ETT SLAGS MODERNISM I VETENSKAPEN Teoretisk fysik i Sverige under 1920-talet KARL GRANDIN Uppsala 1999 Titeln Fysiklektorn Henrik Petrini, vid sekelskiftet känd religionskritiker och rabu- list, hade kring 1930 kommit att intaga en modererande inställning till ny- heterna inom fysiken. Han misstänkte metafysik och pånyttväckta igno- rabimus-fasoner och det gillade han inte. ”Den modernaste mekaniken kan räkna sin upprinnelse från vågteorien för atomerna, och med dennas dunkla utgångspunkter har följt ett slags modernism i vetenskapen. I den klassiska mekaniken har man laborerat med klara utgångspunkter och stränga mate- matiska deduktioner. Nu äro vi inne i en period, där hypoteserna sakna åskådlighet och f. ö. oupphörligt avlösa varandra i hastigt tempo, den ena vildare än den andra. Och den matematiska behandlingen gör intryck av det sublimaste godtycke.” Henrik Petrini, ”Determinism eller indeterminism”, Religion och Kultur 1 (1930), 107. Jfr Epilogen. Omslagsillustrationen – i den omoderna virveln Teckningarna på omslaget illustrerar flödet kring en cylinder, där ström- ningen successivt ökar. Illustrationerna är gjorda av Ludwig Prandtl och återfinns i ett brev till C. W. Oseen. I deras brevväxling försökte de komma underfund med skillnaderna mellan sina respektive hydrodynamiska teorier. Ludwig Prandtl till C. W. Oseen, 14/5 1919, OFA. Jfr Kap. 2. iii Institutionen för idé- och lärdomshistoria, Uppsala universitet, Skrifter, nr 22 Redaktörer: Tore Frängsmyr och Karin Johannisson Distribueras av Institutionen för idé- och lärdomshistoria, Uppsala universitet, Slottet, SE-752 37 Uppsala Akademisk avhandling som för avläggande av filosofie doktorsexamen vid Uppsala universitet offentligen kommer att försvaras i föreläsningssalen i Gustavianum, freda- gen den 19 november 1999, kl. 10.15. ABSTRACT Grandin, K., 1999. Ett slags modernism i vetenskapen: Teoretisk fysik i Sverige under 1920-talet (A kind of modernism in science: Theoretical physics in Sweden during the 1920s). Institutionen för idé- och lärdomshistoria, Uppsala universitet, Skrifter, No. 22, viii + 244 pp. Uppsala. This dissertation considers the development of theoretical physics in Sweden in the 1920s. During this decade, the emphasis of the research in the theoretical physics de- partments of the Swedish universities changed from hydrodynamics to theoretical atom- ic physics. Research in hydrodynamics continued, but henceforth it was mainly con- ducted at the Technical College in Stockholm, which, during this time, was fully occu- pied with developing its own research programme. This development took place through discussion, debate and strategic judgement. This development is investigated in terms of theoretical and experimental physics cultures, as well as through the study of ‘theoretical technologies’ and theoretical tech- niques. By applying these concepts it is easier to understand the developments and to formulate pertinent questions. Hydrodynamics constituted a theoretical technology where the education, the theoretical tools and the traditions for posing and dealing with problems provided the framework for the theoretical work. Four case studies have been made, each of the first three are centred on one main character, whilst the fourth study includes them all. C. W. Oseen is investigated first. His research was devoted almost exclusively to hydrodynamics, although he was well inclined towards, though critical of, the new physics. From the central position he occu- pied within Swedish physics, he was also to judge the new physics, partly as an expert at professorial appointments and partly through the evaluation work within the Nobel physics committee. Oskar Klein and Ivar Waller both belong to the first generation of Swedish theoretical physicists to concentrate their work on the new theoretical physics, but they followed different directions. In the last case study there are examples of how a decision was finally made in favour of the new physics, in connection with the ap- pointment of a professor in Stockholm, and in connection with the Nobel Prize evalua- tions. In this way the focus of theoretical physics came to be changed. Key words: History of science, history of physics, quantum physics, theoretical physics, theoretical technologies, Carl Wilhelm Oseen, Oskar Klein, Ivar Waller, 20th-century Karl Grandin, Office for History of Science, Uppsala University, Box 256, SE-751 05 Uppsala, Sweden. [email protected] © Karl Grandin 1999 ISSN 0280-7238 Tryckt hos Repro Ekonomikum, Uppsala 1999. Innehåll Förord vii 1. INLEDNING 1 Bakgrund 2 Forskningsläge 8 Problem och metod 15 2. CARL WILHELM OSEEN 19 Hydrodynamiken 19 Verkliga viskösa vätskor 22 Gränsövergång eller gränslager: Oseen och Prandtl 27 En stadig lokal – det teoretiska laboratoriet 43 Den nya fysiken 49 Kontakten med Bohr 49 Konferenser, akademier och kommittéer 61 Etervindar – relativitetsteorin i blåsväder 72 Den nya kvantfysiken 91 Sammanfattning 97 3. OSKAR KLEIN 101 Från Arrhenius till Bohr 103 Mera förstånd på kvantteori: Bohr via Kramers 105 Neutral konferens i Lund 109 Köpenhamn och Lund 112 Ann Arbor 121 Den nya fysiken 131 Komplementariteten 136 Köpenhamnskonferensen 1929 142 v Sammanfattning 144 4. IVAR WALLER 145 Den ambulerande docenten 152 Docenttjänstgöring 160 Sammanfattning 172 5. MATEMATISK ELLER TEORETISK FYSIK? 175 Professuren i Stockholm 1930 177 Nobelkommittén och den nya fysiken 194 Slutsatser 198 Epilog 199 Summary 211 Käll- och litteraturförteckning 217 Personförteckning 241 …en människa kan ju ha specialkunskaper eller speciella erfarenheter om en flod eller källa och dess beskaffenhet utan att fördenskull veta mer än alla andra om andra saker. Men för att sprida denna lilla detalj sätter han ändå igång och skriver en bok om hela fysiken. Det är en ovana som har många stora olägenheter.* Förord Mitt avhandlingsarbete har bedrivits vid Avdelningen för vetenskapshisto- ria i Uppsala. Först och främst förtjänar mina handledare Tore Frängsmyr och Sven Widmalm var sitt stort tack. Både Tore och Sven har varit ett på- tagligt stöd särskilt i slutfasen av avhandlingsskrivandet, för det är jag ut- omordentligt tacksam. De har inte dragit sig för mödan att försöka förstå vad det är jag har velat åstadkomma, och dessutom har de haft lösningar på hur framställningen borde se ut utifrån detta. Jag har även fått råd och uppmuntran från andra håll på Avdelningen. Det var Anders Ekström som till en början fick mig att våga mig på steget över till idé- och lärdomshistorien. Anders’ nyktra och sansade omdöme har fortsatt att vara ett föredöme, det sviktar mig veterligt bara när han tror sig kunna lära mig flugfiskets konst. Torbjörn Gustafsson har ständigt varit ett föredöme med sin arbetsamhet och koncentration. Anders Carlsson har alltid och utan knyst kunna leverera kvalificerad kritik av texter och tankar och vi har haft många givande samtal genom åren. Adrian Thomasson har varit inne på materier nära mina och har även delat avhandlingsupploppet med mig. Frans Lundgren har på slutet delat rum med mig och sköter Lychnos med den äran. Kvaliteten på allt arbete vid Avdelningen skulle vara flera tiopotenser åt fel håll om inte Ulla-Britt Jansson funnits där. Redan från första början av min tid som doktorand lyckades jag dessutom av någon outgrundlig an- ledning vinna hennes förtroende, och har alltsedan dess kommit ifråga för all hjälp som är möjlig att uppbåda av Ulla-Britt själv eller av någon i hen- nes vittförgrenade kontaktnät. * Montaigne, Essäer I (1580) Sv. övers. Jan Stolpe (Stockholm, 1986), 258. Ur es- sän ”Om kannibaler”! vii Alla kollegerna på Slottet tackas också för ett gott kamratskap genom åren; fiske, fotboll, badminton, fredagsdryck, postseminarier, osv. har gjort att vitsen med forskningen framträtt i bättre relief. Jag började mitt forskande med att gräva i samlingarna på Centrum för vetenskapshistoria vid Kungl. Vetenskapsakademien. Denna syssla gjordes så mycket trevligare och mer lönande genom Urban Wråkbergs, Julia Lindkvists och Christer Wijkströms omsorger och hjälp. Numera har Cent- rum även blivit min arbetsplats, och cirkeln är på så vis sluten. Jag har tillbringat sammanlagt tre månader vid Niels Bohr Arkivet i Köpenhamn. Den generositet som visats mig vid mina besök där är svår att återgälda. Min tacksamhet riktar sig därför till Finn Aaserud och hans med- arbetare. Finn har också kommenterat delar av avhandlingen. Inte så långt ifrån Niels Bohr Arkivet ligger Avdelningen för Idé- och lärdomshistoria i Lund. Vistelserna i Lund har alltid varit något att se fram emot. Vännerna på orten har sett till detta. Jag har även haft ett gott utbyte av att deltaga i seminarier och annat vid Avdelningen för teknik- och ve- tenskapshistoria vid Kungl. Tekniska Högskolan i Stockholm. Till alla andra som bistått och intresserat sig för mitt arbete under åren riktar jag också ett stort tack. Särskilt tack riktar sig till de som ägnat mina manus uppmärksamhet. Flera av de ovan nämnda har gjort det i olika ut- sträckning. Suzanne Gieser kommenterade stora delar av avdelningen i dess slutseminarieversion. Suzanne Lidström granskade abstract och sum- mary. Från en av mina huvudpersoners släktingar har jag erhållit både vänligt intresse och hjälp med stora delar av ett mycket värdefullt källmaterial. Mitt tack går därför till Arne Waller och Marianne Stockman. Som sig bör kan ingen ovan lastas för annat än eventuella förtjänster i avhandlingen, resten är mitt verk. Jag har haft doktorandtjänst vid Humanistiskt Samhällsvetenskapliga Forskningsrådet (HSFR).