Kirjat,  Muut tietokirjat

Carlo Rovelli: Seitsemän lyhyttä luentoa fysiikasta – Fysiikkaa maallikoille

Mistä maailma sai alkunsa? Mihin avaruus päättyy? Mitä on aika?
Fyysikko Carlo Rovellin Seitsemän lyhyttä luentoa fysiikasta (Sette breve lezioni di fisica 2014, suom. Markku Sarimaa, Tähtitieteellinen yhdistys Ursa 2016) sisältää lyhyitä ja ytimekkäitä kuvauksia modernin fysiikan tärkeimmistä teorioista. Se esittelee fysiikan ratkaisemattomia arvoituksia ja kuvaa maailmankaikkeuden kauneutta.

 

Fyysikot sulkekaa silmänne (teitähän runsain joukoin blogiani seuraakin), nyt humanisti–maallikko luennoi fysiikasta! Isänpäivän kunniaksi toteutan oman isäni idean, hän nimittäin ehdotti, että voisin hyvinkin kirjoittaa jostakin italialaisen fyysikon Carlo Rovellin kirjasta blogiini. Otin haasteen vastaan! 

Puhdas kauneus

Seitsemän lyhyttä luentoa fysiikasta koostuu nimensä mukaisesti seitsemästä lyhyestä tekstistä (kirja on pienikokoinen, ja siinä on tekstiä yhteensä vain 90 sivua), jotka ”tarjoavat lyhyen yhteenvedon fysiikassa viime vuosisadalla tapahtuneesta suuresta vallankumouksesta”. Onnekkaasti se on tarkoitettu niille, jotka tietävät modernista tieteestä vähän tai eivät yhtikäs mitään. Eli minulle! Olenhan ihan pihalla koko ”suuresta vallankumouksesta”. Luennot pohjautuvat Rovellin artikkeleihin, jotka on julkaistu Il Sole 24 Ore -lehdessä.

Luennot käsittelevät muun muassa suhteellisuusteoriaa, kvantteja, hiukkasia, todennäköisyyksiä, aikaa ja mustia aukkoja. Aiheet ovat äärimmäisen mielenkiintoisia ja äärimmäisen paljon omalla epämukavuusalueellani. Loistavaa!

Kirja alkaa Albert Einsteinin suhteellisuusteoriasta, Rovellin sanoin teorioista kaikkein kauneimmasta – ja varmasti kuuluisimmasta. Ihailtavasti Rovelli onnistuu selittämään teorian muutamalla sivulla niin, että tavallaan ymmärränkin jotain. Tavallaan. On tietenkin (minulle) täysin mahdotonta ymmärtää, että avaruus ja aika kaareutuvat. Tämä tarkoittaa esimerkiksi sitä, että ylhäällä vuoristossa asunut kaksonen on alhaalla merenpinnalla asunutta kaksostaan hieman vanhempi. Tällaiset pienet esimerkit ovat kirjan parasta ja mieleen jäävintä antia.

Rovelli itse kuvaa, miten alkoi itse vähitellen ymmärtää suhteellisuusteoriaa lukiessaan siitä kesälomalla auringon paahtamalla Condofurin rannalla Calabriassa. Hän kuvitteli näkevänsä ajan ja avaruuden kaareutuvan kimaltelevan meren yllä. Avaruus ei ole jäykkä rakennelma vaan kuin jättimäinen, joustava ja laajeneva vanukas. Rovelli kuvaa suhteellisuusteoriaa Mozartin Requiemin, Homeroksen Odysseian, Sikstiiniläiskappelin ja Shakespearen Kuningas Learin kaltaiseksi mestariteokseksi, yhtä kauniiksi ja syvästi liikuttavaksi. Niihin perehtyminen kannattaa, sillä palkintona on uusi näkökulma maailmaan ja ”puhdas kauneus”. Tämä on upea ajatus.

Kauneudesta Rovellin kirjakin on selvästi syntynyt: hän on todella innoissaan aiheestaan, todella syvällä siinä ja kauneudenkokemuksessaan ja osaa siksi kertoa sen meille maallikoillekin kiinnostavalla tavalla. Humanistin aivoillanikin uskon täysin, että fysiikka ja matematiikka ovat kauneutta, universumi on kauneutta. (Ja päädyin kirjoittamaan tätä tekstiä Requiemia kuunnellen.)

Uusia ikkunoita

Einsteinista ja suhteellisuusteoriasta, ”tiiviistä jalokivestä”, päästään siihen muuhun suureen vallankumoukseen. 1900-luvun fysiikan toinen peruspilari suhteellisuusteorian lisäksi on toisessa luennossa esitelty kvanttimekaniikka. Kvanttifysiikan kaavoista on kiistelty, ja ne ovat edelleen arvoitus. Tämäkin on kiehtovaa: Onko jotakin tärkeää jäänyt huomaamatta tai selittämättä? Eikö todellisuutta voikaan kuvata sanoin tai merkein? Minulle kvanttimekaniikasta jäivät mieleen sattumanvaraisen oloisesti hyppivät elektronit, jotka ovat oikeastaan olemassa vain silloin, kun ne ovat vuorovaikutuksessa.

Kolmannessa luennossaan Rovelli esittelee yksinkertaisin piirroksin kosmoksen suurten aaltojen alati laajenevaa arkkitehtuuria. Samalla selväksi tulee, että maailmankaikkeudessa on tuhansia miljardeja miljardeja Maan kaltaisia planeettoja. Makrokosmoksen rakenteesta päästään neljännen luennon mikrokosmoksen alkeishiukkasiin, kvarkkeihin. Ne ovat kuin jättimäisen legopaketin palikoita, joista kaikki aineellinen todellisuus koostuu.

Rovelli esittelee myös kaikkien teorioiden taustoja, jotka ovat välillä mutkikkaita, kuten tiedemaailmassa kuuluukin. Hän myös kommentoi niitä, kuvaa kauniiksi, eleganteiksi, barokkimaisiksi: ”Se toimii käytännössä, mutta jättää ikävän jälkimaun jokaiselle, joka kaipaa luonnolta yksinkertaisuutta.” Viidennessä luvussa törmätäänkin suureen paradoksiin: kirjan alussa esitetyt suhteellisuusteoria ja kvanttimekaniikka ovat ristiriidassa keskenään. Miten voi olla, että maailma on kaareutunut ja jatkuva, mutta samalla energiakvantit hyppelevät tasaisessa maailmassa?

Ristiriidat ovat kiehtovia. Suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan ristiriitaa yritetään ratkoa kvanttigravitaatiossa. Intuitiivinen maailmankuvamme on riittämätön, ja siksi tarvitsemme fysiikan tutkimusta. joka avaa meille uusia ikkunoita. Mikä on totuus, jos kaksi todellisuuttamme mullistanutta teoriaa ei voi olla yhtä aikaa oikeassa?

Kuudennessa luennossa käsitellään muun muassa aikaa. Kuluuko aika, ja jos ei kulu, mitä sille tapahtuu – tapahtuuko mitään? Onko aikaa edes olemassa? Ajan kysymys kietoutuu mustien aukkojen lämpösäteilyyn, mikä tuntuu maallikosta kummalta. Rovelli kuvaa kysymystä ”ongelmavyyhdeksi”, sillä paljon on selvittämättä – tässäkin asiassa.

Seitsemän lyhyttä luentoa fysiikasta päättyy meihin, ihmisiin. Olemmeko mekin vain kvantteja ja hiukkasia? Pohdintaan tulevat mukaan myös filosofit. Lyhyt luento ei riitä kysymykseen vastaamiseen. Silti: mekin olemme samaa tähtipölyä kuin kaikki muutkin asiat, osa maailman mysteeriä.

”Täällä tietomme reunalla, tuntemattomien asioiden valtameren äärellä, hohtaa maailman mysteeri ja kauneus. Se on henkeäsalpaavaa.”

Kirjaan liittyvä resepti: pandoro

4 kommenttia

  • Leena Laurila

    Hienoa että humanistina otit haasteen vastaan! Minulle taisi tämä riittää… Hauska sattuma, että mieheni on myös innostunut Rovellin lukija. Hänellä on parhaillaan luvun alla Ajan luonne. Itse olen fysiikan suhteen alistunut ajatukseen, että se ei vaan oikein tartu aivoihini. Minulle on monet kerrat selitetty erilaisia ilmiöitä, ja jo kuunnellessa tuntuu kuin osa aivoistani vaipuisi unenomaiseen vastaanottamattomuuden tilaan 😀

    • Kirja ja keittiö

      Tiedän täysin, mitä tilaa tarkoitat! Minäkin vaivun sinne, kun minulle selitetään mitä tahansa tekniikkaan, autoihin tai vastaavaan liittyvää. ”Blaa blaa” tekisi mieli sanoa ja tukkia korvat. Kuulen, mutta en kuuntele. (Samasta syystä minulle selitetään joka jalkapallon arvokisojen alla uudestaan, mitä paitsio tarkoittaa. On myös taito olla aktiivisesti kuuntelematta ja vastaanottamatta uutta tietoa!)

      Mutta tässä Rovellissa taisi käydä niin, että koin jonkinlaista ”omistajuutta”, kun kyseessä kuitenkin on Italiassa alallaan tunnettu henkilö ja halusin tietää, mistä on kyse. Ikinä en missään tapauksessa muuten olisi tätä lukenut, sen voin myöntää. Mutta hyvä, että tuli luettua, nyt vähintäänkin mieleen jäi se, mitä modernilla fysiikalla tarkoitetaan ja mikä siinä on keskeistä, vaikken ilmiöitä itsessään ihan sisäistä.

  • Viiru

    Hauska aluevaltaus 🙂 ! Täytyy sanoa, että jos itse istuisin kesälomalla calabrialaisella rannalla, niin varmaan lukisin jotain muuta kuin Einsteinin suhteellisuusteoriaa… Mutta makunsa kullakin :D. Olisi ehkä hauska itsekin kokeilla jotain Rovellin kirjaa (asiastaan innostuneet ihmiset vetoavat minuun erikoisalasta riippumatta :)), mutta täällä se pitäisi tehdä alkukielellä… Voi olla, että meikäläisen vähän rajallinen kielitaito ei vielä riitä ottamaan haltuun tällaista itselleni vähän vierasta aihetta (kun varmaan suomeksikin voisi tehdä vähän tiukkaa!).

    • Kirja ja keittiö

      Minullakin voisi calabrialaisella uimarannalla olla ihan muut intressit (varsinkin etsittyäni Googlen kuvahausta ”Condofuri spiaggia”, kivalta näyttää)… Mutta onneksi ei kaikilla, nimittäin eihän siitä mitään tulisi eikä kehitys kehittyisi. Ja kieltämättä tässä vaaditaan hieman kielitaitoa, kyllä tekisi minulla ainakin tiukkaa! Teorioita ja termejä piisaa.

Jätä vastaus

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *