Viikko 15

52.2
Greene, Brian: Kosmoksen rakenne: avaruus, aika, todellisuus, 2005. Terra Cognita. Suom. Kimmo Pietiläinen. Alkuteos: The Fabric of Cosmos : Space, Time and The Texture of Reality, 2004.

Vuonna 1999 nuori fyysikko Brian Greene julkaisi läpimurtoteoksensa The Elegant Universe (Kätketyt ulottuvuudet, 2000. Tammi). Hänen erikoisalansa on supersäieteoria, josta teoreetikot ovat kiistelleet kymmeniä vuosia ja tämän kirjan myötä hänestä on tullut jonkinlainen supersäieteorian mannekiini ja popularisoija. Hänen edellisestä kirjastaan on tehty jopa 3-osainen tiededokumentti, jota valitettavasti ei ole nähty suomessa.

Tässä uudessa kirjassa Greene lähtee liikkeelle kosmologian perusasioista ja Newtonin sekä Einsteinin jo monin sovelluksin hyödynnetyistä klassisesta gravitaatiosta sekä yleisestä suhteellisuusteoriasta. Ne ovat vielä suhteellisen helppoja selittää lukijalle ilman monimutkaisia matemaattisia yhtälöitä.

Siirryttäessä kvanttimekaniikkaan asiat mutkistuvat, mutta edelleenkin Greene onnistuu yksinkertaisin esimerkein vakuuttamaan lukijansa siitä, että nämäkin arkijärjelle käsittämättömät asiat, kuten kvanttien ei-lokaalisuus, Heisenbergin epätarkkuusperiaate ja hiukkasten paikkaa määrittävät todennäköisyysaallot ovat kokeellisesti osoitettavissa. (Mitä käytännön hyötyä niistä on, se onkin jo toinen juttu!)

Säieteorian synty liittyy siihen fyysikoita kiusanneeseen tosiasiaan, että yleinen suhteellisuusteoria ja kvanttimekaniikka eivät voi olla molemmat yhtaikaa päteviä teorioita. Jo Einstein etsi elämänsä viimeiset vuosikymmenet yhtenäistä kenttäteoriaa, joka kykenisi yhdistämään hyvin pienten ja kevyiden kohteiden (kvanttimekaniikka) ja hyvin suurten ja massiivisten kohteiden (yleinen suhteellisuusteoria) tutkimuksen.

Alkuräjähdys ja mustat aukot ovat esimerkkejä niistä äärimmäisistä tilanteista, joissa tarvitaan molempia teorioita yhtaikaa, mutta yhtälöt eivät kerta kaikkiaan sovi toisiinsa. Säieteoreetikot väittävät, että useampien ulottuvuuksien tuominen mukaan tähän yhtälöön ratkaisee ongelman, mutta vielä sitä ei ole voitu kokeellisesti osoittaa. On aika vaikeaa kuvitella 11-ulotteista viitekehystä, jonka M-teoria olettaa ja vielä vaikeampaa on kuvitella, miten nämä ulottuvuudet voitaisiin käytännössä todentaa.

Ajan nuoli, entropia, aikamatkustuksen ja teleportaation ongelmat tulevat myös käsitellyiksi.

Suosittelen: ****

Taustalukemiseksi suosittelen:

Adams, Fred: Elämää multiversumissa, 2004.

Rees, Martin: Ennen alkua : oma maailmankaikkeutemme ja muut, 2000.

Rees, Martin: Avaruuden avainluvut, 2001.

Bodanis, David: E = MC2 : maailman kuuluisimman yhtälön elämänkerta, 2001.