Arkisto


Toinen donitsi

16.5.2022 klo 12.06, kirjoittaja
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Viime torstaina Event Horizon Telescope (EHT) -tutkimusryhmä julkisti ensimmäisen kuvan Linnunradan keskustassa lymyävästä mustasta aukosta. Samalla julkaistiin ryhmän ensimmäiset tutkimustulokset siitä. Vuonna 2019 ryhmä oli tuonut julki kuvan ja tulokset galaksin M87 keskustan mustasta aukosta. Molemmat kuvat perustuvat vuonna 2017 tehtyihin havaintoihin.

Linnunradan keskustaa kiertävän kuuman aineen keskellä lymynnee musta aukko. (Kuva: EHT Collaboration.)

EHT-ryhmän jäsen Heino Falcke puhuu etänä havaintojen tekemisestä ja merkityksestä Helsingin yliopiston Exactumin Linus Torvalds -salissa (Pietari Kalmin katu 5). Tapahtumaa voi seurata myös etäyhteyksin. (Tiedote täällä, Zoom-linkki tässä.) Paikan päällä ovat Kaj Wiik Tuorlan observatoriosta Turun yliopistosta ja Esko Keski-Vakkuri Helsingin yliopistosta. Wiik on EHT-ryhmän jäsen ja puhuu suomalaisten yliopistojen osuudesta projektissa, Keski-Vakkuri on tutkinut mustien aukkojen kvanttifysiikkaa ja puhuu niiden teoriasta. Puhujat myös vastaavat yleisön kysymyksiin. Minä juonnan tilaisuuden.

EHT:n kuvan rakentaminen ja analysoiminen Linnun radan mustasta aukosta kesti kolme vuotta kauemmin kuin galaksin M87 tapauksessa, koska Linnunradan musta aukko on pienempi. Sen massa on noin neljä miljoonaa Auringon massaa ja säde noin 12 miljoonaa kilometriä. Galaksin M87 keskustan mustan aukon massa on seitsemän miljardia Auringon massaa. Mustien aukkojen säde on verrannollinen niiden massaan, joten galaksin M87 musta aukko on vastaavasti noin tuhat kertaa niin paksu kuin Linnunradan lajitoverinsa. Linnunradan musta aukko on kuitenkin myös noin tuhat kertaa lähempänä meitä, vain noin 26 000-27 000 valovuoden päässä.

Molempien mustien aukkojen koko taivaalla on siis Maasta katsottuna suunnilleen sama: yhtä iso kuin Kuussa olevan donitsin reikä. Linnunradan mustan aukon kuvan kokoaminen kesti kauemmin siksi, että sen ympäristö muuttuu nopeammin. Mustan aukon lähellä aine kiertää lähes valonnopeudella. Mitä pienempi aukko, sitä lyhyemmässä ajassa aine pyörii sen ympäri ja sitä nopeammin kuva muuttuu. Galaksissa M87 tyypillinen aika muutokselle on viidestä päivästä kuukauteen, Linnunradan aukon tapauksessa 4-30 minuuttia. Nyt julkaistut tulokset perustuvat 32 tunnin havaintoihin. Tässä ajassa galaksin M87 jättiläinen ei juuri muutu, mutta aine ehtii kiertää Linnunradan mustan aukon monta kertaa.

Se, että mustan aukon tienoo käy läpi monta kierrosta havaintojen aikana vaikeuttaa tarkan kuvan ottamista. Toisaalta sen takia saadaan edustavampi otos systeemin kehityksestä. Näin voidaan olla varmempia siitä, että kuvassa näkyvät rakenteet ovat tyypillisiä eivätkä ohimeneviä piirteitä, joita vain sattui olemaan näköpiirissä kun kuva otettiin.

Uusi kuva näyttää päällepäin samanlaiselta kuin kolme vuotta sitten paljastettu: hohtava donitsi, jonka keskellä on musta alue. Näennäisen yksinkertaisen kuvan takana on monimutkainen prosessi.

EHT koostuu ympäri maailmaa olevista antenneista, jotka mittaavat Linnunradan keskustasta tulevaa sähkömagneettista säteilyä millimetrin aallonpituudella. Antennien havainnot nivotaan yhteen niin että ne toimivat kuin yksi Maapallon kokoinen teleskooppi. Mitä isompi teleskooppi, sitä tarkempi kuva – jos haluttaisiin nähdä vielä pienempiä yksityiskohtia, osa havaintolaitteista pitäisi lähettää avaruuteen.

Koska EHT-teleskooppeja on vain muutamassa paikassa eikä kaikkialla Maapallolla, ne kuvaavat vain osan kohteestaan. Kun Maa pyörii, teleskooppien katsoma kohta taivaalla muuttuu, ja kunkin teleskoopin näköala piirtää viivan taivaalle. Näiden viivoja pohjalta pitää sitten tehdä paras mahdollinen arvaus siitä, miltä kohde näyttää. Tieteellisessä artikkelissa on esitetty erilaisia vaihtoehtoja kuvalle, joista julkisuustarkoituksia varten on valittu yksi.

Havaintoa tulkitaan vertaamalla sitä malleihin siitä, miten hiukkaskeitto liikkuu ja vuorovaikuttaa mustan aukon ympärillä, ja miten ympäristön tähdistä vuotaa ainetta mustaan aukkoon. Linnunradassa on se etu verrattuna galaksiin M87, että Linnunradan keskustasta on paljon havaintoja eri aallonpituuksilla. Esimerkiksi tähtien liikkeet mustan aukon ympärillä on mitattu huolella, ja sen massa on määritetty niistä tarkasti. Näistä havainnoista myönnettiin vuonna 2020 Nobelin palkinto. Lähimmän tähden pienin etäisyys mustasta aukosta on noin tuhat kertaa mustan aukon säde, kun taas EHT:n erotuskyky riittää havaitsemaan noin neljän säteen kokoisia tapahtumia.

EHT:n analyysi alleviivaa sitä, miten tärkeää on yhdistää eri havaintoja samasta kohteesta, mikä on yksi nykyisen astrofysiikan ja kosmologian tärkeitä piirteitä. Tässä tapauksessa eri havaintoja on niin paljon että yksikään EHT-ryhmän tutkimista malleista mustalle aukolle ja sen ympäristölle ei pysty selittämään niitä kaikkia. EHT:n ja muiden havaintolaitteiden havainnot sopivat mallien ennusteisiin erikseen, mutta eivät yhdessä. Keskeinen ongelma on se, että mustan aukon ympäristö on rauhallisempi kuin mitä mallit ennustavat.

Toisin kuin galaksissa M87, Linnunradan mustalla aukolla ei ole näkyvää hiukkassuihkua, ja se syö vain sadasmiljoonasosan Auringon massaa vuodessa. Koska aukon ympäristössä on vähemmän ainetta, se on läpinäkyvämpi ja helpompi mitata. Toisaalta ilman suihkua aukon pyörimissuuntaa ei saada erikseen mitattua.

Mallien kyvyttömyys selittää havaintoja ei ole sikäli vakavaa, että EHT-ryhmä ei ole käynyt kaikkia mahdollisuuksia läpi, esimerkiksi läheisten tähtien ja mustan aukon kiekon vuorovaikutusta on käsitelty varsin yksinkertaisesti.

Kuten galaksin M87 kuvaa, myös uusia havaintoja voi käyttää yleisen suhteellisuusteorian testaamiseen. Yksi keskeinen kysymys on se, onko donitsin reikä todella musta aukko. Lehdistötiedotteen ja tieteellisen artikkelin vertaaminen havainnollistaa tieteellisen esityksen ja myyntipuheen välistä eroa.

Tiedotteen mukaan ryhmän tulokset tarjoavat ”ylivertaista” todistusaineistoa siitä että kyseessä on musta aukko. Tieteellisessä artikkelissa taasen kerrotaan, että vaikka on ”ylivertaista” todistusaineistoa siitä, että Linnunradan keskustassa on paljon massaa hyvin pienessä tilassa, se onko kyseessä musta aukko on vielä auki.

On hieman vaikea sanoa, milloin kysymyksen voisi sanoa ratkaistuksi. Havainnot ovat täysin sopusoinnussa yleisen suhteellisuusteorian kanssa, mutta mihin tarkkuuteen pitäisi yltää?

Yleisen suhteellisuusteorian mustan aukon ennusteiden vertaaminen kilpailijan ennusteisiin kertoo, milloin havainnot pystyvät erottamaan ne toisistaan. Onkin esitetty kokonainen eläintarha vaihtoehtoja mustille aukoille. EHT:n havaintojen perusteella voidaan sulkea pois ainakin se, että Linnuradan keskustassa olisi bosonitähti mustan aukon sijaan, ja joitakin muitakin eksoottisia vaihtoehtoja, mutta ei kaikkia. Yksikään kilpailijoista ei kuitenkaan nouse yli muiden.

Toinen mahdollisuus on testata mustien aukkojen yleisiä ominaisuuksia ja todeta jossain enemmän tai vähemmän mielivaltaisessa vaiheessa, että nyt mahdolliset poikkeamat ovat niin pieniä, että kyseessä on musta aukko.

Mustien aukkojen keskeinen ominaisuus on se, että niillä on tapahtumahorisontti, eli pinta josta voi sujahtaa ongelmitta sisään, mutta jonka takaa ei voi koskaan palata. Tavallisten kappaleiden pinta sei sijaan joko heijastaa säteilyä, tai sitten imee sitä ja säteilee toisella aallonpituudella takaisin. Linnunradan keskustan kappaleesta ei näy sen enempää heijastunutta kuin mitään muutakaan säteilyä, vaikka siihen valuu koko ajan hiljakseen ainetta. EHT:n havainnot sulkevat pois sen vaihtoehdon, että tuo kappale imisi ja säteilisi sitten eri aallonpituudella kaiken säteilyn. Ne myös sulkevat pois sen, että se heijastaisi yli 30% siihen tulevasta säteilystä.

Kaikkiaan uusista havainnosta saadut rajat poikkeamille yleisestä suhteellisuusteoriasta ovat suunnilleen kaksi kertaa niin hyvät kuin galaksin M87 mustasta aukosta ja samaa luokkaa gravitaatioaaltohavainnoista saatujen rajojen kanssa. Tosin gravitaatioaallot testaavat yleistä suhteellisuusteoriaa monipuolisemmin, koska niiden yksityiskohtiin vaikuttaa sekä se miten niitä synnyttävät kappaleet kiertävät toisiaan että se millaisia aallot ovat ja miten ne etenevät. Valokuvat mustista aukoista eivät testaa jälkimmäistä.

Vuonna 2017 EHT kuvasi Linnunradan keskustaa viisi yötä, ja nyt tehty analyysi perustuu vain kahteen. Yhtenä havaintoyönä, jota ei ole vielä analysoitu,  Linnunradan mustan aukon ympäristössä näkyi lieska, mikä on erityisen kiinnostavaa. Ryhmä teki havaintoja valon kirkkauden lisäksi myös sen polarisaatiosta, mikä kertoo mustan aukon tienoon magneettikentästä. (Galaksin M87 polarisaatiohavainnot onkin jo julkaistu.) Ryhmä on myös vuoden 2017 jälkeen tehnyt lisää havaintoja paremmilla laitteilla.

Uusien havaintojen avulla on tarkoitus saada selville mustan aukon rakenteen kehitys ajassa. Toisin sanoen kuvan sijaan on luvassa elokuva, joka näyttää, mitä noilla tienoilla oikein tapahtuu – tai siis tapahtui 26 000-27 000 vuotta sitten, vähän sen jälkeen kun neandertalilaiset olivat Maassa kuolleet sukupuuttoon.

Kaikenlaisiin aihetta koskeviin kysymyksiin saa vastauksia 30. toukokuuta.

Päivitys (17/05/22): Tuotu tiedote tilaisuudesta näkyvämmin esille ja lisätty Zoom-linkki.

12 kommenttia “Toinen donitsi”

  1. Eusa sanoo:

    Aika yllättävä yhteensattuma tuo, että aukko näkyy suuntaamme renkaana – eikö olisi voinut odottaa, että keskiön lävistäisi kertymäkiekon valonlähde?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Kiekko on ohuempi kuin miltä kuvassa näyttää. Se näyttää paksulta siksi, että EHT:n tarkkuus ei riitä sen yksityiskohtien erottamiseen. En tiedä, peittäisikö kiekko mustaa aukkoa vaikka katsoisimme sitä suoraan kiekon suunnasta (mikä on epätodennäkäistä).

      Ks. kuva 5 tässä EHT-ryhmän artikkelissa: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac6674#apjlac6674f5

      1. Eusa sanoo:

        Elokuussahan jo Webb Telescope kääntää katseensa kohteeseen ja saanemme lisää valaistusta asiaan.

  2. miguel sanoo:

    Toisin, kuin M87 kuvassa, jossa ”kirkastumat” ovat keskityneet aukon alapuolelle, niin tässä uudessä ne ovat vähän kuin kolmiona aukon ympärillä. Onko sille joku selitys?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Tosiaan. Tuo piirre näyttää vieläpä olevan suhteellisen stabiili (se näkyy eri versioissa kuvasta). En tiedä sen merkitystä.

      1. Eusa sanoo:

        Mitään ainettahan ei äärellisessä havaintohistoriassa voi havainnossa päästä sulkeutuneen tapahtumahorisontin läpi. Kaikkina aikoina kertynyt materiaali näkyy kuvassa säteillen eri asteisesti punasiirtyneenä.

        Voisi arvella, että kyse on tuon aineksen järjestymisestä – vrt. Jupiterin napa-alueen kuusikulmiomuodostelma.

      2. Cargo sanoo:

        Voisiko tuo kirkkausvaihtelu antaa vihiä tapahtumahorisontin geometriasta? Jos kuvan keskellä möllöttäisi vain symmetrinen musta pallo, niin sellainen symmetria voisi periytyä kiertävän aineen kiekkoon?

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          Linnunradan musta aukko pyörii, kuten muutkin mustat aukot. Tämän takia sen tapahtumahorisontti ei ole pallomainen. Yleisessä suhteellisuusteoriassa se ei kuitenkaan saa aikaan tällaisia rakenteita. EHT-ryhmä on tutkinut erilaisia vaihtoehtoja yleisen suhteellisuusteorian mukaiselle horisontille, mutta tuolla tavalla epäsymetristä horisonttia ei ole tutkittu. On kuitenkin luultavampaa, että kyseinen rakenne liittyy kiertymäkiekon ominaisuuksiin.

          1. Cargo sanoo:

            Voisiko sellainen ominaisuus olla vaikkapa se, että kiertonopeudessa on vaihtelua, mikä saa aineen jossakin kohtaa tiivistymään ja sitä kautta kasvattaa säteilyn intensiteettiä? Sitten tuosta kuvasta tuli assosiaatio atomien orbitaaleihin, ja googlettamalla löytyi mm. ”Modelling astrophysical discs reveals the emergence of Schrödinger’s equation”.

          2. Syksy Räsänen sanoo:

            En tunne kiekon fysiikkaa, mutta tuskin.

            Orbitaaleilla ei ole asian kanssa mitään tekemistä, tässä on kyse klassisesta fysiikasta.

  3. Jari Lilja sanoo:

    Olisiko tähän luentoon saatavilla linkki?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Linkki on tiedotteessa. Linkkaan sen selvemmin, kiitos kysymästä.

      https://www.helsinki.fi/fi/uutiset/avaruus/linnunradan-musta-aukko-pystytty-kuvaamaan-heino-falcke-luennoi-305

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Kasvu vastaan kehitys

26.4.2022 klo 22.22, kirjoittaja
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Minkä takia maailmankaikkeuden laajeneminen on kiihtynyt muutaman viime miljardin vuoden aikana? Tämä on yksi kosmologian suuria kysymyksiä, ja siihen tarjotaan yleensä kahta mahdollista vastausta.

Voi olla, että maailmankaikkeus on täynnä tuntematonta ainetta, jonka gravitaatio on hylkivä. Tai sitten gravitaatio onkin sellainen, että isoilla etäisyyksillä aineen tai avaruuden osat hylkivät toisiaan, sen sijaan että vetäisivät puoleensa.

Edellinen vaihtoehto tunnetaan nimellä pimeä energia, jälkimmäisessä on kyse yleisen suhteellisuusteorian muokkaamisesta. (Kolmas vaihtoehto, jonka mukaan kiihtyvä laajeneminen johtuu kosmisten rakenteiden muodostumisesta, vaikuttaa nykyään epätodennäköiseltä.)

Tällä hetkellä lähes kaikki havainnot sopivat yhteen sen kanssa, että kiihtyvä laajeneminen johtuu tyhjön energiasta tai kosmologisesta vakiosta. Tyhjön energia on yksinkertaisin pimeän energian muoto: se on tyhjään tilaan liittyvää energiaa, ja sitä on yhtä paljon kaikkialla ja aina. Kosmologinen vakio taasen on yksinkertaisin tapa muokata yleistä suhteellisuusteoriaa: se johtaa siihen, että tyhjän avaruuden osat hylkivät toisiaan samalla tavalla kaikkialla ja aina. Matemaattisesti tyhjön energia ja kosmologinen vakio ovat identtisiä, ja lepsut kosmologit käyttävät termejä joskus sekaisin.

Vain nämä yksinkertaisimmat vaihtoehdot ovat samanlaisia: monimutkaisempien pimeän energian ja muokatun gravitaation vaikutus eroaa toisistaan. Tämän eron etsiminen on yksi ensi vuonna taivaalle laukaistavan Euroopan avaruusjärjestö ESAn Euclidsatelliitin tavoitteista.

Markkinoilla lienee satoja pimeän energian malleja, sekä maltillisempi määrä muokattuja gravitaatioteorioita kiihtyvän laajenemisen selittämiseksi. Kukin malli ennustaa, miten maailmankaikkeuden laajenemisnopeus on muuttunut miljardien vuosien aikana. Ennusteissa on yleensä enemmän tai vähemmän säätämisen varaa. Jos havaitaan maailmankaikkeuden laajenemisen poikkeavan tyhjön energian ennusteista tietyllä tavalla, tämä osoittaa monta mallia vääriksi, mutta vielä luultavasti löytyy sekä niin pimeän energian kuin muokatun gravitaation malleja, jotka sopivat havaintoihin. Jos havainnot olisivat niin yllättäviä, että kukaan ei olisi sattunut esittämään sopivaa mallia, niin teoreetikot sorvaisivat sellaisen parissa päivässä.

Koko muokatun gravitaation mahdollisuuden poissulkeminen on siis hankalampaa kuin yksittäisten mallien testaaminen. Se on kuitenkin mahdollista käyttämällä hyväksi sitä, että pimeä energia ja muokattu gravitaatio eivät vaikuta ainoastaan avaruuden laajenemiseen, vaan myös siihen, miten rakenteet kehittyvät.

Mitä nopeammin avaruus laajenee, sitä vaikeampi gravitaation on kasata ainetta rakenteiksi kuten galaksiryppäiksi. Tyhjön energia ja kosmologinen vakio eivät vaikuta rakenteiden kehitykseen muuten kuin muuttamalla laajenemisnopeutta. Mutta monimutkaisempi pimeä energia tai muokattu gravitaatio vaikuttaa rakenteiden muodostumiseen myös suoraan. On esimerkiksi vaikea muuttaa gravitaatiota siten, että se mullistaa avaruuden laajenemisen vaikuttamatta myös siihen, miten galaksit vetävät toisiaan puoleensa.

Vaikka säätäisi yhden pimeän energian mallin ja toisen muokatun gravitaatiomallin siten, että niiden vaikutus avaruuden laajenemiseen on tismalleen samanlainen, ne vaikuttavat eri tavalla rakenteiden kehitykseen. Niinpä vertaamalla avaruuden laajenemista ja rakenteiden kehitystä toisiinsa pystyy selvittämään, onko vastuussa outo aine vai kumma gravitaatio.

Euclid luotaa kolmanneksen taivasta miljardien valovuosien syvyyteen. Satelliitti havaitsee yli miljardi galaksia, ja mittaa valon taipumisesta johtuvan niiden muodon vinoutuman. Gravitaation muokkaaminen vaikuttaa siihenkin, miten kappaleet taivuttavat valoa, kun taas pimeä energia ei muuta sitä.

Rakenteiden kehityksen ja valon taipumisen tarkat mittaukset suurelle joukolle kohteita ovat vaativia. Niinpä emme vielä tiedä hyvin sitä, kuinka paljon laajenemisen ja rakenteisen kehityksen suhde voi poiketa yleisen suhteellisuusteorian ennusteesta – nykyiset virherajat ovat sadan prosentin luokkaa.

Euclidin tarkkojen mittausten odotetaan kaventavan poikkeamien mahdollista suuruutta kymmenen prosentin tiimoille. Tai sitten voi käydä niin, että havaitaan poikkeamia, ja pystytään niiden avulla erottelemaan pimeä energia ja muokattu gravitaatio toisistaan. Ei kuitenkaan ole takeita siitä, etteivätkö tyhjön energian ennusteet osu oikeaan Euclidin kohdallakin, eli että mitään poikkeamia ei nähdä – kosmologisten havaintojen tekeminen on pimeässä huutamista vastakaikua toivoen.

Mutta se, että tyhjön energian ennusteista on havaittu yksi laajenemisnopeuteen liittyvä tilastollisesti erittäin merkittävä poikkeama, joka huolellisen tarkastelun jälkeen on aina entistä vakaammalla pohjalla, viittaa siihen, että on uutta löydettävää. Se, että kyseistä poikkeamaa ei ole osattu selittää saa odottamaan Euclidin havaintoja sitä innokkaammin.

25 kommenttia “Kasvu vastaan kehitys”

  1. Tyhjiöenergian,selittämiseksi, yksi tapa olisi löytää pieni luku 1e-120. Jos on niin että tyhjiömme on Higgsin potentiaalin paikallinen tai globaali minimi, silloin se on – kuten kaikki minimit – likimain paraabeli. Voisivatkohan ei-paraabelisuuteen liittyvät epäharmoniset korjaukset antaa luokkaa 1e-120 olevaa lukua? En tiedä olisiko relevantti fluktuaatioiden suuruusluokka minimin ympärillä maailmankaikkeuden (ajasta riippuva) lämpötila, vai jonkin keveimmän stabiilin hiukkasen lepomassa., jolloin se olisi lakannut riippumasta ajasta jostain epookista alkaen.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Tyhjön energian suuruutta ei osata laskea missään realistisessa mallissa. Monia ideoita on esitetty siitä, miksi tyhjön energia on niin paljon pienempi kuin hiukkasfysiikan skaalat, mutta ei tiedetän onko mikään niistä oikein.

  2. Xyzzy sanoo:

    Onko mahdollista, että maailmankaikkeus ei laajenekkaan kiihtyvästi, vaan kyseessä on jonkinlainen systemaattinen virhe niissä menetelmissä, joilla laajenemisen kiihtyminen on mitattu/havaittu?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Tätä on tutkittu paljon, ja kysymys on sivunnut omia tutkimusaiheitani. Tästä on niin paljon erilaisia mittauksia, että kyse ei voi olla yksittäisen kokeen mittausongelmista. On sitten eri kysymys, voiko kokeiden tulkitsemisessa käytetty viitekehys olla perusteiltaan virheellinen.

      Tämä ei vaikuta todennäköiseltä, mutta sitä voi vielä järkevästi epäillä, ja erilaisia ideoita on esitetty esim. siitä, että maailmankaikkeuden rakenteiden vaikutus havaintoihin ja valon kulkuun on johtanut harhaan.

      Tässä skeptinen artikkeli Subir Sarkarilta (hän oli de facto esihenkilöni Oxfordin yliopistossa): https://inference-review.com/article/heart-of-darkness

  3. Martti V sanoo:

    Tyhjöenergia on kaikkialla, mutta siitä huolimatta galaksit eivät sisältä laajene. Tämä tarkoittanee sitä, että kappaleet ovat hienoisessa liikkessä kohti galaksin keskustaa painovoiman takia, mikä kumoaa laajenemisen . Onko laajenemisessa kyse, että uutta avaruutta syntyy tilalle esim parinmuodostuksessa vai nykyinen venyy?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Galakseissa tavallisen aineen puoleensavetävä gravitaatio on vahvempi kuin tyhjön energian hylkivä gravitaatio. Tyhjön energiaa on yhtä paljon kaikkialla, mutta galakseissa on paljon keskimääräistä enemmän tavallista ainetta. Galaksit eivät toisaalta romahda, koska pyöriminen tasapainottaa ne, aivan kuten planeetat eivät syöksy Aurinkoon koska ne kiertävät sitä.

      Ei ole suurta eroa sillä, sanooko että avaruutta tulee lisää vai että nykyinen venyy. Itse sanoisin, että avaruus venyy, eli sen tilavuus kasvaa.

      1. Martti V sanoo:

        Yksi mahdollisuus toki on, että kiihtyvä laajeneminen alkoi, kun tyhjiö voitti galaksien välisen gravitaation. Onko mahdollista, että universumin curvature on hieman negatiivinen, mikä johtaa laajenemiseen? Jos aika-avaruus on kvanttikenttä, niin venyessä sen energiatiheys laskee? Jos aika-avaruutta syntyy lisää, sen energiatiheys voi pysyä vakiona?

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          Avaruuden kaarevuus ei johda kiihtyvään laajenemiseen.

          Tyhjön energiassa ei ole kyse aika-avaruuden energiasta, vaan aika-avaruuden täyttävän aineen energiasta. Ja tosiaan, koska tyhjön energiaa on yhtä paljon kaikkialla, sitä tulee lisää kun avaruuden tilavuus kasvaa (siten, että energiatiheys -energia per kuutiometri- pysyy samana).

          1. Martti V sanoo:

            Kyllähän avaruuden kaatevuus johtaa kiihtyvään syöksyyn niin miksei kiihtyvään erkanemiseen? Vai voidaanko osoittaa, että hienoista universaalia kaatevuutta ei ole ?

          2. Syksy Räsänen sanoo:

            Avaruuden kaarevuus ei johda kiihtyvään laajenemiseen. Tämä riittäköön tästä.

          3. Huuhkaja sanoo:

            Räsänen: ”Avaruuden laajeneminen (yleisemmin, aika-avaruuden kaarevuus) ”. Tässä avaruuden laajeneminen ja aika-avaruuden kaarevuus rinnastetaan samoiksi asioiksi. Voidaanko sanoa kumpi on syy ja kumpi seuraus?

          4. Syksy Räsänen sanoo:

            Avaruuden laajeneminen on yksi aika-avaruuden kaarevuuden ilmentymä.

  4. Cargo sanoo:

    Miten muuten avaruuden laajeneminen vaikuttaa kvanttikenttiin? Jos meinaan kentätkin venyvät, niin eikö se vaikuta luonnonvakioihin ja fysiikan lakeihin? Toisaalta kenttien supistuminen varmaankin lataisi aallonpituuden pienentyessä energiaa. Jos taas laajeneminen ei vaikuta kenttiin, niin olisiko se todiste sille, että avaruus on emergentti rakenne eikä mitenkään perustavanlaatuinen näyttämö?

    Ja jos aika-avaruus olisi esim. lomittumisesta aiheutuva emergentti rakenne, niin voisiko tuon laajenemisen yhdistään siihen, että kvanttimekaanisella aallolla on yleisesti taipumus levitä? Ja voisiko eräs maailmanlopun skenaario olla sellainen, että avaruus yksinkertaisesti häviää pois?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Avaruuden laajeneminen (yleisemmin, aika-avaruuden kaarevuus) vaikuttaa toki kvanttikenttiin, ja miten tismalleen se vaikuttaa on tärkeä tutkimuskenttä.

      Mustien aukkojen Hawkingin säteilyssä on kyse siitä, miten kaarevuuden ero lähellä mustaa aukkoa ja kaukana siitä vaikuttaa hiukkasiin. Vastaavasti maailmankaikkeuden laajetessa aika-avaruuden kaarevuus muuttuu ajan myötä, ja tämä vaikuttaa hiukkasiin. Jossain mielessä kaiken maailmankaikkeuden rakentene alkuperä kosmisessa inflaatiossa perustuu siihen, että kaarevuuden muuttuessa syntyy hiukkasia.

      Menee sen verta kauas merkinnästä, että ei tästä kiinnostavasta aiheesta tässä sen enempää.

      1. Lentotaidoton sanoo:

        Räsänen: Avaruuden laajeneminen (yleisemmin, aika-avaruuden kaarevuus) vaikuttaa toki kvanttikenttiin, ja miten tismalleen se vaikuttaa on tärkeä tutkimuskenttä.

        Mitä on avaruus? Olemme oppineet, että maailmankaikkeuden fundamentit ovat kvanttikentät (ja hiukkaset näiden kenttien eksitaatioita) ja että fundamenttiä ei voi selittää jollain vielä fundamentimmällä. Eli maailmankaikkeus ON yhtä kuin kvanttikentät, eikä siis niin, että kvanttikentät ”lilluisivat” jossain määrittelemättömässä ”esi-avaruudessa” (tausta-avaruus). Eli tämän aika-avaruuden kaarevuus (laajeneminen) vaikuttaa sitten nimenomaan kenttiin. Onko luonnehdintani oikeansuuntainen?

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          Ei. Kvanttikentät ovat aika-avaruudessa sijaitsevaa ainetta, joten aika-avaruus tietysti vaikuttaa niihin. Mutta aika-avaruus olisi olemassa ilmankin niitä.

          1. Lentotaidoton sanoo:

            Sori että jankkaan: palautuuko tämä siihen että meillä ei ole yleisesti hyväksyttyä kvanttigravitaation teoriaa ( yleinen suhtis+kvanttiteoria).

          2. Syksy Räsänen sanoo:

            Ei. Yleisessä suhteellisuusteoriassa aika-avaruus on olemassa, vaikka ainetta ei olisi. Kun kvanttikenttiä laitetaan yleisen suhteellisuusteorian kuvaamaan aika-avaruuteen, tämä puoli ei muutu.

            On tietysti mahdollista, että kokonainen kvanttigravitaatioteoria osoittaa, että avaruuden olemassaolo on riippuvainen aineen olemassaolosta, mutta toistaiseksi tunnetuissa teorioissa näin ei ole.

  5. Erkki Kolehmainen sanoo:

    Eikö koetuloskin ole havainto? Nyt Syksy kirjoittaa havaintojen ja teorian vastaavuudesta, Jonkin aikaa sitten Syksy kirjoitti, että jos koetulos ei vastaa teoriaa, niin koetulos on hylättävä! Minusta se oli niin kummallinen väite, että se jäi mieleen ja sen vuoksi palasin ko, aiheeseen!

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Mihin kirjoitukseen viittaat?

  6. Jari Toivanen sanoo:

    Onko tuo mustien aukkojen Hawkingin säteily jo järkevän epäilyn ulkopuolella?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Hyvä kysymys. Ei ole, koska siitä ei ole havaintoja.

      Ennustus perustuu kvanttikenttäteorian yhdistämiseen yleiseen suhteellisuusteoriaan tavalla, jota yleisesti pidetään kiistattomana.

      Samaa menetelmää sovelletaan kosmisessa inflaatiossa rakenteiden siementen laskemiseen, ja tämän laskun tuloksia on yksityiskohtaisesti ja onnistuneesti verrattu havaintoihin. Tämä lisää luottamusta siihen, että myös ennuste Hawkingin säteilystä pitää paikkansa, mutta ei todista sitä.

      Asiassa voi olla kaikenlaisia monimutkaistuksia – esimerkiksi että aineen romahduksessa ei kvanttifysikaalisten efektien takia muodostukaan tapahtumahorisonttia, jolloin ei olisi Hawkingin säteilyäkään.

      1. Syksy Räsänen sanoo:

        Tämä riittäköön mustista aukoista, jotka ovat kaukana merkinnän aiheesta.

  7. Lentotaidoton sanoo:

    Pieni jatkokysymys: Jos myös yleisen suhtiksen aika-avaruus kvantitetaan, niin silloinhan se olisi (myös) kvanttikenttä. Eli kaikki olisi kvanttikenttiä.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Tarkoitin tässä kvanttikentällä ainetta kuvaavia kenttiä. Jos aika-avaruutta kuvaava kenttä kvantitetaan (kuten osittain tehdään kosmisessa inflaatiossa), niin silloin sekin toki on kvanttikenttä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Kummajaisesta käyttötavaraksi

21.4.2022 klo 19.26, kirjoittaja
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Kirjoitin Helsingin opettajien ammattiyhdistyksen lehteen Rihveli 1/2022 mustien aukkojen olevasta kulta-ajasta otsikolla Kummajaisesta käyttötavaraksi. Artikkeli on tästä luettavissa. Ote:

On helppo selittää mikä musta aukko on: kyseessä on alue, jonka gravitaatio on niin voimakas, että mikään ei pääse sieltä pois. Mustat aukot ovat Albert Einsteinin ja David Hilbertin löytämän yleisen suhteellisuusteorian keskeinen ennustus, mutta niitä voi ymmärtää jo Isaac Newtonin gravitaatioteorian avulla.

7 kommenttia “Kummajaisesta käyttötavaraksi”

  1. Cargo sanoo:

    ”[…] kyseessä on alue, jonka gravitaatio on niin voimakas, että mikään ei pääse sieltä pois.”

    Ilmeisesti mustien aukkojen informaatioparadoksi liittyy juurikin tuohon, mutta en ole koskaan ymmärtänyt, että miksei se tapahtumahorisontin ylitse singahtanut informaatio voi vain jäädä jemmaan mustaan aukkoon eikä se siinä tapaksessa varsinaisesti häviä/tuhoudu, sillä musta aukko on edelleen osa maailmankaikkeutta? Onko informaation aivan pakkoa kulkea eestaas ja siten Hawkingin säteily, tai jonkin vastaavan, olla välttämätöntä?

    Mitä ikinä mustassa aukossa tapahtuukaan niin prosessin täytyy olla sellainen, että entropia kasvaa ja siten hyödynnettävän energian määrä vähenee. Ja kyllähän monimutkaista elämääkin voi pitää koneena, joka mahdollisimman tehokkaasti levittää Auringosta Maahan virtaavaa energiaa, ts. suuresta potentiaalierosta seuraa monimutkaisten ”entropiatehtaiden” olemassaolo. Musta aukko lienee myös jokin entropiatehdas, joka taas myöhemmin itsekin hajoaa (kuten hajoaa myös elämä maapallolla), kun prosessia ylläpitävä potentiaaliero hiipuu.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Informaatioparadoksissa on kyse siitä, että Hawkingin säteilyn takia musta aukko höyrystyy. Jos se lopulta katoaa kokonaan, mitä tapahtuu sinne menneelle informaatiolle?

      1. Martti V sanoo:

        Eikö informaatio höyrysty ulos säteilyn mukana?

      2. Cargo sanoo:

        Tjaa. Mutta silloinhan musta aukko ei olekaan absoluuttisen musta, vaan höyrystyessään vuorovaikuttaa tapahtumahorisontin ulkopuolisen ympäristön kanssa. Ja koska mikä tahansa vuorovaikutus välittää informaatiota, niin informaatio virtaa myös ulospäin – ainakin jossain kryptisessä muodossa.

        Jos asiaa aprikoi perusperiaatteiden kautta, niin eikö ole suht’koht selvää, että kvanttivärähtelyt nakertavat mustia aukkoja siinä missä muitakin rakenteita, vaikka täsmällinen prosessi ei olisikaan selvillä?

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          Hawkingin laskun mukaan mustan aukon säteily on termistä, eli se ei sisällä mitään muuta informaatiota kuin lämpötilan (joka riippuu aukon massasta).

          Yksi ratkaisuehdotus paradoksille on tosiaan se, että kun säteilyä tarkastelee tarkemmin, niin siihen on koodattu mustassa aukossa ollut informaatio. Ei tiedetä onko asia näin.

          Tämä riittäköön tässä informaatioparadoksista, joka ansaitsisi oman merkintänsä.

  2. Miguel sanoo:

    Liittyy hyvin löyhästi blogiin. Olen törmännyt tähän Eisteinin, Hilbertin yleiseen suhteellisuusteoria -ilmaisuun mahdollisesti jossain blogissasi tai jossain muualla. Onko yleinen trendi, että Einsteinin yleistä suhteellisuusteoria kutsuttaisiin ”ainakin epäsuoraan ilmaistuna” Einstein-Hilbertin yleiseksi suhteellisuusteoriaksi ja ”omiko” Einstein sen?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Yleisellä suhteellisuusteorialla oli useita kehittäjiä. Sen lopullisen muodon löysivät suunnilleen samaan aikaan Einstein ja Hilbert, jotka työskentelivät erikseen, mutta olivat yhteydessä toisiinsa.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Kylmä jälki

11.4.2022 klo 09.22, kirjoittaja
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Maailmanhistorian isoimman tieteellisen kokeen kolmas kausi on alkamassa. CERNin hiukkaskiihdyttimen Large Hadron Collider (LHC) suprajohtavat magneetit on jäähdytetty kahden kelvinin kylmyyteen, ja tänään, kolmen vuoden tauon jälkeen, on määrä laittaa hiukkassuihku taas kiertämään 27 kilometrin kehää sata metriä maan alla. Suihkut on tarkoitus ohjata törmäämään 10. toukokuuta, ja koedataa aletaan keräämään kesäkuussa.

Ensimmäisen kerran hiukkassäde kiersi LHC:n tunnelissa 10. syyskuuta 2008. Ei kestänyt kahta viikkoa, kun LHC jouduttiin sulkemaan, kun heikkolaatuinen magneetti ylikuumeni ja rikkoi säiliön, josta vapautui kuusi tonnia nestemäistä heliumia kiihdytintunneliin. Vian korjaamisen jälkeen kiihdytin käynnistettyä uudelleen noin vuoden kuluttua. Kokeita päästiin tekemään maaliskuussa 2010, vaikkakin vain puolella alun perin suunnitellusta törmäysenergiasta, jotta ongelma ei toistuisi.

4. heinäkuuta 2012 CERN julkisti LHC:n ensimmäisen löydön: koeryhmät ATLAS ja CMS olivat havainneet Higgsin hiukkasen. Tuon hiukkasen olemassaolon lähes 50 vuotta aiemmin selittäneet teoreetikot Peter Higgs ja François Englert palkittiin vuoden 2013 fysiikan Nobelilla, mutta sen löytäneet kokeelliset fyysikot sivuutettiin.

Higgs on toistaiseksi ollut myös LHC:n ainoa löytö – ainakin mitä tulee perustavanlaatuiseen fysiikkaan. Odotukset olivat suuret. 1970-luvulla kasaan saatuun hiukkasfysiikan Standardimalliin oli vuosikymmenten varrella rakenneltu useita laajennuksia. LHC:n kokeiden odotettiin erottelevan niiden välillä ja osoittavan uuden suunnan hiukkasfysiikassa. Toivotuin lahja oli supersymmetria, mutta myös ylimääräisillä ulottuvuuksilla ja teknivärillä oli kannattajansa. Jotkut jopa varautuivat siihen, että LHC:n törmäyksissä näkyisi niin paljon uusia ilmiöitä, että niitä olisi vaikea erottaa toisistaan.

LHC:n ensimmäinen kausi loppui helmikuussa 2013. Kahden vuoden päivittämisen ja parantelun jälkeen kiihdytin palasi kehään maaliskuussa 2015. Tekniikan puolesta toinen kausi sujui erinomaisesti. Törmäysten määrä saatiin kohotettua kaksinkertaiseksi alkuperäisiin suunnitelmiin verrattuna, vaikka energia jäikin yhä hieman suunniteltua alhaisemmaksi.

Sen sijaan fysiikkaan jouduttiin pettymään. LHC:n kokeet löysivät neljän ja viiden kvarkin sidottuja kimppuja (mikä on palauttanut mielenkiintoa heksakvarkkeihin, mahdollisiin kuuden kvarkin kimppuihin) ja tekivät tarkkoja mittauksia tunnettujen hiukkasten ominaisuuksista, mutta mitään perustavanlaatuista uutta ei näkynyt. Toista kautta kuvaa hyvin se, että eniten huomiota saanut tulos, joka poiki satoja tieteellisiä artikkeleita, osoittautui lopulta pelkäksi kohinaksi. Käteen jäi vain tiukempia rajoja: jos uusia hiukkasia on olemassa, niiden pitää olla yhä raskaampia tai heikommin vuorovaikuttavia, jotta niitä ei olisi havaittu.

Kun LHC aloittaa kolmannen kauden datan keräämisen kesäkuussa, on kulunut kymmenen vuotta Higgsin hiukkasen löytämisestä. Uuden fysiikan jäljet eivät enää tunnu lämpimältä. Jotkut ovat jopa puhuneet hiukkasfysiikan kuolemasta. Vaikka mahdollisesti uuteen fysiikkaan viittaavia merkkejä on eri kokeissa nähty, yksikään ei toistaiseksi ole varmistunut. Enemmän odotuksia kohdistuu tällä hetkellä astrofysiikan ja kosmologian kokeisiin, kuten joulukuussa alkavaan gravitaatioaaltokokeiden LIGO, Virgo ja KAGRA yhteiseen havaintojaksoon.

LHC on nyt tehokkaampi kone kuin koskaan ennen, ja kolmannen kauden odotetaan lähes kolminkertaistavan aiemmin kerätyn kokonaisdatamäärän. Lisäksi on viimein tarkoitus saavuttaa alkuperäinen maksimienergia. Myös ymmärrys laitteistosta ja data-analyysistä on kehittynyt, ja luvassa on monipuolisempia ja huolellisempia analyysejä kuin koskaan ennen. Ei ole mahdollista ennustaa, mistä uudet löydöt tulevat, ja jos LHC:n ulottuvilla on merkkejä tuntemattomasta, niiden havaitsemiseen on entistä paremmat mahdollisuudet.

Kolmas kausi jatkuu vuoden 2025 loppupuolelle, jonka jälkeen on luvassa kolmen vuoden tauko. Sen aikana on tarkoitus jälleenrakentaa LHC uudeksi kiihdyttimeksi nimeltä HL-LHC. HL-LHC:ssä on vahvemmat magneetit ja tehokkaampi jäähdytysjärjestelmä, jotta se pystyy törmäyttämään samassa ajassa kymmenen kertaa enemmän hiukkasia kuin LHC. Päätöksiä seuraavan sukupolven kiihdyttimistä ei ole vielä tehty, koska ei tiedetä olisiko niillä mitään löydettävää.

Päivitys (20/04/22): Aloitus viivästyi, suihkun on määrä käynnistyä perjantaina 22.4..

12 kommenttia “Kylmä jälki”

  1. Cargo sanoo:

    ”Tuon hiukkasen olemassaolon lähes 50 vuotta aiemmin selittäneet teoreetikot Peter Higgs ja François Englert palkittiin vuoden 2013 fysiikan Nobelilla, mutta sen löytäneet kokeelliset fyysikot sivuutettiin.”

    Oliko koko Nobelia välttämätöntä edes myöntää, sillä jo edesmennyt Philip Warren Anderson teorisoi kyseisen bosonin toimintatavan? Jotenkin kornia myöntää juhlavaa palkintoa haaskalinnuille. Ja haaskalinnuista puheenollen: miksi Andrea Ghezille piti myöntää palanen Nobelista, jos kerran Reinhard Genzel oli jo aiemmin havainnoinut Sagittarius A* -mustan aukon olemassaolon Linnunradan keskustassa? Tuolla logiikalla osuus Nobelista pitäisi myöntää myös havaitsemisen varmistuksen varmistukselle. Ehkäpä kyseessä oli jonkinlainen tasa-arvopalkinto.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Philip Anderson oli löytänyt samantyyppisen mekanismin kuin Higgs ja Englert, mutta eri yhteydessä. Kyse ei ollut hiukkasfysiikasta, eikä hänellä ollut Higgsin hiukkasta. Anderson kertoo oman näkemyksensä ideoiden kehityksestä tässä: https://www.nature.com/articles/nphys3247

      Kaikki tiede rakentuu aiemmalle (tosin Higgs ja Brout eivät kaiketi tienneet Andersonin työstä).

      Vuoden 2020 Nobel-palkinnon perusteluista voi lukea täältä: https://www.nobelprize.org/uploads/2020/10/advanced-physicsprize2020.pdf

      Pidetään jatkossa kommentit asiallisina.

  2. Kari Ojala sanoo:

    Jos hiukkasfysiikan mittaus viritetään etsimään täsmälleen sitä, minkä teoria ennustaa, miten sillä edes voitaisiin löytää mitään muuta?
    Tämä ei ole pelkästään retorinen kysymys, eli annatko muutamia vastaesimerkkejä.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Jotkut mittaukset on säädetty tarkkaan etsimään tietynlaista signaalia, toiset ovat yleisempiä.

      Ensinnäkin ne mittaukset, jotka etsivät tarkkaan jotain signaalia, voivat silti yllättää, koska samanlaisen signaalin voikin tuottaa jokin muu asia. Esimerkiksi koe Super-Kamiokande oli rakennettu etsimään protonin hajoamisesta syntyvää valoa, mutta havaitsikin valonvälähdyksiä, joiden avulla saatiin osoitettua että neutriinoilla on massa.

      https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/sekoittumista/

      Toisekseen, on monia erilaisille tietylle signaalille suunnattuja mittauksia. LHC:n datasta tehdään satoja erilaisia tarkasteluja.

      Kolmannekseen, usein mitataan ensisijaisesti poikkeamia odotetusta signaalista, ja vasta kun jotain nähdään, mietitään miten sen selittäisi.

  3. Martti V sanoo:

    Millä energiatasoilla ollaan seuraavissa LHC kokeissa? Uusia hiukkasia kaivataan selittämään ilmiöitä standarsimallin ulkopuolelta. W primen esiintyminen on nostettu yli 3Tev

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Toisen kauden aikana energia per protoni saatiin nostettua arvoon 6.5 TeV (eli yhteensä 13 TeV), kesäkuussa se on tarkoitus nostaa arvoon 6.8 TeV ja myöhemmin arvoon 7 TeV.

      Tätä ei voi suoraan verrata uuden hiukkasen massaan, koska kaikkea törmäysenergiaa ei saada käytettyä yhden uuden hiukkasen massaan, vaan raja massalle riippuu prosessin yksityiskohdista.

      Lisäksi tärkeää ei ole vain energia, vaan myös se, kuinka usein törmäyksiä tapahtuu. Mitä useammin, sitä harvinaisempia prosesseja nähdään, ja sitä raskaampia hiukkasia voidaan nähdä. Vaikka säteen energia asettaakin ehdottoman rajan sille, miten raskaita hiukkasia voidaan tuottaa, hiukkasten epäsuora vaikutus voidaan nähdä kokeissa vaikka energia ei riittäisikään niiden tuottamiseen.

  4. Cargo sanoo:

    Mahtaakohan olla olemassa mitään (toistaiseksi tuntematonta) periaatetta, jolla voitaisiin ennustaa uusien alkeishiukkasten ominaisuuksia ja sitä kautta luoda analogia Mendelejevin ennustamalle atomien jaksolliselle järjestelmälle? Jos siis lyötäisiin tarpeeksi energiaa peliin, niin kvanttimenttien musikaalista aina löytyisi uusia ja ihmeellisiä alkeishiukkasia, ad infinitum. Eikö ainakin säieteorian mukaan erilaisia värähtelymoodeja voi periaatteessa olla äärettömästi ja sama voisi ilmetä realistisissakin malleissa? Vai olisivatko uudet alkeishiukkaset kuin matematiikan alkuluvut, joiden tarkkaa sijaintia ei voida ennustaa.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Erilaisissa hiukkasfysiikan malleissa on erilaisia sääntöjä sille, millaisia hiukkasia on olemassa. Yleensä säännöt kuitenkin vain rajoittavat sitä, millaisia hiukkasia on olemassa, eivät määrää sitä. Eli kaikkia mahdollisia hiukkasia ei ole olemassa, ja yleensä hiukkasia on vain äärellinen määrä. Mutta on mahdollista sekin, että niitä olisi äärettömästi.

      Myös Standardimallissa on tiukat säännöt sille, millaisia hiukkasia voi olla olemassa, ja niistä vain yksinkertaisimpia hiukkasia todella on.

  5. Merry sanoo:

    Voidaanko äskettäistä havaintoa siitä, että W-bosonin massa eroaa standardimallin ennustamasta, pitää mullistavana, vai onko sen merkitystä liioiteltu uutisoinnissa?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Jos se pitää paikkansa, se on mullistava. Toistaiseksi ei ole selvää, pitääkö se paikkansa.

      Aiheen asiantuntija Tommaso Dorigo kommentoi: https://www.science20.com/tommaso_dorigo/is_the_cdf_w_mass_measurement_a_nail_in_the_sm_coffin-256017

      1. Merry sanoo:

        Kiitos vastauksesta! Sain (vaivoin!) sen verran irti tuosta, että ymmärsin mittaukseen liittyvän moninaisia ja monimutkaisia epävarmuustekijöitä, jotka tunnetaan huonosti. Epäselväksi jäi, miten tulos nyt voitaisiin osoittaa oikeaksi tai vääräksi. Kaiketi samaa miettii nyt melkoinen joukko hiukkasfyysikoita jossain.

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          Avainasemassa ovat koeryhmät ATLAS ja CMS. Dorigo kirjoittaa:

          ”the CDF measurement is slamming a glove of challenge on ATLAS and CMS faces. Why, they are sitting on over 20 times as much data as CDF was able to analyze, and have detectors built with a technology that is 20 years more advanced than that of CDF – and their W mass measurements are either over two times less precise (!!, the case of ATLAS), or still missing in action (CMS)? I can’t tell for sure, but I bet there are heated discussions going on at the upper floors of those experiments as we speak, because this is too big a spoonful of humble pie to take on.”

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Vastavuoroinen suhde

30.3.2022 klo 01.45, kirjoittaja
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Fysiikkaa usein kehutaan sanomalla, että se on empiirinen tiede. Olen itsekin kurssillani Fysiikkaa runoilijoille nostanut empiirisyyden yhdeksi kolmesta fysiikkaa määrittelevästä piirteestä, teorioiden ja matemaattisen mallintamisen rinnalle.

Joskus empiirisyydellä tarkoitetaan vain sitä, että teorian ennustuksia verrataan havaintoihin. Empiirisyydessä on kuitenkin kyse monimutkaisemmasta ja vastavuoroisemmasta suhteesta teorian ja havaintojen välillä. Havaintoja ei käytetä vain teorioiden testaamiseen, vaan myös niiden rakentamiseen. Ja aivan kuten vain havainnot voivat varmentaa, mitkä teoriat pitävät paikkansa, ainoastaan teoriat voivat vahvistaa, mitkä havainnot ovat oleellisia.

Kosmisen inflaation löytäminen 1980-luvulla havainnollistaa asiaa. Keskeinen inflaatioideaan johtanut havainto on se, että maailmankaikkeus näyttää samanlaiselta joka puolella. Ennen inflaation löytämistä tämä ei ollut sen enempää ristiriidassa minkään tunnetun teorian kanssa kuin yhdenkään niistä ennustus. Jos empiirisyyden käsittäisi vain ennustusten testaamisena, tällä havainnolla ei siis olisi mitään merkitystä.

Tutkijat kuitenkin päättivät nostaa havainnon seikaksi, joka kaipaa selitystä. Ratkaisuksi esitettiin se, että hiukkasfysiikan suuren yhtenäisteorian olomuodon muutokseen liittyvä tyhjön energia johtaa avaruuden laajenemisen kiihtymiseen varhaisina aikoina eli kosmiseen inflaatioon. Tämä kiihtyvä laajeneminen tasoittaa avaruuden.

Pian hahmotettiin, että inflaation aikana kvanttivärähtelyistä syntyy epätasaisuuksia aineen jakaumassa, ja nämä toimivat kaiken myöhemmän rakenteen siemeninä. Tämä teoreettinen oivallus ohjasi laskemaan täsmällisesti, millaisia siemeniä inflaatio synnyttää, sekä tekemään havaintoja kosmisesta mikroaaltotaustasta ja galaksien jakaumasta, joihin näitä ennusteita voi verrata.

Ongelmaa siitä, että maailmankaikkeus näyttää suuressa mittakaavassa samalta kaikkialla oli ensin yritetty tuloksetta ratkaista vain yleisen suhteellisuusteorian keinoin. Jotkut suhteellisuusteoreetikot vastustivatkin inflaatiota, koska he pitivät sen hiukkasfysiikan puolelta tulevia ideoita yleiselle suhteellisuusteorialle vieraina. Ehkä tunnetuin hiukkasfysiikan huonosta vaikutuksesta valittava suhteellisuusteorian taitaja on Nobelilla vuonna 2020 palkittu Roger Penrose, joka piti erityisesti olomuodon muutosta ongelmana.

Pian itse asiassa osoittautuikin, että teoria, jossa olomuodon muutokseen liittyvä tyhjön energia ajaa inflaatiota on ristiriidassa havaintojen kanssa. Ajatukselle suuresta yhtenäisteoriasta ei ole löytynyt havainnoista tukea, ja se on sittemmin mennyt pois muodista.

Oleellista oli kuitenkin se, että päädyttiin soveltamaan hiukkasfysiikan käsitteitä ja työkaluja kosmologiaan ja hylättiin puhtaan suhteellisuusteoreettinen lähestymistapa. Pian kehitettiinkin inflaatiolle lukuisia malleja, jotka sopivat havaintoihin ja ovat ennustaneet niitä erinomaisesti.

Tämä on esimerkki siitä, miten teoria voi olla hedelmällinen, vaikka se on väärin. Jos empiirisyyden ymmärtäisi naiivisti vain teorioiden testaamisena havaintojen kautta, virheellisillä teorioilla ei olisi empiiristä arvoa. Tutkimuksessa havaintoja kuitenkin käytetään myös teoreettisen ajattelun perusteiden uudelleen arvioimiseen.

Teknologian kehityksessä näkyy samanlainen vuorovaikutus. Uuden teknologian mahdollistamat havainnot johtavat uudenlaisiin teoreettisiin ideoihin, jotka osoittavat millaisia kokeita kannattaisi tehdä. Tätä varten puolestaan kehitetään teknologiaa, jota ei muuten olisi tultu ajatelleeksi.

Koska ymmärryksemme rakentuu aiemman ja osittain virheellisen tiedon pohjalle, empiirisyyden ytimessä oleva käsitysten pohtiminen havaintojen kautta on tärkeä tapa arvioida uudelleen ajattelun perusteita. Samasta syystä empiirisyyden osuutta tieteessä ei voi pelkistää yhdeksi metodiksi, jonka seuraaminen varmasti johtaisi edistykseen.

7 kommenttia “Vastavuoroinen suhde”

  1. Martti V sanoo:

    Esimerkki suuresta hedelmällisestä teoriasta, jonka oma maaperä kuihtui. Voitko selventää mitkä havainnot viittaa siihen, ettei olomuodon muutosta tapahtunut ennen inflaatioita? Tarkoittaisi, että inflaatiokenttä olisi primääri energian olomuoto.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Kyse ei ole ihan tuosta, asia jäikin tekstissä epäselväksi. Koetan avata.

      Suuri yhtenäisteoria yhdistää sähköheikon ja vahvan vuorovaikutuksen yhdeksi vuorovaikutukseksi korkeilla energioilla. Koska ne kuitenkin käyttäytyvät eri tavalla niillä energioilla, joilla olemme niitä mitanneet, niiden yhteys pitää rikkoa. Tämä tehdään siten, että on olemassa joukko higgsinkaltaisia kenttiä, jotka vuorovaikuttavat eri tavalla suurta yhtenäisvuorovaikutusta välittävien eri hiukkasten kanssa.

      Korkeilla energioilla nämä higgsinkaltaiset kentät eivät anna hiukkasille massoja, mutta kun energia laskee tietyn rajan alle, niiden olomuoto muuttuu, ja ne tekevät osasta välittäjähiukkasia raskaita.

      Ensimmäisissä hiukkasfysiikan inflaatiomalleissa ajatuksena oli, että olomuodon muutokseen liittyvä energiatiheys ajaisi inflaatiota. Jos näin olisi, niin inflaatio päättyisi siten, että kenttä tunneloituu tilasta, missä sen energiatiheys on iso tilaan, missä sen energiatiheys on pieni. Tunneloituminen kuitenkin voi tapahtua eri aikaan eri paikoissa, joten syntyisi eri olomuotojen kuplia, vähän kuten veden kiehuessa. Näistä kuplista jäisi vahva jälki nykymaailmankaikkeuteen, jollaista ei nähdä.

      Niinpä todettiin, että pitää olla joku muu mekanismi inflaatiolle, ja keksittiin, että tyhjön energiaa ja tunneloitumista ei tarvita, ja siirtymä isosta energiatiheydesta pieneen voi olla hidas ja jatkuva.

      Tunneloitumisesta:

      https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/lapi-harmaan-kiven/

      Suuresta yhtenäisteoriasta:

      https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/parempi-vaarassa-kuin-sekaisin/

  2. Martti V sanoo:

    Kiitos vastauksesta.

    1. Martti V sanoo:

      Pitäisikö yhtenäisteorian vaatima higgsin kaltainen kenttä olla vielä olemassa jossain muodossa? Ilmeisesti kevyempi higgsin serkku on melko poissuljettu.

      1. Syksy Räsänen sanoo:

        Kyllä. Samalla tavalla kuin Standardimallin Higgsin kenttä täyttää avaruuden ja antaa W- ja Z-bosoneille (ja muille hiukkasille) massat, yhtenäisteorian higgsinkaltainen kenttä täyttäisi avaruuden ja antaisi osalle sen välittäjähiukkasista massat.

        Jokunen vuosi sitten havainnot vielä sallivat sen, että olisi olemassa Higgsin hiukkanen, joka on tuntemaamme kevyempi. En tiedä, onko mahdollisuus jo suljettu pois.

  3. Cargo sanoo:

    ”Koska ymmärryksemme rakentuu aiemman ja osittain virheellisen tiedon pohjalle, empiirisyyden ytimessä oleva käsitysten pohtiminen havaintojen kautta on tärkeä tapa arvioida uudelleen ajattelun perusteita.”

    Millaista noituutta ovatkaan olleet Aristoteleen antiikkisen fysiikan kannattajille Galileon inertialaki, eli että kappale voi liikkua ilman jatkuvaa ulkoista voimaa, tai Newtonin painovoimalaki, jossa voima välittyy ilman kosketusta. Sittemmin epätarkkuusperiaate löi lopullisesti jauhot suuhun Aristoteleen perikunnalle. Olisi kovin mieluisaa tietää, että minkä kaiken suhteen me nyt 2000-luvulla elämme ’antiikin aikaa’. Ehkäpä aika-avaruuden neliulotteinen ja jatkuva rakenne tulee jonakin päivänä menemään lopullisesti säpäleiksi.

  4. Päivystävä fenomenologi sanoo:

    ”Ehkäpä aika-avaruuden neliulotteinen ja jatkuva rakenne tulee jonakin päivänä menemään lopullisesti säpäleiksi.”

    Siinä missä toiset näkevät paradigmojen muuttuvan, näkevät toiset vain nousevan vuoroveden, joka kuljettaa saastan pois.

    Itse olen sitä mieltä, että empirian kaltaiseksi kriteeriksi tulisi nostaa myös se, miten epäparadoksaalisesti ihmismieli ilmiömaailman selityksen kokee. Ihmiseltä ihmiselle ja tiedettä elämää varten on edelleen hyvä ohjenuora.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Merkkejä muinaisuudesta

25.3.2022 klo 17.29, kirjoittaja
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Puhun tiistaina 12. huhtikuuta kello 18.30 Kirkkonummen koulukeskuksen auditoriossa (Kirkkotallintie 6) otsikolla Merkkejä muinaisuudesta – mitä jos pimeä aine on mustia aukkoja?. Puhun myös oman tutkimukseni kulusta aiheen parissa.

Tilaisuuden järjestää Kirkkonummen komeetta. Siihen on vapaa pääsy.

6 kommenttia “Merkkejä muinaisuudesta”

  1. Päivystävä fenomenologi sanoo:

    Saattaa hyvinkin olla, ettei ihmismielen intuitio tavoita kaikkea sitä, mitä kaukoputkessa tai mikroskoopissa näkyy, muttei se myöskään johdata rakentamaan niitä epätodellisia pilvilinnoja, joita ns. moderni luonnontiede meidän eteemme maalailee. Kuvaavaa tai peräti oireellista on se, ettei itse ongelman (pimeä aine tai energia – tai mikä lie) reaalisuudesta ole aina varmaa tietoa, saati sitten sen mielikuvituksellisen ratkaisun osalta! Fyysikoiden tulisikin ottaa askel taaksepäin ja opittava uudelleen nöyriksi. Nämä tyhmänylpeät luonnontieteilijät ovat olleet taitavia, mutta nyt he ovat saaneet sumun vain sakenemaan – usvan, joka ei kanna ketään joka vilpittömin mielin haluaa astua sen päälle ja tavoitella uutta, perustavanlaatuista tietämystä. Eräänä mahdollisena ratkaisuna olisi lisätä fenomenologisen analyysin opintojaksoja luonnontieteiden perustutkintoihin, esimerkiksi Husserl on aina muodissa ja hänen terävä ajattelunsa olisikin kuin raikas tuulahdus hermeettisen kulttuurin ummehduttamaan laitosilmaan.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      On järkevän epäilyn ulkopuolella, että näkyvä aine ja tuntemamme gravitaatiolaki eivät selitä havaintoja, vaan tarvitaan jotain uutta. Tämä on suunnilleen yhtä varmaa kuin se, että Maapallo on pyöreä ja kiertää Aurinkoa.

      Siitä, onko oikea selitys pimeä aine vai uudenlainen gravitaatio, tai pimeä energia vai uudenlainen gravitaatio vai rakenteiden vaikutus, voi vielä järkevästi keskustella.

      1. Cargo sanoo:

        Voisiko tuon pimeän energian selittää energian säilymislain kautta? Jospa avaruuden suoristuminen vapauttaa jännitysenergiaa ja se energia ilmenee jonkinlaisena lämpösäteilynä, eli laajeneva avaruus saattaisi säteillä jonkin jakauman mukaisesti kuin musta kappale? Olisiko tuollainen kuvio yhdistettävissä havaintoihin tai Einsteinin teoriaan?

        Ja voisiko äärimmäisen energeettinen alkuräjähdys virittää jotakin sellaista kvanttikenttää, joka on nykyisten havaintojen tavoittamattomissa ja lisäksi sellainen, että sen hiukkanen on raskas, neutraali ja stabiili? Voisivatko pimeän aineen hiukkaset olla jotakin tuollaisia ’inerttejä möllöttäjiä’?

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          Energia ei säily, koska maailmankaikkeus laajenee.

          Maailmankaikkeuden alusta emme tiedä mitään. Useissa pimeän aineen malleissa pimeän aineen hiukkaset syntyvät varhaisessa maailmankaikkeudessa.

  2. Eusa sanoo:

    Eikö jatkuvan inflaation nollaenergiauniversumia sovi mainita tässä yhteydessä?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Jos maailmankaikkeus on ääretön, sen kokonaisenergia ei ole määritelty. Mutta äärellisten osa-alueiden energian voi määritellä. Inflaation aikana kaikkien äärellisten osien energia kasvaa valtavasti.

      Menee sen verta ohi merkinnän aiheesta, että ei tästä sen enempää.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Myös me, kierros 3/We too, round 3

20.3.2022 klo 23.51, kirjoittaja
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

(The decision of the University of Turku to hire Christian Ott and then cancel the hire, has attracted international attention, so this post is both in Finnish and English. The English version is below the Finnish text. See also these two earlier posts on the topic.)

(Tämä on jatkoa kahdelle aiemmalle merkinnälle.)

Minut sekä ystäväni ja kollegani Till Sawala on haastettu oikeuteen epäiltyinä törkeästä kunnianloukkauksesta ja törkeästä yksityiselämää koskevan tiedon levittämisestä. Syynä on se, että kun astrofyysikko Christian Ott päätettiin palkata Turun yliopistoon, toimme esille hänen häirintätaustaansa ja arvostelimme päätöstä.

Turun yliopisto tiedotti 1. helmikuuta 2018 päättäneensä palkata Ottin maaliskuun alusta alkaen kahdeksi vuodeksi. Ott oli lähtenyt Caltechin yliopistosta 31. joulukuuta 2017 sen todettua hänen syyllistyneen sukupuoleen perustuvaan häirintään kahta naispuolista jatko-opiskelijaa kohtaan. Helmikuun 7. päivä Turun yliopisto perui palkkauspäätöksen, tiedeyhteisön vastustettua sitä.

Caltechin tapauksen yksityiskohdista voi lukea tästä, tästä ja tästä. Caltechissä opiskellut ja asiasta yli 30 Ottin tapaukseen liittyvän henkilön kanssa puhunut Casey Handmer on myös kirjoittanut siitä katsauksen. Hän avaa tapahtuman taustoja ja kulttuuria, jossa häiritsijöiden suojeleminen on tavallista. (En ole kaikista hänen toimintaehdotuksistaan samaa mieltä.) Turun tapauksesta voi lukea näistä kahdesta merkinnästäni.

Huhtikuussa 2019 poliisi aloitti esitutkinnan minusta, Till Sawalasta ja Turun yliopiston Jari Kotilaisesta. Meitä epäiltiin törkeästä kunnianloukkauksesta ja törkeästä yksityiselämää koskevan tiedon levittämisestä koskien Ottin tapausta. (Kotilainen pudotettiin pois epäillyistä esitutkinnan aikana.)

Kesäkuussa 2020 syyttäjä päätti, että ei nosta syytettä minua ja Tilliä vastaan. Hän perusteli tätä sillä, että emme ole sanoneet Ottista mitään valheellista ja olimme kirjoittaneet vain hänen toiminnastaan julkisessa virassa tai vastaavassa tehtävässä. Lain mukaan ”kunnianloukkauksena ei pidetä arvostelua, joka kohdistuu toisen menettelyyn politiikassa, elinkeinoelämässä, julkisessa virassa tai tehtävässä, tieteessä, taiteessa taikka näihin rinnastettavassa julkisessa toiminnassa ja joka ei selvästi ylitä sitä, mitä voidaan pitää hyväksyttävänä”.

Syyttäjä totesi myös, että tapausta ”on käsitelty erittäin laajasti eri medioissa”. Esille tuomamme seikat olivatkin yleistä tietoa. Ottista häiritsijänä olivat kirjoittaneet vuodesta 2016 alkaen Nature, Science, Scientific American, Huffington Post, Vice, Washington Post ja Wired, monien muiden julkaisujen ohella.

Apulaisvaltakunnansyyttäjä ja valtionsyyttäjä päättivät kuitenkin maaliskuussa 2021 avata esitutkinnan uudelleen. Tällä viikolla minä ja Till saimme tietää, että meitä vastaan on nostettu syytteet. Ott hakee meiltä yli sadantuhannen euron korvauksia, ja syyttäjä vaatii meille tuntuvia sakkoja tai ehdollista vankeutta.

Ott haastoi myös Turun yliopiston oikeuteen. Hän vaati yliopistoa maksamaan 25 vuoden palkat sekä vahingonkorvauksia ansionmenetyksestä, julkisuuden aiheuttamasta kärsimyksestä, matka- ja majoituskustannuksista ja oikeudenkäyntikuluista – yhteensä pitkälti yli miljoona euroa. Ottin mukaan on Turun yliopiston syytä, että hän ei saa enää alaltaan töitä, koska palkkauksen peruminen on johtanut häntä koskevien ”virheellisten huhujen leviämiseen maailmalla”. Turun Sanomat esitti Ottin uhrina ja julkaisi artikkeleita, joissa oli harhaanjohtavia ja virheellisiä väitteitä.

Yliopisto vetosi puolustuksessaan muun muassa siihen, että se oli jo tarjonnut Ottille kahden vuoden palkan – eli summan, jonka hän olisi saanut, ellei palkkausta olisi peruttu. Yliopiston mukaan päätös purkaa Ottin työsopimus ei perustunut hänen häirintätaustaansa (”menneisyyttä koskeviin huhuihin”) vaan siihen, että Ottin palkkaamista “vastustettiin voimakkaasti sekä yliopiston sisällä että sen ulkopuolella” sekä ”yliopiston saamalle vihamieliselle palautteelle ja kielteiselle ilmapiirille sekä muuttuneille olosuhteille”.

Maaliskuun 4. päivä 2022 Varsinais-Suomen käräjäoikeus antoi päätöksensä, joka on luettavissa tässä. Oikeus määräsi yliopiston maksamaan Ottille työsopimuksen perusteettomasta päättämisestä 20 kuukauden palkan sekä osan matka- ja majoituskuluista. Muut vaatimuksen hylättiin. Ott on ilmoittanut valittavansa hovioikeuteen. Tuomio on jokseenkin samanlainen kuin oikeusjutussa, jonka Ott nosti Tukholman yliopistoa vastaan, koska tämäkin oli perunut Ottin palkkauksen.

Minun ja Tillin oikeusistunto on 3. toukokuuta. Prosessiin voi mennä paljon aikaa, vaivaa ja rahaa, etenkin jos se jatkuu käräjäoikeudesta eteenpäin. Esimerkiksi toimittaja Johanna Vehkoon tapauksessa korkeimpaan oikeuteen asti menneen absurdin kunnianloukkaussyytteen käsittely kesti yli viisi vuotta.

Tapaus muistuttaa siitä, että vaikka tieteessä on kyse väitteiden järjestelmällisestä ja kriittisestä arvioinnista tosiasioiden pohjalta, tiedeyhteisö koostuu ihmisistä, ja siinä esiintyy samanlaisia ongelmia kuin kaikissa yhteisöissä. Häirintä, perättömien kanteiden tekeminen häirintään puuttuvia ihmisiä vastaan, kiusaaminen, ahdistelu, syrjintä, ja muut inhimilliset ongelmat kaikki vaikuttavat toimintaympäristöön ja tieteen tekemiseen.

Ainakaan tämä oikeusjuttu (toisin kuin Ottin häirintä) ei kohdistu opiskelijoihin, jotka ovat tutkijayhteisössä heikoimmassa asemassa, vaan kahteen pidemmälle edenneeseen tutkijaan. Toivon mukaan tapauksen saama julkisuus kiinnittää huomiota pääasiaan –häirintään– ja edesauttaa toimia sitä vastaan.

* * *

Me and my friend and colleague Till Sawala are going on trial for severe defamation and severe spreading of information in a manner than violates privacy. The reason is that when University of Turku decided to hire the astrophysicist Christian Ott, we discussed his harassment background in public and criticised the decision.

University of Turku made public on February 1 2018 that it had decided to hire Ott for two years from the beginning of March. On December 31 2017 Ott had left Caltech after it had found him guilty of gender-based harassment of two female graduate students. On February 7 University of Turku cancelled the hire, after opposition from the science community.

Details of the Caltech case have been reported here, here ja here. Casey Handmer, who studied at Caltech and spoke with more than 30 people involved in the case has also written an overview of it. She discusses the background and the culture where harassers are routinely protected. (I don’t agree with all of her recommendations.) Details on the Turku case can be found in these two blog entries by me.

In April 2019 the police opened a preliminary investigation of me, Till Sawala and Jari Kotilainen at the University of Turku. We were suspected of severe defamation and severe spreading of information in a manner than violates privacy. (Kotilainen was dropped from the list of suspects during the preliminary investigation.)

In June 2020 the prosecutor decided that he will not press charges against me and Till, on the grounds that nothing we said about Ott was false, and we had written about him only as concerns his actions in public office or its equivalent. According to Finnish law, “criticism that is directed at a person’s activities in politics, business, public office, public position, science, art or in comparable public activity and that does not obviously exceed the limits of propriety does not constitute defamation”.

The prosecutor also noted that the case has been very widely discussed in different media. Indeed, the facts we highlighted were common knowledge. Ott had been discussed as a harasser since 2016 by alkaen Nature, Science, Scientific American, Huffington Post, Vice, Washington Post ja Wired, among many other publications.

However, in March 2021 the deputy prosecutor general and a state prosecutor decided to reopen the preliminary investigation. This week me and Till were informed that we have been charged. Ott demands over 100 000 euros in damages, and the prosecutor is calling for heavy fines or a prison sentence on probation.

Ott has also sued the University of Turku. He wanted the university to pay his salary for 25 years, as well as damages for loss of income, suffering due to publicity, travel and accommodation costs and trial costs – over a million euros altogether. Ott argued that it is the University of Turku’s fault that he can’t get a job in his field anymore, because cancelling the hire has led to “false rumours spreading around the world” about him. The newspaper Turun Sanomat presented Ott as the victim and published articles with misleading and false claims. (In Finnish.)

In its defence, the university appealed to the fact that it had already offered to pay Ott full two years’ salary – the sum he would have gotten had the hire not been cancelled. The university said that the decision to cancel the hire was not based on his harassment background (“rumours about his past”), but on the fact that the hire was “strongly opposed both inside and outside the university” and “hostile feedback to the university and negative atmosphere as well as changed circumstances”.

On March 4 2022 the district court of Southwest Finland gave its ruling, available here. (In Finnish.) The court ordered the university to pay Ott 20 months salary for terminating his contract without cause, as well as some travel and accommodation costs. The court ruled against Ott’s other demands. Ott has said he will complain to the appeals court. The ruling is along the same lines as in the case that Ott brought against the University of Stockholm for cancelling his hire.

Me and Till will go on trial on May 3. The process can take a lot of time, energy and money, especially if it goes to higher courts. For example, in the case of the journalist Johanna Vehkoo, an absurd defamation case went all the way to the supreme court, taking five years.

This case is a reminder of the fact that even though science is about evaluating claims systematically and critically, the scientific community consists of people, and has the same kind of problems as any other community. Harassment, retaliating with baseless lawsuits against people who tackle harassment, bullying, abuse, and other human problems all affect the environment where science is made.

At least this lawsuit (unlike Ott’s harassment) does not target students, who are in the most vulnerable position in the research community, but two more advanced researchers. Hopefully publicity for the case will help to bring attention to the main issue –harassment– and spur action against it.

7 kommenttia “Myös me, kierros 3/We too, round 3”

  1. Päivystävä fenomenologi sanoo:

    On varmasti kurjaa kokea oikeusprosessin aiheuttamaa epävarmuutta, mutta kurja on varmasti Ottinkin tilanne, kun kärpäsestä tehdää härkänen. Pitääkö hänellä olla loppuelämänsä poltinmerkki otsassa? Me emme voi tietää kaikkea, mutta kupletin juoni on hyvinkin saattanut olla sellainen, että akateemisesti keskinkertainen jatko-opiskelija on käyttänyt naisellisia avujaan hyödyksi vaativan tutkimusprojektin loppuun saattamiseen. Miksi muuten Ott olisi ”päässyt” lähettämään sadoittain aikaavieviä viestejä – vahingossako? Sitten jos vaativassa työssä nousee seinä vastaan, niin katkeruus nousee pintaan ja ammutaan vähän joka suuntaan.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Kommentoin molempia seikkoja ensimmäisessä blogimerkinnässä aiheesta:

      ”Vaikka Caltechin komitea oli esittänyt johtopäätöksensä olevan yksiselitteisen selvä, kaikkien tahojen arvioita pitää tietysti voida tarkastella kriittisesti, jos se on aiheellista. Mutta sitä ei voi luotettavasti tehdä kuulemalla pelkästään häiritsijäksi todettua henkilöä ja hänen valitsemiaan tahoja. Jokainen tietysti haluaa esittää asiat itselleen parhain päin, ja ihmiset mielellään puolustavat kavereitaan. Siksi on tärkeää, että häirintäsyytöksiä ja muita kiistanalaisia asioita selvittävät riippumattomat tahot -kuten Caltechin komitea-, jotka kuulevat kaikkia asianosaisia ja tutustuvat kaikkeen dokumentaatioon.

      Kuten häirinnän vastaisessa lausunnossa todetaan, häirintään syyllistyminen ei tarkoita sitä, etteikö henkilö voisi enää koskaan olla mukana tiedeyhteisön toiminnassa. Mutta tämän edellytyksenä on se, että hän ymmärtää tehneensä väärin ja ottaa vastuun tekemästään vahingosta.”

      https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/myos-meus-too/

      On asiatonta väittää ilman todisteita asiaa tutkineen komitean löydön -ja asiaan perehtyneiden journalistien raporttien- vastaisesti ilma mitään todisteita, että häirinnän uhri onkin syyllinen.

  2. Juhani Korhonen sanoo:

    Miten sinun ja Till Sawalan woke-sota liittyy URSA:n toimintaan ja tähtitieteeseen? URSA:n sivut on ihan väärä foorumi henkilökohtaisten ongelmiesi käsittelyyn.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Ottin tapaus on tiedeyhteisössä merkittävä, ja saanut kansainvälisestikin paljon huomiota.

      Tässä blogissa kirjoitan kosmologiasta, hiukkasfysiikasta ja niiden tekemisestä. Tähän liittyy kirjoittaminen tiedeyhteisöstä -mukaan lukien häirinnästä ja tasa-arvosta- rahoituksesta, hakemuksista, historiasta, sosiologiasta, filosofiasta, ja muista aiheista, jotka eivät ole hiukkasfysiikan tai kosmologian teorioita tuloksia.

      Kaikki aiheet eivät varmaankaan kiinnosta kaikkia lukijoita.

      Yritin hieman avata asiaa tällä kappaleella tekstin lopussa – olisi voinut varmaan selventää enemmänkin.

      ”Tapaus muistuttaa siitä, että vaikka tieteessä on kyse väitteiden järjestelmällisestä ja kriittisestä arvioinnista tosiasioiden pohjalta, tiedeyhteisö koostuu ihmisistä, ja siinä esiintyy samanlaisia ongelmia kuin kaikissa yhteisöissä. Häirintä, perättömien kanteiden tekeminen häirintään puuttuvia ihmisiä vastaan, kiusaaminen, ahdistelu, syrjintä, ja muut inhimilliset ongelmat kaikki vaikuttavat toimintaympäristöön ja tieteen tekemiseen.”

  3. Yliopistolainen sanoo:

    Tutkijoiden ja opiskelijoiden toimintaympäristön turvallisuus ilman häirintää ja perusteettomia oikeustoimia on oleellisia siinä kuin jotkut kaukoputkien ominaisuudet mitkä nekään eivät kaikkia kiinnosta. Entisenä tiedeyhteisön jäsenenä kiinnostelee ensin mainittu itseasiassa enemmän, ja toivon ettei tästä tapauksesta tule kohtuutonta henkilökohtaista ongelmaa Syksy Räsäselle ja Till Sawalanille jotka ovat tehneet työtä toimintaedellytysten ylläpitämiseksi ja korjaamiseksi. Jatkamme Ursan jäsenmaksuja ihan mielellään kun näistä asioista kuullaan. Ihan oikea järjestys tiedostaa nämä ensin yhteisön omilla foorumeilla ja vasta sitten Hesarissa.

    Sen sijaan tällainen tähtitieteeseen liittyvä keskustelupalsta ei mun mielestäni ole oikea paikka jonkinlaiselle ideologiselle vastustushuomiolle. Jos ”woke-sodasta” (mitä ikinä tarkoittaakaan) on jotain haittaa URSAn tehtävälle, niin perustelut esille mieluummin.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Kiitos.

      Jätetään keskustelu ”woke-sodasta” muualle.

  4. Syksy Räsänen sanoo:

    Kommentoin kommentteja joita ei ole julkaistu: arvostan toki tukea, mutta pidetään arviot Ottin tai hänen asianajajansa motiiveista oikeusjutulle poissa tästä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Yhden merkin varassa

25.2.2022 klo 23.32, kirjoittaja
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Suhteellisuusteorialla on vaikean teorian maine. Gravitaatiota kuvaavan yleisen suhteellisuusteorian tapauksessa tämä on ansaittu: sen ymmärtäminen vaatii hienostuneen matemaattisen koneiston omaksumista. Suppea suhteellisuusteoria on kuitenkin aika yksinkertainen. Vaikeinta on se, että pitää luopua vanhoista aikaa ja avaruutta koskevista käsityksistä.

Suppean suhteellisuusteorian ytimessä on nimen mukaisesti suhteellisuus. Sama pätee kuitenkin myös Isaac Newtonin kehittämään klassiseen mekaniikkaan. Erona on se, mikä on suhteellista ja mikä ei.

Suure on suhteellinen, jos sen arvo on erilainen eri havaitsijoille. Esimerkiksi tasainen nopeus on suhteellista niin klassisessa mekaniikassa kuin suppeassa suhteellisuusteoriassa. Ohi kiitävän junan nopeus on laiturilla seisovan ihmisen suhteen 100 kilometriä tunnissa, mutta junassa istuvan koiran suhteen junan nopeus on nolla.

Suhteellisen vastakohta on absoluuttinen. Esimerkiksi nopeuserot ovat absoluuttisia: sekä laiturilla seisojalle että junassa istujalle junan ja yllä liitävän lentokoneen välinen nopeus on 400 km/t.

Millään kokeella ei voi erottaa, onko jokin kappale paikallaan vai liikkuuko se tasaisella nopeudella, koska tämä riippuu havaitsijasta. Sen sijaan muutoksia nopeudessa ja nopeuseroja voi mitata.

Klassisessa mekaniikassa vastaavasti paikka on suhteellinen mutta paikkavälit ovat absoluuttisia. Ei ole mitään erityistä avaruuden keskipistettä, jokainen voi asettaa sen minne haluaa. Mutta kappaleiden etäisyydet ovat samoja kaikille. Sama juttu ajanhetken ja aikavälien kanssa. Ajan nollakohdaksi voi valita hetken 2022 vuotta sitten tai eilisen, oman maun mukaan, mutta aikavälit ovat absoluuttisia.

Klassisessa mekaniikassa etäisyydet noudattavat Pythagoraan lausetta. Jos vaikkapa kynän kärjen ja pään välinen etäisyys on x-suunnassa x ja y-suunnassa y, niin kynän pituudelle L pätee L2 = x2 + y2. Jos kääntää koordinaatistoa, niin x muuttuu ja y muuttuu, mutta L ei muutu. Toisin sanoen etäisyydet x-suunnassa ja y-suunnassa ovat suhteellisia, mutta kokonaisetäisyys –eli pituus– on absoluuttinen.

Laajennetaan nyt tarkastelua siten, että tarkasteltavat pisteet voivat olla eri ajanhetkinä. Esimerkiksi voidaan kysyä, mikä on etäisyys sen pisteen välillä, missä kynä irtoaa kädestäni ja sen pisteen välillä, missä se iskee lattiaan. Klassisessa mekaniikassa mitataan vain etäisyyksiä paikassa ja ajassa erikseen. Voidaan siis laskea käteni ja lattian välinen etäisyys paikassa ja irrottamisen ja lattiaan kolahtamisen välinen etäisyys ajassa.

Suppeassa suhteellisuusteoriassa yhdistetään etäisyys ajassa ja paikassa etäisyydeksi aika-avaruudessa. Jos tapahtumien etäisyys ajassa on t, niiden etäisyydelle aika-avaruudessa M pätee M2 = – c2 t2 + x2 + y2, missä c on valonnopeus. (Tarkemmin sanottuna, etäisyyden M neliö on tuon lausekkeen itseisarvo.)

Vältän yhtälöitä tässä blogissa, koska niiden käyttöön tottumattomalle yhtälöt vaikeuttavat lukemista sen nopeuttamisen sijaan. Tein nyt poikkeuksen havainnollistaakseni sitä, miten yksinkertainen suppea suhteellisuusteoria on. Koko teoria nimittäin seuraa siitä, että tuo etäisyys M aika-avaruudessa on absoluuttinen, eivät etäisyydet ajassa ja paikassa erikseen.

Erona klassiseen mekaniikkaan on siis vain se, että aika- ja paikkaetäisyyksiä mitataan yhdessä, ja aikavälin edessä on miinusmerkki plusmerkin sijaan. Tällä pienellä matemaattisella erolla on isoja fysikaalisia seurauksia.

Aivan kuten etäisyydet x-suunnassa ja y-suunnassa ovat klassisessa mekaniikassa suhteellisia, aikavälit ja paikkavälit ovat suppeassa suhteellisuusteoriassa suhteellisia. Klassisessa mekaniikassa avaruuden kiertäminen muuttaa x– ja y-etäisyyksiä. Vastaavasti suppeassa suhteellisuusteoriassa nopeuden vaihtaminen muuttaa aika- ja paikkaetäisyyksiä. Koska nopeus on suhteellista, myös aika- ja paikkavälit ovat suhteellisia.

Tämä on esimerkki symmetrian merkityksestä fysiikassa. Klassisessa mekaniikassa fysiikan lait ovat samat riippumatta siitä, mihin suuntaan avaruudessa katsoo. Toisin sanoen klassinen mekaniikka on symmetrinen kierroissa – eli muunnoksissa, jotka eivät muuta pituuksia. Suppea suhteellisuusteoria on vastaavasti symmetrinen muunnoksissa, jotka eivät muuta aika-avaruuden etäisyyksiä. Symmetria on tärkein näitä teorioita määrittävä tekijä.

Suppea suhteellisuusteoria on kokeellisesti tarkasti varmennettu, ja sen pätevyys on järkevän epäilyn ulkopuolella. Sen ilmiöt ovat kuitenkin arkijärjen vastaisia: mitä nopeammin kappaleet liikkuvat, sitä lyhyempiä ne ovat, ja sitä hitaammin niiden kellot kulkevat; myös samanaikaisuus on suhteellista. Kaikki tämä outous palautuu yhteen miinusmerkkiin.

30 kommenttia “Yhden merkin varassa”

  1. Cargo sanoo:

    ”Koko teoria nimittäin seuraa siitä, että tuo etäisyys M aika-avaruudessa on absoluuttinen, eivät etäisyydet ajassa ja paikassa erikseen. […] Suppea suhteellisuusteoria on vastaavasti symmetrinen muunnoksissa, jotka eivät muuta aika-avaruuden etäisyyksiä.”

    Riittääkö tuo myös selittämään kaksosparadoksin? Tuli vaan mieleen, että jos alussa ja lopussa ollaan yhdessä, niin eikö silloin kuljeta yhtä pitkä matka M aika-avaruudessa? Jos siis avaruudellisesta lähtöpisteestä matkalle lähtevä kaksoinen kulkee avaruudellisesti pidemmän matkan, niin symmetrian perusteella kyseisen reissun tulee olla ajallisesti lyhyempi? En kyllä tiedä tuleeko tuollaisesta selityksestä hullua hurskaammaksi, vaikka se olisikin oikein 🙂

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Oletetaan, että klassisessa mekaniikassa henkilöt A ja B ovat aluksi samassa pisteessä. Henkilö A pysyy paikallaan, ja henkilö B käy käyskentelemässä ja palaa sitten henkilön A luo. Henkilöiden A ja B kulkemien reittien pituus ei ole sama vain siksi, että alkupiste ja loppupiste on sama.

      Sama juttu suppean suhteellisuusteorian aika-avaruudessa liikkumisen kanssa.

      1. Cargo sanoo:

        Suppean suhteellisuusteorian postulaateista seuraa väite ”suppea suhteellisuusteoria on symmetrinen muunnoksissa, jotka eivät muuta aika-avaruuden etäisyyksiä”, mutta voidaanko edeltävän perusteella päätellä väite ”jos kello kulkee aika-avaruuden alku- ja loppupisteiden välillä käyrän muotoista rataa, niin mitattu itseisaika on aina pienempi kuin kuljettaessa suoraviivaista rataa”?

        Voisiko siis suppean suhteellisuusteorian symmetriaominaisuus jo itsessään antaa kvalitatiivisen selityksen kaksosparadoksille? Tuollainen selitys saattaisi olla suuressa arvossa mm. tätä blogia lurkkaavien filosofien keskuudessa. Kaksosparadoksihan selittyy lopulta vain kuluneella itseisajalla, ja ainakin Dr. Don Lincoln perustelee, miten kyseistä aika-eroa ei voi selittää pelkän kiihtyvyyden kautta, sillä täysin vastaava tulos seuraa, jos tarkastellaan yhtä paikallaan olevaa henkilöä sekä kahta vastakkaisiin suuntiin kulkevaa matkaajaa siten, ettei koejärjestelyn missään vaiheessa kukaan koe kiihtyvyyttä, https://www.thegreatcoursesdaily.com/is- the-twin-paradox-of-special-relativity-really-a-paradox/

        Lopuksi ohimennen mainiten ajan ja avaruuden filosofiasta: paikka on systeemin tilaa koskeva suure ja aika taas systeemin muutosprosessia kuvaava suure, vrt. termodynaaminen prosessi ja entropia. Se, että suhteellisuusteoriassa paikka ja aika sulautuvat yhteen, ei siis tarkoita sitä, että kyseiset suureet olisivat toistensa kaltaisia. Väärä näkökulma johtaa ns. eternalismiin ja muuhun filosofiseen hölynpölyyn. Lisäksi filosofien ymmärrys ’nykyhetkestä’ saattaa olla jotakin esoteerista metafysiikkaa eikä perättäisten signaalien havaitsemiseen perustuvaa luokittelua.

        ”Time must never be thought of as pre-existing in any sense; it is a manufactured quantity” – Hermann Bondi

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          Nk. kaksosparadoksi ei ole ratkaisematon ongelma. Sitä sanotaan paradoksiksi sen takia, että se osoittaa, miten suppea suhteellisuusteoria on ristiriidassa arkiajattelun kanssa. Siihen ei liity mitään teorian sisäistä ristiriitaa, eikä teorian ja havaintojen välistä ristiriitaa.

          Se, että havaitsijoiden maailmanviivan pituus voi olla erilainen jos he ovat kulkeneet eri reittiä selittyy juurikin kiihtyvyydellä (eli sillä, että viivat eivät ole suoria).

          Tämä riittäköön tästä.

  2. Erkki Kolehmainen sanoo:

    ”…sen /suhteellisuusteorian) ymmärtäminen vaatii hienostuneen matemaattisen koneiston omaksumista.”

    Eikö matematiikka ole kieli? Onko siis niin, ettei suhteellisuusteoiaa voi ymmärtää kuin matamatiikaksi. Tulee heti mieleen se käsitys, että Koraani on osattava ulkoa ja nimenomaan arabiaksi muuten sen ymmärtää väärin. Itse olen sitä mieltä, että kaikki kehittyneet ja elävät kielet kelpaavat ja riittävät niin suhteellisuus- kuin kvantiiteoriankin ymmärtämiseen.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Matematiikka on tapa käsitellä täsmällisesti asioiden mahdollisia suhteita. Fyysikot (mukaan lukien minä) usein kuvaavat sitä kielenä, en tiedä mitä mieltä kielitieteilijät ovat. Yleistä suhteellisuusteoriaa on mahdollista ymmärtää vain matematiikan avulla.

      Kielestä jokunen kommentti:

      https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/oppipojat-kisallit-ja-mestarit/

      https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/kehityskeskustelua/

      https://hoay.fi/wp-content/uploads/2020/03/kauneus-yksinkertaisuus-ja-symmetria-fysiikassa-1.pdf

  3. Päivystävä fenomenologi sanoo:

    ”Millään kokeella ei voi erottaa, onko jokin kappale paikallaan vai liikkuuko se tasaisella nopeudella, koska tämä riippuu havaitsijasta.”

    No voi mutta. Ilmiöpohjainen aistihavainto liikkuvan kappaleen törmäämisestä esimerkiksi kaukalon laitaan on mitä suurimmassa määrin todellinen tapahtuma. Jos siis kaukalon laidalla oleva tarkkailija havaitsee kyseisen tapahtuman, niin asianlaita todellakin on niin; jos kappale kolahtaa, niin sen on täytynyt olla liikkeessä! Myös ihmismielen kokemus ajan hetkittäisestä kulumisesta on varminta mahdollista tietoa, eikä siinä ole mitään suhteellista, koska on vain yksi subjekti. Siispä aika on jotakin sellaista, joka subjektin kokemana vain kuluu. Ainakaan toistaiseksi eivät fyysikot pysty menemään toisten pään sisään, vaikka he mielellään jakelevat omnipotentteja selityksiään milloin mistäkin. Toisaalta vaihtoehtoinen luonnontieteen aikakäsitys ei anna mitään ymmärrystä ajasta. Husserl kiteytti asian nokkelasti: ”Einstein ei muotoile uudelleen sitä tilaa ja aikaa, jossa meidän elävä elämämme kulkee.” Voin väittää, että jokainen itselleen rehellinen totuudenetsijä jakaa Husserlin näkemyksen. Lopuksi on myös todettava, että käsitys liikkeen suhteellisuudesta on jo itsessään hieman naiivi, sillä fyysikoidenkin noudattaman kaksiarvoisen logiikan mukaan liikettä joko on tai ei ole. Myös luonnontieteen tutkijan auto joko liikkuu tai on pysähdyksissä, vaikka hän pitäisi silmiään kiinni.

    Mutta en suinkaan väitä, että modernit fysikaalisen maailman teoriat antaisivat vääriä vastauksia. Päinvastoin: numeeriset tulokset voivat hyvinkin olla oikein, mutta ne on saavutettu vääristä lähtökohdista. Suhteellisuusteoria on eräs tällainen ongelmallinen kehitelmä, jonka ”näin se vain on” -tyyppisiin vastauksiin on syytä suhtautua varauksella. Ehkäpä alati kehittyvä tiede jonakin päivänä asettaa teoreettiset viitekehykset oikeaan asentoon ja samalla huomioi myös ihmisen luonnollisen näkökulman.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Kappaleen kaukaloon törmääminen johtuu kappaleen ja kaukalon nopeuserosta. Kuten merkinnässä mainitaan, nopeuserot ovat absoluuttisia.

      Fysiikka on kasvattanut ymmärrystämme ajasta paljon. Ks. https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/kaksi-tarinaa-ajasta/

      1. Päivystävä fenomenologi sanoo:

        Saattanee kuulostaa radikaalilta, mutta ainoa absoluuttinen asia on subjektin rekisteröimä kolahdus. (Absoluuttinen siksi, että on vain yksi havaitseva, konsistentti subjekti.) Itse sanoisin jopa niin, että kappaleen liikkeen riittävä ja välttämätön ehto on juurikin tuo kolahdus.

        Nenäkkäiden fyysikoiden tulisi muutenkin kuunnella enemmän filosofeja, sillä matemaattisista malleista nousevat ratkeamattomat kysymykset voivat muuttua itsestään selvyyksiksi, kunhan valittu näkökulma on tarpeeksi korkea. Esimerkiksi paljon mainostettu suhteellisuusteoria ei kerro, miksi aika kulkee vain yhteen suuntaan. Mutta kun fyysikoilta loppuvat eväät kesken, niin johtavan roolin ottaa filosofi aseenaan ajan metafysiikka: intuition ja logiikan perusteella seuraus ei voi olla ennen syytä, ja siten tämäkin ”ongelma” on saanut luonnollisen ratkaisun! Vaikka filosofiasta onkin nyt todistettavasti hyötyä matemaattiselle luonnontieteelle, niin valitettavan moni fyysikko suhtautuu vaillinaisiin teorioihinsa kuin Klonkku valtasormukseen. Jääkäämme odottamaan parempaa aikaa.

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          Ajassa taaksepäin kulkemisen ja kausaliteetin yhteys on fyysikoille ilmeinen, eikä sen toteaminen ratkaise mitään. Selitettävänä kun on se, miksi syyt tulevat aina ennen seurausta.

          Yleensäkään filosofialla ei ole mitään annettavaa fysiikan sisältöön. Filosofiasta voi kyllä olla muuta hyötyä fysiikassa, ks.

          https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/edistys-ja-rappio/

          https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/piirileikkeja/

          https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/rakennustelineita-ja-muotiarvosteluja/

  4. Joksa sanoo:

    ”mitä nopeammin kappaleet liikkuvat, sitä lyhyempiä ne ovat, ja sitä hitaammin niiden kellot kulkevat; myös samanaikaisuus on suhteellista”

    Suhteellisuusteorian yhtälöt määrittelevät havainnoijien mukana kulkevien kellojen näyttämät mutta ei ankkuroi niitä universaaliin aikaan. Universumissa kaiken absoluuttisesta samanaikaisuudesta – nykyhetkestä – ei ole mitään ulospääsyä, riipumatta mitä kunkin kello satuu näyttämään. Suhteellisuusteorian kosmologinen malli oikeastaan postuloi asian kosmologisen periaatteen muodossa.

    Nopeammin liikuvien kappaleiden lyhentyminen lienee ilmaisun epätäsmällisyyttä. Olettaisin että ainoastaan liikkujan koordinaatisto muuttuu liikkeen suunnassa, fyysinen kappale ei koe fysikaalisia muodonmuutoksia jos se kääntyilee liikesuuntaansa nähden, pyörii tms, eikä tämä liikujan koordinaatiston muutos ei muuta ympäivän avaruuden mittasuhteita etäisen havainnojan näkökulmasta.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Kirjoittamasi ei ole totta. Ei ole olemassa absoluuttista aikaa.

      Kappaleiden pituuden riippuvuus nopeudesta on yhtä todellinen kuin niiden energian riippuvuus nopeudesta. Jos pesäpallo osuu otsaan, sen liike-energialla on todellisia seurauksia, vaikka liike-energia onkin suhteellista. (Levossa pallon kanssa sen liike-energia on nolla.)

      Tämä tulee havainnollisesti esille hiukkaskiihdytin LHC:n törmäyksissä. Protoni on levossa suunnilleen pallomainen säkki kvarkkeja ja gluoneja. LHC:ssä protonit liikkuvat maanpinnan suhteen 99.999999% valonnopeudesta, joten niiden pituus menosuunnassa kutistuu tekijällä 6900. Protonien törmäykset ovat siis kahden ohuen levyn törmäyksiä. Jos asiaa tarkastelee laboratorion sijaan yhden protonin näkökulmasta, se on pallomainen, mutta toinen protoni on sitäkin litistyneempi.

  5. Jorma Seppänen sanoo:

    Ajan absoluuttisen luonteen puuttumisen todistaisi vaikkapa jos historian saatossa edes joku olisi saannut tavata itsestään nuoremman version, muutoinhan sille on hyvinkin vahva peruste. Vaikkakin hieman eri mielessä kuin ST:ssä, joka ei ole onnistunut todentamaan ajan suunnan käänettävyyttä tai epäjatkuvuutta. Ajan absoluuttista luonnetta ilmentävät myös ajan/entopian suunnan pysyvyys sekä kausaalisuuden rikkoutumattomuuden periaate, eri sanoin ja eri kattavuudella ilmaistuina.

    ”protonin näkökulmasta, se on pallomainen, mutta toinen protoni on sitäkin litistyneempi” kuulostaa minusta juurikin koordinaatistomuunnosjutulta. Kiinnostaisi kyllä kuinka protonien litteydet on mitattu, vai olisiko asia päätelty epäsuorasti prosessin kulusta, eli kyse voisi olla pikemminkin prosessin käyttäytymisestä kuin fysikaalisesta muodonmuutoksesta?

    Sisänsä arkijärjelläkin ymmärrettävää että tasaisessa vauhdissa ei havaitse litistymisilmiötä eikä liike-energiaa, vasta sitten törmätessä 🙂

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Protoneja ei havaita suoraan, niiden törmäyksessä syntyneet hiukkaset havaitaan ja niistä päätellää millainen törmäys oli. Mainitsemassani litistymisessä ei siis ole siitä, että protonien muoto muuttuisi törmäyksen takia, vaan törmäys on erilainen koska niiden muoto on muuttunut.

      Mutta suppea suhteellisuusteoria on järkevän epäilyn ulkopuolella, tämä riittäköön denialismista tämän blogimerkinnän yhteydessä.

      Kari Enqvist ja minä kirjoitimme aiheesta jokunen vuosi sitten Tieteessä tapahtuu -lehteen:

      https://journal.fi/tt/article/view/41570

  6. Matias sanoo:

    Kiitos että selvennät näitä käsitteitä yleistajuisesti. Arvostan suppean suhteellisuusteorian denialismin arvosteluasi. Pidin paljon viittaamastasi artikkelista, jonka kirjoitit Kari Enqvistin kanssa, edelleen ja jo silloin kuin se ilmestyi. Kuten kirjoitatte sivulla 56:

    ”CERNin Large Hadron Colliderissa ja muissa hiukkaskiihdyttimissä liikkuu hiukkasia yli 99.99 prosentilla valon nopeudesta, ja niihin liittyviä havaintoja on toistettu miljardeja kertoja. Itse asiassa suppean suhteellisuusteorian pätevyys on järkevän epäilyn ulkopuolella, eikä hiukkaskiihdyttimien tarkoituksena ole testata sitä. Oikeampaa on todeta, että niiden toimivuus perustuu siihen, että suhteellisuusteoria pitää paikkansa.”

    Tämä menee ohi varsinaisen merkinnän, mutta näihin filosofiaan liittyviin kommentteihin haluaisin sanoa, että tasokkaimmissa kv. julkaisuissa otetaan vakiintuneet fysiikan teoriat lähtökohdaksi ja katsotaan, mitä ne sanovat tarkasteltavan asian, esim. ajan luonteesta. Kommenteissa parjattu eternalismi on olennaisesti perusteltu samanaikaisuuden suhteellisuudella ja sopimuksellisuudella (nyt tulee mainostettua, mutta argumentoin tämän näkemyksen puolesta täällä: https://arxiv.org/pdf/2202.06661 ).

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Joo, monet tieteen filosofit toki tuntevat fysiikan teorioiden yksityiskohdat.

      Oma näkemykseni on se, että koska suhteellisuusteoriassa ja kvanttifysiikassa on erilainen käsitys ajasta, on ennenaikaista sanoa ovatko esim. kaikki ajanhetket jossain mielessä olemassa jo valmiiksi. (Kieli taipuu huonosti tällaisestä aikakäsityksestä puhumiseen.) Kirjoitin aiheesta täällä:

      https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/kaksi-tarinaa-ajasta/

  7. Martti V sanoo:

    Kiitos. Kaava absoluuttisesta etäisyydestä on maallikollekin ymmärrettävä kiteytys teoriasta. Onko ajan termi etäisyys aikadimensiossa kynän ja sen pudottajan välillä? Termi näyttää dominoivan arkisia tilaetäisyyksiä. Miten etäisyys eroaa hiukkaskiihdytetyn protonin ja sen tutkijan välillä?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      On. Jos aikaosuus on pidempi kuin paikkaosuus (eli M^2 on negatiivinen), sanotaan, että etäisyys on ajankaltainen. Jos ne ovat yhtä pitkiä, sanotaan, että etäisyys on valonkaltainen.

      Jos kaksi tapahtumaa ovat niin lähellä, että valo olisi ehtinyt kulkea niiden välillä, niiden etäisyys on ajankaltainen tai valonkaltainen. Siis tosiaan käytännössä kaikki arkiset tapahtumat.

      En ole varma ymmärränkö viimeistä kysymystä. Aika-avaruus-etäisyydet ovat samat kaikille. Jos protoni liikkuisi vakionopeudella, se ja tutkija olisivat symmetrisessä asemassa: kummankin näkökulmasta toinen on litistynyt ja toisen kello kulkee hitaammin. (Oikeasti protoni on kiihtyvässä liikkeessä.)

      1. Martti V sanoo:

        Kysymys oli miten kiihdytetty protoni eroaa kynän pudotuksesta etäisyys mielessä. Molemmat lienee ajankaltaisia eli etäisyys on kompleksinen.

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          En ole varma minkä pisteiden etäisyyksiä tarkoitat. Mutta kaikki etäisyydet alle valonnopeudella kulkevan kappaleen radalle olevien pisteiden välillä ovat ajankaltaisia.

          Etäisyys ei koskaan ole kompleksinen. Kuten blogissa lukee: ”Tarkemmin sanottuna, etäisyyden M neliö on tuon lausekkeen itseisarvo.”

          1. Martti V sanoo:

            Jos kynä putoaa metrin korkeudesta sekunnissa , lattiaan törmäyksen ja sen havaitsijan välinen etäisyys on luokkaa 10^8m. Jos lähes valonnopeudella kiihdytetty protoni etenee metrin ja törmää, törmäyksen ja sen havaitsijan etäisyys on lähes nolla. Voidaan ajatella että jälkimmäisessä tapauksessa havaitsija on törmäystä lähempänä. Myös silloin, jos protoni etenee metrin sijaan 10^8m, etäisyys on lähes nolla ja havaitsijalle aikaa kuluu sekuntia.

          2. Syksy Räsänen sanoo:

            Kyllä, mitä nopeammin kappale liikkuu, sitä lyhyempiä ovat etäisyydet sen radan pisteiden välillä.

  8. Cargo sanoo:

    Aloin tässä muutaman oluen jälkeen aprikoimaan tuota aika-avaruuteen ympätyn ajan luonnetta. Hermann Bondin ja monen muun ohella myös John Wheeler lyttäsi ajatuksen jostakin paikankaltaisesta euklidisen avaruuden koordinaatista: “Equal footing, yes; same nature, no.” Kyseessähän on prosessia kuvaava suure, esim. heilurikellossa heilurin heilahdusten tai atomikellossa atomien värähtelyn lukumäärä. Nyt jos tehdään ajatuskoe, jossa kvanttimekaanisen epämääräisyyden voimakkuutta kuvaava Planckin vakio saisi huomattavasti suuremman arvon, niin eivätkö voimistuneet (satunnais)fluktuaatiot sotke klassisen ymmärryksen ajan kulusta? Siis jo pienen hetken perästä alkaisivat kaksi muutoin identtistä kelloa käymään eri tahtiin, eikä aikaa voisi ymmärtää kuin jollakin keskiarvoisella tavalla. Tokihan kelloissa on tavallisestikin jokin epätarkkuus, mutta epätarkkuus on luonteeltaan myös fundamentaalista.

    Valonnopeuden suuruus ja Planckin vakion pienuus saavat ajan ”kulkeemaan” newtonilaisittain, mutta aika on joka tapauksessa sekä suhteellista että epämääräistä. Adios muchachos, eternalismo!

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Sen enempää suhteellisuusteoriassa kuin kvanttikenttäteoriassa aika ei ole epämääräistä eikä siinä ole kvanttivärähtelyjä.

      Emme tiedä miten asian laita oikeasti on, koska meillä ei vielä ole teoriaa, joka kokonaisuudessaan yhdistäisi kvanttifysiikan ja yleisen suhteellisuusteorian. Ne on yksinkertaisessa tapauksessa yhdistetty (ja kokeellisesti varmennettu) kosmisen inflaation tarkastelussa, ja siinä tapauksessa ajan kulussa tosiaan on kvanttivärähtelyjä.

      1. Martti V sanoo:

        Olisi loogista ajatella, että sama kvanttiepäräisyys pätee aika dimensiossa kuin paikka dimensioissa. Voiko.hiukkanen ottaa ajassa askeleen taaksepäin?

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          Yllä ajasta mainittu tosiaan pätee myös avaruuteen.

          Ei.

      2. Cargo sanoo:

        Miten on muuten Einsteinin valokellon laita, jos Planckin vakio kasvaa? Leviääkö fotoni lopulta niin epämääräiseksi, ettei ajan kulusta ota erkkikään selvää? Ja jos energia saa kvanttikentät värähtelemään (mm. valokvantit), niin voiko tehdä sellaisen crackpotterypäätelmän, että Planckin vakio (aika*energia) vaikuttaa suorasti siihen mitä aika on? Tällöin siis Planckin vakion pienuus saa ajan kulkemaan suht’ tasaiseen tahtiin tik-tok. Taas käänteisesti: ajan käsite hämärtyy, kun yleisen epämääräisyyden kasvaessa on yhä vaikeampi sanoa onko tarkasteltavan systeemin tila muuttunut. Ja jos ääritapauksessa muutosta ei voida havaita, niin se vastaa sitä, että mitään muutosta ei tapahdu, mikä taas tarkoittaa sitä, että aikaa ei ole olemassa.

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          En tiedä mitä tarkoitat ”Einsteinin valokellolla”.

          Planckin vakio toki mittaa sitä, kuinka isoja kvanttivärähtelyt ovat, ja jos se olisi isompi (suhteessa tutkittavien ilmiöiden mittakaavaan), niin kvanttiefektit olisivat isompia.

          Emme tiedä mikä on oikea tapa kuvata aikaa silloin kun kvanttivärähtelyt ovat isoja, koska emme ole löytäneet kokonaista kvanttigravitaatioteoriaa. Toistaiseksi tiedämme vain mitä tapahtuu silloin, kun värähtelyt ovat pieniä.

          1. Cargo sanoo:

            Kiitos vastauksesta. Sitten tuli mieleen, että jos suuri Planckin vakio tarkoittaa täyttä kaaosta ja sekasotkua, niin voisiko siitä vetää analogiaa tilastolliselle maksimientropiatilalle? Kun meidän maailmassa Planckin vakio on pieni, niin energian leviämiseen kuluu vain enemmän aikaa, mutta lopulta kaikki menee täysin sekaisin. Voisi siis ajatella, että satunnaiset kvanttivärähteyt ”potkivat” systeemiä kohti minimaalista hyödynnettävää energiaa; jos epämääräisyyden ehdottama energiatila on mahdollinen, niin systeemi siihtyy uuteen tilaan ja samalla luovuttaa ylijäämäenergian ympäristöön. Samalla entropia kasvaa ja mitattavalle ajalle (tik-tok-tik…) muodostuu selkeä suunta.

            Runollisesti voisi sanoa, että kaikki aineelliset rakenteet ovat kvanttikentissä väreilevää energiaa, jota vaimeat satunnaisvärähtelyt hitaasti levittävät mahdollisimman tasaisesti.

          2. Syksy Räsänen sanoo:

            Emme tiedä mikä on oikea tapa kuvata tapahtumia silloin kun kvanttivärähtelyt ovat isoja, koska emme ole löytäneet kokonaista kvanttigravitaatioteoriaa. Toistaiseksi tiedämme vain mitä tapahtuu silloin, kun värähtelyt ovat pieniä.

            Tämä riittäköön tästä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Taivasta täyttämässä

16.2.2022 klo 23.27, kirjoittaja
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

1600-luvulla eläneen tähtitieteilijä Johannes Keplerin havainnoilla oli keskeinen rooli sen osoittamisessa, että Maa kiertää Aurinkoa. Kepler oli myös vakuuttunut siitä, että maailmankaikkeus on äärellinen. Hän esitti todisteeksi sen, että jos maailmankaikkeus olisi ääretön, niin tähdet täyttäisivät taivaan.

Mitä kauempana tähdet ovat, sitä himmeämmiltä ne näyttävät. Mutta mitä kauemmas menee, sitä enemmän tähtiä on, ja jos tähdet ovat jakautuneet tasaisesti, niiden lukumäärä kasvaa samaa tahtia kuin mitä kirkkaus laskee. Se johtopäätös, että äärettömässä maailmankaikkeudessa yötaivaan pitäisi olla yhtä kirkas kuin Auringon pinta, tunnetaan nimellä Olbersin paradoksi asiasta 200 vuotta Keplerin jälkeen kirjoittaneen Heinrich Olbersin mukaan. (On tavallista, että asioita ei nimetä niitä ensimmäiseksi pohtineiden mukaan.)

Emme tiedä onko maailmankaikkeus ääretön. Mutta koska maailmankaikkeuden ikä on äärellinen ja valo matkaa äärellisellä nopeudella, näemme vain äärellisen etäisyyden päähän, ja lisäksi tähtiä on ollut olemassa vain äärellisen ajan.

Toinen syy yötaivaan mustaan on se, että näemme vain pienen osan valon (eli sähkömagneettisen säteilyn) aallonpituuksista. Näkyvää valoa lähettäviä tähtiä on harvassa, mutta esimerkiksi mikroaaltotaivas on kauttaaltaan kirkas. Kosmiset mikroaallot näyttävät millainen maailmankaikkeus oli 380 000 vuoden iässä. Jos haluaa nähdä myöhempiä aikoja, pitää tarkastella muita aallonpituuksia.

Vetykaasu on erityisen kiinnostava radiolähetin. Vetyatomi koostuu protonista ja elektronista. Kummallakin on ominaisuus nimeltä spin, eli ne käyttäytyvät kuin pyörisivät jonkin akselin ympäri. Vetyatomin toiseksi yksinkertaisimmassa tilassa protoni ja elektroni pyörivät samaan suuntaan, ja yksinkertaisimmassa tilassa ne pyörivät vastakkaiseen suuntaan. Kun vetyatomiatomi siirtyy samansuuntaisesta tilasta yksinkertaisimpaan tilaan, se lähettää valoa, jonka aallonpituus on 21 cm, eli radioaallon.

Maailmankaikkeuden atomeista 90% on vetyä, ja vetykaasua on kaikkialla, sielläkin missä ei ole tähtiä. Niinpä 21 cm säteily on erinomainen tapa saada selville mitä maailmankaikkeudessa tapahtuu. Tämä säteily on (gravitaatioaaltoja ehkä lukuun ottamatta) ainoa viestintuoja ajalta kosmisen mikroaaltotaustan syntymisen ja tähtien syttymisen välillä – eli maailmankaikkeuden ensimmäisen noin 100 miljoonan vuoden aikana.

Tänään Phil Bull Queen Mary University of Londonista puhui 21 cm säteilystä Helsingin yliopiston fysiikan osaston kosmologiaseminaarien sarjassa. Radiotähtitiedettä on tehty 1930-luvulta asti, mutta se on näkyvän valon tai mikroaaltojen havaitsemista jäljessä. Asian voi ilmaista myös niin, että kyseessä on nouseva ala.

Ennen viime vuosia taivasta on tarkkailtu radioaallonpituuksilla joko pieneltä alueelta tarkkaan (niin että näkee kaukana olevia ja siksi himmeitä kohteita), tai sitten laajalta alueelta niin että näkee vain lähellä olevia tai poikkeuksellisen kirkkaita kohteita.

Nykykosmologiassa halutaan kattava kuva tapahtumista, mikä edellyttää sitä, että katsoo yhtä aikaa laajasti ja syvälle. 2000-luvulla tämä on tullut teknologisesti mahdolliseksi. Nykyiset 21 cm teleskoopit näkevät noin maailmankaikkeuden ensimmäisen miljardin vuoden ikään asti.

Koska kaukaiset radiolähteet ovat heikkoja, kuvista eivät erotu esimerkiksi yksittäiset kaukaiset galaksit tai vetypilvet, vaan isompien kokonaisuuksien säteily. Mutta vaikka radioaaltokartat ovat epätarkkoja, niistä näkee ison mittakaavan rakenteen ja sen kehityksen siinä mielessä selvemmin kuin näkyvästä valosta, että vetykaasu on tasaisemmin jakautunut. Havaintoja ei tehdä vain niistä poikkeuksellisista paikoista, missä sattuu olemaan galakseja, vaan kaikkialta. Lisäksi vetykaasu noudattaa pimeän aineen jakaumaa tarkemmin kuin galaksit, ja suurin osa maailmankaikkeuden aineesta on pimeää ainetta.

Iso ongelma on se, että kosminen 21 cm säteily on noin tuhat kertaa heikompaa kuin Linnunradan ja muiden galaksien lukuisten tähtitieteellisten kohteiden lähettämät radioaallot. Vielä isompi ongelma on ihmisten laitteiden tuottama säteily; erityisesti kännykät tukiasemineen ovat iso häiriön lähde.

Jos kosminen signaali tulisi kaikkialta samalla 21 cm aallonpituudella, roskat olisi helppo suodattaa: heitettäisiin vain pois kaikki signaalit, missä on mukana muita aallonpituuksia. Mutta koska maailmankaikkeus laajenee, säteily venyy. Miljardin vuoden iässä 21 cm pituisena lähteneen säteilyn aallonpituus on nykyään noin puolitoista metriä, ja myöhemmin syntyneen jotain tältä väliltä, lähtöhetkestä riippuen.

Bull on mukana MeerKAT-koeryhmässä, joka mittaa 21 cm säteilyä Etelä-Afrikassa. MeerKATin antennit tulevat osaksi parhaillaan rakennettavaa kansainvälistä SKA-teleskooppia. MeerKAT ja muut kokeet ovat jo setvineet maailmankaikkeuden historiaa yhdistämällä 21 cm säteilyn kartat mittauksiin galakseista. Koska galaksidata on parempaa, on helpompaa lisätä siihen 21 cm havainnot kuin käyttää niitä yksin.

Bull arvioi, että kestää ainakin 3-5 vuotta ennen kuin pelkistä 21 cm havainnoista saadaan luotettavia kosmologisia tuloksia. Hänen mukaansa juuri se, että ala on kosmista mikroaaltotaustaa ja gravitaatiolinssejä jäljessä tekee siitä mielenkiintoisen, koska saa olla mukana kehittämässä jotain uutta

21 cm kokeet eivät vielä näe niin kauas kuin infrapunavaloon painottunut teleskooppi JWST. Radioteleskooppeja kuitenkin rakennetaan koko ajan lisää, teknologia kehittyy ja tutkijat ymmärtävät paremmin millaiset teleskoopit ovat sopivimpia. Kun 21 cm teleskoopit pääsevät vauhtiin, ne näkevät asioita, mitä mitkään muut kokeet eivät voi havaita.

Kaukaisemman tulevaisuuden mahdollisuutena Bull mainitsi Cosmic Visions -projektissa pohditun mahdollisuuden rakentaa kraatteriin Kuussa ritilä, jota käytettäisiin radioteleskooppina. Näin pääsisi eroon sekä ihmisten tuottamasta radiosaasteesta että Maan ilmakehästä, joka imee osan radioaalloista.

Koska kosmiset rakenteet kuten galaksit kasvavat ajan myötä, varhaisina aikoina ne olivat yksinkertaisempia. Niinpä kauas katsoessa saa selvemmän kuvan siitä, millaisia olivat kosmisen inflaation aikana ensimmäisen sekunnin perukoilta syntyneet rakenteen siemenet, ennen kuin gravitaatio sotki ainetta galakseiksi ja muuksi puuroksi.

Yksi kosmologian isoimpia kysymyksiä on, miksi maailmankaikkeuden laajeneminen on viimeisen muutaman miljardin vuoden aikana kiihtynyt. Asian selvittämisessä on tärkeää saada tarkkoja havaintoja maailmankaikkeuden laajenemisnopeudesta myös varhaisilta ajoilta. Voi olla, että käsissämme on nyt vain osa palapeliä.

Päivitys (17/02/22): Korjattu typo: neutronista -> elektronista.

4 kommenttia “Taivasta täyttämässä”

  1. Cargo sanoo:

    ”Mutta koska maailmankaikkeus laajenee, säteily venyy.”

    Kaverini puolesta kyselen, että jos valoa tarkastellaan hiukkasmuodossa, niin miten avaruuden laajeneminen voi vaikuttaa siihen millään tavalla? Ja voiko pelkkä avaruuden laajeneminen vaikuttaa 0,999c nopeudella liikkuvan massahiukkasen olemukseen?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Avaruuden laajenemisen takia kaikkien hiukkasten liikemäärä laskee samaa tahtia kuin mitä avaruus venyy. Koska fotonien massa on nolla, niiden kaikki energia on liikemäärää, eli niiden energia laskee ja siksi aallonpituus venyy.

      Jos hiukkasen massa on paljon isompi kuin liikemäärä, niin liikemäärän vähenemisellä ei juuri ole vaikutusta hiukkasen energiaan ja aallonpituuteen. Jos massa on paljon pienempi, liikemäärän laskeminen laskee kokonaisenergiaa melkein samalla tavalla kuin massattomien hiukkasten tapauksessa.

      1. JaniK sanoo:

        Mitä tapahtuu hiukkaselle, jonka liikemäärä laskee nollaan?

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          Hiukkasten liikemäärä laskee kääntäen verrannollisesti siihen, miten pituudet venyvät. Se ei siis koskaan laske nollaan.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Parhaaksi katsomallaan tavalla

31.1.2022 klo 13.05, kirjoittaja
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Kirjoitin vuonna 2019 siitä, että Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta kehotti tutkijoita kirjoittamaan ilmaiseksi artikkeleita Tekniikan Maailmaan. Tiedekunnan viestintäosasto perusteli tätä muun muassa sillä, että ”monet rahoittajat edellyttävät tulosten laajaa julkaisua ja yhteiskunnallista vaikuttavuutta” ja että artikkelit parantavat yliopiston julkisuuskuvaa.

Totesin seuraavasti:

”Suotavaa olisi, että Helsingin yliopistokin puolustaisi tutkijoiden oikeutta korvaukseen tekemästään työstä sen sijaan, että se myötävaikuttaa sellaisen yhteiskunnan rakentamiseen, missä ihmisten odotetaan tekevän kaupallisille tahoille työtä palkatta.”

Yliopisto on kuitenkin mennyt vielä oudompaan suuntaan.

Huomasin toissaviikolla tähtitieteilijä Mikko Tuomen mainitsevan Twitterissä, että kaupallinen julkaisija nimeltä MustRead pyysi häntä kirjoittamaan heille ilmaiseksi. Mikäs siinä, ei ole kummallista, että yritys haluaa välttää palkkakuluja.

Outoa on se, että Helsingin yliopisto on leikissä mukana.

Kyseessä ei tällä kertaa ole vain yhden tiedekunnan linjaus. Keskushallinnon viestintä on syyskuussa tiedottanut, että Helsingin yliopisto on viiden muun korkeakoulun tavoin tehnyt sopimuksen MustRead Akatemian kanssa, ja kannustaa tutkijoita kirjoittamaan sinne. (Yliopiston avoimuuskäytännön mukaisesti tiedote ei ole ulkopuolisten luettavissa.)

Tiedotteen mukaan ”Mustread Akatemia on journalistinen, Suomen keskeisille päättäjille ja vaikuttajille suunnattu media”, joka ”tarjoaa tuoretta tutkimustietoa päättäjille helposti luettavassa muodossa”.

Tiedotteessa ei mainita palkkioista, mutta kysyttäessä viestintä varmisti, että kirjoittajille ei makseta mitään. Sen sijaan Helsingin yliopisto maksaa MustReadille siitä, että se julkaisee tutkijoiden sille ilmaiseksi kirjoittamia tekstejä.

Pyysin Helsingin yliopistolta nähtäväkseni MustReadin kanssa solmitun sopimuksen. Se on nyt luettavissa täällä. (Hämmentävää kyllä, sopimus on solmittu vasta puolitoista kuukautta sen jälkeen, kun siinä sovittu maksullinen toiminta on aloitettu.) Yliopisto kuitenkin poisti sopimuksesta tiedot siitä, kuinka paljon se MustReadille maksaa. Yliopisto perusteli hinnan salaamista sillä, että muuten joku voisi tarjota yliopistolle samaa palvelua halvemmalla (lihavointi lisätty):

”MustReadin ilmoittaman mukaan hintatieto on liikesalaisuus, koska sen päätyminen kilpailijoiden käsiin voisi aiheuttaa yritykselle merkittävää vahinkoa. Yrityksen kanta ei sido yliopistoa, vaan yliopiston pitää arvioida, voiko tietoa objektiivisesti pitää yksityisen liikesalaisuutena. Tässä tapauksessa yliopiston arvio on, että tieto on yksityisen liikesalaisuus (laki viranomaisten toiminnan julkisuudesta 24 § 1 mom 20 k). Sopimuksen muut ehdot ovat julkista tietoa, ja hintatiedon päätyminen julkiseksi tekisi kilpailijoille helpoksi esimerkiksi tarjota vastaavaa palvelua hieman alempaan hintaan.”

Kerrottuani haluavani valittaa salauspäätöksestä julkisia hankintoja koskevan lain nojalla yliopisto kertoi, että sopimuksen arvo on alle 60 000 euroa, eli se ei ole julkisia hankintoja koskevan lain piirissä.

Helsingin yliopiston strategian mukaan yliopiston ydintehtävien toteuttaminen perustuu avoimuuteen, ja yliopisto on tunnettu ”avoimista, akateemisen vapauden ja yhteisöllisten ja demokraattisten vaikutusmahdollisuuksien mukaisista toimintatavoistaan”. (Tiedonsaannista ja yrityssuhteista yliopistolla voi lukea entisen Helsingin yliopiston hallituksen jäsenen Thomas Wallgrenin kirjeestä muille silloisille hallituksen jäsenille.)

Sopimuksen mukaan järjestelyn tarkoituksena on ”vahvistaa tutkijoiden ja yhteiskunnan vuoropuhelua”. Tutkitun tiedon merkitys on yhteiskunnassa entistä isompi, ja on tärkeää, että se huomioidaan poliittisessa päätöksenteossa kattavammin. Osoittaisi puutteellista ymmärrystä yhteiskunnallisesta päätöksenteosta pitää ongelman ytimenä sitä, että päättäjillä ei ole tietoa saatavilla ja tilanne korjaantuu heille artikkeleita pyytämättä kirjoittamalla. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, etteikö tällainen popularisointi ja tärkeiden tutkimustulosten ja -kysymysten esille tuominen olisi arvokasta ja hyödyllistä.

Sitä suuremmalla syyllä siitä tulee saada korvaus. Jos yliopiston palkkalistoilla oleva tutkija puhuu vaikkapa yliopiston avoimessa tilaisuudessa tai kirjoittaa yliopiston julkaisuun, tämän voi katsoa kuuluvan hänen työtehtäviinsä. Sisällön tuottaminen kaupalliselle yritykselle on eri asia.

Kysyin miten yliopisto oikeuttaa sen, että se maksaa siitä, että kaupallinen toimija teettää tutkijoilla palkatonta työtä. Yliopiston viestintä vastasi, että yliopistolaisten tehtäviin kuuluu yhteiskunnallinen vuorovaikutus, ja ”jokainen toteuttaa sitä työajallaan parhaaksi katsomallaan tavalla”. Viestintä rinnasti MustRead Akatemiaan kirjoittamisen Tiedekulman tapahtumiin osallistumiseen ja siihen, että yliopiston viestintä kirjoittaa yliopiston kanavissa julkaistavia uutisia. Kysymykseen siitä, eikö kaupallisten toimijoiden yliopiston mielestä tarvitse maksaa yliopistolaisille heidän työstään, viestintä ei vastannut.

Ilmeisesti yliopisto ei tunnista eroa siinä, että kirjoittaa yliopistolle (tai muulle yleishyödylliselle voittoa tavoittelemattomalle taholle) tai kaupalliselle toimijalle – tekstien tekijänoikeudet muuten jäävät MustReadille, eivät kirjoittajille.

Se, että yliopisto esittää ilmaisen työn tekemiselle yritykselle tapana toteuttaa yliopiston työntekijöiden velvollisuuksia on jo sinänsä ongelmallista. Se, että yliopisto maksaa tästä yritykselle, osoittaa, että se ymmärtää rahallisen korvauksen merkityksen, mutta ei katso sen kuuluvan yliopistolaisille. Yliopistojen työilmapiiristä on viime vuosina puhuttu paljon. Tällainen asenne sitä tuskin parantaa.

Olen usein kirjoittanut siitä, miten tieteellisten lehtien kustantaminen on järjestetty kaupallisten kustantajien ehdoilla tavalla, joka merkittävästi haittaa tieteen tekemistä. (Ks. täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä ja täällä.) Yliopistoilla olisi tärkeä tehtävä uusien ei-kaupallisten lehtien tukemisessa ja julkaisemisen bisnesmallin hylkäämisessä.

Tässä onkin käynyt toisin päin. Kuten Mikko Tuomi toteaa, ”tieteellisen julkaisemisen kyseenalaiset käytännöt ovat siis leviämässä tiedeviestintään: tutkijat tekevät työn, yliopisto maksaa, ja raha ja työ menevät kaupallisen toimijan liikevoitoksi”.

Järjestely osoittaa kaikkiaan huonoa harkintakykyä. Viestinnän mukaan kyseessä on vuoden kestävä kokeilu. Kaikki ottavat joskus harha-askelia, oleellista on se, miten tunnistaa ja korjaa virheensä. Yliopisto voi alkaa maksaa kirjoittajille jo nyt (ja takautuvasti), lopettaa tällaisten sopimusten tekemisen, ja ruveta puolustamaan tutkijoiden oikeutta korvaukseen työstään. (Ammattiliitto Tieteentekijöiden liiton palkkiosuosituksiin voi tutustua täällä.)

Yliopisto mainostaa mielellään arvojaan, mutta oikeasti ne määrittyvät teoilla, eivät julkilausumilla. Se, miten Helsingin yliopisto nyt muuttaa toimintaansa kertoo paljon siitä, millainen se on.

20 kommenttia “Parhaaksi katsomallaan tavalla”

  1. miguel sanoo:

    En voisi olla enempää samaa mieltä kanssasi. Tiedän, että esim. Valtioneuvosto voi pyytää oppituolin haltijalta lausuntoa ajankohtaisesta asiasta jossain lakiasiassa esim. viran puolesta tehtynä, aika kiireesti, ilmaiseksi. Mutta en voisi kuvitella, että esim. yksityinen lakifirma tekisi sen ilmaiseksi, ja jos kyseinen firma konsultoi tätä professoria, se maksaa tälle palkkion. Puhumattakaan tilanteesta, että yliopisto alkaisi maksamaan tälle yksityiselle lakifirmalle (joka laskuttaa asiakastaan) vielä erikseen lisää. Tuohon tieteen edistämiseen akateemisessa hengessä talkoina sen sijaan haluan uskoa, ja se tuottaa iloa monille halvalla. Esim. tämä blogi.

  2. miguel sanoo:

    Ja lisäykseksi, etten tiedä sidonnaisuuksiasi, tai maksaako Ursa jotain blogista ja paljonko, eikä asia minulle kuulu. Uskoisin, että Ursa toimii kestävästi ja oikein tässä asiassa.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Ursa kyllä maksaa minulle tästä blogista. Mutta voittoa tuottamattomalle yleishyödylliselle järjestölle kirjoittaminen on eri asia kun kaupalliselle yritykselle – myös Tieteentekijöiden liiton palkkio-ohjeissa kehotetaan ottamaan huomioon millaisesta tahosta on kysymys.

      Olen kyllä pitänyt puheita ja kirjoittanut artikkeleita ilmaiseksikin pienille yleishyödyllisille tahoille.

  3. Erkki Tietäväinen sanoo:

    Yliopistojen ja yksityisten yritysten välillä on iät ja ajat toiminut yhteistyö varsinkin tuotekehityksessä ja tutkimuksessa. Oulun yliopiston ja it-sektorin yhteistyö on yksi tunnetuimmista. Minulla ei ole tietoa siitä kumpi silloin on maksava osapuoli. Ehkä se on yritys, joka ostaa tietotaitoa yliopistolta? Mielestäni tällainen yhteistyö on erittäin tuloksellista ja hyödyttää molempia osapuolia.

    Tuo blogikirjoituksessa mainittu MustRead -tapaus ei minulle oikein aukea. Olisiko niin, että yliopistolta palkkaa saavan tutkijat työsopimukseen kuuluu myös artikkelien kirjoittaminen yliopiston osoittamille tahoille ilman eri korvausta?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Ei tutkijoilla ole tuollaista velvollisuutta.

  4. Briitta Koskiaho sanoo:

    EU:n juuri julkaistuissa korkeakoulupoliittisissa suosituksissa painotetaan eniten korkeakoulujen yrittäjyyskasvatusta kaikilla aloilla. Yrittäjyyshenkisyyttä näyttävät painottavan suomalaisetkin yliopistot. Yrittäjyysideaan ei kai kuulu, että yliopistolaiset antavat ilmaiseksi työpanostan yritysten käyttöön ja luopuvat vielä tekijänoikeuksistaan. Millaisia yrittäjiä Helsingin yliopisto on nyt kouluttamassa? – Esimerkki osoittaa, miten absurdia on poiketa yliopistojen humboldtilaisista tavoitteista kovin pitkälle.

  5. Eusa sanoo:

    Mielestäni voisi oll aika tervehdyttää pelisääntöjä.

    Linja löytyisi ehkä siitä, että kova, loogisesti perusteltu ja yhteiseen tieteelliseen kielioppiin perustuva tutkimustuotanto velvoitettaisiin yhteiseksi ja mahdollisimman vapaaksi globaaliksi omaisuudeksi. Sen sijaan tulkinnat ja analyysit sekä katsaustyyppiset julkaisut, samoin kuin mielialoihin vetoavat kannanotot; kaikki persoonallisempi tuotanto olisi tekijänsä omaisuutta ja kauppatavaraa.

    Todellinen tutkimus ehkä selkeytyisi – jätettäisiin kiire johtopäätöksille ja jatkotoimille demokraattiseen markkinakäsittelyyn, jossa median ylilyönnitkin saisivat temmellyskenttänsä ilman, että tutkijoita saisi siteerata miten sattuu; velvoite tarkistuttaa haastattelut ja maksaa niistä.

    Tällä hetkellä on valitettavan sekavaa ja laadullisesti sietämättömän vaihtelevaa tulosten esittely mediassa. Follow the money. Selvät crackpotit tunnistettaisiin suoremmin?

    Mutta avain olisi siinä, että vertaisarvioitavaan järjestelmään ladatessa ei voisi asettaa maksumuuria, vaan ansiot olisi kerättävä muuten uskottavuuttaan rakentaen.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      En usko, että tuo vaikuttaisi tiedeuutisoinnin ongelmiin.

      Tieteellisten julkaisujen ja rahankäytön kohdalla ongelman ydin on vertaisarvioinnin järjestäminen kustannustehokkaasti, ks. https://astro.theoj.org/post/168-the-future-of-journal-publishing-here-today-by-syksy-rasanen

      1. Eusa sanoo:

        Totta. Vertaisarvioijien on vaivanpalkkansa saatava. Jotenkin tuntuisi, että se luonnollisimmin maksettaisiin sieltä mistä perustutkimuskin yleisesti: ”sivistyksen vakuutusmaksuista” eli verovaroista. Globaaliin yhteisymmärrykseen tieten on vielä matkaa…

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          Kysymys ei ole siitä, että vertaisarvioijille pitäisi maksaa. Lukemalla linkkaamani artikkelin saa selville, mistä on kysymys.

          1. Eusa sanoo:

            Elleivät tiedeyhteisöt kaikkialla maailmassa keskustele yhteisestä toimintalinjasta, kaupalliset toimijat voivat jatkaa kahdenvälisiä lehmänkauppojaan ohi tieteen työntekijöiden.
            Artikkelissasi viljelit paljon yleistyksiä. Fraktaalirakenteissaan business ei toki ole aivan noin yksioikoista. Suomen erityisesti painottuneesta korruptioympäristöstä käsin helposti näyttää siltä.
            Mielestäni akateemisen toiminnan yhteisten globaalien pelisääntöjen tarve on ilmeinen. Pekan esille ottama väärinkäytös ja tiedeuutisoinnin ongelmat eivät ole offtopiccia. Jos olisi leveät hartiat valvomassa sovittujen menettelyjen noudattamista, kyllä sillä olisi merkitystä.

          2. Syksy Räsänen sanoo:

            Tieteellisen julkaisemisen ongelmana ei ole se, että sovittuja menettelyjä ei noudatettaisi, vaan se, että sovitut menettelyt ovat tieteelle tuhoisia.

            Kyse ei ole kaupallisten toimijoiden välisistä ”lehmänkaupoista”, vaan kaupallisten toimijoiden ja yliopistojen (ja tutkimusinstituuttien) välisistä sopimuksista.

  6. Cargo sanoo:

    En ole perehtynyt asiaan, mutta ehkäpä yliopisto maksaa Mustread Akatemialle siitä hyvästä, että he spämmäävät kaikkien yhteiskunnallisten päättäjien sähköpostit täyteen HY:n tutkijoiden hengentuotoksia – ja vielä useampana aaltona. Tällöin myös nimitys Mustread selittyisi luonnollisella tavalla 🙂

  7. Off-topic, mutta liittyy julkaisemiseen. Tämän ”lehden” nettisivulla https://www.walshmedicalmedia.com/scholarly/extraterrestrial-life-journals-articles-ppts-list-1879.html on kaksi muka minun kirjoittamaa ”artikkelia”. Minulla ei ole kuitenkaan niiden kanssa mitään tekemistä. Olen pyytänyt poistamista käyttäen heidän webbilomaketta (muuta yhteydenottokanavaa sieltä ei löytynyt), mutta viestiin ei ole vastattu eikä valeartikkeleita poistettu.

  8. Jari Toivanen sanoo:

    Onko teillä yliopistojen tutkijoilla oikeus kieltäytyä, ilman sanktioita, kirjoittamasta artikkeleita Mustreadille? Tai esimerkiksi jopa tehdä yhdessä päätös joukkokieltäytymisestä?

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      On toki. Tuollaista yhteistä päätöstä tuskin tulisi, jokin ammattiliiton tuomitseva lausunto olisi varmaan sitä lähimpänä.

      Samalla on syytä muistaa, että yliopisto vaatii tutkijoilta jotain ”yhteiskunnallista vuorovaikutusta”, ja paikkoja ja rahoja jaettaessa katsotaan, paljonko meriittejä kullakin on.

      Jos työnantajasi sanoo, että jos teet sen kaverille töitä ilmaiseksi, sinulla on parempi mahdollisuus saada uusi työsopimus nykyisen loppuessa, niin onhan se kyseenalaista.

  9. Eusa sanoo:

    Tarkoitin kaupallisetn toimijoiden ja tutkimuslaitosten välisiä ”lehmänkauppoja”. Kansainvälisesti sponsorointi on hieman erilaista kuin Suomen sosiaalidemokratiassa.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Mihin ”sponsorointiin” viittaat?

      1. Eusa sanoo:

        Viittaan yksittäisten tutkijoiden rahoitusjunailuihin.

        https://www.weforum.org/agenda/2019/11/top-research-universities-by-funding-list/

        Siellä missä julkinen rahoitus yliopistoille ja tutkimuslaitoksille on ohutta pakosta tehdään runsaasti epävirallisiakin sponsoridiilejä kaupallisten toimijoiden kanssa. Jos siinä samalla tulee häirittyä kilpailevan kollegan uraa, eipä liene hidaste joillekin määräävässäkin asemassa oleville.

        1. Syksy Räsänen sanoo:

          Yksittäiset tutkijat ja tutkimuslaitokset ovat eri asia, tutkijoiden ”sponsoridiilit” eivät ole merkittävä ongelma, saati kilpailijoiden uran häiritseminen niillä (en ole koskaan kuullut kummastakaan), eikä tällä ole mitään tekemistä tieteellisen julkaisemisen ongelmien kanssa.

          Tämä riittäköön tästä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *