, genetisk kode

987

Noter

s. 709.* Enkelte av mine kritikere har reist tvil om det rettmessige i å snakke om en annen vitenskapelig revolusjon i det tjuende århundre, i det de hevder at det i dette tilfellet ikke har vært noe avbrekk i forskningens kontinuitet, slik det var mellom klassisismens tid og renessansen, heller ikke hadde det vært noen merkbar reduksjon i tempoet framover. Nå må begrepene revolusjon og konti­ nuitet nødvendigvis være relative. Jeg har blitt angrepet av andre kritikere for å ha undervurdert kontinuiteten mellom renessansens og middelalderens tenk­ ning. Men jeg mener at om vi skal godta begrepet revolusjon i det ene tilfellet, må vi også gjøre det i det andre. Opp mot en verdensrevolusjon og blodsirkula­ sjonen, teleskopet og vakuumpumpa, og den kullkasting av gamle idéer som dette førte med seg, kan vi komme med oppdagelsen av atomkjernen, så vel som biokjemiens prosesser og cellenes indre struktur, elektronmikroskopet og den elektroniske datamaskinen. Føy så til den plutselige akselerasjon av alle viten­ skapelig aktivitet og dens anvendelse, fra atomfisjon og fjernsyn til kontroll av sykdommer, og det vil vise seg at om dette ikke er noen vitenskapelig revolusjon så er ingen ting vitenskapelig revolusjon. Likevel kan påstanden om at de to revolusjoner ikke lar seg sammenlikne være riktig i en annen betydning. Den første revolusjon oppdaget faktisk den vitenskapelige metoden, den andre an­ vendte den. Det tjuende århundres nye revolusjonære karakter lar seg ikke begrense til vitenskapen: Den ligger enda meri det faktum at det først er i vår tid at vitenskapen har kommet til å dominere vitenskap og landbruk. Revolusjonen kunne kanskje med større rett kalles den første vitenskapelig-tekniske revolu­ sjon (3.6, innledning).

s. 710.* Dr. Richter går mot mitt utsagn om et sammenfall av revolusjonene i vitenskap og samfunn. Det jeg faktisk har sagt er at to revolusjoner har funnet sted omtrent på samme tid. Faktisk har den vitenskapelige revolusjon hatt et tjue års forsprang på den politiske. Likevel, jeg har ikke noe ønske om å antyde at den vitenskapelige revolusjon faktisk har vært årsak til den politiske. Som jeg forklarer ble de teoretiske idéer som den vitenskapelige revolusjon var basert på, utviklet i laboratoriene etter de første eksperimentelle gjennombrudd. Stu­ diet av gass-strømninger og elektronenes egenskaper førte til revisjon av den klassiske fysikalske teori. Derfor kan en si at kvante- og relativitetsteoriene ikke opprinnelig ble utformet av den politiske atmosfæren, men at de ble internt betinget, hjulpet fram, som jeg har antydet, av en relativt beskjeden industriell anvendelse. En direkte forbindelse fikk imidlertid avgjørende betydning, nemlig Lenins interesse i vitenskap og dens anvendelse, slik det framgår teoretisk av hans Materialismen og empiriokrisismen og praktisk i hans faste besluttsomhet om at den russiske revolusjon helt fra begynnelsen av skulle støtte og bruke vitenskapen umiddelbart - « Kommunisme er sovjetmakt pluss elektrifisering av

989

hele landet». De gode resultater i Sovjetunionen, som tydeligvis var basert på vitenskap, førte i sin tur til en langt større interesse for anvendelsen av vitenskap i de kapitalistiske stater. Særlig etter 1957 har eksistensen av en ny vitenskapelig-teknisk revolusjon blitt anerkjent like mye i de kapitalistiske som i de sosialistiske statene. s. 715.* Ved siden av de geologiske fakulteter ved de eldre universitetene har det blitt etablert tre hovedinstitutter med fireårige kurs i geologi. Et av disse, med flere tusen studenter holder til i et palass, bygd av japanerne i Changchung for den tidligere keiser av Mandsjuria. Hertil kommer særlige institutter for gruvedrift og teknologi. Studenter fra disse institutter arbeider allerede i felten, spesielt i de uutforskede vestlige delene av landet, der det er funnet store nye leier av kull, jernmalm og mineraler.617

s. 721 .* Framkomsten av en ny teknisk revolusjon som i sitt grunnlag også var vitenskapelig, hadde lenge stemt overens med den marxistiske teori. Den ble i vest, og først og fremst i US A, bare sett på som et resultat av den første sputnik en vitenskapelig og mekanisk triumf som de selvtilfredse makthavere i de kapitalistiske land lenge hadde trodd at Sovjetunionen ville være ute av stand til å gjennomføre. Bertrand Russel hadde tilmed gått så langt som å si at «en atombombe bygd etter marxistiske prinsipper ikke ville fungere», uheldigvis for ham bare en måned før den første sovjetbomben eksploderte. Resultatet av denne erkjennelsen av behovet for vitenskap har ført til en formell godtakelse av et temmelig avsindig, men hittil ikke effektivt katastrofeprogram for vitenska­ pelig utdanning. s. 745.* Dr. Richter har beskyldt meg for å ha undervurdert teoriens rolle i vitenskapen, særlig i relasjon til Plancks kvanteteori. Min oversikt over utvik­ lingen av den moderne fysikk er nok åpenbart for en del basert på den eksperi­ mentelle siden, som følge av min større kunnskap og erfaring der. Det er nå forholdsvis enkelt å innse at mange av framskrittene innen det nittende århund­ res kjemi, særlig den fysikalske og termokjemiske delen, bare kan forklares i kvante-termer, men på den tiden lot det seg ikke gjøre. Kvanteteoriens virkelige triumfer kom med forklaringen av de atomistiske fenomener som etterfulgte de fullstendig uventede og uteoretiske oppdagelser som ble gjort av Rontgen og Becquerel. Rutherford-Bohr-atomet var kvanteteoriens første store bekreftel­ se, både når det gjelder planetar-modellen og kjemeatomet. s. 750.* Forståelsen av prinsippene for materiens atferd ved høye hastigheter viste seg å være praktisk vesentlig ved konstruksjonen av de store synkrotoner og syklotroner som anvendes i kjernefysikken. Mer nylig har den blitt grundig bekreftet ved oppdagelsen av superstjerner med masser tilsvarende millioner av soler, og som er funnet i kjernen av enkelte galakser (3.6., 10.3).

s. 752. * Professor Rosenfeld hevder i en kritisk artikkel at jeg ikke har anerkjent Machs ekte fysiske innsikt, men ganske enkelt har fordømt ham for hans positivistiske filosofi.6119 Hvis jeg hadde skrevet om hans mekanikk og hydro­ dynamikk, noe som kunne ha vært høyst relevant i denne den supersoniske flygings tidsalder, ville jeg ha rost ham i høye toner. Men her er det virkningene av hans subjektive og sensasjonalistiske behandling av den fysikalske teori som opptar meg - f.eks. hans anti-atomisme - som jeg mener har gjort atskillig skade for fysikken og vil gjøre enda mer skade.

990

s. 819.* Hittil har de viktigste bidrag i romalderen ligget innenfor området ikke-bemannede prosjektiler, som i høy grad har blitt ledsaget av en meget rask forbedring av metoder for observasjon og overføring av informasjon. Den første triumf som Sovjetunionen høstet ved å sende rundt månen en satellitt som overførte fotografier av den baksiden som aldri før var blitt sett, ble etterfulgt av atskillige vellykte prøver, bl.a. den strålende suksess som USA’s Ranger 7 oppnådde den 31. juli 1964. De nærbilder av månen som ble mottatt fra Ranger, viste i det minste, selv om de ikke revolusjonerte vår viten om den kloden, at dens overflate utgjorde den samme slette av vulkansk eller meteoristisk opprin­ nelse, fullstendig pepret med små fragmenter, og øverst dekket av et støvlag som ikke hadde den tykkelsen at det ville gjøre en landing vanskelig. Når resultatene er fullstendig analysert vil de sannsynligvis gi atskillig informasjon, ikke bare om månen, men også generell planetarisk informasjon, da særlig om jordas struktur. Om de enorme utgifter som er gått med til å planlegge operasjonen kan rettferdiggjøres er fremdeles et spørsmål. Men slike spørsmål vil bli besvart i løpet av noen få år, og lenge før det vil bli forsøkt noen landing. Det vil skje med andre indirekte vitenskapelige forskningsmetoder som kan komme til å gi oss meget nødvendige tilleggsinformasjoner om måneoverflatens kjemiske og fy­ siske natur. Det kan ikke være noen tvil om at kombinasjonen av nasjonal prestisje og dermed følgende nyttig militær strategi har muliggjort gjennomfø­ ringen av disse tokter, men i det lange løp bør vi kanskje bli takknemlig fordi vi her har fått et mål for hvor store utgifter til vitenskapen som kan gi frukt hvis de settes inn over hele feltet i lykkeligere tider. s. 940.* Som tidligere allerede antydet (kap. 10.11, avsnitt om Computerens framtid), åpner disse metoder en absolutt mulighet for direkte kommunikasjon. Grey Walter har påvist at den hjernestrøm som er utviklet av en stimulus, kan brukes til å utløse en annen. Derfra er veien ikke lang til å kunne lære å produsere ytre signaler ved hjelp av tenkning alene, og så siden, gjennom en slags kode, å realisere en virkelig kommunikasjon. Ved hjelp av en slik metode bør en kunne håpe å få opp tempoet i menneskets tenkevirksomhet utover det som talen kan prestere, i det minste å få den opp i lesehastigheten. s. 972.* FN-rapporten Report on the Economic and Social Consequences of Disarmanent6134 av 1962 anslår det totale omfang av den utenlandske kapital som årlig ville kreves til de underutviklede områder til et beløp på mellom 6 og 10 milliarder dollar for å nå et mål for veksten i realinntekten pr. innbygger på 2 %. I min bok World Without War6-19 (1961), har jeg antydet at med en reduksjon av verdens militærutgifter med en tredjedel ville det bli 20,5 milliarder dollar til rentefrie kreditter til de underutviklede land. Nå (1964) ville jeg anslå tallet til 25 milliarder dollar.

991

Bibliografi til Bind 3

DEL 6 1.

2.

allen, j.s., Atomic Imperialism, appleton, Sir E., «Science for its

New York, 1952 Own Sake», The Advancement of Scien­

ce, vol. 10, 1953 3. ARMITAGE, A., A Century of Astronomy, London, 1950 4. ashby, Sir E., Technology and the Academics: an Essay 5. 6. 7. 8. 9.

io. 11. 12. 13. 14.

15.

on Universities

and the Scientific Revolution, London, 1958 ayer, å.}.. The Foundations of Empirical Knowledge, London, 1947 AYER. AJ. Language, Truth and Logic, 2nd ed., London, 1947 baran, p.a.. The Political Economy of Growth, London, 1958 barber, B.. Science and the Social Order, London, 1953 bauer, E., £’Electromagnétisme hier et aujourd’hui, Paris, 1949 BERNAL, J.D., «The Answer to the Hydrogen Labour Monthly, vol. 35, 1953 bernal, ixx.The Freedom of Necessity, London, 1949 bernal, j.d., Marx and Science, London, 1952 bernal, J.D., Science for a Developing World, London, 1962 bernal, J.D., Science and Industry in the Nineteenth Century, London,

1953

bernal, J.D., «Science

1954

in the Service of Society », Marxist Quarterly, vol. I,

16. bernal, J.D., and cornforth, M., Science for

Peace and Socialism, Lon­

don, 1949 17. bernal, J.D., «Science 18. 19. 20. 21. 22.

23. 24.

25. 26. 27. 28.

and Technology in China», Universities Quarterly,

vol. II, 1956 bernal, J.D., The World, the Flesh and the Devil, London, 1929 bernal, J.D., World Without War, 2nd ed., London, 1961 bichowsky, F. p.,lndustrial Research, New York, 1942 BIRKS, J. B.,(ed.), Rutherford at Manchester, London, 1963 BJERKNES, J., Investigations of Selected European Cyclones by Means of Serial Ascents, Oslo, 1935 blackett, p. M. s., Atomic Weapons and East-West Relations, Cambridge^ 1956 blackett, PmM. s.,Military and Political Consequences ofAtomic Energy, London, 1948 blackett, p. M. s.,Studies ofWar, Nuclear and Conventional, Edinburgh, 1962 BONDi, H.,Cosmology, Cambridge, 1952 born, M., The Natural Philosophy of Cause and Change, Oxford, 1949 bowen, f. g., «An Unorthodox View of the Weather», Nature, vol. 177, 1956

993

29. brennan, d. G. (ed.), Arms Control and Disarmament, London, 1961 30. bridgman, p. w.. The Logic of Modern Physics, New York, 1927 31. brodie, R.,Strategy in the Missile Age, Oxford, 1959 32. broglie, l. de, The Revolution in Physics, New York, 1953 33. broglie, l. de, Savants et découvertes, Paris, 1951 34. BRUNSCHVIEG, L., £’Expérience humaine et la causalité physique, Paris,

35. 36. 37. 38. 39.

40. 41. 42. 43. 44.

45. 46.

47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57.

58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66.

67.

994

1922 Bulletin of the Atomic Scientists, vol. 12, 1956, p. 270 burhop, E. H. S., The Challenge of Atomic Energy, London, 1951 burhop, e. H. S., «The Origins of the Pugwash Movement», Scientific World, 1961, no. 3 bush, v., Modern Arms and Free Men, London, 1950 cardwell, D. S. L., The Organisation of Science in England, London, 1957 carter,c.F.,and Williams,B. R.,Investement in Innovation, London, 1958 carter, c. f., and Williams, B. r., Science in Industry, London, 1959 caudwell, c., The Crisis in Physics, London, 1939 cornforth, m.,/m Defence of Philosophy, London, 1950 cornforth, M., Science Versus Idealism, London, 1946 cosslett, v. E. (ed.), The Relations Between Scientific Research in the Universities and Industrial Research, London, 1955 COUZENS, E. G., and YARSLEY, v. E.,Plastics in the Service of Man, Penguin Books, 1956 crowther, J. G., Science in Liberated Europe, London, 1949 crowther, J. G., and WHIDDINGTON, R., Science at War, HMSO, London, 1947 cushman, r. E., «The Repercussions of Foreign Affairs on the American Tradition of Civil Liberty», Amer. Phil. Soc. Proc., vol. 92, 1948 Darwin, c. G., The Next Million Years, London, 1952 da vy, M. J. E.Jnterpretative History of Flight, MHSO, London, 1946 dembowski, J, Science in New Poland, London, 1952 DENNis, N., et al., Coal is Our Life, London, 1956 de wiTT, N., Education and Professional Employment in the U.S.S.R., Washington, 1961 DiEBOLD, J., Automation, New York, 1952 dingle, h. (ed.), A Century of Science, London, 1951 dobb, M. H., Economic Growth and Underdeveloped Countries, London, 1963 DOBB, M. H., Essay on Economic Growth, London, 1960 dunsheat, p., A Century of Technology, London, 1951 EATON, J.,Socialism in the Nuclear Age, London, 1961 einstein, a., and INFELD, L., The Evolution of Physics, Cambridge, 1938 EINZIG, P., The Economic Consequences of Automation, London, 1956 duhem, p.,Le Systéme du monde, 5 vols., Paris, 1913—17 Evans, i. B. N., Rutherford of Nelson, Penguin Books, 1939 federation OF british industries, Industrial Research in Manufacturing Industry, 1959-60, London, 1961 federation of british industries, Research and Development in British Industry, London. 1952 FEDERATION OF BRITISH INDUSTRIES, Scientific and Technical Research in British Industry, London, 1947

68. 69. 70. 71. 72. 73. 74. 75.

76. 77.

78. 79.

80. 81. 82. 83. 84.

85. 86.

87. 88. 88a. 89. 90.

91. 92.

93. 94. 95. 96. 97. 98.

99.

100. 101.

findlay, a., A Hundred Years of Chemistry, 2nd ed., London, 1948 Fleming. Sir J. a.. Fifty Years of Electricity, London 1921 Fleming, Sir j.a.. The Thermionic Valve, 2nd ed., London, 1924

FORD, H.Afv Life and Work, New York, 1926 freedman, p.. The Principles of Scientific Research, London, 1949 gellhorn, w.Security, Loyalty and Science, Ithaca, New York, 1950 giedion, s., Mechanization Takes Command, Oxford, 1948 glass, B.. «Academic Freedom and Tenure in the Quest for National Security», Bulletin of the Atomic Scientists, vol. 12, 1956 GOLDSTEIN, w., and MILLER, S. M.. Theories of Terror: the Indelicate Premises of Nuclear Deterrence, Woking, Surrey, 1962 GOODEVE.Sir c.,«Using Science to Reach Decisions», The Manager, May, 1953 GOUDSMIT, S. A., ALSOS: The Failure in German Science, London, 1947 haslett, A. w. (ed.), Industrial Research in Britain, 4th ed., London 1962 HEATH, a. E. (ed.), Scientific Thought in the Twentieth Century, London, 1951 HEISENBERG, w., Physics and Philosophy: The Revolution in Modem Science, London, 1959 hersey, Hiroshima, Penguin Books, 1946 hmso, Committee ofEnquiry into the Organization of Civil Science, Lon­ don, 1963 HMSO,Government Scientific Organization in the Civilian Field, London, 1954 HMSO,TVotes on Science in OSA, 1954, London, 1955 hmso, Statistical Summary of Mineral Industry, Colonial Geological Surveys, Mineral Resources Division, London, 1954 hmso, United Kingdom Atomic Energy Authority: Second Annual Report, 1955-56, London, 1956 hoyle, F.,The Nature of the Oniverse, Oxvord, 1950, and Penguin Books, 1963 JAMES, w., The Moral Equivalent of War, New York, 1910 jay, K. E. B., Britain’s Atomic Factories, HMSO, London, 1954 kahn, H,Thinking About the Onthinkable, London, 1963 kurchatov, i. v., «On the Possibility of Producing Thermonuclear Reactions in a Gas Discharge», Discovery, vol. 17, 1956 lange, o., Disarmament, Economic Growth and International Co-operation, Leeds, 1963 lapp, R. e.,KHI and Overkill: the Strategy ofAnnihilation, New York, 1962 Larsen, E.,The Cavendish Laboratory, London, 1962 LILLEY, s., Automation and Social Progress, London, 1957 MACMILLAN, R. h., Automation: Friend or Foe?, Cambridge, 1956 Martin, c. N., The Atom: Friend or Foe?, London, 1962 Marxist Quarterly, vol. 3, 1956, no. 2: articles on automation and atomic energy, no. 3: articles on the Twentieth Congress of the Communist Party of the Soviet Union and the Sixth Five-Year Plan MELVILLE, Sir H., The Department of Scientific and Industrial Research, London, 1962 Mills, c. w., The Power Elite, London, 1956 moberley, Sir w.. The Crisis in the University, London, 1949

995

102. monod,

j. «Letter to the Editor», Bulletin of the Atomic Scientists, vol. 9,

1953 103. morse, p.m. and KIMBALL, G.E.Methods of Operations Research,

London,

1951 104. NEEDHAM, J .and dawesj. s.(eds.), Science in Soviet Russia, London, 1942 105. NEEDHAM, J., and pagel, w. (eds.), Background to Modern Science, Cam­

bridge, 1938

106. nesmeyanov, a. h., «The Tasks of the USSR Academy of Sciences in Relation to the Fifth Five-Year Plan», Bulletin of the Science Section: Society for Cultural Relations with the USSR, October, 1953 107. ord. L. c.,Secrets of Industry, London, 1945 108. PEP (POLITICAL and ECONOMIC PLANNING), World Population and Resour­ ces, London, 1955 109. perlo, v.,Militarism and Industry: Arms Profiteering in the Missile Age, New York, 1963 no. piel, G., Science in the Cause of Man, New York, 1961 in. PISARZHEVSKY.O., New Paths of Soviet Science (Soviet News), London, 1954 112. powell, C.F., «International Scientific Collaboration», World Federation of Scientific Workers Bulletin, no. 4, London, 1955 113. powell, C. F., and OCCHIALINI, G.P.S., Nuclear Physics in Photographs, Oxford, 1947 114. price, d.j. de S., Litle Science, Big Science, New York, 1963 115. price, d.g., «Quantitative Measures of the Development of Science», Ar116. 117. 118. 119. 120.

121.

122. 123. 124.

125. 126. 127. 128. 129. 130.

131. 132.

996

chives Internationales d'Histoire des Sciences, vol. 30, 1951 pyke, M., Automation: Its Purpose and Future, London, 1956 RAYLEIGH, lord, The Life of Sir J. J. Thomson, Cambridge, 1942 READ, J., Humour and Humanism in Chemistry, London, 1947 rosenfield, L., «Review: Science in History», Centaurus. vol. 4, 1956 ROTBLAT, j., Science and World Affairs: a History of the Pugwash Confe­ rences, London, 1962 SCIENCE FOR peace, Napalm (pamphlet), London, 1952 «Scientists Appeal for Abolition of War», Bulletin ofthe Atomic Scientists, vol. 11, 1955, pp. 236 f. shannon, C.F., and weaver, w., The Mathematical Theory of Communication, Urbana, 1949 shapley, H. (ed.), Source Book in Astronomy 1900-1950, Cambridge, Mass., 1960 SILK, E.s.,The Research Revolution, New York, 1960 SIMON, f.e., The Neglect of Science, London, 1951 snow, Sir c., Science and Government, London, 1963 STERNBERG, Fl, The Military and Industrial Revolution of Our Time, Lon­ don, 1959 STEWART, G. R., The Year of the Oath, New York, 1950 stuve, o., and zebergs, v., Astronomy of the 20th Century, London, 1962 sziLARD, L.,et al., «The Facts about the Hydrogen Bomb», Bulletin of the Atomic Scientists, vol. 6, 1950 scientific AMERICAN, Technology and Economic Development, New York, 1963

133. 134. 135. 136.

137. 138. 139. 140. 140a. 141. 142. 143. 144. 145. 146. 147. 148. 149. 150.

151.

152. 153. 154. 155. 156. 157. 158. 159.

160. 161. 162. 163. 164. 165. 166. 167.

tuge. H.. Historical Development of Science and Technology in Japan, Tokyo, 1961 united NATIONS. Economic and Social Consequences of Disarmament, HMSO, London, 1962 united NATIONS, Measures for the Economic Development of Underdeveloped Countries, New York, 1951 united nations, Science and Technology for Development, 8 bols., New York, 1963-4 united nations. World Economic Survey, 1955, New York, 1956 urey, H.C.. The Planets, London, 1952 VAUCOULEURS, G. DE, Discovery of the Universe, London, 1956 vavilov, S.I., Soviet Science: Thirty Years. Moscow, 1948 veblen, T., The Theory of the Leisure Class, New York, 1899 woDDis, J.,Africa, 3 vols., London, 1960-63 Walter, w. G., The Living Brain, London, 1953, and Penguin Books, 1961 whitehead, a. n„ The Concept of Nature, Cambridge, 1926 whittaker, e. t., A History of the Theories of the Ether and Electricity, 2 vols., London, 1951-3 WHiTTLE, Sir F., Jet, London, 1953 wiener, N., Cybernetics, 2nd ed., New York, 1961 wiener, n.,/ am a Mathematician, London, 1956 wiener, N., The Human Use of Human Beings, London, 1951 Wilson, w., A Hundred Years of Physics, London, 1950 WOYTINSKY, w.s. and E., World Population and Production, New York, 1953 ASRATYAN, E.A.,/. P. Pavlov, MOSCOW, 1953 avery, o.T., «Studies in the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types», Jour. Exptl. Med., 83, 1946 BALDWiN, E., Dynamic Aspects of Biochemistry, Cambridge, 1947 banga, i.,and balo, J., «Elastin and Elastase», Nature, vol. 171, 1953 bernal, j.d., «The Abdication of Science», Modem Quarterly, vol. 8, 1952 bernal, J.D., The Physical Basis of Life, London, 1951 bernal, j.d., «A Speculation on Muscle», ed. J. Needham.Perspechves in Biochemistry, Cambridge, 1937 bernal, j.d., «Structural Units in Cellular Physiology», The Cell and Protoplasm. ed. F.R. Moulton, Washington, 1940 bernal, j.d., and CARLiSLE, C.H., «Unit Cell Measurements of Wet and Dry Crystalline Tumip Yellow Mosaic Virus», Nature, vol. 162, 1948 bernal, j.d., and fankuchen, i., «X-ray and Crystallographic Studies of Plan Virus Preparations», Journal of General Physiology, vol. 25, 1941 brittain, r..Let There Be Bread, London, 1953 CALDER. R .Men Against the Desert, London, 1951 Clark, F. le gros, and PIRIE, N. w. (eds.), 4,000 Million Mouths, London, 1951 clarke, H.T. (ed.), The Chemistry of Penicillin, Princeton, 1949 CLEWS. J., The Communists’ New Weapon - Germ Warfare, 1953 DARLiNGTON, c.D., The Facts of Life, London, 1953 Darwin, C.R., The Effects of Cross and Self Fertilization in the Vegetable Kingdom, London, 1876

997

168.

169.

170. 171. 172. 173. 174. 175. 176. 177. 178. 179. 180. 181.

182. 183. 184.

185. 186. 187.

188. 189. 190. 191. 192.

193. 194. 195. 196. 197. 198. 199.

2oo. 20L

202. 203.

998

Darwin, c. R., The Expression of the Emotions in Man and Animals, Lon­ don, 1872 DARWIN, C. R., The Formation of Vegetable Mould Through the Action of Worms, London, 1881 dawes, b.,A Hundred Years ofBiology, London, 1952 de Castro, J„ The Geography of Hunger, London, 1952 DEiss, J., The Blue Chips, London, 1957 dudley, Sir s. F.,Our National III Health Service, London, 1953 dumont, R., Terres vivantes, Paris, 1961 dumont. R., Types of Rural Economy, trans. D. Magnin, London, 1957 dutt, R. p., The Crisis of Britain and the British Empire, London, 1953 ehrensvard, G., Life: Origin and Development, London, 1962 FAO, united nations, Yearbook of Food and Agricultural Statistics 1962, New York, 1963 > FISH. g.,77zc People’s Academy, Moscow, 1949 fyfe, j. L.,Lysenko Is Right, London, 1950 green, D. E. (ed.), Currents in Biochemical Research, New York, 1946 haldane, J. B. s., «Animal Ritual and Human Language», Diogenes, no. 4, 1953 haldane, J. B. s.Enzymes, London, 1930 haldane, j. B. s., «Genetical Effects of Radiation from Products of Nuclear Explosions», Nature, vol. 176, 1955 haldane, J.B. s., «The Origin of Life», Rationalist Annual, 1929 haldane,j.b.s.,«On BeingOne’sOwnRabbit»,jPosszWe Worlds, London, 1927 haldane, j. B. s., «La Signalisation Animale», Année Biologique, vol. 30, 1964 hmso, Medical Research Council, The Hazards to Man of Nuclear and Allied Radiations, London, 1956 hopkins, f. g., «Analyst and the Medical Man»,Anu/ys/, vol. 31, 1906 huxley, L, Soviet Genetics and World Science, London, 1949 jacks.g. v., «The Influence of Man on Soil Fertility», The Advancement of Science, vol. 12, 1956 kilkenny, b. c.. and hinshelwood, Sir c., «Adaptation and Mendelian Segregation in the Utilization of Galactose by Yeast», Proc. Roy. Soc., vol. 139, 1951 lea. D. ^...Actions of Radiations on Living Cells, Cambridge, 1946 leff, s. and v., From Witchcraft to World Health, London, 1956 LEFF, s.. The Health of the People, London, 1950 lwoff, A., L’Evolution physiologique, Paris, 1943 MCGONIGLE.G. c. M.,and KIRBY .t.Poverty and Public Health, London, 1936 MADISON, K. M„ «The Organism and its Origin», Evolution, vol. 7, 1953 MAHALANOBis, p. c., «National Income, Investment, and National Deve­ lopment». (Summary of a lecture delivered at the National Institute of Science of India, at New Delhi, 4 October 1952) man conquers nature (SCR pamphlet), London, 1952 MICHURIN, i. v., Selected Works, Moscow, 1949 MiLLER, s. L-, «A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions», Science, vol. 117, 1953 morton, a. G., Soviet Genetics, London, 1951

204. 205. 206. 207. 208. 209. 2io.

211. 212. 213. 214.

215. 216.

217. 218. 219. 220.

221. 222. 223. 224.

225. 226. 227. 228. 229. 230. 231.

«How Radiation Changes the Genetic Constitution». Bulle­ tin of the Atomic Scientists, vol. II, 1955 NATIONAL ACADEMY OF SCIENDES - NATIONAL RESEARCH COUNCIL. The Biological Effects of Atomic Radiation, Washington, D.C., 1956 needham, J.. Biochemistry and Morphogenesis, Cambridge, 1942 needham, L, Chemical Embroylogy, 3 vols., Cambridge, 1931 needham, j„A History of Embryology, 2nd ed., Cambridge, 1959 new biology, no. 11, Penguin Books, 1952 new biology, no. 12, Penguin Books, 1952 NEWBiOLOGY.no. 16, Penguin Books, 1954 OPARIN, A. \.,Life: Its Nature, Origin and Development, Edinburgh, 1961 OPARIN, A. L, The Origin of Life, New York, 1938 PIRIE, N. w.. «The Efficient Use of Sunlight for Food Production», Chemi­ stry and Industry, 1953 PRIGOGINE, l.,Etude thermodynamique des phénoménes irreversibles, Paris 1947 REPORT OF THE INTERNATIONAL SCIENTIFIC COMMISSIONjrtVCStZganort of the Facts Concerning Bacterial Warfare in Korea and China, Peking, 1952 rosebery, T.Peace or Pestilence, New York, 1949 ROYAL statistical SOCIETY, Food Supplies and Population Growth, Edin­ burgh, 1963 RUHLE, o., Brot fiir sechs Milliarden, Leipzig, 1963 rutten, M.G., The Geological Aspects of the Origin of Life on Earth, Amsterdam, 1962 science for peace, «The Export of Anti-Biotics and Sulpha Drugs to China», Bulletin, no. 9, 1953 SHERRiNGTON, Sir c. s.. The Endeavours of Jean Fernel, Cambridge, 1946 SIGERIST, H. E., Civilization and Disease, London, 1962 SITUATION IN BIOLOGICAL SCIENCE, THE, MOSCOW, 1949 spurway, H.', «Can Wild Animals be kept in Captivity?», New Biology, no. 13, 1952 stamp, L. D.,Our Developing World, London, 1960 TINBERGEN, N., Social Behaviour in Animals, London, 1953 united nations, Compendium of Social Statistics: 1963, Statistical Papers, Series K, no. 2, New York, 1963 UNITED nations. The Future Growth of World Population, Population Studies, no. 28, New York, 1958 VOGT, v/.,The Road to Survival, London, 1949 WORLD FEDERATION OF SCIENTIFIC WORKERS, Unmeasured Hazards, Lon­ don, 1956 muller, H.G.,

999