Oletetusti väärin
Kollegani ja ystäväni Will Kinney Buffalon yliopistosta mainitsi hiljattain seikan joka on fyysikoille (ainakin teoreettisille hiukkasfyysikoille ja kosmologeille) selvä, mutta saattaa tulla muille yllätyksenä: tutustuessaan kollegoidensa työhön fyysikot lähtevät usein siitä oletuksesta, että se on väärin.
Tähän kyseenalaistamisen kulttuuriin kuuluu toisaalta sekin, että voi nopeasti muuttaa kantaansa ilman että sitä pidetään nolona. Koska tutkimuksen matemaattinen paikkansapitävyys ei riipu kenenkään mielipiteistä, tämä on myös oppimisen menetelmä, jolla voi vakuuttaa itsensä siitä, että asia jota pitää vääränä onkin oikein – tai löytää sen heikot kohdat.
Suhtautumistapaan liittyy se, että vaikka teoreetikot voivat arvostella toisten ideoita voimakkaasti niihin törmätessään, he eivät tyypillisesti katso tarpeelliseksi ruveta erikseen kumoamaan virheellisinä pitämiään tutkimuksia. Yleensä niihin viitataan lähinnä kintaalla.
Koetulosten kohdalla suhtautuminen on toinen: jos joku raportoi havainnosta, joka osoittaa uuden teorian oikeaksi, väitteen oikeellisuutta ruoditaan tarkkaan. Takana on sama syy kuin ylimalkaisuudessa teoreettisten väitteiden suhteen: havainnot lopulta osoittavat, mitkä teoreettiset ideat ovat oikein ja mitkä eivät. Havaintotulosten suhteen pitää siis olla huolellinen, mutta teoreettisten ideoiden heittelemisestä ei ole suurta haittaa.
Teoreettisilla fyysikoilla on laaja vapaus valita aiheensa, vaikka rahoitusjärjestelmä rajoittaakin tutkimusta yhä enemmän. Hajanainen eri suuntiin vaeltaminen on historiallisesti tuottanut merkittäviä läpimurtoja, vaikka suurin osa reiteistä päätyykin umpikujaan. Kuten filosofi Ludwig Wittgenstein on todennut: jos ihmiset eivät ikinä tekisi typeriä asioita, mitään älykästä ei koskaan tulisi tehtyä.
Fysiikan historiattomuus pelastaa paljon. Oikeat teoriat sisältävät edeltäjänsä, eikä vääriin tarvitse koskaan palata. Tämän onnellisen seikan haittapuoli on se että, antropologi Sharon Traweekin sanoin, fyysikoiden käsitys alansa historiasta on lyhyt hagiografia ja lista ihmeitä. Tilanne on erilainen kuin ihmistieteissä, missä uusi tutkimus ei syrjäytä aiempaa, vaan menneisyys kulkee uuden tiedon rinnalla.
Ymmärryksen puute siitä, että teoreettisilla fyysikoilla on paljon ideoita, joista vain pieni osa osoittautuu oikeaksi, voi merkittävästi vääristää tiedeuutisten välittämää kuvaa tieteestä. Ongelmaa korostaa se, että suurin osa fyysikoista ei koe tarpeelliseksi julkisesti arvostella virheitä, jotka aika kuitenkin pian hautaa.
Vaikuttaa myös siltä, että jotkut toimittajat luulevat, että kaikki vertaisarvioidut tieteelliset artikkelit pitävät paikkansa. Vertaisarviointi karsii kuitenkin korkeintaan ilmeiset virheet – eikä aina edes niitä. Joka päivä ilmestyy kymmeniä kosmologian artikkeleita, ja niiden laatu on hyvin vaihteleva.
Toissapäivänä muun muassa New Scientist ja The Guardian uutisoivat tutkimuksesta, jonka mukaan mustat aukot selittävät pimeän energian, eli sen miksi maailmankaikkeuden laajeneminen kiihtyy. Lukemistani jutuista vähiten huono oli Guardianissa, missä oli mukana kommentit tutkimusryhmän ulkopuoliselta fyysikolta, joka heitti kylmää vettä poskettomille väitteille. Tämä ei kuitenkaan pelasta sitä, että ei ollut mitään syytä tehdä uutista alun perinkään, koska tutkimuksen väitteet ovat villiä spekulaatiota ilman kunnollista matemaattista tai fysikaalista pohjaa. Tekniikan Maailman mukaan on kuitenkin peräti saatu ”todisteita” siitä, että ”pimeää energiaa syntyy mustissa aukoissa”.
Olen monesti (täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä ja täällä) kirjoittanut tiedeuutisoinnin ongelmista. Niitä on varmaan kaikissa suomalaisissa tiedotusvälineissä, joka kirjoittavat tieteestä yleistajuisesti – vähiten julkaisuissa, jotka ovat tiedeyhteisöä lähellä, kuten Yliopisto-lehdessä. Tällä kertaa on kuitenkin syytä kehua joskus arvostelemiani Helsingin Sanomia ja Yleä siitä, miten ne ovat uutisoineet tästä tutkimuksesta, eli eivät mitenkään.
19 kommenttia “Oletetusti väärin”
Vastaa
Palikkatesti
Kirjoitin viime kuussa siitä, miten Gerardus ‘t Hooft ja Martinus J. G. Veltman vuonna 1971 osoittivat, että hiukkasfysiikan Standardimallissa on vain äärellinen määrä erilaisia vuorovaikutuksia hiukkasten välillä. Tämän läpimurron takia Standardimallista voi luotettavasti ennustaa havaintoja ilman lisäoletuksia.
Standardimalli kuvaa kaikkea tunnettua fysiikkaa gravitaatiota lukuun ottamatta, joten tulos oli hyvin merkittävä. Todistuksessa käytetty menetelmä, renormalisaatio, on myös suuresti johdattanut hiukkasfysiikkaa vuosikymmenien ajan, mutta ei aina hedelmälliseen suuntaan.
Kun kvanttikenttäteoriaa lähdetään rakentamaan, siinä on yleensä vain pieni määrä erilaisia vuorovaikutuksia kenttien välillä. Esimerkiksi sähkömagnetismin tapauksessa niitä on vain yksi: sellainen missä elektroni lähettää fotonin.
Erilaisia tapahtumia voidaan selittää kasaamalla yhdestä palikasta isompia kokonaisuuksia. Jos sen kääntää ajassa ympäri, niin saa vuorovaikutuksen, missä elektroni vastaanottaa fotonin. Jos tämän laittaa yhteen edellisen palikan kanssa, tuloksena on tapahtuma, missä elektronit vuorovaikuttavat toistensa kanssa vaihtamalla fotonin. Tämä kuvaa sitä, miten sähkövaraukset hylkivät toisiaan. Laittamalla samat kaksi palikkaa hieman eri järjestykseen saa tapahtuman, missä elektroni ja sen antihiukkanen positroni annihiloituvat, eli häviävät ja synnyttävät kaksi fotonia.
Sähkövarausten hylkiminen ja aineen ja antiaineen annihilaatio vaikuttavat aivan erilaisilta ilmiöiltä, mutta kvanttikenttäteoriassa ne ovat samanlaisia yksinkertaisia seurauksia sähkömagnetismin perusvuorovaikutuksesta.
Mitä tarkemmin kvanttiefektejä laskee, sitä useampia uudenlaiselta näyttäviä palikoita ne tuovat mukaan teoriaan. Jos teoria on renormalisoituva, nämä kaikki vuorovaikutukset voidaan kuitenkin esittää alkuperäisten palikkojen avulla.
Esimerkiksi sähkömagnetismissa alkuperäinen vuorovaikutus, missä elektroni lähettää fotonin, näyttää yksinkertaiselta vain jos sitä katsoo karkeasti. Syvemmälle syynätessä näkyy, että karkeampi kuva koostuu pienemmistä osasista, joissa on sitä enemmän palikoita mitä tarkemmin katsoo. Elektronin sähkövaraus (eli se, miten vahvasti se kytkeytyy fotoniin) riippuu fotonin energiasta, mutta vuorovaikutus säilyy muuten samanlaisena. Renormalisoituvassa teoriassa tarkemmat laskut paljastavat vain hienompaa rakennetta alkuperäisissä vuorovaikutuksissa, eivät tuo mukaan muuta uutta.
Kvanttikorjauksissa kaikki kentät vuorovaikuttavat toisiinsa. Standardimallissa Higgsin hiukkasen (ja vain Higgsin hiukkasen) massa on herkkä näille kvanttikorjauksille. Niiden kautta isomassaiset hiukkaset tekevät myös Higgsistä raskaan: Higgsin massa on suunnilleen yhtä iso kuin raskaimman hiukkasen massa.
Standardimallissa näin on. Higgs on suunnilleen yhtä raskas kuin top-kvarkki, raskain tunnettu hiukkanen. Mutta jos raskaampia hiukkasia on olemassa, miksi Higgsin hiukkasen massa on pienempi kuin niiden? Tämä kysymys tunnetaan nimellä hierarkiaongelma, ja siitä on kirjoitettu satoja tai tuhansia tieteellisiä artikkeleita.
Hierarkiaongelman taustalla on se, että 1970-luvulla ajateltiin, että Standardimalli on osa suurta yhtenäisteoriaa. Suuren yhtenäisteorian toistaiseksi tuntemattomien hiukkasten pitää olla paljon raskaampia kuin tunnettujen, koska muuten niistä olisi nähty merkkejä.
Tämä johdatti supersymmetriana tunnetun idean soveltamiseen hiukkasfysiikkaan. Supersymmetria katkaisee Higgsin riippuvuuden raskaampien hiukkasten massoista. Toinen yritys oli tekniväri, missä Higgs ei ole alkeishiukkanen. Silloin Higgsin massa (kuten kvarkeista ja gluoneista koostuvan protonin massa) määräytyy siitä millaisia osia siinä on ja miten ne vuorovaikuttavat, eivätkä raskaammat hiukkaset vaikuta siihen.
Yhteistä molemmille selityksille on se, että Higgsin massaa vastaavilla energioilla pitäisi näkyä uutta fysiikkaa, joka muuttaa Higgsin käytöstä siitä mitä Standardimallin ennustaa.
Nyt LHC–hiukkaskiihdyttimessä on luodattu energioita, jotka ovat Higgsin massaa kymmenen kertaa isompia, eikä supersymmetriasta, tekniväristä tai muista Standardimallin laajennuksista ole näkynyt merkkiäkään. Niinpä yhä useampi fyysikko saattaa olla valmis ratkaisemaan ongelman yksinkertaisella tavalla: ehkä Higgs ei ole raskaampi siksi, että raskaampia hiukkasia ei ole olemassa.
Raskaampia hiukkasia ei välttämättä tarvita kosmologian neljän suuren avoimen ongelman ratkaisemiseen. Vuodesta 2007 alkaen on hahmotettu, että kosmisen inflaation voi hoitaa Higgsillä. Pimeä aine sekä aineen ja antiaineen epäsuhta voidaan selittää uusilla hiukkasilla, jotka ovat Higsin hiukkasta kevyempiä, erimerkiksi aksioneilla tai oikeakätisillä neutriinoilla kuten kauniissa NUMSM–mallissa. Neljättä ongelmaa, kiihtyvää laajenemista, ei taasen yleensä edes yritetä selittää raskailla hiukkasilla.
Tässä on se hyvä puoli, että kevyempiä hiukkasia voi olla helpompi havaita kuin raskaita, koska niiden tuottamiseen tarvitaan vähemmän energiaa. Havaitsemista toisaalta vaikeuttaa se, että monet ehdotetut uudet kevyet hiukkaset (kuten aksionit ja oikeakätiset neutriinot) vuorovaikuttavat hyvin heikosti. Osa teoreetikoista ja kokeilijoista onkin kääntynyt kaavailemaan energioiden kasvattamisen sijaan törmäysten määrän nostamista kiihdyttimissä heiveröisten vuorovaikutusten erottamiseksi, kuten ehdotetussa CERNin SHIP-kokeessa.
29 kommenttia “Palikkatesti”
-
”Osa teoreetikoista ja kokeilijoista onkin kääntynyt kaavailemaan energioiden kasvattamisen sijaan törmäysten määrän nostamista kiihdyttimissä heiveröisten vuorovaikutusten erottamiseksi, kuten ehdotetussa CERNin SHIP-kokeessa.”
Mielenkiintoinen koe, mutta muutama vuosi saadaan vielä odotella:
The construction and installation will last until the third long shutdown of the LHC and the data taking is assumed to start in 2026.
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/878/1/012014/pdf
myös täällä:
https://arxiv.org/pdf/2112.01487.pdf -
”Jos teoria on renormalisoituva, nämä kaikki vuorovaikutukset voidaan kuitenkin esittää alkuperäisten palikkojen avulla.”
Tuli mieleen, että voisiko tuota palikoiden ynnäämistä verrata optiikan aalto-oppiin ja Huygensin periaatteeseen, jossa jokainen aaltorintaman piste toimii uutena aaltoilun lähteenä? Huygensin periaate selittää ilmiöitä, mutta sen epäfysikaalinen idea laskea kaikki luvuttomat säteilylähteet yhteen johtaa ymmärtääkseni äärettömiin tuloksiin. Lopulta kai Kramers selitti valon dispersion Fourierin menetelmien avulla – ja Heisenberg nappasi siitä idea kvanttimekaniikkaansa kuvaamaan hiukkasen olemattoman liikeradan paikkaa ja liikemäärää käänteisten Fourierin sarjojen avulla. Voisiko siis tuo kvanttikenttäteorian palikkalaskenta vastata jotakin sopivaa muunnosta, joka sitten selittää havainnot ilman approksimaatioita?
-
”…tuloksena on tapahtuma, missä elektronit vuorovaikuttavat toistensa kanssa vaihtamalla fotonin. Tämä kuvaa sitä, miten sähkövaraukset hylkivät toisiaan.” Järkeenkäypä selitys. Entä jos elektroni on sidottu atomiin tai molekyylin kovalenttiseen sidokseen? Sepä ei enää hyväksyykään mitä tahansa fotonia vaan sellaisen, jonka energia vastaa elektronin sallittujen energiatilojen erotusta. Kuinka suuri osa maailman kaikista elektroneista on vapaita ja kuinka suuri osa sidottuja? Kyse on siis elektronien demokratiasta!
-
t’Hooftin nimi kirjoitettu väärin.
Mitä mieltä olet hänen viimeaikaisista mustan aukon tutkimuksistaan, joissa ollaan päätymässä siihen, ettei tapahtumahorisontin sisäpuolta ole tai se on epäonnistunut käsite?
-
tarvitaanko singulariteettia edes? käsite ”ääretön tiheys” on järjenvastainen; auringosta tulee musta aukko jos se puristuu 3km mittaiseksi eikä nollatilavuuteen
-
Mikä puoltaisi sitä, että oikeakätisyys tekisi neutronista hiukkasen omillaan eikä pelkästään antihiukkasta?
-
”Erilaisia tapahtumia voidaan selittää kasaamalla yhdestä palikasta isompia kokonaisuuksia. Jos sen kääntää ajassa ympäri, niin saa vuorovaikutuksen, missä elektroni vastaanottaa fotonin. Jos tämän laittaa yhteen edellisen palikan kanssa, tuloksena on tapahtuma, missä elektronit vuorovaikuttavat toistensa kanssa vaihtamalla fotonin. Tämä kuvaa sitä, miten sähkövaraukset hylkivät toisiaan. Laittamalla samat kaksi palikkaa hieman eri järjestykseen saa tapahtuman, missä elektroni ja sen antihiukkanen positroni annihiloituvat, eli häviävät ja synnyttävät kaksi fotonia.”
Voiko aika kulkea noiden vuorovaikutusten ja alkutilojen suhteen molempiin suuntiin? Meinaan vaan, että miksi kahden fotonin pitäisi ylipäätään vuorovaikuttaa keskenään ja muodostaa hiukkaisia, ja juuri elektroni-positroni-parin juuri samoilla nopeuksilla. Jos tämä käytönnön mahdottomuus ilmenee myriadeissa vuorovaikutustilanteissa (jotka vieläpä virtuaalisia?), niin miten ajan suuntaa voitaisiin kääntää edes periaatteessa? Mielestäni aika on pohjimmiltaan tilastollinen käsite, jonka vieminen kvanttivärinän paikallistasolle on vain filosofien kuumeista houreilua.
-
Mitähän blogi-isäntä sekoilee? Kaksi merkityksetöntä kommenttimerkintää… ?
-
Vaikka higgs vastaisi inflaatiosta se ei tarkoita, ettei ennen inflaatiota olisi ollut raskaampia hiukkasia. Hiukkaskokeet ovat niin kaukana vaaditusta energiaskaalasta, ettei voida vetää johtopäätöksiä.. Sen sijaan standardimallista poikkeavia ilmiöitä on viime aikoina havaittu (esim Beta hajoamis kokeet) – toki poikkeavuudet ovat odotetusti hyvin pieniä.
Vastaa
Sulka ja vasara
Toinen elokuuta vuonna 1971 David Scott pudotti oikeasta kädestään haukansulan ja vasemmasta vasaran. Koska hän oli Kuussa, missä ei ole ilmakehää, ne osuivat kamaraan yhtä aikaa. Nauhoitus on katsottavissa avaruusjärjestö NASAn YouTube-kanavalla. Siinä Scott sanoo leikillisesti, että koska Galileo Galilei on yksi syy siihen, että hän oli Kuussa, se on hyvä paikka varmistaa tämän teoria siitä, että kaikki kappaleet putoavat samaa tahtia niiden koostumuksesta riippumatta.
Galilei oli pohtinut 1600-luvulla kappaleiden pudottamista Pisan kaltevasta tornista, mutta ei ilmeisesti koskaan tehnyt sellaista koetta. Sen sijaan hän vertasi erimassaisia heilureita ja totesi, että ne kaikki liikkuvat samalla tavalla, noin prosentin tarkkuudella.
Isaac Newtonin gravitaatioteoria selitti ilmiön vuonna 1686. Sen mukaan kappaleen kiihtyvyys on verrannollinen siihen kohdistuvaan voimaan jaettuna kappaleen massalla, ja gravitaatiovoima on verrannollinen kappaleen massaan. Massiivisempiin kappaleisiin kohdistuu isompi voima, mutta niitä pitää myös puskea enemmän, joten kappaleet liikkuvat samalla tavalla massasta riippumatta.
Selitys avaa kuitenkin heti uuden kysymyksen. Painava massa (joka määrää gravitaation voimakkuuden) ja hitausmassa (joka kertoo miten paljon kappaleita pitää työntää) ovat aivan erilaisia asioita. Esimerkiksi sähkövoima on verrannollinen sähkövaraukseen massan sijaan, joten eri kappaleet liikkuvat eri tavalla sähkökentässä. Miksi gravitaatiovaraus eli painava massa sen sijaan liittyy hitauteen?
1800-luvun lopulle tultaessa fyysikko Loránd Eötvös oli kasvattanut painavan massa ja hitausmassan eron mittauksen tarkkuutta prosentin miljoonasosaan. Kehittäessään yleistä suhteellisuusteoriaa vuodesta 1907 alkaen Albert Einstein otti yhdeksi lähtökohdaksi tämän oudon yhteensattuman massojen välillä. Hän arveli, että gravitaatio ja hitaus liittyvät toisiinsa siksi, että gravitaatiossa on kyse aika-avaruuden ominaisuuksista.
Idea vei Einsteinin oikealle polulle, ja yleinen suhteellisuusteoria lopulta selitti asian tyydyttävästi. Sen mukaan gravitaatio ei ole voima, vaan aika-avaruuden kaarevuuden ilmentymä. Kappaleet joihin ei vaikuta voimia liikkuvat suoraa reittiä kaarevassa aika-avaruudessa. Suorat reitit ovat samoja kaikille, ne eivät riipu siitä kuka niitä kulkee.
Tapaus havainnollistaa sitä, että joskus ratkaiseva vihje oikean teorian löytämiselle fysiikassa ei liity ristiriitaan havaintojen ja teorian välillä. Painavan massan ja gravitaatiomassan läheisyys 1800-luvun lopulla ei ollut ristiriidassa minkään teorian tai muun havainnon kanssa. Empiirisyydessä on kyse paljon muustakin kuin teorioiden ennusteiden vertaamisesta havaintoihin. Joskus kokeet jotka eivät löydä mitään ovat yhtä tärkeitä kuin kokeet, jotka paljastavat jotain uutta.
Sitä putoavatko kappaleet samalla tavalla on sitten Einsteinin päivien mitattu monin tavoin. Yksi keino on verrata Maan ja Kuun liikettä Auringon ympäri. Jos ne eivät putoa (eli kierrä) samaa tahtia, niin Maan ja Kuun etäisyys toisistaan muuttuu ajan myötä. Apollo 15 -lento, jossa Scott oli mukana, jätti Kuuhun peilin, joka heijastaa valonsäteet takaisin niiden tulosuuntaan. Myös lennot Apollo 11 ja 14 sekä Lunokhod 1 ja 2 veivät vuosina 1969-73 tällaisia peilejä Kuuhun. Mittaamalla lasersäteen matka-ajan Maasta Kuussa olevaan peiliin ja takaisin niiden etäisyyden muutosta voidaan seurata millimetrien tarkkuudella. Kokeiden mukaan Kuu ja Maa kiertävät Aurinkoa samalla tavalla ainakin kymmenestuhannesosan miljardisosan tarkkuudella.
Tiukimman rajan on antanut vuonna 2016 laukaistu MICROSCOPE-satelliitti, jonka tulokset julkaistiin viime syyskuussa. MICROSCOPEn sisällä oli kaksi eri metalleista valmistettua sisäkkäistä sylinteriä, ja kokeessa seurattiin liikkuvatko ne toistensa suhteen. Kuten Kuussa, kiertoradalla on rauhallisempaa kuin kaikenlaisista häiriöistä kärsivällä Maapallolla. Koeryhmä totesi, että kappaleet putoavat samalla tavalla miljoonasosan miljardisosan tarkkuudella.
Nykyään näitä kokeita tehdään juuri siksi, että yleisen suhteellisuusteorian mukaan mitään ei pitäisi näkyä. Samaa tahtia putoaminen on herkkä testi siitä, minne yleisen suhteellisuusteorian pätevyysalue ulottuu. On satoja laajennuksia yleiselle suhteellisuusteorialle, ja monissa niistä kappaleet putoavat hieman eri tavalla. Yli sadan vuoden ajan yleinen suhteellisuusteoria on selvinnyt kaikista kokeista, mutta koetus jatkuu.
35 kommenttia “Sulka ja vasara”
-
tippuuko ne myös kvanttimaailman kokoluokassa samaan aikaan vai onko siinä joku
vähimmäiskoko johon kokeen rajat tulevat vastaan?
-
painovoimalain toimivuudesta erittäin pienillä etäisyyksillä;
mikäli teemme reiän omenan läpi, ja muurahainen kävelee tämän kautta omenan keskiöön – eikö Newtonin lain m1 x m2 / r^2 mukaan painovoiman pitäisi lähestyä ääretöntä välimatkan lähestyessä nollaa?kiitos!
-
Jos tuon kuussa demonstroidun kokeen tekijä olisi ollut neuvostoliittolainen, niin silloin olisi pudotettu sirppi ja vasara. Toki sulka ja vasara ovat parempi pari ilmanvastuksen vaikutuksen osoittamiseksi! Kokeiden tekemisessä on kaksi optiota. Ensinnä voi yrittää tehdä koe tarkemmin ja paremmin kuin ennen. Esim. Syksyn kuvaaman ”tonni tankissa” kokeen Xe-pöntön kokoa voidaan kasvattaa. jolloin halutun havainnon todennäköisyys kasvaa. Ei kovin luovaa ajattelua. Toinen tapa on suunnitella kokokaan uusi koe, mikä vaatii innovaatiokykyä ja uutta teoreettista ajattelua. Aika usein mennään tuon ensiksi mainitun kaavan mukaan eli ainoa innovaatio on laitteen koon kasvattaminen, kunnes taloudelliset realiteetit lopettavat käytännössä laitteen kehittämisen.
-
”Painava massa (joka määrää gravitaation voimakkuuden) ja hitausmassa (joka kertoo miten paljon kappaleita pitää työntää) ovat aivan erilaisia asioita.”
Kun Newton päätteli F=ma, niin eikö hän käyttänyt painovoimaa apunaan? Meinaan vaan, että ehkei hitausmassaa ole määritelty riippumattomalla tavalla painavaan massaan nähden.
-
Ilmeisesti Maan liikettä Auringon ympäri voi ajatella siten, että Aurinko kaareuttaa avaruutta ja Maa liikkuu kyllä suoraviivaisesti, mutta tätä kaarevaa avaruutta pitkin? Tämän ymmärrän siten, että Maa on jo valmiiksi liikkeessä ja seuraa Auringon kaareuttamaa ”rataa”. Kuinka yleisen suhteellisuusteorian mukaan tulisi ajatella haukansulan pudottamista Kuussa? Mikä saa sulan liikkeeseen kohti Kuun pintaa, kun se päästetään irti ja Kuu ei sitä Newtonin gravitaation omaisesti vedä puoleensa?
-
Sähkömagneettisia hiukkasia on + ja – merkkisiä, samoin spin voi olla + tai -. Miksi Higgsin kenttä antaa kappaleille (liekö tuo edes oikein sanottu?) vain positiivisia massoja? Onko esitetty teoriaa, joka sallisi kappaleille myös negatiivisen massan?
-
Tämä ei ehkä liity kuin köykäisesti aiheeseen, mutta kun neutriinot on mainittu. Jos neutriinoilla on massa ”niiden massojen alkuperälle ei ole varmuutta”. Neutronit oskilloivat eli muuttuvat. Meneekö tämä jotenkin hierarkisesti raskaasta kevyeen vai miksi nuo kevyemmät muuttuisi raskaammaksi ja millä energialla? Musta näkymättömät neutriinot on kiinnostavia. Se, mitä et näe on kiinnostavaa.
-
Eikö tuota kappaleiden putoamisen samatahtisuutta voisi perustella ihan maalaisjärjen avulla: Jos laittaa kasan tiiliskiviä päällekäin, niin tyhjiössä ne putoavat samaan tahtiin kuin yksittäinen tiiliskivi. Kun kerta kappaleiden välillä ei ole hylkiviä painovoimia, niin yhdistetyn systeemin kokema putoamiskiihtyvyys on sama kuin sen komponenteilla.
Vastaa
Viestinviejä naulavuoteella
Puhun tiistaina 14.2. kello 18 Kirkkonummen Komeetan tilaisuudessa Kirkkonummen pääkirjaston (Kirkkotie 1) Mörne-salissa otsikolla ”Valo maailmankaikkeudessa: viestinviejä naulavuoteella?”. Aiheena on valo kosmologiassa ja sen kulku halki kaarevan aika-avaruuden. Selitän myös jonkin verran omasta tutkimuksestani, jota käsittelin tässä merkinnässä.
Päivitys (13/02/22): Sairastumisen takia puhe on siirretty syyskauteen. Laitan tiedon uudesta ajankohdasta myöhemmin.
3 kommenttia “Viestinviejä naulavuoteella”
-
Tapaamisiin 14.2 Itis
-
ei liity suoranaisesti mihinkään, mutta; nöyräpyyntö
voidaanko casimir ilmiötä pitää ”negatiivisena energiana” koska levyjen ulkopuolinen avaruus ei ole ”tyhjä”
Tyhjä ainoastaan klassisen mekaniikan näkemyksenä.kiitos!
Vastaa
Tuulien kääntymistä
Hiukkasfysiikan Standardimalli on yksi ihmiskunnan suuria saavutuksia. Se kuvaa kaikkia tunnettuja hiukkasia ja vuorovaikutuksia gravitaatiota lukuun ottamatta. Standardimalli on ennustanut yli neljän vuosikymmenen ajan oikein kaikkien hiukkaskiihdyttimissä tehtyjen kokeiden tulokset, jotkut miljardisosan tarkkuudella.
Kokeellisen menestyksen taustalla on hienostunut teoreettinen rakenne nimeltä kvanttikenttäteoria, joka yhdistää kvanttimekaniikan ja suppean suhteellisuusteorian. Ensimmäinen Standardimallin osa, sähkömagneettista vuorovaikutusta kuvaava kvanttielektrodynamiikka, löydettiin 1948. Se selitti ja ennusti tarkasti vetyatomin rakenteen ja muita ilmiöitä. Vuonna 1954 kuitenkin Aleksei Abrikosov, Isaak Khalatnikov ja Lev Landau osoittivat, että sähkömagneettisen vuorovaikutuksen voimakkuus kasvaa energian myötä ja muuttuu lopulta äärettömäksi, mikä on matemaattisesti ristiriitaista.
Monet päättelivät tästä, että kvanttikenttäteoriassa on jotain perustanlaatuista vikaa ja hiukkasfysiikassa pitää suunnata muille reiteille. Kaksi tapahtumaa vaikutti merkittävästi siihen, että kvanttikenttäteoria palasi suosioon ja Standardimallista tuli standardi.
Yksi läpimurto tuli vuonna 1973 Standardimallin toisesta osasta. Silloin osoitettiin, että värivuorovaikutusta kuvaavassa kvanttikromodynamiikassa voimakkuus pienenee energian myötä. Tämä osoitti, että kaikilla kvanttikenttäteorioilla ei ole Landaun ja kumpp. löytämää ongelmaa.
Toinen mullistava tulos oli saatu kahta vuotta aiemmin, kun jatko-opiskelija Gerardus ‘t Hooft ja hänen väitöskirjaohjaajansa Martinus J. G. Veltman osoittivat, että Standardimallissa hiukkasilla on vain äärellinen määrä tapoja vuorovaikuttaa keskenään.
Kvanttikenttäteorioissa kvanttifysiikan vuorovaikutusten kokonaisuus on hyvin monimutkainen. Siksi kvanttikenttäteorioita rakennetaan lähtemällä teoriasta, jossa ei ole mukana kvanttifysiikkaa, ja kvanttiefektejä otetaan mukaan pala kerrallaan. Kvanttiefektit voivat joka askeleella tuoda teoriaan uusia vuorovaikutuksia, joita ei alun perin ollut mukana. (Murray Gell-Man nimesi tämän totalitaristiseksi periaatteeksi: kaikki mikä ei ole kiellettyä on pakollista.)
Asiaa voi havainnollistaa vertaamalla Isaac Newtonin gravitaatioteoriaan, missä kappaleet vetävät toisiaan puoleensa voimalla, joka on kääntäen verrannollinen niiden etäisyyden neliöön. Jos kyseessä olisi kvanttikenttäteoria, kvanttiefektit toisivat gravitaatiovoimaan mukaan osia, jotka heikkenevät nopeammin etäisyyden kasvaessa: kuten etäisyyden kolmas potenssi, neljäs potenssi, ja niin edespäin.
Suurimmassa osassa kvanttikenttäteorioita on niissäkin äärettömän monta erilaista vuorovaikutusta, eikä teoriasta voi laskea, miten voimakkaita ne ovat. Niinpä oikeastaan mitään ei voi ennustaa, koska on äärettömän monta numeroa, joita sovittaa havaintoihin.
Joidenkin poikkeuksellisten kvanttikenttäteorioiden rakenne kuitenkin sallii vain äärellisen (ja yleensä pienen) määrän erilaisia vuorovaikutuksia. ’t Hooft ja Veltman osoittivat, että Standardimalli on tällainen teoria. Tämä oli mullistava tulos: se osoitti, että Standardimalli on vakaalla pohjalla ja sen ennustuksiin voi luottaa. Standardimallista tuli hiukkasfysiikan vuorenhuippu, ja ’t Hooftille ja Veltmanille myönnettiin Nobelin palkinto vuonna 1999.
Tuloksen merkitystä kuvaa se, että se palkittiin Nobelilla, vaikka ’t Hooft ja Veltman eivät ennustaneet eivätkä löytäneet mitään, vaikka palkinnon lehdistötiedotteessa Standardimalliin liittyviä kokeita korostetaankin. Yleensä fysiikan Nobeleita annetaan vain kokeellisesti varmistetuista löydöistä.
Vuosikymmenien varrella suhtautuminen ’t Hooftin ja Veltmanin tulokseen on kuitenkin muuttunut. Eräs hiukkasfysiikan kärkihahmona pidetty teoreetikko on peräti sanonut, että sillä ei ole mitään merkitystä.
Syynä on se, että Standardimalliin ja muihin hiukkasfysiikan teorioihin on ruvettu suhtautumaan vain approksimaatioina, joiden pätevyysalue on rajallinen. Tällöin ei haittaa, vaikka teoriasta ei voi tehdä tarkkoja ennustuksia tai se ei ole ristiriidaton, kunhan siitä voi ennustaa jotain, vaikka vähemmän perustellusti. Tämä lähestymistapa tunnetaan nimellä efektiivinen kenttäteoria, missä ensimmäinen sana viittaa siihen, että teoria toimii vain rajatulla alueella.
Palataan vertaukseen, missä kvanttiefektit lisäisivät Newtonin gravitaatiovoimaan osia, jotka riippuvat eri tavalla etäisyydestä. Jos teoria käyttäytyy kuten Standardimalli, erilaisia osia on vain pieni määrä. Jos se käyttäytyy kuten efektiivinen kenttäteoria, voiman osia on äärettömästi, mutta ne joiden voimakkuus laskee nopeasti etäisyyden kasvaessa voi sivuuttaa kun kappaleet ovat tarpeeksi kaukana toisistaan. Teoria siis pätee isoilla etäisyyksillä, kunhan nopeasti heikkenevät osat ovat tarpeeksi pieniä eikä lasketa liian tarkasti.
Samalla kun ’t Hooftin ja Veltmanin tuloksen arvostus on laskenut, heidän sen todistamisessa käyttämänsä renormalisaationa tunnetun menetelmän merkitys on noussut yhdessä efektiivisen kenttäteorian myötä. Renormalisaatiossa lasketaan miten pienen mittakaavan ilmiöt vaikuttavat isomman mittakaavan tapahtumiin. Renormalisaatiota käytettiin hiukkasfysiikassa jo ennen ’t Hooftin ja Veltmanin työtä, ja nykyään se on osana efektiivistä kenttäteoriaa keskeinen työkalu fysiikan eri aloilla, kuten kiinteän olomuodon fysiikassa (vaikkapa puolijohteiden ymmärtämisessä) tai sen tutkimisessa, millaisia rakenteita galaksit muodostavat.
Toisaalta Standardimallin suhteen tuuli on taas kääntymässä. Vastoin odotuksia hiukkaskiihdytin LHC ei olekaan löytänyt uutta fysiikkaa, vaan on sen sijaan jatkanut Standardimallin ennusteiden varmentamista. Tämä on saanut jotkut tutkijat ottamaan Standardimallin entistä vakavammin. Teoriat joissa hiukkasilla on vain äärellinen määrä tapoja vuorovaikuttaa ovat hyvin poikkeuksellisia. Onko sittenkään sattumaa, että Standardimalli, joka kuvaa havaintoja odotettua paljon paremmin, on tällainen teoria? Asiasta ei ole selvyyttä, ja voi olla että Standardimallin ymmärtämisessä on edessä vielä uusi läpimurto.
30 kommenttia “Tuulien kääntymistä”
-
”Joidenkin poikkeuksellisten kvanttikenttäteorioiden rakenne kuitenkin sallii vain äärellisen (ja yleensä pienen) määrän erilaisia vuorovaikutuksia”. Millaisista teorioista tässä on kyse?
-
Symmetriat ovat mielenkiintoisia. Supersymmetria perustuu oletuksiin hiukkasperheestä. Jospa supersymmetria onkin levittäytyneemmissä virityksissä?
Tuntuisi, ettei hyviä symmetriaideoita välttämättä tarvitsisi heittää romukoppaan vaan niille voisi löytyä perusteluja ja todennettavaa näkökulman vaihdolla. Liekö tosissaan vielä yritettykään?
-
Hei,
Asiallinen, asiantunteva ja mielenkiintoinen artikkeli!
Ursassa tiedätte varsin hyvin, että Räsänen on saanut syytteet kahdesta törkeästä rikoksesta. Käräjäoikeuden vapauttava päätös ei ole vielä lainvoimainen.
Yhdistyksenä Ursan tulisi täysin pidättäytyä kaikesta yhteistyöstä Räsäsen kanssa rikosprosessin ollessa vireillä. Tämä on nykyisin täysin vakiintunut käytäntö. Tämä osoittaisi myös, että Ursa ei hyväksy mitään rikollista toimintaa. Epäillyt syyksiluettavat tekomuodot ovat törkeitä ja niitä on kaksi kappaletta.a
-
Pelkään pahasti, että Standardimallin ohjaava voima on niin suuri, että sen perusteella tehdyt koejärjestelyt (LHC) antavat aina tuloksen, joka vahvistaa Standardimallia! Eli suljetussa luupissa ollaan eikä tuulet miksikään käänny ennen kuin päästään mallista eroon. Nyt tarvitaan ajattelussa kvanttihyppäyksen kaltaista laadullista muutosta?
-
Kiitokset Syksylle siitä, että hän uskalsi mainita kolmen venäläisen fyysikon nimet positiivisessa sävyssä. Sellaista ei viime aikoina ole juurikaan tapahtunut, koska Venäjästä ja venäläisyydestä on tehty kirosana!
-
Voiko standardimallin kaikkia parametreja (joita muistaakseni on parisenkymmentä) varioida ilman että renormalisoituvuus häviää? Voiko hiukkasperheitä olla jokin muu määrä kuin kolme, ilman että renormalisoituvuus häviää?
-
Vastaus ongelmaan on tämä: Mordehai Milgrom ja MoND (Modified Newtonian Dynamics)
-
Kiitos taas mielenkiintoisesta katsauksesta! Onko Standardimallista olemassa jokin ”virallinen versio”, jota päivitetään tiedeyhteisön konsensuksen mukaan? Esimerkiksi omien opintojeni aikaan neutriinoilla ei ajateltu olevan nollasta poikkeavaa lepomassaa, 90-luvulla ilmeisesti neutriinojen kätisyyden vaihtuminen alkoi edellyttää lepomassaa, pari–kolme vuotta sitten mainitsit blogissasi neutriinojen massaksi 5–10 keV, ja uusimmissa artikkeleissa näyttää massan arvion tarkentuneen johonkin 0,1 eV paikkeille (jos olen oikein ymmärtänyt). Ovatko nämä arviot massoista aikojen kuluessa vain jonkinlaisia välituloksia, vai hyväksytäänkö ne standardimalliin sitä mukaa kuin arviot muuttuvat?
-
onko esitetty teoriaa, jossa aika on kolmiulotteinen?
-
”Kun tavalliset neutriinot muuttuvat oikeakätisiksi neutriinoiksi, leptoniluku siis muuttuu. ” tästä sain käsityksen, että vasen ja oikeakätinen ovat toisetensa antihiukkasia. Neutriino on oma antihiukkasensa, sillä varaus on sama nolla. Miten spin suhtautuu?
Vastaa
Naulavuoteella kävelemistä
Vuoden lopulla Helsingin yliopiston fysiikan osasto pyytää tutkijoita kirjoittamaan ymmärrettävän tiivistelmän jostakin vuoden aikana julkaistusta tuloksesta, joita se sitten nostaa sivuilleen. Viime vuonna poimin esimerkiksi työmme mustien aukkojen parissa (löytyy otsikon ”Quantum kicks have a big effect on abundance of Eros-mass black holes” alta), josta olen kirjoittanut täällä blogissakin. Tänä vuonna valitsin Sofie Marie Koksbangin ja minun artikkelin siitä, miten pimeän aineen hiukkasluonne vaikuttaa valon kulkuun.
Suurin osa päätelmistämme maailmankaikkeudesta perustuu valoon. Laskettaessa ennusteita sille, miltä maailmankaikkeus näyttää, yleensä oletetaan, että valo kulkee suorinta reittiä aika-avaruudessa. Jotta tämä pitäisi paikkansa, valon aallonpituuden pitää olla paljon pienempi kuin aika-avaruuden kaarevuuteen liittyvät etäisyydet, muuten valo poikkeaa suoralta polulta.
Aika-avaruutta voi ajatella maastona, jonka korkeus kuvaa aika-avaruuden kaarevuutta. Valon aallonpituutta voi verrata kävelijän askelpituuteen. Jos askel on paljon pienempi kuin etäisyys, millä maasto kaartuu, niin matkaaja kulkee kuin tasaisella maalla, vaikka hiljakseen menisikin ylös tai alas, ja kävely sujuu samaan tapaan kaikkialla. Jos maasto sen sijaan kaartuu askelkokoon verrattavassa tai pienemmässä mittakaavassa, sen muoto vaikuttaa siihen miten siinä liikkuu.
Valon tapauksessa asiaa voi katsoa myös energian kautta. Mitä pienempi valohiukkasen eli fotonin aallonpituus on, sitä korkeampi sen energia on. Kun fotonin energia on tarpeeksi iso, aika-avaruuden paikalliset vaihtelut eivät vaikuta siihen, vaan se pyyhältää niiden läpi muuttumatta.
Aika-avaruuden kaarevuus riippuu aineen tiheydestä. Mitä tiukemmin massa on pakkautunut, sitä isompi on kaarevuus. Tähtitieteellisten kappaleiden kuten tähtien ja galaksien aiheuttama kaarevuus on mitättömän pieni verrattuna kosmologiassa havaittavan valon energiaan.
Mutta valtaosa maailmankaikkeuden aineesta on (luultavasti) pimeää ainetta. Suurimmassa osassa pimeän aineen malleista se koostuu yksittäisistä hiukkasista. Vaikka hiukkasen massa on paljon pienempi kuin tähden, se on pakkautunut hyvin pieneen tilaan, joten tiheys ja siksi myös kaarevuus voi olla iso.
Vaikuttaako tämä kaarevuus valon kulkuun? Selvittääksemme asiaa Sofie ja minä kehitimme uudenlaisen tavan kuvata valon matkaamista, jossa kaarevuus otetaan huomioon.
Osoittautui, että kun fotoni kulkee pimeän aineen hiukkasen läpi, pimeän aineen hiukkasen aiheuttama kaarevuus antaa fotonille massan, joka on sitä isompi mitä suurempi kaarevuus on. Tämä muistuttaa sitä, miten Higgsin kenttä antaa massan hiukkasille kun ne matkaavat sen läpi. Higgsin kentän tapauksessa tosin on kyse hiukkasfysiikan vuorovaikutuksista, tässä gravitaatiosta. Toisekseen Higgsin kenttä on kaikkialla, kun taas pimeän aineen hiukkasia on harvassa.
Pimeän aineen hiukkasten tyypillinen etäisyys toisistaan on noin metri tai pidempi, hiukkasten massasta riippuen. Käsittelyssämme yhden hiukkasen massa on jakautunut alueelle, joka on hiukkasfysiikan suuruusluokkaa. Aika-avaruuden kaarevuuden maasto koostuu siis toisistaan kaukana olevista kapeista huipuista.
Jos valon energia on iso eli aallonpituus pieni, huiput eivät vaikuta sen kulkuun. Jos valon energia on pienempi kuin kaarevuuden antamaan massaan liittyvä energia, valo ei voi kulkea pimeän aineen hiukkasten läpi, koska sillä ei ole tarpeeksi energiaa jotta pääsisi pimeän aineen sisälle. Samasta syystä arkisessa ympäristössämme näkyvä valo ei pääse sisälle metalleihin. Matkatessaan niissä valo saisi massan, joka on isompi kuin fotonin energia. Jos valon energia tarpeeksi korkea, kuten röntgensäteillä, se kulkee metallienkin läpi.
Huomasimme, että tärkeää on myös se, miten nopeasti kaarevuus muuttuu. Koska hiukkaset ovat pieniä, niiden läpi mentäessä kaarevuus vaihtuu nopeasti. Saimme tulokseksi, että jos pimeän aineen hiukkasen massa on yli 10% protonin massasta, kaarevuuden nopea vaihtuminen muuttaa täysin sen, miltä kosminen mikroaaltotausta näyttää: naulojen jäljet näkyvät. Koska vaikutus riippuu fotonin energiasta, lyhemmän aallonpituuden valo ei sen sijaan juuri muutu: se kävelee ongelmitta naulatyynyllä.
Ajattelimme, että tämä saattaisi selittää kosmologian tämän hetken isoimman ristiriidan havaintojen ja teorian välillä. Kun maailmankaikkeuden laajenemisnopeuden määrittää kosmisesta mikroaaltotaustasta ja supernovista, saa eri tuloksen. Näihin kahteen erilaiseen havaintoon pohjaavassa tarkastelussa on paljon eroja, mutta me kiinnitimme huomiota siihen, että ne pohjaavat erilaiseen valoon. Supernovien valo on näkyvällä ja infrapuna-alueella, eli sen energia on isompi kuin mikroaaltotaustan fotonien.
Löytämämme vaikutus menee kuitenkin havaintojen kannalta väärään suuntaan. Vaikka pimeän aineen massa olisi sopiva, niin että se vaikuttaisi mikroaaltoihin mutta ei infrapunavaloon, tämä vain pahentaisi ristiriitaa. Niinpä käteen jää vain raja sille, miten raskasta pimeä aine voi olla, jotta sen vaikutusta ei näkyisi mikroaaltotaustassa. Raja on suhteellisen tiukka, ja sulkisi pois ison määrän pimeän aineen malleja.
Päättelymme ei kuitenkaan ole aukotonta. Otimme huomioon aika-avaruuden kaarevuuden, mutta jätimme pois muita valon kulkuun vaikuttavia tekijöitä, jotka voivat olla merkittäviä. Käsittelymme siitä, miten massa jakautuu hiukkasten sisällä oli myös hyvin yksinkertainen. Pitäisi tutkia tarkemmin, miten hiukkasten kvanttimekaaninen todennäköisyysjakauma leviää kun ne kelluvat avaruudessa vuorovaikuttaen hyvin heikosti ympäristönsä kanssa.
Voi olla, että johtopäätöksemme vielä muuttuvat, mutta minusta tämä on hauska tapa mahdollisesti saada tietoa pimeän aineen hiukkasluonteesta valon ja gravitaation kautta, ja odotan että pääsen jatkamaan sen parissa vuonna 2023.
18 kommenttia “Naulavuoteella kävelemistä”
-
Mukava lukea omasta tutkimuksestasi, erittäin kiinnostavan oloinen aihe.
-
Fotoni onkin omituinen olio. Lukion fysiikan kirja ei paljasta siitä juuri mitään. Sillä on aallonpituus, taajuus, nopeus jne. Koosta ei mainita mitään, joka olisi se kailkkein kiinnostavin tieto. Onko fotonin koko sama asia kuin sen aallonpituus? Sanot, että hiukkasen koko on pieni. Tarkoitatko, että fotonin koko on pieni. Laserin valoa voi himmentää suodattimilla tasolle, jossa säteen energia on pienempi kuin saman aallonpituuden omaavan fotonin energia. Onko laserin säde nyt yksittäisiä erillisiä fotoneita? Kaksoisrakokokeessahan näin tehdään.
Mysteeriksi on jäänyt fotonin koko täällä päässä. -
Räsänen: Niinpä käteen jää vain raja sille, miten raskasta pimeä aine voi olla, jotta sen vaikutusta ei näkyisi mikroaaltotaustassa. Raja on suhteellisen tiukka, ja sulkisi pois ison määrän pimeän aineen malleja.
Mielenkiintoinen yksi (uusi?) tutkimusnäkökulma. Eli mikä se raja teidän mukaanne olisi? Ja mitä malleja se siten sulkisi pois? Onko tällaisia tutkimuksia muita olemassa, vai oletteko pioneereja?
-
Sellaisen vielä laitan, että onko fotinilla aaltofunktio joka määräisi sen koon, kuten piemeän aineen hiukkasen tapauksessa.
-
”Osoittautui, että kun fotoni kulkee pimeän aineen hiukkasen läpi, pimeän aineen hiukkasen aiheuttama kaarevuus antaa fotonille massan, joka on sitä isompi mitä suurempi kaarevuus on.”
No mutta eikö nykyajan tiedepopulistien pyhissä opinkappaleissa nimenomaan painoteta, ettei fotonilla ole mitään massaa? Toisaalta en tätä hämmennystä erityisemmin ihmettele, sillä eiväthän nämä suuria totuuksia laukovat tiedemaailman ylipapit osaa selvittää edes hiukkasten perusolemusta, vaikka aiheesta niin paavilliseen sävyyn rahvaalle saarnaavatkin. Paradoksien riivaama suhteellisuusteoria on ehkä se keskeisin ideologisuskonnollinen oppi, jota vain arvostetuin yläluokka kykenee lapsenomaisin kielikuvin selventämään, saaden kritiikittömät ihmismassat ihastelemaan luonnontieteellisen menetelmän saavutuksia.
Mutta niin tai näin, ainoa varma pohja tieteenfilosofialle on jokin ehdottoman varma lähtökohta, eli pelkistetyimmillään inhimillinen tietoisuus. Kehoitankin siis herra kosmologia ja kumppaneita pohtimaan nöyrästi nykytietämyksen rajoja sekä saavuttamaan fenomenologisen reduktion, joka johdattaa kohden syvällisempää totuutta. Suurin arvo olisi tiedepopulisteille itselleen.
-
”Pyydän kirjoittamaan asiallisesti” on hieno toive, mutta voiko se toteutua, jos kirjoittajan lähtökohta on erilainen kuin Syksyn? Viittaan tällä päivystävän fenomenologin määritelmään, että ”ainoa varma pohja tieteenfilosofialle on jokin ehdottoman varma lähtökohta, eli pelkistetyimmillään inhimillinen tietoisuus.” Tässä suhteessa minulle maailman selittäjinä jumala ja pimeä aine/energia ovat samanarvoisia, sillä kummastakaan ei ole suoraa kokeellista havaintoa.
-
Xenon tyyppiset kokeet taitaa rajata pimeän aineen 10 protonin massaan. Tämä tutkimus rajaa selkeästi alemmas ja jos on paikkansa pitävä, taitaa tehdä suorat hiukkashavainnot mahdottomaksi neutriinotaustakohinasta?
Vastaa
Matkakertomuksia
Kesällä kuulin konferenssissa Jocelyn Bell Burnerin puheen, missä hän suositteli teosta The Sky is for Everyone. Nyt luin kirjan, ja se onkin kiinnostava.
Kirja alkaa luettelomaisella esittelyllä joistakin tähtitieteessä 1800-luvulta alkaen toimineista naisista. Sen varsinainen anti on 37 seuraavaa lukua, joissa kussakin yksi naistähtitieteilijä kirjoittaa urastaan. Heidän kertomuksensa on järjestetty väittelemisajankohdan mukaan vuodesta 1963 vuoteen 2010. Mukaan on valittu vain hyvin ansioituneita tutkijoita, ja kirja näyttää läpileikkauksen tähtitieteen kehitykseen ja läpimurtoihin viimeisten 60 vuoden ajalta.
Suurin osa kirjoittajista on työskennellyt ainakin osittain Yhdysvalloissa, mutta käsiteltyä tulee myös ainakin Iso-Britannian, Brasilian, Israelin, Etelä-Afrikan, Puolan, Japanin, Liettuan, Kiinan, Meksikon ja Intian tieteellistä yhteisöä ja kulttuuria.
Olen aiemmin maininnut, että naisfyysikoiden kertomukset omista kokemuksista valaisevat sitä miten sukupuoleen kohdistuvissa asenteissa ja säännöissä on tapahtunut kehitystä ja mitä on vielä korjattavana. Kirja kehystää näkyväksi sitä, miksi naiset ovat historiallisesti ja yhä aliedustettuina niin tähtitieteessä kuin muualla fysiikassa. (Lisää aiheesta täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä ja täällä.)
Kun Bell Burner oli väitöskirjaopiskelija, hän löysi vuonna 1967 yhdessä ohjaajansa Antony Hewishiä kanssa pulsarit. Toimittajat kysyivät Hewishiltä tieteestä, Bell Burnerilta taasen vyötärön, lantion ja poven mitoista sekä poikaystävien määrästä, ja pyysivät häntä avaamaan paidan nappeja valokuvia varten.
1960-luvulla Yhdysvalloissa saattoi käydä niin, että vaikka nainen palkattiin tutkijaksi, hänen saapuessaan yliopistoon kävi ilmi, että hänelle ei anneta työhuonetta tai makseta mitään. Palkkaa pyytäessä saattoi saada vastaukseksi, että ethän tarvitse rahaa muuhun kuin turkiksiin ja hajuvesiin, koska miehesi on töissä. Jos palkkaa saikin, se oli tuntuvasti pienempi kuin miehillä.
Yhdysvalloissa ei 1960-luvulla ollut tähtitieteestä väitelleille työpaikkailmoituksia. Hakemusten arvioimisen sijaan paikat jaettiin sen mukaan, kuka alaa johtavista miehistä soitti kenellekin suositellakseen omia opiskelijoitaan. Toisaalta tilannetta helpotti se, että avoimia työpaikkoja suhteessa valmistuneiden määrään oli enemmän kuin nykyään.
Sen lisäksi, että naisia ei pidetty pätevinä, myös avoimesti sanottiin, että heitä ei kannata palkata, koska naiset joko menevät naimisiin ja siksi lopettavat, tai eivät mene naimisiin ja aiheuttavat siksi harmia mieskollegoiden keskuudessa. Uhkaukset irtisanomisesta raskauden takia eivät olleet tavattomia.
Mielenkiintoinen vivahde syrjinnässä olivat ”nepotismin vastaiset” säännöt yliopistoissa, jotka kielsivät henkilökunnan perheenjäsenten palkkaamisen. Niitä käytettiin naisten palkkaamisen estämiseen, monet naistähtitieteilijät kun olivat naimisissa kollegan kanssa.
Avoin seksuaalinen häirintä tulee kirjassa esille, mutta myös se, miten mielestään mukavatkin tutkijat ovat saattaneet olla epämiellyttäviä. Roberta A. Humphreys kertoo, miten hänen vanhemmalla yhteistyökumppanillaan Allan Sandagella oli tapana aloittaa puhelunsa sanomalla ”hei prinsessa, Allan-setäsi tässä”. Humphreys kirjoittaa, että hänelle tuli mieleen prinsessa Leia ja Darth Vader. Toisaalta monet kirjoittajat etenkin alkupuolelta mainitsevat, miten tärkeää on ollut heitä tukeneiden ja tasa-arvoisesti kohdelleiden vanhempien miestutkijoiden tuki. Akateemisessa yhteisössä onkin vaikea edetä, sukupuolesta riippumatta, ilman korkeammassa asemassa olevien tukea.
Myös aviomiesten tuki lasten hankkimisen ja tieteellisen työn yhdistämisessä sekä laajemmin tulee vahvasti esille. Kertomuksissa alalle päätymisessä korostuu populaarien tiedekirjojen, scifin, innostavien ja asiantuntevien opettajien sekä kannustavien vanhempien merkitys.
Jotkut kirjoittajat sanovat, että eivät ole havainneet sukupuolestaan olleen heille tieteessä haittaa, tai jopa että siitä on ollut etua, koska he ovat erottuneet joukosta ja jääneet paremmin mieleen. Toiset toteavat, että he ovat olleet sokeita naisten kohtaamille ongelmille, koska eivät ole halunneet keskittyä niihin, ovat kasvattaneet paksun nahan ja karistaneet epämiellyttävät asiat mielestään.
Vaikka uudemmissa kirjoituksissa tulee esille vähemmän epäasiallista kohtelua kuin vanhemmissa, se korostuu enemmän. Tämä voi johtua osittain siitä, että se on tuoreemmassa muistissa, eikä ole yhtä hyväksytty osa työyhteisöä. Nuoremmalla sukupolvella tuntuu myös olevan syrjinnän hahmottamiseen ja vastustamiseen enemmän työkaluja. Loppupuolella tähtitieteilijöiden kirjon laajeneminen tuo mukaan rodullistamisen ongelmat.
On kiinnostava lukea erilaisista taustoista tähtitieteen eri aloille päätyneiden tutkijoiden kuvauksia tieteellisestä matkastaan. Heidän henkilökohtainen tarinansa kytkeytyy laajempaan yhteiskunnalliseen taustaan, joskus kirjan sortoon liittyvää aihepiiriä tahattomasti havainnollistaen. Paljon kertoo myös se, mitä ei sanota, ja itseään edistyksellisinä pitävät tutkijat saattavat kyseenalaistamatta omaksua käsityksiä yhteiskunnasta, jossa ovat kasvaneet.
Israelilainen Neta Bahcall esittää Israelin kolonialistiset sodat sotina henkiinjäämisestä. Israelilainen Dina Prialnik julistaa ”muurien kaatamisen” tärkeyttä yhteiskunnassa, vaikuttaen sokealta sille, että elää rotuerotteluun perustuvassa yhteiskunnassa. Hän ollut vararehtorina Tel Avivin yliopistossa, joka aktiivisesti tukee apartheidia ja auttaa ylläpitämään sotilasmiehitystä. Yhdysvaltalainen France Córdova hehkuttaa Israelin miehittämiä alueita osana Israelia rauhan nimessä. On vaikea uskoa, että keneltäkään hyväksyttäisiin kirjaan vastaavaa tekstiä Venäjän miehittämistä alueista.
Kirjassa on myös toisenlaisia näkökulmia sotaan ja rotusortoon. Judith (Judy) Gamora Cohen kirjoittaa osallistumisesta Vietnamin sodan vastaisiin mielenosoituksiin. Gillian (Jill) Knapp korostaa organisoimiensa vankiloissa pidettävien yliopistokurssien konkreettista merkitystä rasisminvastaiselle työlle Yhdysvalloissa. Patricia Anna Whitelock kertoo aktivismistaan poliittisten vankien puolesta apartheidin ajan Etelä-Afrikassa.
Henkilökohtainen ote tuo hyvin esille myös intohimon tieteeseen: sivuilta loistaa tutkimuksen jännitys, kuten myös saavutuksiin vaadittava panostus. Kirjoittajat ovat hyvin valikoitu joukko, eikä heidän kokemuksensa ole tyypillinen, vaan edustaa menestynyttä kärkeä. Kirja on positiivinen ja innostunut.
Niin kilpailu rahoituksesta kuin teleskooppien nimet tulevat lukujen edetessä tutuksi, ja tarinassa näkee tähtitieteen kentän kasvun eksoplaneettoihin, kosmiseen mikroaaltotaustaan ja gravitaatioaaltoihin asti. On hauska seurata, miten mahdottomina tai tyhjänpäiväisinä pidetyistä tutkimuskohteista tulee ensin juhlittuja läpimurtoja ja sitten arkea. Kehityksestä näkyy, miten tähtitieteessä on säilynyt vahva yhteys teorian ja kokeiden välillä. Hiukkasfysiikassahan tämä suhde on viime vuosikymmeninä heikentynyt.
Kirjasta tulee hyvin esille se, että –kuten Beatriz Barbuy omassa luvussaan kirjoittaa– tieteellinen työ muodostaa ison osan tekijänsä identiteettiä. Näissä tähtitiedettä eteenpäin vieneiden naisten kuvauksissa välittyy myös tutkijoiden identiteetin vaikutus tutkimukseen. Ne kertovat –hyvässä ja pahassa– tutkijoiden vahvoista siteistä, tieteen yhteisöllisyydestä ja tiedeyhteisön suhteesta yhteiskunnan kehitykseen, paljon laajemmin kuin yhdellä tieteenalalla ja 37 ihmisen työssä.
3 kommenttia “Matkakertomuksia”
-
Vertailun vuoksi tässä yhteydessä kannattaa mainita Turun yliopiston tähtitieteen prof. Liisi Oterma, joka tanskalaisen kollegan mukaan vaikeni yhdellätoista kielellä!
https://fi.wikipedia.org/wiki/Liisi_Oterma
-
Liisi Oterman ansiolistalla on mm. 54 pikkuplaneetan löytäminen. Kun tuossa Syksyn listalla ei mainittu Venäjää eikä NL:a lainkaan, niin venäläinen Tamara Smirnova on löytänyt 135 pikkuplaneettaa tietääkseni Krimillä sijaitsevalla observatoriolla!
https://en.wikipedia.org/wiki/Tamara_Smirnova
Vastaa
Myös me, kierros 4/We too, round 4
(The case of Christian Ott has attracted international attention, so this post is both in Finnish and English. The English version is below the Finnish text. See also these three earlier posts on the topic.)
(Tämä on jatkoa kolmelle aiemmalle merkinnälle.)
Varsinais-Suomen käräjäoikeus antoi tänään päätöksensä minua ja kollegani ja ystävääni Till Sawalaa koskevassa oikeusjutussa. Meitä syytettiin törkeästä kunnianloukkauksesta ja törkeästä yksityiselämää loukkaavasta tiedon levittämisestä.
Kyse on tapahtumista tammi-helmikuussa 2018, jolloin astrofyysikko Christian Ott palkattiin Turun yliopistoon. Minä ja Sawala, muiden muassa, toimme esille Ottin häirintätaustaa hänen edellisessä työpaikassaan Caltechin yliopistossa, vastustimme häirintää ja arvostelimme päätöstä. Turun yliopisto perui palkkauksen. Ott haastoi oikeuteen asiassa mukana olleen Tukholman yliopiston sekä Turun yliopiston. Lisäksi hän teki tutkintapyynnön minusta ja Sawalasta, mikä johti prosessiin, joka kesti yli kolme vuotta, kaksi esitutkintakierrosta ja viisi oikeusistuntoa.
Nyt oikeus hylkäsi syytteet.
Turun Sanomat, Iltalehti, Ilta-Sanomat ja Helsingin Sanomat on kirjoittanut päätöksestä. Turun Sanomat kirjoitti myös oikeudenkäynnin kulusta asiallisesti, samoin Iltalehti. Helsingin Sanomatkin käsitteli asiaa, muun muassa otsikolla ”Häirintäsyytöksiä levitellyt kosmologi Syksy Räsänen pääsi ääneen oikeudessa”.
Tiedelehdessä Science Jeffrey Mervis kirjoitti viime viikolla oikeudenkäynnistä laajemmasta näkökulmasta, ottaen esille sen mitä se merkitsee häirintätapauksista puhumiselle. Tammikuussa 2016 Mervis oli ensimmäinen toimittaja, joka kirjoitti Ottin häirintätapauksesta Caltechissa.
Tänään julkaistussa tiedotteessamme minä ja Till Sawala käymme hieman läpi tapausta. Lisää yksityiskohtia löytyy kolmesta aiemmasta blogimerkinnästäni. Kommentoin tiedotteessa seuraavasti:
”On tervetullutta, että olemme viimein, yli kolme vuotta kestäneen prosessin jälkeen, saaneet vapauttavan tuomion. Toivottavasti tämä toimii ennakkotapauksena.
Kenenkään ei pitäisi pelätä sakkoja tai vankeustuomiota vain siksi, että he puhuvat häirintää vastaan, perustuen laajalti ja luotettavasti raportoituihin tosiseikkoihin. Pelkkä sen uhka voi tukahduttaa keskustelua, ja haitata häirinnän vastaista työtä.
Meillä oli taloudelliset resurssit, ja tiedeyhteisömme henkinen tuki, joilla vastata perättömiin syytteisiin meitä vastaan. Jos joku heikommassa asemassa oleva, kuten jatko-opiskelija, joutuisi tähän tilanteeseen, heille ei ehkä kävisi yhtä hyvin.”
Kunnianloukkausoikeudenkäyntien ongelmat eivät rajoitu tiedeyhteisöön. Tutkitusti Suomessa ei ole selvää linjaa sille, miten kunnianloukkaustapausten esitutkintaa suoritetaan ja millaisiin päätöksiin päädytään. Rikosilmoituksia kunnianloukkauksista myös käytetään häiriköinnin välineenä. Hyvin tunnetussa toimittaja Johanna Vehkoon tapauksessa käsittely kesti viisi vuotta ja päätyi korkeimpaan oikeuteen.
Meidän tapauksessamme ei ole syytä epäillä, etteikö Ott olisi kokenut, että hänelle on tehty vääryyttä. Mutta ottaen huomioon, että esille tuomamme tiedot oli laajalti raportoitu luotettavissa lähteissä, prosessin olisi silti pitänyt pysähtyä aiemmin. Kun tapauksen ensimmäinen syyttäjä päätti jättää syytteet nostamatta, apulaisvaltakunnansyyttäjä kumosi päätöksen koska ”syyttäjä oli viitannut yksinomaan kansainvälisiin medialähteisiin arvioimatta niiden luotettavuutta tarkemmin”.
On kohtuutonta, että maailman arvostetuimpien tiedejulkaisujen Naturen ja Sciencen raportoimia faktoja, joita mikään taho ei ole julkisesti kiistänyt, ei saisi mainita eikä ottaa keskustelun pohjaksi. Jos rima nostetaan näin korkealle, julkinen keskustelu häirinnästä ja muista kiistanalaisista asioista muuttuu mahdottomaksi.
Tältä kannalta on tärkeää, että oikeus päätöksessään toteaa, että vaikka ”häirintään ja syrjintään liittyvää tietoa on vastaajien toimesta ainakin jossain määrin järjestelmällisesti tuotu suuren ihmismäärän tietoon”, tämä ei ole ”kiellettyä saati rikosoikeudellisesti rangaistavaa”, vaan sitä voidaan päinvastoin ”pitää sellaisena yleisen edun mukaisena asiana, josta tulee voida avoimesti keskustella”. Oikeus toteaa lisäksi, että ”Ottista uutisoineiden medioiden luotettavuus huomioon ottaen varsin lähdekriittinenkin lukija on […] voinut luottaa kyseisen uutisoinnin oikeellisuuteen”.
Oikeus myös toteaa, että ”asialla on oletettavasti ollut merkitystä koko pienelle tiedeyhteisölle ja se on ollut yhteiskunnallisesti ja myös maailmanlaajuisesti merkityksellinen ja laajaa keskustelua herättänyt asia, mikä korostaa sananvapauden suojaa”.
Tapauksen oikeuskäsittely toi esille ongelmia häirinnän käsittelyssä myös tiedeyhteisön sisällä.
Turun yliopiston entisen rehtorin todistajanlausunto oikeudessa alleviivasi sitä, että yliopiston johto ei ollut huolissaan niinkään Ottin toiminnasta kuin mainehaitasta. Kuten olen aiemmin kirjoittanut, tällainen keskittyminen maineeseen on ongelmallista, koska siinä ohitetaan sen, mitä on todellisuudessa tapahtunut. Tämä voi johtaa siihen, että niin kauan kuin tosiseikat eivät tule julki, niistä ei piitata. Asiassa on myös toinen puoli: jos henkilöön kohdistuvat väitteet olisivat perättömiä, hänen työsopimuksensa purkaminen tai muut vastaavat toimet eivät olisi oikeutettuja.
Mainehaittaan keskittyminen saattaa myös motivoida peittelemään tapahtumia. Oikeudenkäynnissä tuli ainetodisteiden ja todistajanlausuntojen kautta esille se, miten osa henkilökunnasta Tuorlan observatoriossa, minne Ottia oltiin palkkaamassa, ei uskaltanut puhua asiasta. Yksi henkilökunnan jäsen kirjoitti tapahtumien aikaan kokevansa, että heitä on kielletty puhumasta medialle ja kuvaili ilmapiiriä sanomalla että ”olo on sellainen, että pitää olla valmis pakenemaan ikkunan kautta minä hetkenä hyvänsä”.
Turun yliopiston tähtitieteen emeritusprofessori Esko Valtaoja sanoi todistajanlausunnossaan oikeudessa, että hänen mielestään prosessi oli johdon kannalta täydellisesti epäonnistunut värväyspäätöksestä siihen, miten se kerrottiin henkilökunnalle, ja miten sen jälkeen toimittiin. Hän kommentoi, että menettelytapa, jossa ei oteta huomioon laitoksen henkilökuntaa ja ”vääristellään” yliopiston johdolle, miten suurin osa heistä muka odottaa innolla yhteistyötä Ottin kanssa ei ole hyväksyttävä.
Tuorlan observatorion johtaja Juri Poutanen oli yksi kahdesta henkilöstä, jotka ehdottivat Ottin palkkausta Turun yliopiston johdolle. Hän sanoi oikeudenkäynnissä, että vain yksi henkilökunnan jäsen oli henkilökuntatapaamisessa arvostellut palkkausta hänelle. Tämän jälkeen Ott oli tehnyt poliisille tutkintapyynnön kyseisestä henkilöstä, koska epäili hänen puhuneen Turun Sanomille kyseisestä tilaisuudesta ja Ottin palkkaamisesta. Poliisi kuulusteli henkilöä esitutkinnassa, mutta ei vienyt asiaa pidemmälle.
Poutanen oli palkkauksen aikoihin kirjoittanut, että hänen mielestään ei ole todisteita, että Ott olisi syyllistynyt häirintään. Hän oli syyttäjän todistajana oikeudessa. Oikeudenkäynnissä Poutaselle esitettiin Caltechin tutkimuksen tulokset, joiden mukaan Ott oli yksikäsitteisesti syyllistynyt sukupuoleen perustuvaan häirintään, ja kysyttiin pitävätkö ne hänen mielestään paikkansa. Poutanen totesi että ”minulle on aivan sama oikeastaan mitä siellä Caltechissa tapahtui”.
Astrofysiikassa on viime vuosina tullut esille korkean profiilin häirintätapauksia, joihin liittyy sukupuoleen perustuva tai seksuaalinen häirintä, viimeksi lokakuussa Leidenin yliopistossa Alankomaissa. On tyypillistä, että häirintään ei aluksi suhtauduttu vakavasti. Lausunnossaan Leidenin yliopiston johtokunta poikkeuksellisen avoimesti myönsi, että vaikka käytös oli huomattu, siihen ei puututtu tarpeeksi.
Häirintä on ongelma kaikilla aloilla ja kaikissa yhteisöissä. Se korostuu yhteisöissä, jotka ovat hyvin hierarkisia, joiden jäsenet kokevat yhteenkuuluvuutta ensisijaisesti niiden kanssa joilla on sama status, ja joissa korkeammassa asemassa olevat käyttävät merkittävää valtaa muihin. Tämä pitää paikkansa tiedeyhteisössä. Se että fysiikassa miesten osuus on isompi korkeammissa asemissa tekee alasta alttiimman sukupuoleen perustavalle ja seksuaaliselle häirinnälle, koska se on sukupuolittunutta.
Väitöskirjaohjaaja on ratkaisevassa asemassa jatko-opiskelijan tieteellisen uran kannalta. Ohjaajan ja ohjattavan suhde muistuttaa mestarin ja oppipojan suhdetta, ja on yleensä paljolti kahdenvälinen (tosin usein osana laajempaa tutkimusryhmää). Jatko-opiskelijat ovat haavoittuvassa asemassa myös siksi, että he ovat vasta aloittamassa tiedeyhteisöön nivoutumista.
Oikeusprosessin jälkeen tämä tapaus on minun ja Tillin osalta ohi. (En tosin tiedä, aikovatko syyttäjä tai Ott valittaa hovioikeuteen.) Samaa ei voi sanoa kaikista niistä, jotka ovat olleet tai ovat yhä häirinnän kohteena, tai joiden työpaikalla häirintään ja työntekijöiden hyvinvointiin suhtaudutaan välinpitämättömästi.
Päivitys (21/12/22): Syyttäjä eikä Christian Ott ei valittanut oikeuden päätöksestä, joten se on nyt lainvoimainen.
* * *
Today, the District Court of Southwest Finland delivered its judgment in the court case concerning me and my colleague and friend Till Sawala. We were accused of “aggravated defamation” and “aggravated dissemination of information that violates privacy”.
The case concerns events in January and February 2018, when astrophysicist Christian Ott was hired at the University of Turku. Me and Sawala, among others, spoke out about Ott’s harassment background and criticised the decision. The University of Turku cancelled the hire. Ott sued the University of Stockholm, which was involved in the hire, and the University of Turku. He also asked the police to investigate me and Sawala, leading to a process that took over three years, two rounds of preliminary investigation and five sessions in court.
Now the court dismissed the charges against us.
The newspapers Turun Sanomat, Iltalehti, Ilta-Sanomat and Helsingin Sanomat have written about the decision. The newspaper Turun Sanomat also wrote reasonable accounts of the trial (in Finnish), as did Iltalehti. Helsingin Sanomat also wrote about it, for example under the title “Cosmologist Syksy Räsänen who peddled harassment accusations got to speak in court”. In Science, journalist Jeffrey Mervis last week covered the case from a broader perspective, raising the issue of what it means for speaking out against harassment. In January 2016, Mervis broke the story of Ott’s harassment at Caltech.
In our press release today me and Till Sawala go over the case. More details can be found in my three previous blog entries. In the press release I comment as follows:
“I welcome the acquittal after over three years of process. I hope this case will set a precedent.
No one should not have to fear fines or prison for simply speaking out against harassment based on widely and reliably reported facts. The threat alone can have a chilling effect that can set back work against harassment.
We had the financial resources, and support from our scientific community, to contest the baseless charges against us. If someone in a less secure position, such as a PhD student, were to be put in this situation, they might not fare so well.”
The problems of defamation trials are not limited to the scientific community. According to research, in Finland there is no clear policy on how preliminary investigations are conducted in defamation cases and what decisions are made. Criminal complaints about defamation are also used as a tool of harassment. In the well-known case of the journalist Johanna Vehkoo the proceedings took five years and went all the way to the Supreme Court.
In our case there is little reason to doubt that Ott felt himself to be wronged. But still, taking into account that the information we publicised had been widely reported in reliable sources, the process should have stopped earlier. After the first prosecutor declined to press charges, the deputy state prosecutor overturned the decision on the grounds that “the prosecutor had only referred to international media sources without evaluating their reliability in more detail”.
It is unreasonable that facts reported by the world’s premier science publications, which have not been publicly disputed by anyone, cannot be mentioned or taken as the basis of discussion. If the bar is set so high, public discussion of harassment and other controversial matters becomes impossible.
From this point of view it is important that the court notes in its decision that although “the defendants have at least to some measure systematically made known information about harassment and discrimination to large numbers of people”, this is not “forbidden nor punishable under criminal law”, but to the contrary it “can be considered a matter of public interest that people have to be able to discuss in public”.
The court also notes that “the matter has presumably been significant to the whole small scientific community and it has been socially and also a globally important and a widely discussed matter, which enhances the protection of the freedom of speech.” The court further observes that “taking into account the reliability of the media that have reported on Ott even a highly critical reader can […] have relied on the correctness of the reporting”.
The trial also exposed problems in how the scientific community deals with harassment.
The testimony of the former rector of the University of Turku highlighted that the university leadership was more concerned about damage to its reputation than what Ott had done. As I have earlier noted, such focus on reputation is problematic, because it treats what has actually happened as irrelevant. This can lead to ignoring the facts of the case as long as they do not become public. There is also another side to the matter: if allegations about a person were unfounded, terminating their contract or similar actions would be unjust.
Concentrating on damage to reputation can also motivate covering up events. Material evidence and testimony at the trial showed how some staff members at Tuorla Observatory, where Ott was to work, were too afraid to talk about the issue. One staff member wrote during the events that they felt they had been forbidden to speak to the media and described the atmosphere such that “you feel like you have to be ready to escape through the window at any moment”.
University of Turku astronomy professor emeritus Esko Valtaoja said in his testimony in court that in his view the process was a total failure on part of the leadership, from the hiring decision to how it was related to the staff, and what was done after that. He commented that not taking into account department staff and giving a distorted picture to the university leadership that most of them supposedly eagerly await working with Ott is not an acceptable way to handle matters.
Tuorla Observatory Director Juri Poutanen was one of the two people who proposed Ott’s hire to the university leadership. At the trial, he said that at a staff meeting only one member of staff had criticised Ott’s hire to him. After this Ott had made a criminal complaint about the staff member in question, suspecting him of having talked to the media about the meeting and Ott’s hire. The police questioned the person during preliminary investigation, but did not take the matter further.
During the hire Poutanen had written that in his view there is no evidence that Ott harassed anyone. At the trial Poutanen was presented with the findings of the Caltech investigation, according to which there was “unambiguous gender-based harassment of both graduate students” by Ott and asked whether he thinks they are correct. Poutanen replied that in his view ”it really makes no difference what happened at Caltech”.
Over the last few years, high-profile harassment cases that include sexual or gender-based harassment have come to light in astrophysics, the latest in October at Leiden University in the Netherlands. It is typical that harassment was not taken seriously at first. In its statement, Leiden University executive board admitted with rare candour that although the behaviour was noticed, not enough was done about it.
Harassment is a problem in all fields and communities. This is particularly so in communities that are very hierarchical, whose members feel a sense of camaraderie primarily with others of the same status, and where those in higher positions have significant power over others. This is the case in the scientific community. The fact that in physics there are more men in higher positions makes the field more prone to sexual and gender-based harassment, which is gendered.
The PhD supervisor plays a key role in a PhD student’s scientific career. The relationship between a supervisor and PhD student is reminiscent of the relationship between master and disciple, and is usually mostly a relationship between two people (although commonly in the context of a larger research group). PhD students are vulnerable also because they are just beginning to integrate into the scientific community.
After the legal process is over, this case will be over for me and Till. (Although I don’t know whether the prosecutor or Ott are going to appeal.) The same cannot be said for all those who have been or continue to be harassed, or in whose workplace harassment and employee wellbeing are given short shrift.
Update (21/12/22): Neither the prosecutor nor Christian Ott appealed, so the court’s decision is now final.
14 kommenttia “Myös me, kierros 4/We too, round 4”
-
Mitäköhän yleisen edun mukaista asiaa se ajaa, että henkilöä jahdataan ja ahdistellaan ympäri maailmaa kuin jotakin totalitaarisesta diktatuurista paennutta toisinajattelijaa? Ja millaista maolaista julkisia katumista Ottin pitäisi harjoittaa, että hän rehabilitoituisi ristiinnaulitsevan aktivistilauman silmissä? Suomalaisen oikeustajun perusteella Ottin sukupuoleen kohdistama häiritsevä käytös oli lisäksi erittäin vähäpätöistä. Eikö tällainen kampanja loukkaa jo oikeutta vapaaseen ammatinharjoittamiseen?
-
Human Rights Watch, kuka mielestäsi todennäköisimmin huutaa ahdistelijoiden oikeuksien puolesta? Uhrit, sivusta katsojat vai kenties TOISET samanhenkiset, joille ahdistelu on vain rohkeaa lähestymistä, johon ristiinnaulitsijat eivät kykene?
Jatkaisimmeko keskustelua omilla nimillämme tai lopettaisimmeko ahdistelijoiden puolustamisen?
-
-
Tässä on herännyt seuraava kysymys:
Syksy Räsänen ja Till Sawala perustivat kantansa siihen virheelliseen olettamaan, että Christian Ott oli syyllistynyt seksuaaliseen häirintään. Tätä he levittivät myös julkisuudessa eteen päin tunnetuin seurauksin. Entä jos heidän tietoonsa olisi alun perinkin tullut, että kyseessä oli ”vain” sukupuoliperusteinen häirintä? Olisiko Räsäsen ja Sawalan menettely ollut sama ja olisiko Ottin palkkaaminen Turun Yliopistoon silloinkin tullut peruutetuksi?
-
Olet, Syksy, toiminut mielestäni ihan oikein, ja kiitos sinulle siitä.
-
Jotenkin tulee mieleen metoo kampanjat ja syylliseksi tuomitseminen ennen oikeaa oikeutta. Näin ei pitäisi koskaan mennä että muut tuomitsevat ennen oikeaa oikeutta.
Vastaa
Taivaan merkit
Mainitsin viime kuussa, että kosmisen mikroaaltotaustan perusteella tiedämme, että pimeä aine (jos sitä on olemassa) on tähtiä vanhempaa. Merkinnän kommenteissa pyydettiin avaamaan sitä, miten kosmisesta mikroaaltotaustasta voi päätellä tällaisia asioita. Tämä onkin hauska aihe.
Varhaisina aikoina maailmankaikkeuden aine oli hiukkaskeittoa. Kun avaruus laajenee, keiton lämpötila laskee. Kun maailmankaikkeus saavutti 380 000 vuoden iän, lämpötila laski alle 3 000 kelvinin. Tällöin keiton valohiukkasten energia ei enää riittänyt atomiytimien ja elektronien välisen sidoksen rikkomiseen, joten ne yhtyivät atomeiksi.
Tätä ennen valo, elektronit ja ytimet olivat tiukasti kytköksissä, kun valo poukkoili elektronien sähkövarauksista, ja maailmankaikkeus oli läpinäkymätön. Atomit ovat sähköisesti neutraaleja, joten niiden muodostuttua valo ei juuri vuorovaikuta aineen kanssa, ja on siitä lähtien matkannut jokseenkin esteettä halki maailmankaikkeuden.
Tämä valo tunnetaan nimellä kosminen mikroaaltotausta. Se on kirjaimellisesti valokuva maailmankaikkeudesta 380 000 vuoden iässä, ja näyttää tältä:
Kuvassa näkyy taivas mikroaaltoaallonpituudella, kun on poistettu Linnunradasta ja joistakin muista lähellä olevista lähteistä tuleva säteily. Punakeltaiset alueet ovat kirkkaampia ja siniset himmeämpiä; erot ovat muutaman sadastuhannesosan kokoisia. Näistä taivaan merkeistä voi lukea, millainen maailmankaikkeus oli nuorena.
Suoraviivaisin päätelmä on se, että valon ja tavallisen aineen tiheys oli 380 000 vuoden aikaan sama kaikkialla sadastuhannesosan tarkkuudella. Tarkempaa tietoa saa tutkimalla sitä, miten täplien kirkkaus riippuu niiden koosta. Vältän blogissa kuvaajien käyttämistä, mutta tätä en malta olla laittamatta:
Kuvassa on x-akselilla täplän koko taivaalla, ja y-akselilla se, paljonko kirkkaus poikkeaa keskiarvosta. Isoimmat täplät ovat 90 asteen kokoisia; Planck pystyy erottamaan pienimmillään vajaan asteen kymmenesosan kokoisia täpliä.
Kirkkaimpia ovat noin asteen kokoiset täplät. Tästä voi päätellä sen, miten nopeasti maailmankaikkeus laajenee. Sitä varten pitää tietää, miten täplät syntyvät.
Kun keskivertoa tiheämmät alueet varhaisina aikoina gravitaation takia tiivistyivät, valon paine työnsi niitä takaisin, mikä johti vuoroittaiseen tiivistymiseen ja harventumiseen. Edestakainen liike synnytti aaltoja, kuin järven pintaa vatkaava käsi. Aallot matkasivat nopeudella joka on noin puolet valonnopeudesta. Vanhimmat aallot olivat 380 000 vuoden aikaan ehtineet matkata 400 000 valovuotta, nuoremmat vähemmän. (Kuljettu matka on isompi kuin maailmankaikkeuden ikä kertaa nopeus, koska avaruus laajenee.)
Kappaleen kulmakoko taivaalla on sen pituus jaettuna sen etäisyydellä: mitä pienemmältä kappale näyttää, sitä kauempana se on. Kun siis tiedämme aaltojen pituuden ja kulmakoon, voimme päätellä kuinka kaukaa kosminen mikroaaltotausta on nykypäivään asti matkannut. Jos valon ja aineen eron hetkeä siirtäisi kauemmas tai lähemmäs, niin kaikkien täplien koko taivaalla muuttuisi tasaisesti. Tästä voi mitata etäisyyden tarkasti.
Koska tämä etäisyys riippuu siitä, miten maailmankaikkeus on laajentunut, kosmisesta mikroaaltotaustasta voi päätellä maailmankaikkeuden laajenemisnopeuden. Kosmologian tämän hetken merkittävin ristiriita ennusteiden ja havaintojen välillä onkin se, että tällä tavalla saa eri tuloksen kuin mittaamalla laajenemisnopeuden suoraan siitä, miten nopeasti lähellä olevat galaksit meistä etääntyvät.
Entäpä se pimeä aine? Aaltojen pituus taivaalla kertoo vain etäisyyden, mutta niiden korkeudesta voi lukea monta seikkaa. Mitä vahvemmin tiheiden alueiden gravitaatio varhaisina aikoina vetää ainetta puoleensa, eli mitä enemmän massaa niissä on, sitä voimakkaampia aallot ovat. Toisaalta näkyvä aine (eli elektronit ja atomiytimet) törmäilee koko ajan valoon, mikä hidastaa sen liikkeitä kitkan tavoin, ja vaimentaa aaltoja. Pimeällä aineella ei ole tällaista ongelmaa.
Mitä enemmän on pimeää ainetta, sitä korkeampi on pisimmän aallon aallonhuippu, ja mitä enemmän on näkyvää ainetta, sitä matalampi se on. Yhdestä huipusta ei siis voi päätellä erikseen pimeän aineen ja tavallisen aineen määrää, koska niitä molempia sopivasti kasvattamalla korkeus pysyy samana.
Mutta pimeä aine ja näkyvä aine vaikuttavat eri tavalla kuvassa näkyviin eri huippuihin. Kuvassa ei ole erotettu aallonharjoja ja -pohjia: siinä näkyy vain paljonko kirkkaus poikkeaa keskiarvosta, ei onko alue keskivertoa kirkkaampi vai himmeämpi. Joka toinen huippu vastaa itse asiassa aallonharjaa ja joka toinen aallonpohjaa.
Näkyvän aineen kitka syventää aallonpohjia ja laskee aallonhuippuja, kun taas pimeän aineen gravitaatio vahvistaa molempia. Niinpä ottamalla huomioon sekä ensimmäisen että toisen huipun korkeuden voi päätellä sekä pimeän aineen että näkyvän aineen tiheyden. Huippujen korkeuksien suhteesta voi lukea, että pimeää ainetta on noin viisi kertaa niin paljon kuin näkyvää ainetta.
Pimeä aine esitettiin alun perin selittämään sitä, miksi näkyvä aine galakseissa ja galaksiryppäissä liikkuu nopeammin kuin mitä sen oma gravitaatio pystyy selittämään. Tarvittiin ainetta, jota ei voi nähdä, eli joka ei juuri vuorovaikuta valon kanssa. Vapaus valosta osoittautui sittemmin avaimeksi myös kosmisen mikroaaltotaustan täplien ymmärtämiseen. Tämä on hyvä esimerkki siitä, miten oikeansuuntaiset ideat ratkaisevat myös uusia ongelmia ilman erillistä säätämistä – eli tekevät onnistuneita ennustuksia.
Ainoa vaihtoehto pimeälle aineelle on se, että gravitaatio käyttäytyisi eri tavalla kuin mitä yleinen suhteellisuusteoria ennustaa. On kuitenkin vaikea selittää, miksi kosmisen mikroaaltotaustan muodostumisen aikaan gravitaatio olisi kuusi kertaa odotettua vahvempi, mutta Aurinkokunnassa ei ole nähty poikkeamia yleisen suhteellisuusteorian ennusteista, vaikka niitä on mitattu sadastuhannesosan tarkkuudella. Yksikään ehdokas uudeksi gravitaatioteoriaksi ei ole pystynyt edes jälkikäteen selittämään kosmisen mikroaaltotaustan kaikkien huippujen korkeuksia, saati ennustamaan niitä.
Kosmisen mikroaaltotaustan analyysi on oikeasti monimutkaisempaa kuin vain huippujen korkeuksien ja aineen tiheyksien vertaaminen. Mikroaaltotaivaan merkeistä voi lukea fotonien ja neutriinojen tiheyden, testata kosmisen inflaation ennustetta siitä, millainen aaltojen lähteinä toimivien ylitiheiden alueiden jakauma on, ja paljon muuta.
Kosminen mikroaaltotausta on ehkä antoisin yksittäinen kosmologinen havainto: se sisältää paljon tietoa, sitä voidaan mitata tarkasti, ja sen teoreettinen tarkastelu on suoraviivaista. On paljon helpompi mallintaa pieniä aaltoja kaasussa kuin vaikkapa törmääviä mustia aukkoja.
Seuraavaksi halutaan mitata tarkemmin kosmisen mikroaaltotaustan fotonien polarisaatiota, eli sitä, mihin suuntiin ne värähtelevät. Tuloksia on odotettavissa kymmenen vuoden kuluessa japanilaiselta satelliitilta LiteBIRD sekä kansainvälisiltä maanpäällisiltä teleskooppihankkeilta Simons-observatorio ja CMB-S4.
27 kommenttia “Taivaan merkit”
-
hyvä luento!
kysymys; voiko maailmankaikkeuden laajentuminen , johtua (mahdoliisesti) kauempana olevien universumien vetovoimalla?
-
voiko universumia laajentavuminen johtua toisten universumien vetovoimalla?
vai onko mahdollista että me itse sattumalta sijaitsemme laajentuvassa kohtaa universumia? -
Eikö maaimankaikkeuden sijaan olisi luontevinta puhua yksinkertaisesti kaikkeudesta?
-
Taustasäteilyssä on havaittu selkeästi kylmempi alue tai ehkä useampia. On esitetty, että se voisi olla jälki kosketuksesta toiseen universumiin. Voidaanko tällaiset ajatukset tyrmätä?
-
Jotenkin kiehtovaa ajatella, että siinä hiukkassopassa alussa oli ns kaikki, siis jos ajattelee ikäänkuin nykyhetkestä taaksepäin. Ajan, liikkeen, lämmön jne lisäksi.
Eikä siinä keitossa ilmeisesti ollut mitään mille ei löytynyt käyttöä. -
sen verran vielä pimeästä aiheesta;
koska painovoima ajatellaan usein avaruuden kaareutumisena; onko avaruutta laajentavan pimeän aineen aiheuttama kelmu aika-avaruuteen ”negatiivinen”? pahoittelut kysymystulvasta
-
Sellainen kysymys, että kun alku-universumi muuttui näkyväksi fotoneille, niin jos kaikkeus ei laajene valonnopeudella, vaan äärellisellä nopeudella, niin jossain vaiheessa fotonit ilmeisesti saavuttavat/ovat saavuttaneet universumin reunan. Mihin ne sen jälkeen etenevät? Neuriinot ilmeisesti saavuttaisivat laajenevan reunan jo aiemmin. Tietysti, jos universumi on rajaton tai ääretön, niin ei olisi mitään reunaa, jonka saavuttaa.
Vastaa
Lomittuneilla fotoneilla
Ruotsin kuninkaallinen tiedeakatemia ilmoitti tänään, että vuoden 2022 Nobelin fysiikan palkinnon saavat Alain Aspect, John F. Clauser ja Anton Zeilinger ”lomittuneilla fotoneilla tehdyistä kokeista, jotka osoittivat Bellin epäyhtälön rikkoutumisen ja olivat kvantti-informaatiotieteen edelläkävijöitä”. Kuten tavallista, tiedeakatemia julkaisi erikseen suurelle yleisölle ja fyysikoille suunnatut taustoitukset.
Fyysikot tykkäävät arvella Nobelin palkintoja omalle alalleen, mutta olen vuosia kuullut niidenkin, jotka eivät työskentele kvanttimekaniikan perusteiden ja kvantti-informaation parissa kyselevän koska siitä myönnetään Nobelin palkinto Alain Aspectille ja muille avaintutkijoille.
Nyt palkitun tutkimuksen ytimessä on se, miten kvanttimekaniikka eroaa klassisesta mekaniikasta, ja samalla arkiajattelusta. Kvanttimekaniikan mukaan todellisuus ei ole määrätty: asioilla on todennäköisyydet olla eri tavoin, sen sijaan että ne olisivat yhdellä tavalla.
Erwin Schrödinger, yksi kvanttimekaniikan löytäjistä, päätti havainnollistaa kvanttimekaniikan tätä piirrettä ajatuskokeella missä on kissa, mikä on varmistanut sen, että idea on levinnyt laajalle. Schrödingerin kissa on sekoituksessa kuollutta ja elävää, olematta kumpaakaan. Schrödinger esitti ajatuskokeen vuonna 1935 osoittaakseen, että koska johtopäätös kissan tilasta on outo, kvanttimekaniikan pitää olla puutteellinen. Nykyään asia nähdään toisin päin: koska kvanttimekaniikka pitää niin suurella tarkkuudella paikkansa, todellisuus on outo.
Kaksoisrakokokeessa on kokeellisesti mitattu jäljet siitä, että hiukkasta kvanttimekaniikassa kuvaava todennäköisyysaalto samaan aikaan kulkee eri reittejä, sen sijaan että hiukkasella olisi määrätty rata. On kuitenkin esitetty niin kutsuttuja piilomuuttujateorioita, joiden mukaan hiukkasten tila on itse asiassa koko ajan määrätty, me vain emme tiedä mikä se on, ja ne pystyvät selittämään kaksoisrakokokeen tuloksen siinä missä kvanttimekaniikka.
John Bellin vuonna 1964 esittämällä epäyhtälöllä on ollut keskeinen rooli siinä, että kvanttimekaniikan outous on hyväksytty ja piilomuuttujateorioiden suosio on jäänyt vähäiseksi. Tämä epäyhtälö on Aspectin, Clauserin ja Zeilingerin työn pohjalla. Olen kirjoittanut Bellin epäyhtälöstä tarkemmin täällä, ja sitä valaistaan myös tiedeakatemian taustamateriaalissa. Askel askeleelta seurattavan selkeän selityksen voi lukea Tanya Bubin ja Jeffrey Bubin sarjakuvasta Totally Random.
Jos luodaan kaksi fotonia, joiden polarisaatio (eli värähtelysuunta) on vastakkainen, niin mittaamalla yhden polarisaation tietää heti toisenkin polarisaation. Tätä ominaisuutta sanotaan lomittumiseksi. (Englanniksi entanglement, kirjaimellisesti yhteenkietoutuminen.) Kvanttimekaniikan mukaan fotonin tila ei ole määrätty ennen kuin sitä mitataan. Piilomuuttujateorioissa fotonien tilat ovat koko ajan määrätyt, emme vain ennen mittaamista tiedä mitkä ne ovat.
Bell hahmotti, että nämä kaksi mahdollisuutta voi erottaa kokeellisesti mittaamalla eri fotonien polarisaatiota eri suunnissa ja tutkimalla tulosten tilastollista riippuvuutta. Missä tahansa teoriassa, jossa fotonien tila on aina määrätty, tämä riippuvuus toteuttaa Bellin epäyhtälön. Kvanttimekaniikassa epäyhtälö rikkoutuu, koska lomittuneen systeemin osat ovat kytköksissä toisiinsa rajattoman pitkien etäisyyksien yli vahvemmin kuin teoriassa, missä systeemin tila on koko ajan määrätty (eikä voida viestiä yli valonnopeudella).
Bellin epäyhtälö on kvanttimekaniikan sääntöjen suoraviivainen seuraus. Noiden yksinkertaisten sääntöjen vieraudesta arkiajattelulle kertoo paljon se, että kesti vuosikymmeniä niiden löytämisestä 1920-luvulla siihen, että Bell esitti nyt nimeään kantavan epäyhtälön.
Teknologista kekseliäisyyttä taasen kuvaa se, että jo vuonna 1972, kahdeksan vuoden kuluttua, Clauser kollegoineen osoitti kokeellisesti, että Bellin epäyhtälö rikkoutuu kvanttimekaniikan ennustamalla tavalla. Tiedeakatemia mainitsee, että yksi ongelma Clauserin tiellä oli se, että hän oli kokeellinen astrofyysikko, joka oli palkattu tekemään radiotähtitiedettä. Clauser sai kuitenkin sovittua, että saa käyttää puolet ajastaan Bellin epäyhtälön testaamiseen. Tämä muistuttaa joustavuuden merkityksestä tutkimusaiheiden muuttamisessa nykyaikoina, missä tutkijoiden oletetaan tietävän tutkimuksensa kulun viisi vuotta etukäteen.
Tiedeakatemia kirjoittaa suurelle yleisölle suunnatussa taustoituksessa, että Clauserin tulosten mukaan ”kvanttimekaniikkaa ei voi korvata millään piilomuuttujateorialla”. Tämä ei ole ihan totta. Tutkijoille suunnattu teksti on huolellisempi, ja siinä selitetään, että tällaisessa piilomuuttujateoriassa tiedon täytyisi kulkea valoa nopeammin (mikä on ristiriidassa suhteellisuusteorian kanssa). Itse asiassa vasta Aspectin ja kollegoiden kehittyneemmät kokeet osoittivat, että tiedon pitäisi kulkea valoa nopeammin, jotta piilomuuttujateoria voisi selittää tulokset.
Bellin epäyhtälöön liittyvä tutkimus on avannut oven kvanttimekaniikan perusteiden hedelmälliselle soveltamiselle teknologiaan. Tiedeakatemia korostaakin perusteluissaan kvanttitietokoneiden ja kvanttikryptografian kasvavaa merkitystä. Näillä aloilla lomittumiseen liittyvien kvanttimekaniikan piirteiden ymmärtäminen ja käyttäminen teknologisesti –missä erityisesti Zeilinger on kunnostautunut– on avainroolissa. Jos Bell ei olisi kuollut vuonna 1990, hänetkin olisi luultavasti palkittu Nobelilla.
Nobelin palkinnot keskittävät paitsi suuren yleisön myös tiedeyhteisön huomiota ja houkuttelevat tutkijoita palkitulle alalle. Gravitaatioaaltojen suora havaitseminen vuonna 2015 ja palkitseminen Nobelilla 2017 ovat tehneet niistä muodikkaan tutkimuskohteen, jota mietitään monissa muissakin yhteyksissä kuin siinä, mikä johti palkintoon. Ehkäpä tämän vuoden palkinto lisää suosiota Bellin epäyhtälön rikkoutumisen ja muiden kvantti-ilmiöiden tutkimiseen myös kosmologiassa.
Kosmisesta inflaatiosta, mikä on ensimmäisenä yhdistänyt kvanttifysiikan ja yleisen suhteellisuusteorian tavalla joka on ennustanut kokeiden tuloksia yksityiskohtaisesti oikein, ei olekaan vielä myönnetty Nobelin palkintoa, vaikka jotkut kosmologit ovat sellaista povanneet.
35 kommenttia “Lomittuneilla fotoneilla”
-
Suurin molekyyli, jolla kaksoisrakokoe on tehty, sisälsi n. 2000 atomia ja sen molekyylipaino oli n. 25000. Ja tämäkö sitten menee kahden eri raon kautta ja kasautuu uudelleen yhdeksi rakojen jälkeen. Ottaen huomioon, kuinka vaikeaa uusien molekyylien valmistamien saattaa olla, niin ei kuulosta kovin loogiselta! Älkää viitsikö älyttää vanhaa kemstiä!
-
Tässä puhutaan arktodellisuudesta ja kvanttifysiikasta. Missä on se raja, jonka jälkeen arkielämän havainnot alkavat pitää paikkansa ? Eli että esim. auto on todella tuossa ja että kysymys ei ole todennäköisyysjakaumasta ?
-
Erkki Kolehmainen on mielestäni puolittain oikeassa.
Voi olla, että kvanttifysikaalisesti kuvatun kissan ja naapurin katin välillä on jokin toistaiseksi ylittämätön käsitteellinen kuilu, mutta en ymmärrä, mitä tekemistä tällä on todellisuuden tai harhan kanssa. Eiköhän kysymys ole havaitsemisen tasoista ja kuvausten tarkoituksenmukaisuudesta. On itse asiassa melko absurdi ajatus, että arkielämämme olisi jotenkin perustavalla tavalla harhaista. Syksyn muuten ansiokkaissa esityksissä tämä ajatus on aina tuntunut minusta todella oudolta, enkä ole löytänyt sille kunnon perusteluja. Ainoa johtopäätös lienee, että kysymyksessä on äärimmilleen viety fysikalismi, siis filosofinen kannanotto, joka ei perustu fysiikkaan.
-
Juuri näin. Fyysikko ei tarvitse mitään ihmeaivoja. Kun Einstein kuoli, niin patologit ryntäsivät tutkimaan hänen aivojaan, mutta ei sieltä mitään ihmeellistä löytynyt – samaa harmaata ja valkoista massaa kuin muillakin. Ei edes niiden koko ollut tavallista suurempi. Syksyn asenne on tyypillistä ihmiselle, joka haluaa nähdä työnsä erityisen arvokkaana ja merkittävänä. Toki sellainen ajattelu on luvallista (ja tavallista) ellei se johda muiden vähättelyyn!
-
-
On hyvä että kvantti-ilmiöt saavat julkisuutta, koska niissä on vielä paljon oppimista ja sulateltavaa. Vaikka kvanttimekaniikan tiedetään olevan totta, maailmankuvallisesti ollaan vähän juututtu jonnekin 1800-luvun alun kellokoneistouniversumiin. Vaikka asian varsinainen ymmärtäminen onkin vaikeaa, se on jo hyvä askel eteenpäin että tulee ihmetelleeksi miten maailmankaikkeuden aaltofunktiosta syntyy havaintokokemus klassista fysiikkaa noudattavasta kehosta joka on osa ympäröivää kaikkeutta. Ehkä kvanttifysiikka itsessään on selvä juttu, mutta maailma ei!
-
Jos oletetaan,että aika ja avaruus ovat jotenkin seurausta energiasta ja vuorovaikutuksesta, niin eipä tuo lomittuminen ole psykologisesti mikään mahdoton asia: jos hiukkaset ovat osa samaa kvanttimekaanista systeemiä, niin muutokset voivat tapahtua riippumatta ulkoisesta ajasta ja avaruudesta.
Mutta voisiko Dr. Räsänen valaista meitä uteliaita maallikoita siitä, että mitä yksöis- tai kaksoisrakokokeessa oikein tapahtuu? Kun siis hiukkasta kuvaava aalto tulee raolle, mikä aiheuttaa tilan muutoksen, niin kuka/ketkä sitä hiukkasta oikein havaitsee ja minne se tieto tallentuu? Ja kun hiukkanen jatkaa aaltomaisesti matkaansa ja lopulta osuu havaintolevylle, niin mikä sen paikallistumisen aiheuttaa ja vastaako se jotenkin sitä, että hiukkasen aalto sujahtaa äärimmäisen kapeaan ’yksöisrakoon’, mikä nostattaa suuren, välähdyksenä ilmenevän liikemäärän?
Lisäksi, tarkoittaako tuo kvanttimekaaninen aalto ylipäätään yhtään mitään, jos se ei vuorovaikuta ympäristönsä kanssa? Tuli meinaan Descartesin ”ajattelen, siis olen” lausahduksesta mieleen modernimpi versio: ”vuorovaikutan, siis olen” 🙂
-
Jos olemassaololla viitataan mitattavaan olemassaoloon eli havaintoon, niin havainto vaatii vuorovaikutuksen, joten siinä mielessä ”vuorovaikutan, siis olen” voisi olla tämän järkevältä kuulostava yleistys. Kuitenkin muistaen että vuorovaikutuskaan ei ole absoluuttinen käsite, esimerkiksi koska on tilanteita jossa samaa ilmiötä voidaan kuvata kahdella yhtäpitävällä (kvantti)teorialla, joista toinen on vahvasti ja toinen heikosti vuorovaikuttava.
Kvanttiteoria selittää havainnot, mutta ei havaitsijaa. Havaitsijaa on vaikea mallintaa, koska se vaikuttaisi olevan tolkuttoman monimutkainen kvanttitila. Tai ehkä se on koko maailmankaikkeus.
-
Vuorovaikutus on ontologisesti fysikaalisuuden keskiössä. Lomittumiskorrelaatiokin voidaan todentaa vasta kun tehdään vertailu vaihtamalla tietoa vuorovaikutussignaalein.
Mittaamisen fudamentaali haaste puolestaan on se, että mittalaite on osa mitattavaa vuorovaikutusjatkumoa.
-
-
Minusta on outoa, että kvanttifysiikan ilmiöiden todennäköisyysjakauma tiivistyy, kun tullaan arkielämän ilmiöihin. Äkkiä luulisi, että kun muuttujien määrä kasvaa, niin todennäköisyysjakauma leviää entisestä. Ihan kuin kvantti-ilmiöillä olisi ”pyrkimys determinismiin” isommassa skaalassa ja koko kvanttifysiikka olisi jotenkin skaalautuva. Sille ei varmaan ole mitään teoriaa tai perustetta?
Sitten kysyisin vielä, että on ihan selvä, että jos fotonipari syntyy ja toinen on sininen ja toinen on punainen, niin kun tiedämme toisen värin, niin tiedämme toisen, mutta voidaanko tuo spin siis muuttaa, eli voidaan maalata punainen pallo siniseksi, jolloin toisen fotonin spin muuttuu samalla hetkellä. Jotenkin arkijärkeen sopisi joku oskillointi, jossa spinit sykronoituvat syntyhetkellä ja muutoksessa emme oikeastaan muuta mitään, vain havaitsemme tietyn spinin, joka olisi vaihtunut ilman mitään väliintuloa, ja mitään informaatiota ei liiku.
Ymmärrän toki, että kvanttifysiikan puolesta puhuu moni muukin asia. Tämä ei ole mikään oma nojatuoliteoria, vaan kysymys.
-
Kvanttifysiikan ilmiöt ovat tilastollisia. Hiukkasten tila on epämääräinen ja makroskooppisesti havaitsemme keskiarvotilan. Kyse ei ole determinisyydestä. Pohjimmiltaan kaikki perustuu kvanttikenttiin ja hiukkaset ovat niiden satunnaisia eksitaatioita.
-
-
”,,,koska lomittuneen systeemin osat ovat kytköksissä toisiinsa rajattoman pitkien etäisyyksien yli vahvemmin kuin teoriassa, missä systeemin tila on koko ajan määrätty (eikä voida viestiä yli valonnopeudella).”
Jos ”lomittumisesta” todella seuraa mahdollisuus viestiä yli valonnopeudella, niin se ei voi pitää paikkaansa eikä sellaista voi olla olemassa. Syksyn ansioksi on sanottava, että hän kirjoittaa tekstiinsä argumentin, joka tekee tyhjäksi v. 2022 fysiikan Nobel-palkinnon perusteet ja hänen aiemmat pohdiskelunsa lomittumisesta!
-
Lomittumiseen ei liity kommunikaatiota yli valonnopeudella. Kuitenkin sitä käyttämällä joissakin peleissä voidaan pelata niin vahvasti, että kvanttimekaniikasta tietämätön tarkkailija luulee että pelaajat huijaavat kommunikoimalla keskenään. Eli ulkoisen tarkkailijan mielestä yliluonnollista kommunikaatiota tapahtuu, vaikka toimijoiden itsensä näkökulmasta ei. Näille ajatuskokeille on annettu nimi pseudotelepatia. Niiden viimeaikaisista käänteistä olisi mukava kuulla joskus lisää. Lähde: wikipedia:Quantum_pseudo-telepathy. Niitä pelejä oli tuolla sivulla aiemmin vain yksi, mutta nyt siellä on toinenkin (GHZ).
-
Katoaako fotonin polarisaatio fotonin joutuessa mustaan aukkoon, ts onko mustalla aukolla jonkinlainen fotonin aiheuttama ”polarisaatio-informaatio” tai onko musta aukko täysi polarisaatiosta vapaa?
Kysymys liittyy ajatusleikkiin, jossa kaksi fotonia on lomittunut ja toinen fotoni joutuu mustaan aukkoon.
Jos fotonin mustaan aukkoon joutumisen jälkeen mitataan mustan aukon ulkopuolella olevan fotonin polarisaatio, niin tiedetäänkö myös tässä tilanteessa mustaan aukion joutuneen polarisaatio (ja pitäisikö sen jotenkin ”näkyä” mustan aukon toiminnassa)?
Ja jos oletetaan mustan aukon ajan myötä haihtuvan Hawkingin säteilyn myötä, niin tuleeko polarisaatio-informaatio sen myötä ”ulos” mustasta aukosta?
-
Vääntäisitkö rautalangasta, jos informaatio ei (edelleenkään) siirry valoa nopeammin, ”mikä” jos mikään siirtyy kun toista hiukkasta tarkkaillaan ja sen pari myöskin ilmaisee positionsa (tarkkailusta johtuen)?
Onko lomittuminen pikemminkin jakaantuneen tai jakaantuneiden hiukkasten ominaisuus kuin ”informaationsiirto”?
Tämä on mielenkiintoinen aihe. Tuon tähän yhden datapisteen. Kun aloin opiskella fysiikkaa, ajattelin jostain syystä että väärän ja oikean suhde on keskimäärin 50/50. Olin kuitenkin huomaavinani että oli – ja on edelleen – joitain kollegoita, joiden mielestä ihmisen ”kuuluu” luottaa referoituihin papereihin.
”Hajanainen eri suuntiin vaeltaminen on historiallisesti tuottanut merkittäviä läpimurtoja, vaikka suurin osa reiteistä päätyykin umpikujaan.”
Tällaista sosiologista asiantilaa kuvailee kaiketi parhaiten Friedrich Nietzsche: ”Synnyttääksesi tanssivan tähden, sisälläsi tulee olla kaaosta.”
Mutta joo, perustuuko tuo artikkeli todellisiin havaintoihin mustien aukkojen koosta, ja voiko tuon spekuloidun pimeän energian taustalla olla jokin kvanttigravitaatioefekti? (… jossa esim. vetävän massan kaarevuus aiheuttaa mahdollisen laajalle levittyvän vastakkaisen kaarevuuden. Jos hyvin kaarevalla aallolla on taipumus levitä, niin jotain vastaavaa voisi ilmetä myös avaruuden sisällä.)
Tutkijat julkaisivat kaksi artikkelia.
Ensimmäisessä he vertailivat mustien aukkojen massoja ei aikoina, ja totesivat, että myöhäisemmissä galakseissa näkyvät aukot ovat raskaampia kuin varhaisissa näkyvät.
Toisessa he olettivat, että kyse on siitä, että aukkojen massa kasvaa jostain tuntemattomasta syystä, ja osoittivat että tällöin aukkojen massan pitäisi kasvaa verrannollisesti avaruuden tilavuuteen. Tällöin niiden energiatiheys (eli energia/tilavuus) säilyisi vakiona, kuten tyhjön energialla.
He spekuloivat, että massan kasvu voisi liittyä siihen, että ei tiedetä, miten mustia aukkoja kuvataan laajenevassa avaruudessa. Itse asiassa tämä kuitenkin tiedetään, eikä siihen liity mitään massan kasvua.
Mielestäni ei ole mielekästä ruveta spekuloimaan, miten väärä idea olla jostain syystä olla oikein.
https://bigthink.com/starts-with-a-bang/black-holes-dark-energy/
Ethan Siegelin paneutuminen aiheeseen on mielekästä luettavaa.
Ainoat villat, jotka tutkimuksesta löydän, ovat:
– havaintoihin perustuvuus
– korrelaatiolöytö alle 5 sigman luotettavuudella
Näin ollen mitään kausaation päätelmää ei voi tehdä mustien aukkojen merkityksestä; ne voivat kasvaa luonnollisesti ja kausaatio korrelaatiolle (jos se varmistuu) voi löytyä konventionaalisista rakennemekanismeista.
Huonon tutkimuksen uutisoinnista tekee valitettavan yleinen menettely, jossa hehkutetaan teoreettista erikoisuutta, katsotaan sen vahvistamiselle havainto-olettama ja kuvitellaan osutun oikeaan havaintodatan osuessa olettamaan. Tieteellisesti kestävää on falsifiointi, jossa selitysmallia koetellaan havaintodatalla ja selvitetään pätevyysalue, jonka ulkopuolella se ei ainakaan toimi. Lopulta paradigma on se selitysmalli, jolla on siihen saakka tutkitun perusteella laajin pätevyysalue ja tasavertaisista Occamin partaveitsellä ajeltu paras kauneus eli yksinkertaisuus.
TÄHDET JA AVARUUS 19.2.2023:
”Tutkijaryhmä väittää – mustat aukot ovat vastuussa pimeästä energiasta”
Syksy Räsänen 18.2.2023:
”Mielestäni ei ole mielekästä ruveta spekuloimaan, miten väärä idea olla jostain syystä olla oikein”
.
Tällaista tämä on. Molemmat Ursan sivuilla. Toki Tähdet ja Avaruus antaa myös linkin kritiikkiin: https://bigthink.com/starts-with-a-bang/black-holes-dark-energy/
Kehotan jokaista lukaisemaan nimenomaan tämän kritiikkilinkin.
Kas vain, tosiaan.
Jutussa lukee: ”Joka tapauksessa nyt julkaistu tutkimus on poikkeuksellisen kiinnostava ja se on herättänyt paljon keskustelua tutkijoiden piirissä.”
Itse asiassa tällainen täysin virheellinen tutkimus on aika tavallista. Se keskustelu mitä olen nähnyt on johtunut siitä, että tutkimus on nostettu julkisuuteen, ei sen tieteellisistä ansioista.
https://www.avaruus.fi/uutiset/kosmologia-ja-teoreettinen-fysiikka/mullistava-vaite-mustat-aukot-ovat-vastuussa-pimeasta-energiasta.html
Jos mustat aukot kasvaisivat itsestään maailmankaikkeuden skaalatekijän kolmannessa potensissa, silloin ne olisivat (jos laskin oikein) kolminkertaistuneet massaltaan 5 miljardissa vuodessa ja 30-kertaistuneet 10 miljardissa. Vanhoja tähtiä on galaksissamme melko paljon, joten myös vanhoja tähdenmassaisia aukkoja pitäisi olla paljon. Jos väitetään että aukot kasvavat tuolla tavalla oudosti, niin Linnunradan tapaisissa galakseissa pitäisi olla yli tähdenmassaisia muutaman sadan tai tuhannen auringonmassan aukkoja aika paljon, ehkä jopa enemmän kuin nuoria tähdenmassaisia, koska Linnunradan tähtituotto on nykyään pienempi kuin se oli galaksin nuoruudessa. Luulisi että tuollainen näkyisi mm. gravitaatioaaltotapahtumien tilastoissa. Perinteisesti on ihmetelty pikemminkin keskiraskaiden aukkojen vähäisyyttä datoissa, eikä yliedustusta.
Ensiksihän on todettava, että kirjoittajien ehdottamaa kasvumekanismia ei ole olemassa. Mustien aukkojen kasvun reunaehdot laajenevassa maailmankaikkeudessa tunnetaan yleisen suhteellisuusteorian simulaatioista, eikä niihin liity mitään mysteeriä, toisin kuin mitä kirjoittajat väittävät.
Toisekseen isojen mustien aukkojen energiatiheys on paljon pienempi kuin pimeän energian energiatiheys. Sille on tiukat rajat havainnoista.
Ja niin edelleen.
Tai sitten pimeän energian energiataseen tulisi olla jotain aivan muuta kuin miten sen yleensä ymmärretään toimivan. Tutkimuksessa ei anneta mitään mielekästä käsittelyä tuolle vaatimukselle, joten on ad hoc -nosto eikä jatkoon.
Hyvä kirjoitus jälleen.
Tieteellisten tutkimuksien uutisointi tavallisissa lehdissä on tosiaan ongelmallista ihan näin maalikonkin näkökulmasta. Usein se ”totuus” unohtuu kaiken ”spekulaation ja villin ideoinnin” alle, enkä tosian puhu pelkästä fysiikasta.
Sinällään ideointi ja revittely kuuluu fysiikaan ( mahdollisuus uuden löytymiseen) mutta mikä on kokonaiskuva ja relevanttia onkin toinen asia.
Osin syy on varmasti lehdistön: Ei uutta standardimallissa vs. Pimeä aine on selitetty. Kumpi myy:) 🙂
Muistan joskus lukeneeni, miten Einsteinin suhteellisuusteoriasta uutisoitiin keisarillisen ajan Suomessa, ja se meni jotakuinkin näin: ”Uuden selityksen mukaan permannolle heitetyt kellot käyvät kaikki eri aikaa.” 🙂
Aivan, hyvä muistutus siitä että tiedotusvälineet ovat epäonnistuneet ennenkin, eikä se ole estänyt tiedettä saamasta tuloksia. Mutta nykyajan ongelma on että osa tutkijoista tavoittelee julkisuutta eikä keskity omaan tekemiseensä. Ehkä jopa väittävät että systeemi pakottaa.
Vaikka tutkijoita on Einsteinin aikaan verrattuna enemmän, merkittäviä keksintöjä tehdään samaa tahtia kuin aiempina vuosisatoina, eli 30-100 vuoden välein. Vähän tiheämmin kuin Linnunradassa räjähtää supernovia.
Seuraava Sabine Hossenfelderin (Ph.D, teor. fyysikko) tuore youtube-video nostaa erään ison ja mielenkiintoisen kissan pöydälle:
What’s Going Wrong in Particle Physics? (This is why I lost faith in science.)
https://www.youtube.com/watch?v=lu4mH3Hmw2o
Koska video ainakin osittain liittyy Syksyn teemaan, olisin kiinnostunut kuulemaan ajatuksia koskien Sabinen vlogia, jos ei tässä ketjussa niin kenties erillisen blogin yhteydessä. Aihehan on laaja ja ansaitsee ehkä ihan oman bloginsa Syksyltä.
Sabine Hossenfelderillä on sekä aiheellista että aiheetonta kritiikkiä hiukkasfysiikkaa kohtaan (mutta yleisesti ottaen hyvä, että hänenlaisiaan kriitikoita on). En yleensä jaksa katsoa videoita, mutta voisin ehkä kommentoida hänen arvosteluaan jossain vaiheessa. Pannaan mietintään.
Toinen asia mistä olisi kiva kuulla Syksyn kommentit on nämä tiedelehdet. Näitähän on jokunen kun mainitusta TM:stä ja hesaristakin tiedeosio löytyy. Mitkä olisivat suomenkielinen ja englanninkielinen tiedelehti jotka kannattaisi tilata?
Tähdet ja avaruus on tähtitieteen alalta hyvä lehti.
Englanninkielisistä suosittelen lehtiä Quanta ja Aeon.
https://www.quantamagazine.org/
https://aeon.co/science
Ilmeisesti on epäselvää miten mustat aukot kasvoivat niin nopeasti kosmoksen syntyaikoina. JWTS uusimmat havainnot kielii, että galaksit kehtittyivät myös nopeasti. Kenties pimeäenergia oli aiemmin vähemmän.
Pekka Janhusen kommentti oli hyvä: ”Aivan, hyvä muistutus siitä että tiedotusvälineet ovat epäonnistuneet ennenkin, eikä se ole estänyt tiedettä saamasta tuloksia. Mutta nykyajan ongelma on että osa tutkijoista tavoittelee julkisuutta eikä keskity omaan tekemiseensä. Ehkä jopa väittävät että systeemi pakottaa.”
Tämä pitää paikkansa muunkin kuin tieteen suhteen. Esim. Sanoma Median IS levittää pelkästään Ukrainan sotapropagandaa antamatta millekään muulle sijaa!
Tieteen popularisointi on vaikeaa. Ihmiset eivät tunne tieteen terminologiaa eivätkä edes perusteita. Oma väitöskirjani käsitteli sappihappojen solubilisaatio-ominaisuuksia. Tein siitä A4-kokoisen lehdistötiedotteen. Savon Sanomat julkaise sen sellaisenaan. Hesarin toimittaja päätti editoida minun tekstiäni sillä seurauksella, että 24 hiiliatomia sisältävistä sappihapoista tuli sinihappoa HCN! Hesari ei korjannut virhettään, vaikka pyysin sitä. Janne Virkkunen oli silloin Hesarin päätoimittaja.
Yleisesti ottaen jonkin teorian oikeaksi todistaminen on vaikeaa. Vaikka teoria antaisi oikean tuloksen kaikissa tunnetuissa tapauksissa, se ei takaa, että näin olisi jatkossa. Newtonin mekaniikalla selvittiin aika kauan, mutta lopulta suhteellisuusteoria syrjäytti sen tai Newtonin mekaniikka sisältyy uuteen teoriaan rajatapauksena. Teorian vääräksi osoittamiseen tarvitaan vain yksi koe!
Jätetään keskustelu sotauutisoinnista muille foorumeille.
Teorioiden osoittaminen vääriksi havainnoilla on itse asiassa hieman monimutkaisempaa, ks. https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/edistys-ja-rappio/