Att skriva är ett sätt att tänka – även i matematik och fysik

Så här kan mitt klotter se ut.

Så här kan mitt klotter se ut.

Det bästa sättet att förstå något är att försöka förklara det för någon annan — det är knappast någon ny tanke. Men nu tänker jag på en annan sorts skrivande: klotter och anteckningar.

Kan du förstå en ekvation bara genom att läsa den? Jag tycker att det är svårt. När jag pluggade matte under det första året på universitetet fanns det några bland mina kursare som kunde läsa in saker bara genom att sitta med boken och läsa i den, men själv måste jag ha papper och penna och skriva. Det är något med det där att plita ner krumelurerna som gör dem påtagliga för mig. Genom lång övning blir sånt här förstås enklare, och jag har lättare att förstå matematiska uttryck vid första anblicken nu än när jag gick i gymnasiet. Det här med att behöva skriva av beräkningarna för att begripa mig på dem — ibland genom att fylla i mellansteg också — är ändå något jag fortfarande behöver göra. Och det funkar!

Om jag inte hade börjat med att försöka göra det här, då kanske jag för evigt hade tyckt att matematik och liknande saker är avskräckande hemskt och obegripligt. Det kan vara svårt, det kan det, men jag skräms inte av det eftersom jag har lärt mig hur jag tar mig an det. Penna mot papper, plocka isär uttrycken, se till att jag kan spåra varje del från ett steg till nästa. Ibland behöver jag kanske en tabell eller formelsamling för att kolla upp saker, men i regel är det verkligen bara en fråga om att använda klottret som ett sätt att hänga med i vad som händer i en uträkning.

Nyligen befann jag mig återigen i ett läge där jag behövde läsa och förstå någon annans kod. Återigen gör jag samma sak, skriver ner bitarna och följer dem med pennan över papperet. Jag blir nyfiken på hur det här funkar i hjärnan egentligen. Är det något i det taktila som gör det begripligt, själva hållandet i pennan som gör krumelurerna fysiska för mig? Eller är det något med att jag tvingar mig att tänka på varje del när jag föresätter mig att reproducera varje tecken själv?

Tidigare i år kom det ett forskningsresultat som tydde på att studenter som antecknar för hand förstår bättre än de som antecknar på en dator Jag vet inte hur tillförlitligt det här resultatet är eller hur forskningen i övrigt ser ut, men det verkar ju tyda på att de som antecknar för hand hanterar informationen på ett annat sätt och att anteckningsmetoden alltså påverkar hur de lyssnar och tänker.

Rent bortsett från att det är ganska jobbigt att skriva komplicerade ekvationer på dator jämfört med att skriva dem för hand kanske det är värt att skriva matteproblemen för hand alltså.

Kanske funkar det olika bra för olika personer, men för mig är pennan ett nödvändigt redskap.

Publicerat i Meta, utbildning | Lämna en kommentar

Atomkraft?

Ett äldre ord för kärnreaktor är atommila. Jag gillar ordet mila, det ligger bra i munnen och ger dessutom associationer till värme och energi. Trots det tycker jag inte riktigt om sammansättningen. En atommila, där bränns väl atomer?

Tidigare talades det mycket om atomkraft, och med avstamp i det om atomålder och så vidare. Atomeran sammanfaller i det allmänna medvetandet rätt mycket med det kalla kriget. Det har mycket med Bomben att göra, men det fredliga användandet av kärnkraft har en aura av femtiotalets optimism och estetik omkring sig. Det finns mycket roligt att hitta för den som tittar efter atomålderns avtryck: serier och design med mycket mera. Atomen är vår vän, och så vidare.

Men det som stör mitt nördiga ordningssinne är att jag som fysiker är van vid att skilja på atomer och atomkärnor. Atomen som helhet, en kärna med elektroner omkring, är något helt annat än atomkärnan. Atomfysik handlar i stort sett om elektronerna, om deras reaktioner och energinivåer. Kärnfysik är det som sysslar med atomkärnans egenskaper.

Atomens utsträckning definieras av elektronbanorna, och atomkärnan är en väldigt liten knut i mitten. Faktiskt är en atom mer än tiotusen gånger större än atomkärnan i mitten. Min högstadielärare präntade in den bilden i mitt huvud genom att hålla upp ett äpple och förklara att om han kunde förstora upp en atomkärna till samma storlek som äpplet så skulle den närmaste elektronen (i genomsnitt) befinna sig på andra sidan sjön utanför. (Det där är förstås inte alldeles helt sant, för i kvantvärlden är saker rätt komplicerade, men det tar vi en annan gång. I stort sätt stämmer det, för att ge en känsla för hur tom en atom och insubstansiell en atom egentligen är.) Atomkärnor mäts i femtometer (eller fermi, som den enheten ibland kallas) medan atomerna mäts i bråkdelar av ångström.

Energierna det gäller är också väldigt olika. Bindningsenergin per nukleon (alltså proton eller neutron) i en atomkärna mäts i MeV, miljoner elektronvolt, medan bindningsenergin för elektroner är av storleksordningen enstaka til några tusen elektronvolt. Det är förstås därför det går att utvinna så mycket mer energi per gram av bränsle genom att släppa lös en del av kärnans bindningsenergi än genom att bara förlita sig på elektronerna.

Atomkraft, det borde ju enligt det här mönstret handla om kraften från elektronskalen. Elektronernas bindningsenergi, det är ju typ … kemi! Alltså snarast kraft som utvinns ur förbränning och andra kemiska processer. Kraftvärmeverk, det är atomkraft, med en sådan definition. Det är det förstås ingen som kallar det för. Men atomkraft är helt enkelt ett uttryck som fallit ur bruk, inte minst för att fysiker insisterar på att kalla kärnenergi för just kärnenergi.

Jag är lite sugen på att bilda ett nytt ord, kärnmila, och börja använda det istället.

Det är dock ganska liten chans att det skulle ta skruv.

Publicerat i Kärnfysik | Lämna en kommentar

Blixtar och dunder!

Åska den 27 juli. Klicka på bilden för att komma till originalet på SMHI:s webbplats.

Åska den 27 juli. Klicka på bilden för att komma till originalet på SMHI:s webbplats.

Igår åkte jag bil genom ett av de mest åskdrabbade områdena i Sverige, enligt kartan här från SMHI, där just söder om Vättern. Det var häftigt, måste jag säga, och lite utmattande. Trafiken gick bitvis i 50 på motorvägen, så det tog väldigt lång tid att komma någon vart. Men vilket skådespel! De bästa blixtarna såg vi förstås innan det hade börjat regna, när de kunde avteckna sig mot de mörka molnen.

SMHI har en hel del information om åska och om blixar, inklusive kartor över åsk- och blixtobservationer. Jag började leta där eftersom jag började undrar hur förutsättningarna för åska uppstår, men det här med hur de stora spänningsskillnaderna kommer sig är tydligen inte helt utrett. Så här skriver SMHI:

Efterhand som molnet växer till sker en separation av elektriska laddningar så att den nedre delen av molnet blir mest negativt laddad och den övre delen positivt laddad. Hur denna separation av laddningar går till är ännu inte helt klarlagd, men den hänger troligen ihop med att molndroppar, regndroppar och snöflingor rör sig upp och ned i molnet med olika hastigheter.

Eftersom jag är fascinerad av hur det går att mäta och ta reda på saker tyckte jag att de små korsen på kartan var intressanta, de som visar de kraftigaste urladdningarna på minst 100.000 ampere. Det finns en kort beskrivning hur blixtrandet mäts med antenner som fångar upp de elektromagnetiska pulserna från blixturladdningar. Det står en liten varning om att kartorna är automatgenererade och ogranskade, och att det kan finnas fel, men bilden är nog i stort sett riktig.

Hur mycket är 100.000 ampere? Strömstyrka är ett mått på hur mycket laddning som passerar per sekund i den punkt där strömmen mäts. Små urladdningar i en teslaspole ligger tydligen på ungefär en ampere, om jag förstått det rätt. Vanliga elektriska apparater hemma som använder rätt hög strömstyrka, som kokplattor och vattenkokare, drar typ 5-10 ampere.

Jag försöker tänka mig hur mycket elektroner det är fråga om. En ampere är 1 coulomb per sekund, och en coulomb är 6,241×1018 elektronladdningar. Så i en kraftig blixt är det 6,241×1023 elektroner som passerar en given punkt per sekund. Hur många elektroner är det då? I runda slängar en mol elektroner! Det är ju oftast bara de yttersta elektronerna som ger sig ut och flyttar på sig, så det är som om yttersta elektronen från en mol atomer eller molekyler skulle röra sig förbi en given punkt per sekund. Det är alltså som antalet molekyler i 18 gram vatten, en dryg matsked — en klart synlig och gripbar mängd. En elektron från var och en av de molekylerna är rätt många elektroner!

Finns det något annat, kanske bättre, sätt att åskådliggöra hur mycket 100.000 ampere faktiskt är?

Publicerat i Fysik, meteorologi | Lämna en kommentar

Faktorisera stora tal? Shor!

Det här är en översättning av Scott Aaronsons text Shor, I’ll do it, som jag publicerar här med hans tillåtelse. Det är en jättefin introduktion till den mest berömda av alla kvantdatoralgoritmer, alltså en beräkning som en kvantdator borde kunna göra bättre än en vanlig dator. Dessutom är jag lite förtjust i Scott Aaronsons personliga sätt att uttrycka sig. (För fler exempel, läs hans blogg. Eller lyssna på avsnittet av Vetandets värld där jag intervjuade honom bland andra: Så funkar kvantdatorn.)

Jag ska inte sticka under stol med att det ändå är rätt mycket tuggmotstånd i texten, och den passar kanske bäst för den som kommer ihåg åtminstone lite gymnasiematte och har google till sin hjälp. Fast två ledtrådar kan jag ge:

ket
Från Diracs bra(c)ket-notation, ett sätt att skriva saker i kvantmekaniken.
RSA
Ett krypteringssystem, uppfunnet på 70-talet och väldigt brett tillämpat.

Nu: över till Scott Aaronson!

Shor, I’ll do it

Jag har pratat mycket på sista tiden om hur kvantalgoritmer inte fungerar. Men förra veckan frågade JR Minkel, en redaktör på Scientific American, om jag kunde skriva en kort essä om hur kvantalgoritmer faktiskt fungerar, som han sen kunde länka till från SciAm’s webb. ”OK” svarade jag, och glömde tillfälligt bort alla (x^{10})^{5000} kvantalgoritm-tutorials som redan finns på webben. Så jag ställde upp den här uppgiften för mig själv: att förklara Shors algoritm utan att använda ett enda ket-tecken, eller för den delen nån matte alls utöver aritmetik.

Läs mer

Publicerat i kvantmekanik, Nivå: intresserad (4), Tillämpningar, Uncategorized | Lämna en kommentar

Strålning är inte radioaktiv!

Jag har ibland fnyst lite åt det pedantiska i att kräva att ingen ska säga ”radioaktiv strålning”. Nej, strålning kan inte vara radioaktiv — jag vet! Men den kan komma från ett radioaktivt ämne, för att radioaktiviteten ger upphov till strålning (närmare bestämt joniserande strålning av olika typer). Det är ju det som menas med uttrycket. Och det fattar väl alla?

Sedan pratade jag med en forskare som stött på många missuppfattningar om strålning. Han menar att strålning ofta ses ungefär som en osynlig smitta, som till exempel kan fastna på folk och föremål. Den här forskaren anser att det felaktiga uttrycket ”radioaktiv strålning” förstärker de felaktiga uppfattningarna.

Missförstånd av alla slag finns och frodas, det har jag också märkt. Jag är ändå fortfarande inte övertygad om att det spelar någon särskild roll för förståelsen vilket uttryck som används. Är det mer klargörande att rätta folk och få dem att säga ”joniserande strålning”? Förmodligen spelar det mycket större roll att de flesta har en så vag uppfattning om vad de menar med strålning. Jag undrar också om det går att förutsätta att alla har en klar bild av vad radioaktivitet är.

Nyckeln är förmodligen snarare att prata mer om grunden, och närma sig de här sakerna från nya håll som får åhörare eller läsare att bli intresserade av att förstå.

Jag tänker att jag själv ska vara lite mer precis när jag pratar om strålning, men jag tänker fortfarande inte försöka rätta den som använder ”fel” uttryck eller dra på korståg mot orden. Vad tror du? Finns det någon anledning att utrota uttrycket ”radioaktiv strålning”? Har du varit med om att själva uttrycket har gett upphov till missförstånd eller gjort det svårare att få fram en förklaring?

Publicerat i Kärnfysik, Kommunikation, Tillämpningar | Lämna en kommentar

Lyssna på vetenskap

Jag gillar radio, och jag gillar poddsändningar. Tidigare har jag bloggat lite här om vetenskapspoddar, men jag känner att det är dags att komma med några lyssningstips igen (utöver Vetenskapsradions program). Den här gången tre poddar på svenska.

Veckans vetenskap
är en rätt ny podd från Dag Kättström och Rymden idag.

Ambitionen är att visa upp några av veckans vetenskapsnyheter (numreringen motsvarar veckonummer, vilket jag inte genomskådade vid första anblicken), och att göra det på ett korrekt och begripligt sätt. Det är lite blandat innehåll, med bland annat intervjuer med forskare.

Slottspod ”Slottsskogsobservatoriets podradiosändning”, kommer en gång i månaden. De senaste avsnitten har inte kommit ut på webbsidan, men de finns i iTunes.

De tre värdarna för programmet diskuterar de senaste spännande rönen från rymden, allt från meteoriter till svarta hål och avlägsna galaxer. Tonen varierar från mycket seriös och redogörande, över konversation där saker sätts i sammanhang, till ganska avslappnad och familjär. Jag tycker att det är trevligt att lyssna på. Det är inte konstigt att så många poddar bygger på konversation, det underlättar för att göra det intressant för örat.

Det finns en praktisk vinkel också, för dem som är intresserade av att titta på himlen själva. Varje avsnitt avslutas med en genomgång av vad som är aktuellt på himlavalvet, samt föreningsinformation för ett par astronomiska föreningar.

Institutet
är ett vetenskapsprogram i P3 med mycket humor och lättsamt anslag. Jag har missat massor av avsnitt. När jag nu har satt igång att lyssna ikapp känner jag mig väldigt entusiastisk. En särskilt trevlig sak med Institutet är den väldigt avslappnade tonen och det vardagliga språket. Det är klart att en del intervjuade forskare hasplar ur sig en del fackuttryck, men eftersom Karin och Jesper pratar som folk faktiskt pratar blir det en skön motvikt till det akademiska tilltalet.

Eftersom de skojar till det och inte tar så blodigt allvarligt på allt är Institutet kanske inte något för alla. Tonen är rätt speciell, och det tycks finnas folk som inte gillar den. Men det gör jag. Urvalet är lite obskyrt ibland, och jag kan inte riktigt genomskåda hur de har valt att prata om precis de saker de pratar om — men jag köper det ändå, för Karin och Jesper är rätt noga med att berätta vad som är väl etablerat, vad som är spekulativt, och vad som är nya rön som behöver testas mer.

(Rent ljudmässigt är det här såklart väldigt mycket intressantare för örat än de amatörproducerade poddarna — här finns det en ljuddesigner som jobbar professionellt med att få det att låta snyggt. Det är svårt att tävla med på hobbybasis. Men jag vet inte hur många som tänker medvetet på det.)

Publicerat i Astronomi, Forskarvärlden, Fysik, Kommunikation | Lämna en kommentar

Forskning och journalistidentitet, en personlig reflektion

Det sägs att det är bra att nischa sig, att ha sin egen tydliga profil av expertis. Att passa in sig som person i en klar och tydlig marknadsföringskategori är ändå inte så lätt i praktiken. Själv delar jag upp mina intressen på olika bloggar, med olika läsekrets — och här på Stjärnstoft och kugghjul presenterar jag mig som ”vetenskapsjournalist med mera”. Men det blir ändå svårt med rollerna ibland. Mediavärlden är inte så enkel att leva och försörja sig i. Jag försöker frilansa, men så blev jag invärvad på ett tillfälligt informatörsjobb på deltid också. Det är bra för att det ger en regelbunden grundinkomst ett tag, men det gör mig lite kluven. Nu öppnades dessutom möjligheten att få en komponent av forskning inom den tjänsten (mer om det i ett senare inlägg). Ska jag så vara både forskare och vetenskapsjournalist?

Jag tycker att det är svårt att vara journalist. Journalistiken har höga ideal, bland annat om oberoende och självständig granskning. Jag är dessutom präglad på att ha jobbat mycket inom public service under min korta journalistiska karriär hittills — där jobbas det mycket med oberoendet och självständigheten. Ett exempel som du kanske har läst om är det här med att personer inom Sveriges Radio som engagerar sig politiskt under ett valår inte ska höras i radio inför valet och inte arbeta med att bestämma vad det är som ska höras — för att radion inte ska uppfattas som en plattform för någon specifik politisk schattering.

Ibland kan det kännas lite konstigt det här att försöka vara oberoende. Oavsett vad jag jobbar med för tillfället så är jag ju samma person med samma intressen och idéer och åsikter och kontakter. Det gäller väl att vara medveten om det, och öppen om det. I vissa fall är det inte alls något problem att ha flera roller samtidigt, i andra fall kan det bli väldigt fel.

Vad jag får göra är väl att helt enkelt aldrig utge mig för att göra någon journalistisk granskning om jag skriver om tillämpad kärnfysik. Eller om Uppsala universitets organisation och struktur, antar jag. Astronomi och partikelfysik och helt andra typer av fysik borde gå bra fortfarande, samt all teknik som inte har med kärnteknik att göra. Så det lär jag fortsätta att skriva om, och kanske göra lite radio.

Och om något år, då är min situation helt annorlunda igen. Vem vet var jag hamnar då?

Kanske får jag släppa det journalistiska och kalla mig ”vetenskapsskribent”. (Med mera!) Vi får väl se. Alldeles snyggt och entydigt nischad blir jag nog aldrig.

Publicerat i Forskarvärlden, Kommunikation | Lämna en kommentar