Arkisto

Monta roolia avoinna

31.5.2019 klo 22.16, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Tällä viikolla Helsingin yliopiston fysiikan osastolla oli Higgsin kenttään keskittyvä pieni konferenssi NonMinimalHiggs. Ohjelmassa oli teoreettisia pohdintoja, kokeita lähellä olevien mallien rakentamista ja havaintojen analysointia. Higgs nivookin yhteen useita hiukkasfysiikan ja kosmologian isoja kysymyksiä.

Higgsin kentän tunnetuin rooli lienee se, että se antaa massan kaikille tunnetuille hiukkasille (paitsi ehkä neutriinoille). Kun Higgsin hiukkanen (joka on kentän tihentymä) saatiin vuonna 2012 pitkän jahdin jälkeen kiinni, massojen mekanismista annettiin seuraavana vuonna Nobelin palkinto. Tämä oli kuitenkin vain välietappi, tutkimusmatka jatkuu.

Se, että hiukkasfysiikan Standardimallin hiukkaset vuorovaikuttavat Higgsin kentän kanssa, ja Higgsin kenttiä on vain yksi, on yksinkertaisin tapa antaa hiukkasille massa. Ennen Higgsin löytämistä oli pitkään tutkittu vaihtoehtoja, missä Higgsin kenttiä on useampia, niin että hiukkaset saavat massansa eri kentiltä. Näin käy esimerkiksi supersymmetrisissä malleissa. Toisaalta oli ehdotettu, että ehkä Higgs ei ole alkeishiukkanen, vaan koostuu muista hiukkasista, kuten protoni koostuu kvarkeista.

Tällaisia ideoita tutkitaan vieläkin tarkasti, ja konferenssissa käytiin läpi useita eri mahdollisuuksia. Niin teoriapuolen pohdinnat ja tarkasteluihin käytetyt ohjelmistopakkaukset kuin datatuotteet ja analyysin menetelmät ovat vuosien aikana hioutuneet tarkoiksi, mutta toistaiseksi vuosikymmenten työn tulos helppo tiivistää: mitään poikkeamia Standardimallista ei ole löytynyt.

Yksi ajankohtainen keskustelunaihe on se, millainen on seuraava hiukkaskiihdytin, joka porautuu Higgsin löytänyttä LHC:tä syvemmälle, minne se rakennetaan, millä aikataululla ja kenen rahoilla. Konferenssissa esiteltiin sitä, miten eri kiihdyttimet luotaisivat Higgsin ja muiden hiukkasten eri ominaisuuksia. Yhtenä perusteluna seuraavan sukupolven kiihdyttimille esitettiin, että ne pystyvät luotaamaan Standardimallia prosentin tarkkuudella, minkä suuruisia poikkeamia Standardimallista nykyiset mallit juuri ennustavat.

Perustelussa näkyy asialle omistautuneiden asiantuntijoiden näkökulmaharha: nykyiset mallit ennustavat prosentin suuruisia poikkeamia vain siksi, että isommat olisi jo nähty LHC:ssä. Vastaavasti edellisen sukupolven mallit ennustivat juuri sen suuruisia poikkeamia, mitä edelliset kiihdyttimet eivät olisi nähneet, mutta jotka olivat LHC:n ulottuvilla.

Oli erinomaisen perusteltua odottaa, että LHC löytää Higgsin hiukkasen (tai jotain eksoottisempaa), mutta sitä pidemmälle ei ole takeita. Nyt liikutaan avomerellä vailla tietoa siitä, koska maata löytyy, mutta on tietysti lohdullista ajatella, että huomenna horisontissa kajastaa uusi maailma. Tämä ei tarkoita sitä, etteikö kiihdyttimiä kannattaisi rakentaa: tuntemattomilla vesillä voi tehdä odottamattomia löytöjä, mutta on syytä olla rehellinen ehdotusten perusteista.

Tässäkin konferenssissa näkyi se trendi, että kaiken teoriasta ja huipulta alas rakennetuista yhtenäisteorioista puhutaan entistä vähemmän. Enemmän keskitytään rakentamaan tunnetulta pohjalta ylöspäin, ja katsomaan mitä tunnettujen asioiden läheisyydestä voisi löytyä.

Toinen selvä trendi on kosmologian nousu. Higgs voi olla vastuussa kosmisesta inflaatiosta, joka synnytti galaksien ja kaiken muun rakenteen siemenet. Vaikka näin ei olisi, Higgsin käytökseen varhaisessa maailmankaikkeudessa liittyy kiinnostavia kysymyksiä, kuten se, onko tyhjä avaruus vakaa vai voiko maailmankaikkeus tuhoutua noin vain.

Higgsiin liittyvän kosmologian tutkiminen on hyvä esimerkki siitä, miten ideat kulkeutuvat fysiikan alueilta toisille ja pölyttävät tutkijoita. Monia Higgsin kosmologiaan liittyviä aiheita ruvettiin tutkimaan vasta 2000-luvulla Higgsin hiukkaskiihdytintutkimuksen kehityksen myötä. Kyse ei niinkään ole siitä, että kiihdyttimet olisivat kertoneet tärkeää uutta tietoa: sitäkin oli, mutta enimmäkseen kaikki tarpeellinen tiedettiin jo 1980-luvulla. Tärkeämpää oli se, että kun Higgsistä puhuttiin ja vaihdettiin ideoita, niin siihen liittyviä kysymyksiä tultiin miettineeksi tarkemmin.

Yksi kosmologinen aihe, jota on tutkittu jo pitkään, on se, meneekö aineen ja antiaineen välisen epäsymmetrian alkuperä sekin Higgsin piikkiin. Kirjoitan tästä kiehtovasta mahdollisuudesta ehkä myöhemmin tarkemmin, tässä vain pikainen katsaus. Muinaisina aikoina Higgsin kentällä ei ollut erityistä suuntaa: kuten nestemäinen vesi, se oli samanlainen kaikissa suunnissa. Kun maailmankaikkeus oli sekunnin miljardisosan ikäinen, lämpötila laski niin alhaiseksi (miljoona miljardia astetta), että Higgsin kenttä jäätyi tiettyyn asentoon. Jäätyminen alkaa eri paikoissa eri aikaan, joten jäätyneet alueet muodostavat kuplia, jotka hiljalleen täyttävät koko avaruuden. Jos tämä tapahtuu tarpeeksi äkillisesti ja väkivaltaisesti, niin tapahtumassa saattaa syntyä enemmän hiukkasia kuin antihiukkasia. Kuplien törmätessä voi myös syntyä gravitaatioaaltoja, jotka taivaalle 2030-luvulla nouseva LISA-satelliitti voisi havaita.

Standardimallisssa Higgs kuitenkin jäätyy leppoisasti, niin että ei synny merkittävissä määrin antimaterian ja materian epäsuhtaa eikä gravitaatioaaltoja. Monissa Standardimallin laajennuksissa on toisin, ja asiaa voi ajatella myös niin, että jos LISA näkee tällaisia gravitaatioaaltoja, tämä olisi selvä merkki uudesta fysiikasta. Onkin kiinnostavaa, miten erilaisin tavoin hiukkasfysiikkaa nykyään luodataan: taivaalla kulkevat aika-avaruuden häiriöt voivat kertoa samasta asiasta kuin maanalaisten kiihdytinten törmäyksissä syntyvät hiukkaset.

12 kommenttia “Monta roolia avoinna”

Lentotaidoton sanoo:

1.6.2019 11:43

”Oli erinomaisen perusteltua odottaa, että LHC löytää Higgsin hiukkasen (tai jotain eksoottisempaa), mutta sitä pidemmälle ei ole takeita. Nyt liikutaan avomerellä vailla tietoa siitä, koska maata löytyy, mutta on tietysti lohdullista ajatella, että huomenna horisontissa kajastaa uusi maailma.”

Taas mielenkiintoinen kirjoitelma. LHC oli varta vasten rakennettu (etenkin kun Tevatron epäonnistui) etsimään ja löytämään Higgsin bosoni. Kun kirjoitit, että nyt ”piireissä” liikutaan mieluusti alhaalta ylös, niin kysymys kuuluu: ei siis ole mitään erityistä teoreettista ”jahdattavaa” – vai voisiko tällainen olla kuitenkin supersymmetria (ja sen kevein hajoamaton hiukkanen)?

Sitten Higgs ja tyhjö. Kirjoitit aiemmin että tyhjön vakaus liittyy monimutkaisesti Top-kvarkin massan teoriaan. Ymmärrän että tässä yhteydessä ehkä liian ”monimutkainen” selvitettäväksi, mutta voisitko mahdollisesti tulevaisuudessa kirjoittaa aiheesta laajemmin?

Higgsin kentän jäätyminen tiettyyn arvoon. Perustunee siihen, että kenttä on ilmeisesti inflaation kuluessa viuhtonut ON/OFF useitakin kertoja, mutta löytänyt jossain vaiheessa nykyisen miniminsä. Paitsi raju jäätyminen (246 GeV:ssä) ja mahdollinen aine/antiaine epäsuhta siinä rytäkässä, niin asia liittyy läheisesti yo. tyhjön vakauteen (eli siihen elämmekö väärässä tyhjössä).

Kaiken kaikkiaan kiintoisa pakkaus tuo Higgs. Ehkä jo HL-LHC tuo asiaan lisävaloa.

Vastaa
1. Syksy Räsänen sanoo:
  
  1.6.2019 14:30
  
  En tarkoita, että ei olisi jahdattavaa, vaan että ei ole mitään vankkaa syytä odottaa, että se on seuraaviem kiihdytinten ulottuvissa.
  
  LHC:n energioilla Standardimalli ilman Higgsiä ei enää ole matemaattisesti ristiriidaton teoria, eli jotain uutta oli pakko löytyä.
  
  Supersymmetrian rikkoutumisen energiaa (joka määrää supersymmetristen partnerien massan) voi sen sijaan työntää mielivaltaisen ylös. Odotettiin, että supersymmetria olisi löytynyt jo Tevatronissa, ja sitten LHC:ssä.
  
  En tiedä palaanko tuohon top-kvarkin massan vaikutukseen. Kaikki fermionit vetävät Higgsin itseisvuorovaikutusta heikommaksi sitä enemmän, mitä korkeammalla energialla ollaan. Top-kvarkki on raskain fermioni, eli vuorovaikuttaa Higgsin kanssa vahvimmin. Se voi vetää Higgsin itseisvuorovaikutusta niin alas, että se muuttuu negatiiviseksi ja potentiaalists tulee epästabiili.
  
  Higgsin kentän jäätyminen ei tässä liity inflaatioon, vaan tapahtuu paljon myöhemmin, sähköheikon siirtymän aikaan.
  
  Vastaa
Lentotaidoton sanoo:

1.6.2019 23:10

”Higgsin kentän jäätyminen ei tässä liity inflaatioon, vaan tapahtuu paljon myöhemmin, sähköheikon siirtymän aikaan.”

Juu tämä tietysti näin. Ajatukseni vain oli, että Higgsin kenttä inflaationkin aikana ilmeisesti sahasi on/off. Eli missä rajoissa lienee ollut kentän arvo tuolloin (en ole selvää vastausta löytänyt)? Vaikka sitten jäätyikin nykyiseen arvoonsa sähköheikossa symmetriarikossa.

Vastaa
1. Syksy Räsänen sanoo:
  
  2.6.2019 13:11
  
  Higgsin kentän arvo inflaation aikana riippuu siitä, oliko Higgs vastuussa inflaatiosta (ja jos oli, niin miten tarkalleen) ja inflaation aikaisesta energiatiheydestä. Nollasta eroava kuitenkin.
  
  [Korjaus: Higgsin kentän arvo voi olla inflaation aikana myös nolla.]
  
  Vastaa
  1. Eusa sanoo:
    
    2.6.2019 19:07
    
    Voiko käsityksesi mukaan olla mahdollista Higgsin kentän antipodaali luonne esim. siten, että vastakkaismerkkiset varaukset vuorovaikuttavat sen kanssa vastakkaisin potentiaalein ja siten Higgsin kentän arvo voitaisiin katsoa olevan keskimäärin nolla?
    
    Vastaa
    1. Syksy Räsänen sanoo:
      
      2.6.2019 19:10
      
      Tuolla mitä kirjoitit, ei ole mitään tekemistä sen kanssa, miten Higgsin kentän arvo määräytyy. Tämä riittäköön tästä.
      
      Vastaa
Markus sanoo:

2.6.2019 23:27

Kvarkeista puheen ollen: R.I.P. Murray Gell-Mann (1929-2019) — yksi 1900-luvun suurimmista yleisneroista ja fyysikoista.

Vastaa
Cargo sanoo:

4.6.2019 02:32

”Enemmän keskitytään rakentamaan tunnetulta pohjalta ylöspäin, ja katsomaan mitä tunnettujen asioiden läheisyydestä voisi löytyä.”

Havaintojen puutteessa teoreetikot ovat painelleet länget paukkuen syvälle metsään, tai ”deeply into the thicket of hypotheses”, kuten Einstein sanoisi. Eikö yksi lähestymistapa voisi olla kehittää täysin ongelmaton kvanttikenttäteoria, joka selittää nykyisen standardimallin, ja vasta sitten alettaisiin pohtimaan, miten uudet havainnot (mahdollisesti) laajentavat pitävällä matemaattisella perustalla olevaa teoriaa?

Vastaa
1. Syksy Räsänen sanoo:
  
  4.6.2019 13:27
  
  Standardimalli ei ole matemaattisesti ristiriidaton mielivaltaisen korkeilla energioilla. Ei siis ole mitään pitävää matemaattista rakennetta, joka kuvaisi sitä.
  
  Ks. https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/rajankayntia/
  
  Kvanttikenttäteorian tarkka matemaattinen muotoilu on kyllä kiinnostava matemaattinen ongelma (yksi Millennium-ongelmista), jonka ratkaisemisesta saattaa olla (tai saattaa olla olematta) hyötyä fysiikallekin.
  
  Tutkimus etenee aina moneen suuntaan samaan aikaa.
  
  Vastaa
Juha sanoo:

5.6.2019 12:53

Kuinka hyviä fyysikot noin yleisesti ovat todennäköisyysteoriassa? Eikö koko alkeishiukkaisfysiikka kannattaisi lähteä rakentamaan todennäköisyyskenttäteorian pohjalta? Tällöin hiukkasen mittaus/interaktio olisi realisaatio satunnaiskentän tn-tiheydestä. Voisiko tällä välttää ongelman, että ”todellisuus on outo”, joka seuraa siitä kun kaikki on rakennettu kaikki klassisen fysiikan pohjalle.

Vastaa
1. Syksy Räsänen sanoo:
  
  5.6.2019 13:34
  
  Kvanttikenttäteoriaa ei ole rakennettu klassisen fysiikan pohjalle. Tämä riittäköön tästä.
  
  Vastaa
Paluuviite: Kosmokseen kirjoitettua | Huonoin idea ikinä

Vastaa Peruuta vastaus

Maxwellin tiimalasi

15.5.2019 klo 22.51, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Luin Ari Tervashongan gradun Fysiikan referenssiraamin muutos: maxwellilaisen eetterihypoteesin teoriaperinne vuosina 1879–1916. Tämä kiinnostava opinnäytetyö käsittelee nimensä mukaisesti eetteriteorioiden kehitystä sähkömagnetismin kehittäjän James Clerk Maxwellin kuoleman ja yleisen suhteellisuusteorian löytämisen välisenä aikana. Eetteriteorialla ei ole merkitystä nykyfysiikalle mitä sisältöön tulee, mutta sen historia valaisee joitakin piirteitä tieteellisten ideoiden kehityksessä.

Niin fysiikan oppikirjoissa ja kursseilla kuin suurelle yleisölle suunnatuissa kirjoituksissa yleensä esitetään fysiikan kehityksestä yksinkertaistettu versio, missä on karsittu harhapolut ja keskitytään oikeisiin ratkaisuihin. Tämä auttaa ymmärtämään fysiikan teorioiden sisältöä, mutta voi hämärtää käsitystä siitä, miten teorioita kehitetään. Kuten Tervashonka kirjoittaa, tutkimuksen eteneminen ei koostu yksinkertaisista ongelma-ratkaisu-pareista, jotka seuraavat toinen toistaan. Enemmän kuin suoraa punosta, fysiikan kehitys muistuttaa verkkoa, joka kasvaa eri suuntiin, ja jonka osista suurin osa kuihtuu tarpeettomina pois vailla kosketusta todellisuuteen.

Maxwell tunnetaan siitä, että hän löysi sähkön ja magnetismin yhtenäisteorian, sähkömagnetismin. Sen merkitys sekä myöhemmälle fysiikalle että teknologisille sovelluksilla on mittaamaton. Sähkömagnetismi ennusti näkymättömän valon, eli radioaallot, infrapunasäteilyn ja niin edelleen, ja antoi alustan sähköisten ilmiöiden ymmärtämiselle – molemmilla on nykyteknologiassa keskeinen rooli. Se oli myös ponnistuslauta niin suppealle suhteellisuusteorialle, ja siten yleiselle suhteellisuusteorialle, kuin kvanttikenttäteoriallekin – eli molemmille tällä hetkellä perustavanlaatuisille teorioille.

Melko vähän muistetaan sitä, että Maxwell itse hahmotti sähkömagneettiset ilmiöt eetterin kautta. Kun valon ymmärrettiin olevan sähkömagneettista aaltoliikettä, heräsi kysymys minkä aaltoilusta oikein on kyse. (Tarkemmin asiasta täällä.) Jo aiemmin käytössä ollut käsite eetteri valjastettiin tähän rooliin. Eetterin ajateltiin olevan näkymätöntä ainetta, joka täyttää avaruuden kaikkialla ja vuorovaikuttaa tavallisen aineen kanssa, saaden aikaan kaikki sähkömagneettiset ilmiöt ja lämmön.

Maxwellin sähkömagnetismin menestyksen myötä eetterinkin suosio kasvoi. Tervashonka vertaa eetteriteorioiden kehitystä tiimalasiin, jonka uuma on Maxwellin teoria. Ennen Maxwellia oli kaikenlaisia malleja eetteristä, Maxwellin jälkeen suuri osa niistä karsiutui, ja eetteriteorioita rakennettiin lähinnä Maxwellin löytöjen ja ideoiden päälle.

Maxwell oli selittänyt sähkömagnetismia eetterin mekaanisten ominaisuuksien, kuten vieterien ja rattaiden avulla. Tervashongan mukaan Maxwell kuitenkin näki tällaiset ideat vertauskuvallisina tapoina hahmottaa uudenlaista fysiikkaa, eikä halunnut ottaa niitä turhan kirjaimellisesti. Maxwellin sähkömagnetismin teoriassa ei mitään eetteriä tarvitakaan.

Tämä on esimerkki siitä, miten perusteiltaan virheelliset ideat voivat joskus olla hyödyllisiä oikeiden selitysten löytämisessä, kun osaa pitää erillään rakennustelineet ja rakennuksen – ja kun käytössä on uusia havaintoja. Niels Bohrin vuonna 1913 esittämä atomimalli, missä elektronit kiertävät ydintä tiukoilla radoilla on toinen vastaava tapaus, missä yksityiskohdat ovat täysin väärin, mutta ydin ja havaintojen kuvailu oikea.

Maxwellin jälkeen tieteilijät kuitenkin yrittivät ymmärtää eetterin koostumusta sekä selittää havaintoja suoraan eetterimallien avulla, sen sijaan että olisivat vain käyttäneet mekaanisia vertauskuvia apuna niistä riippumattomien teorioiden rakentamiselle. Tämä oli umpikuja, ja ristiriitaisten ideoiden avulla päädyttiin usein selittämään sitä, miksei eetteriä oltu havaittu sen sijaan, että olisi onnistuneesti ennustettu havaintoja ja löydetty uusia ilmiöitä. Toisaalta tämä antoi lukuisia tilaisuuksia kehittää eetterille uudenlaisia ominaisuuksia selitykseksi sille, miksi sitä ei havaittu.

Nykynäkökulmasta eetteritutkimus näyttää hedelmättömältä. Tervashonka kuitenkin muistuttaa, että monet eetteriä tutkineet fyysikot olivat alansa huippua. Hän toteaa, että ideaa ei hylätty vaikeuksienkaan edessä, koska se olisi ollut vielä vaikeampaa kuin jatkaminen. Jos ei ole hyviä ideoita, on pakko käyttää huonoja. Vaihtoehtona olisi myöntää, että ei pääse enää eteenpäin jonkun asian tutkimisessa ja siirtyä tutkimaan jotain muuta. Vaikeutta tuskin vähensi se, että eetterin avulla haluttiin selittää lähes kaikki fysikaaliset ilmiöt. Se, että teorian ennusteet ovat pielessä (tai se ei ennusta mitään) ei riitä sen hylkäämiseen. Kuten yleensä, teoria hylättiin vasta kun keksittiin parempia selityksiä, osittain uusien havaintojen kautta.

Eetteriteorioiden loppuun vaikutti merkittävästi kaksi tapahtumaa. Ensinnäkin Albert Einsteinin esittämä suppea suhteellisuusteoria vuonna 1905 ratkaisi kaikki Maxwellin sähkömagnetismin ja Newtonin mekaniikan väliset ongelmat (muuttamalla jälkimmäistä), joilla oli motivoitu eetterin tutkimista. Toisekseen sähkövirtaa kuljettava elektroni löydettiin, minkä jälkeen sähkön selittämiseen ei tarvittu eetteriä. Kuten Tervashonka toteaa, teorioista luopuminen oli kuitenkin hidasta ja tapahtui eri tahtiin eri paikoissa. Elektronikin liitettiin ensin osaksi eetterimalleja, ja jotkut puolustivat eetteriteoriaa vielä 20 vuotta suppean suhteellisuusteorian löytämisen jälkeen.

Ratkaisevana tekijänä mainitaan usein Michelsonin ja Morleyn vuoden 1887 koe, joka ei löytänyt eetterituulta ja vahvisti epäilyksiä eetterin olemassaolosta. Tervashongan mukaan eetteriä kuitenkin puolustettiin kokeen jälkeen entistä vahvemmin. On vaikea olla vertaamatta tällaista suhtautumista viime vuosikymmenten tutkimukseen säieteoriasta kaikkien vuorovaikutusten yhtenäisteoriana, jota jatketaan teoreettisen edistyksen, ennusteiden ja kokeellisen näytön puutteesta huolimatta. Osa säieteoriayhteisöstä on reagoinut samalla tavalla siihen, että CERNin LHC-kiihdytin ei ole nähnyt merkkejä supersymmetriasta. Kummassakin tapauksessa teoriasta ei ole yhtä kiinnitettyä muotoilua, vaan erilaisia versioita. Jotkut niistä ennustavat, että kokeessa pitäisi näkyä tietynlainen signaali, toisten mukaan mitään ei pitäisi nähdä. Niinpä jos sopivia merkkejä olisi nähty, se olisi tukenut teoriaa, mutta niiden puute ei kumoa teoriaa.

Eetterin historiasta ei voi päätellä mitään siitä, onko säieteoria oikein, mutta se muistuttaa, miten kärkitutkijoiden hartaudella kehittämät kokonaiset viitekehykset voivat olla väärin, ja että ilman uusia havaintoja on vaikea löytää oikeita kysymyksiä, saati vastata niihin.

9 kommenttia “Maxwellin tiimalasi”

Pilkunviilaaja sanoo:

16.5.2019 10:48

Eikö pitäisi käyttää hypoteesi-sanaa mielummin kuin teoria? Vai oliko eetteriteorioille olemassa tutkimusnäyttöä?

Vastaa
1. Syksy Räsänen sanoo:
  
  16.5.2019 13:39
  
  Sanaa teoria ei käytetä pelkästään ideoista, jotka on kokeellisesti varmennettu, jos sitä tarkoitat.
  
  Käytän sanoja malli ja teoria tässä vähän sekaisin, niiden merkityksestä (siten kuin se fysiikassa yleensä ymmärretään) vähän täällä:
  
  http://www.tiede.fi/artikkeli/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/kaikki_jarjestyksessa
  
  Vastaa
Eusa sanoo:

16.5.2019 14:33

Oireellisinta nykyfysiikassakin on, että parametrien lisäyksille haetaan ”tukea” kuten pimeän aineen metsästys, eikä pitäydytä ennusteiden osoittamisessa vääriksi pätevyysalueen rajoja löytämällä ja siitä sitkeäsi teoriaa kehittämällä.

Vähintäänkin hämmentävää on ajatusrakennelmien kutsuminen teorioiksi, vaikka ne voivat olla mahdottomia falsifioida eli löytää niitä pätevyysalueen rajoja.

Kaikki teoriathan ennustavat väärin. Kvanttiteorian huikeat desimaalitarkkuudetkin perustuvat hyvin rajattuun pätevyysalueeseen; vuorovaikutukset kontrolliolosuhteissa.

Säikeet eivät ole edes malli vaan lähinnä matematiikkaa, eikös vain?

Ihmisen kaipuu yhteen totuuteen näkyy yhtenäisteorian haikailussa – jos sellainen olisikin, todellisuus perustuisi matematiikalle ja ehkä voisi jokin fraktaalimatematiikka ollakin, mutta tuskin sen keksimisestä juurikaan mitään hyötyä fysiikalle olisi. Nyt esim. kvanttimekaniikka ja yleinen suhteellisuus täydentävät hyvin toisiaan – moni on sitä mieltä, ettei gravitaation kvantittaminen ole edes oikea kysymys.

Vastaa
Mikko Väyrynen sanoo:

16.5.2019 14:52

Sana eetteri on teorioissa korvattu sanalla kenttä niin kuin tuossa totesit.
Vuoden 1887 koe modernisoitiin onnistuneesti kun Gravity Probe B saatiin valmiiksi ja ligo todisti että gravitaatio kulkee samaa nopeutta kuin valo, eli siis samassa kentässä. Ongelmana eetterissä on lähinnä se ettei sitä keksitty 1700 luvulla vaan on esihistoriallista alkuperää ja siihen liitetään myös muita ominaisuuksia, kuten henkiä sekä telepatiaa ja sen myös tiedettiin olevan elossa, tästä lähtökohdasta on vaikeaa lähteä rakentamaan mitään kansan hyväksymää kaupallista tuotteistusta, joten sanaa eetteri ei ole voinut edes mainita joutumatta naurunalaiseksi, propsit siitä

Vastaa
1. Syksy Räsänen sanoo:
  
  16.5.2019 15:04
  
  En sanonut, että sana eetteri on korvattu sanalla kenttä.
  
  Vastaa
Lentotaidoton sanoo:

18.5.2019 11:07

Räsänen: ”Eetterin historiasta ei voi päätellä mitään siitä, onko säieteoria oikein, mutta se muistuttaa, miten kärkitutkijoiden hartaudella kehittämät kokonaiset viitekehykset voivat olla väärin, ja että ilman uusia havaintoja on vaikea löytää oikeita kysymyksiä, saati vastata niihin.”

Useat (ehkä enemmistö) fyysikoistakin silti kirjoittavat (ainakin populaariesityksissä) että tie Standarditeoriasta eteenpäin käy supersymmetrian ja ehkä GUTien kautta tai ilman niitä nimenomaan säieteoriaan/teorioihin. Toinen, mikä aina muistetaan mainita, on Loop Quantum Theory vaikka sen ulottuvuusaste ei edes teoriassa ylety yhtä pitkälle kuin esim M-teoria (eli se ei väitäkään olevansa TOE).

Onko niin, että yleisölle on väkisinkin kuitenkin annettava JOKIN selitys? Vai johtuuko se siitä, että monilla on näyttöjen puutteesta huolimatta lähes jumalainen usko malleihinsa?

Standardimallilla on valtava empiirinen todistusaineisto, mutta silti tiedämme sen monet puutteet. Eli tilausta sen ylittäville teorioille toki on. Elämme jännittäviä aikoja, mutta täytyy sanoa, että jännitettävyys on teoriapuolen osalta aikalailla latkuuntunut vuosikymmenien aikana olemattoman näytön puutteessa. Mutta tietenkin sen, että minä en ymmärrä, ei tarvitse olla edes suuntaa antavaa.

Vastaa
1. Syksy Räsänen sanoo:
  
  19.5.2019 18:05
  
  Suurelle yleisölle tarkoitettujen kirjojen kirjoittajat eivät ole edustava otos fyysikoista.
  
  Säieteoria on epäilemättä alan tutkijoiden keskuudessa suosituin ehdokas kaiken teoriaksi. Yksi syy on se, että parempaakaan vaihtoehtoa ei ole löydetty.
  
  Mutta en tiedä kuinka moni yhteisön jäsen suhtautuu säieteoriaan tai supersymmetrisiin suuriin yhtenäisteorioihin millaisella varmuudella. Isolla osalla alan tutkimuksesta ei ole kummankaan kanssa mitään tekemistä.
  
  Jos ei pidä säieteoriaa relevanttina oman tutkimuksen kannalta, niin tuskin lähtee kirjoittamaan kirjaa missä kertoo asiasta.
  
  Säieteoriaan kriittisesti suhtautuvia kirjojahan on tullut, kuten Lee Smolinin The Trouble with Physics, Peter Woitin Not Even Wrong ja Lawrence Kraussin Hiding in the Mirror.
  
  Vastaa
Erkki Kolehmainen sanoo:

20.5.2019 07:11

”Suurelle yleisölle tarkoitettujen kirjojen kirjoittajat eivät ole edustava otos fyysikoista.”
Ei tietenkään. Siitä huolimatta, että he ”tuhlaavat” aikaansa suuren yleisön valistamiseeen, he voivat olla merkittäviä myös fysiikan kehityksen kannalta. Esim. Stephen Hawking.

Vastaa
Kari sanoo:

28.5.2019 11:03

Tieteen popularisointi on tarpeellinen mutta haastava alue. Iso ongelma siinä on, että tieteen popularisoijat, huonot opettajat ja TV:n tiededokumentit joskus käyttävät alkeellisia mielikuvia ja vertauskuvia jonkin fysiikan ilmiön tai suuruusluokan havainnollistamiseen tavalla, joka voi olla täysin harhaanjohtava tai vielä vaikeammin tajuttava kuin se itse ilmiö. Jospa tässä on merkittävä syy siihen, että maailmalle syntyy sellaisia hassuja liikkeitä kuin ’flat earth society’. Jos tieteellis-kriittisin silmin katsoo niitä selityksiä mitä esim. Maan pallomaisuuden puolesta annetaan, niin usein ne eivät ole kovin hyviä, jos niitä tiedekriittisin silmin lukee. Lisäksi niihin liittyy tarpeetonta ”vastapuolen” halventamista. Kukapa meistäkään haluaisi kuunnella sellaista opettajaa, joka luennon alussa haukkuu kuulijansa mahdollisimman loukkaavin tavoin?

Mitä tieteen teorioiden hylkäämiseen tulee, tieteen historia on mielestäni näyttänyt, että virheellinen teoria ei kuole sen takia, että joku todistaa sen vääräksi vaan sen takia, että sukupolvi joka siihen uskoi, kuolee pois.

Vastaa