Tiede

Menevätkö kvanttifysiikka ja suhteellisuusteoria yli ymmärryksen? Tämä kirja laajentaa tajuntaa

Tiede ei ole jatkumoa nuotiolla kerrotuille tarinoille vaan riistan jäljittämiselle, kirjoittaa Carlo Ravelli.

Seitsemän lyhyttä luentoa fysiikasta. Carlo Rovelli, suomentanut Markku Sarimaa. Tähtitieteellinen yhdistys Ursa 2016. 95 s.



Onko tuntunut siltä, että suhteellisuusteoria nyrjäyttää aivot ja kvanttimekaniikka menee korkealta yli ymmärryksen?

Nyt kannattaa lähestyä maailmankaikkeuden olemusta uudelleen ja lukea italialaisen fyysikon Carlo Rovellin Seitsemän lyhyttä luentoa fysiikasta.

Kirjasessa on alle sata sivua, mutta ne riittävät tajunnan laajentamiseen.

Tällä kertaa Albert Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria ei tunnu vaikeaselkoiselta. Kirjoittajan mukaan se on henkeäsalpaavan yksinkertainen.

Newton oli olettanut, että avaruus on suunnaton tyhjä tila, jossa kappaleet liikkuvat suoraan, kunnes jokin voima kaartaa niiden rataa. Tuo voima, gravitaatio, välittyi kappaleiden välillä tuntemattomalla tavalla.

Einstein oivalsi, ettei avaruus ole tyhjä eikä jäykkä. Se on kuin jättimäinen joustava vanukas, jota kappaleiden massa taivuttaa.

Maa kiertää Aurinkoa, koska avaruus viettää Aurinkoa kohti. Se pyörii tähden ympäri kuin kuula suppilossa.

Tämän avaruuden kaareutumisen Einstein onnistui kuvaamaan yhdellä puolen rivin mittaisella yhtälöllä. Samalla hän ennusti muun muassa mustat aukot, avaruuden laajenemisen ja tänä vuonna löydetyt gravitaatioaallot.

Entä sitten kvantit. Max Planck onnistui säteilyä laskiessaan vuonna 1900 saamaan havaintoja vastaavat tulokset kuvittelemalla, että energia on jakautunut paketeiksi eli kvanteiksi.

Planckille energian ajatteleminen paketteina oli vain matemaattinen väline. Hän ei itsekään ymmärtänyt, miksi se toimi niin hyvin.

Viisi vuotta myöhemmin Einstein oivalsi, että energiapaketit olivat todellisia. Näin sai alkunsa kvanttiteoria.

Einstein ei kuitenkaan pystynyt myöhemmin hyväksymään sitä, kuinka oudosti kvantit käyttäytyivät. Kvanttimekaniikassa hiukkasen tarkka paikka voidaan tietää vain sen törmätessä toiseen. Muulloin hiukkasen paikalle voi laskea ainoastaan tilastollisen todennäköisyyden.

Todennäköisyyksien valtaannousu oli järkytys, sillä fysiikan kovaa ydintä oli ollut käsitys, että universumia säätelevät rautaiset luonnonlait.

Niin vain on, että sattuma näyttää hallitsevan muitakin perustavanlaatuisia ilmiöitä.

Olemme kauan tienneet, että lämpö siirtyy ajan myötä lämpimistä kappaleista viileämpiin. Ludwig Boltzman keksi, että suuntaa ei määrääkään mikään luonnonlaki.

On vain todennäköisempää, että kuuman aineen nopeasti liikkuva atomi törmää kylmään atomiin ja siirtää siihen hiukan energiastaan. Harvoin käy päin vastoin.

Lämmön siirtymisellä on tekemistä ajan kulumisen kanssa. Tapahtumien järjestyksellä on merkitystä ainoastaan silloin, kun siinä siirtyy lämpöä.

Moderni fysiikka on osoittanut, ettei objektiivista ajan virtaa ole. Käsite ”nyt” on yhtä subjektiivinen kuin ”tässä”.

Koemme siis itsestään selvänä ja vahvasti sellaista, mikä ei oikeastaan ole totta vaan yhteinen illuusio.

Jos totta olisi kaikki, miltä meistä on vahvasti tuntunut, Aurinkokin kiertäisi Maata. Fysiikka avaa meille ikkunoita, joista näkyy odottamattomia asioita.

”Olemme täynnä ennakkoluuloja, ja intuitiivinen maailmankuvamme on vajaa, nurkkakuntainen ja riittämätön”, Rovelli kirjoittaa.

Hänellä on sanottavaa niille, jotka tuntevat epäluottamusta tiedettä kohtaan eivätkä pidä sitä sen pätevämpänä kuin muita maailmanselityksiä.

Rovellin mukaan tiede ei ole jatkoa vuosituhansien aikana nuotion ääressä kerrotuille mielikuvituksellisille tarinoille vaan jollekin muulle.

”Se (tiede) vastaa miesten katsetta, kun he aamun sarastaessa huomasivat antiloopin jättämät jäljet savannin pölyssä. Tarkastelemme todellisuuden yksityiskohtia ja päättelemme niistä asioita­ voidaksemme tavoitella jotain, jota emme voi suoraan havaita mutta jonka jälkiä saatamme seurata. Olemme tietoisia siitä, että voimme olla väärässä, ja siksi valmiita vaihtamaan suuntaa koska tahansa, jos uusia jälkiä ilmaantuu.”

Tällä lähestymistavalla on käytännöllinen arvo: hyvä mahdollisuus löytää antilooppi ja saada syödäkseen.

Rovelli sanoo kirjoittaneensa niille, joiden tiedot modernista fysiikasta ovat vähäiset tai olemattomat. Luentojen selkeä ja eloisan kaunokirjallinen esitystapa tuottanee mielihyvää myös aihepiirin tunteville lukijoille.

Teos on mallisuoritus kaikille, jotka ovat ottaneet tehtäväkseen kertoa luonnontieteen saavutuksista ymmärrettävällä tavalla.

Markku Sarimaa on suomentanut tekstin elegantisti.


    Seuraa uutisia tästä aiheesta

  • Tiede
  • Tietokirjat
  • Kirja-arvostelut
  • Fysiikka
  • Annikka Mutanen
  • Sanoma Pro

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    1. 1

      Jos olet ollut lapsi 1990-luvulla, syönyt, leikkinyt, pukeutunut, käynyt koulua tai viettänyt synttäreitä, teit näitä asioita

    2. 2

      Lude tekee kodista kauhean – asukas kertoo painajaisesta Töölössä

    3. 3

      Luteiden saastuttamat tavarat päätyivät epäonnisten dyykkarien matkaan Espoossa – ”Ettehän missään tapauksessa koske lavan sisältöön”, asukkaille ohjeistettiin

    4. 4

      ”Kuvaaminen on hyvin vaarallista” – Narcos-sarjan työntekijä ammuttiin autoonsa, ja nyt ”maailman häikäilemättömimmän” huumeparonin veli uhkailee Netflixiä

    5. 5

      Shakiran piti blondata hiuksensa ja La Bamba -hitin tekijän vaihtaa nimensä – espanjankielinen musiikki kelpaa listoille vain valkopestynä

    6. 6

      Mittaamattoman arvokas kultakoru palasi Suomeen – tutkijoille on edelleen mysteeri, kuka pellosta löytyneen korun teki 1800 vuotta sitten ja mitä se esittää

    7. 7

      Liika istuminen pidentää selän lihaskalvoja, ja siksi asentomme painuu kasaan – Uusi treenimuoto voi auttaa selkävaivoihin

    8. 8

      Keinokuituvaatteet tuhoavat meriä ja voivat vaarantaa ihmisten terveyden, mutta moni ei tiedä sitä – ”Fleece on erityisen haitallista”

    9. 9

      Koulutaksi jätti 7-vuotiaan autistilapsen yksin parkkipaikalle Espoossa – Yritys: Kuljettaja ei saisi tällaisissa tapauksissa kuunnella lasta

    10. 10

      Voimakas maanjäristys ravisteli Meksikon keskiosia – useiden kymmenien kerrotaan kuolleen, järistys runnoi taloja myös miljoonakaupunki Méxicossa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Jos olet ollut lapsi 1990-luvulla, syönyt, leikkinyt, pukeutunut, käynyt koulua tai viettänyt synttäreitä, teit näitä asioita

    2. 2

      Luteiden saastuttamat tavarat päätyivät epäonnisten dyykkarien matkaan Espoossa – ”Ettehän missään tapauksessa koske lavan sisältöön”, asukkaille ohjeistettiin

    3. 3

      Keinokuituvaatteet tuhoavat meriä ja voivat vaarantaa ihmisten terveyden, mutta moni ei tiedä sitä – ”Fleece on erityisen haitallista”

    4. 4

      Ammattikouluissa ei tarvitse osata mitään saadakseen tutkinnon, arvioi tutkija – HS:n kyselyn mukaan opettajilla on paine päästää kaikki läpi kursseista

    5. 5

      Teinitytön parkkihallissa Keravalla raiskanneelle ja lapsia hyväksikäyttäneelle miehelle jälleen tuomio – seksiä 12-vuotiaan tytön kanssa

    6. 6

      Koulutaksi jätti 7-vuotiaan autistilapsen yksin parkkipaikalle Espoossa – Yritys: Kuljettaja ei saisi tällaisissa tapauksissa kuunnella lasta

    7. 7

      Suomeen perustetaan uusi taloustieteen huippuyksikkö, johon tulee 15 uutta virkaa – Sipilä: ”Olen huomannut, miten tärkeää tutkimukseen perustuva tieto on”

    8. 8

      Päivähoidon maksut alenevat – keskituloisen kahden lapsen perheen maksut laskevat yli 1 200 euroa vuodessa

    9. 9

      Liika istuminen pidentää selän lihaskalvoja, ja siksi asentomme painuu kasaan – Uusi treenimuoto voi auttaa selkävaivoihin

    10. 10

      Yksinkertaiset aivoharjoitukset mullistivat lasten käytöksen – arvosanat nousivat, keskittyminen helpottui ja nukkuminen parani

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Yksinkertaiset aivoharjoitukset mullistivat lasten käytöksen – arvosanat nousivat, keskittyminen helpottui ja nukkuminen parani

    2. 2

      Tässäkö Helsingin seudun kammotuin työpaikka? Palkka 7 500 euroa kuussa, mutta hakijoita ei näy

    3. 3

      Mittaatko onnea väärillä mittareilla? Hyvään elämään on olemassa vain yksi lääke

    4. 4

      ”Meidän on nyt mentävä”, sanoi poika ja joi myrkyn siskojensa kanssa – Kiinan ”hylättyjen lasten kaupunki” on täynnä lohduttomia tarinoita

    5. 5

      Ani Kellomäki sai 17-vuotiaana syöpädiagnoosin – mutta hänen suurin tragediansa väijyi äidin huoneen oven takana

    6. 6

      Meitä on pissattu silmään – pelätty kemikaali on varsin harmiton

    7. 7

      ”Hirvittäviä kuvia” huippupoliitikoista ottanut kuvaaja sai viime vuonna valtioneuvoston kanslian kimppuunsa – Nyt hän kutsui näyttelyyn kaikki ministerit, mutta yksikään ei tullut

    8. 8

      Päiväkoti irtisanoi lapsen Lauttasaaressa

    9. 9

      ”Kyseessä on pahanlaatuinen kasvain” – Suomalaisnainen sai musertavan syöpäuutisen postitse kotiin ja luki sattumalta potilastiedoistaan, ettei voi parantua

    10. 10

      Poppari Antti Tuisku on vaiennut vuosia seksuaalisuudestaan ja kertoo nyt, miksi – ”Sie oot hirveen haavoittuva, jos avaat koko sielusi kaikille”

    11. Näytä lisää