Rubriigi ‘Füüsika arhiiv

Füüsika | mis.toimus | News | to.imetaja

Euroopa teadus pidas Kopenhaagenis oma festivalipidu ESOF 2014

02.07.2014

Teadusfestival: maailm pole see, millena meile näib

Tiit Kändler, tekst ja fotod

Kopenhaagen

 

Kui Jacob Christian Jacobsen rajas 1844. aastal oma õlleimpeeriumi ning alustas selle hoonete ehitamist Kopenhaageni raekojast kolme kilomeetri kaugusele, pannes firmale oma poja Carli järgi nimeks Carlsberg, ei aimanud ta kindlasti, et 170 aasta pärast kogunevad siia Euroopa teadlased, poliitikud ja ärimehed, et kõnelda teadusest ja selle ümber pulbitsevast elust.

ESOF.2014.1.Elevant

Ometi toimus nüüdseks Carlsberg City nime saanud ning restaureeritud ja uuendatud tööstusalal 21.–26. juunini Euroopa kõige esinduslikuma teadusfoorumite sarja, Euroopa Avatud Teadusfoorumi (ESOF, European Science Open Forum) festivalimõõtu üritus.

 

Neljal elevandil seisva väravatorniga (vt foto) Calsbergi õllevabrikute ja nende töötajate elamute ala uuendatud põhiplaan, väikese projekteerimisfirma Entasis saavutus, võitis 2009. aastal Maailma Arhitektuurifestivalil omal alal peaauhinna. Põhiplaanist hoonete sisse minekuni võttis aastaid ja nüüd sai siin nii teadlastele kui ka linnarahvale suure ürituse korraldada.

 

Kirju mosaiigi robootika

Teadusfestivalil kõnelesid 130 istungil sajad teadlased, ettevõtjad, poliitikud ja teadusajakirjanikud, üle 4000 kokkutulnu mõtles ja arutles asjade üle, mis ulatusid mikromaailmast universumi kõige kaugemate äärteni ruumi mõttes, kõige kaugemast minevikust kõige kaugema võimaliku tulevikuni aja mõttes ning kõige realistlikumatest teaduskatsetest ja -aparaatidest kuni kõige utoopilisemate unistusteni välja ideede mõttes. Kõned, arutlused ja diskussioonid heitlesid matemaatilisest mõttelennust robotiehitajate praktilisemate,  allveearheoloogidele sobilike seadmete mudelite ja prototüüpideni, sealt edasi kuuvarade kaevandamise luuludeni kuni kvantarvutite võimaluste rehkendamiseni välja.

Siiani kuuest toimunud ESOFi festivalist olen ise viibinud vaid kahel viimasel, 2012. aastal Dublinis ja nüüd Kopenhaagenis, nõnda et ajalise arengu kirjeldamiseks on võtta vaid kaks punkti. Ja teatavasti saab läbi kahe punkti tõmmata mistahes kõvera, nõnda et siin arendatud mõtterida ei maksa pidada millekski teaduslikult tõestatuks.

Ometi tekkis ohtralt plenaaristungite loenguid kuulates ja sektsioonide tööd külastades kiusatus nähtu ja kuuldu mingilgi kombel kui mitte just paika panna, siis mingile taustale sättida ometi.

Taustaks sobib imehästi loodusteaduslike avastuste ja ideede areng, põimituna nende rakendamisega igapäevaellu. Kui vaid kahe aasta eest sai lennureisija ennast registreerida (check-inn teha), suheldes lennujaama registreerimissaali leti taga istuva inimesega, siis nüüd ei jää üle muud, kui suhelda robotiga, inimese ligi lastakse vaid erakorralisel juhul. Kui kahe aasta eest sai ESOFi plenaaristungitel esitada küsimusi kohapealt sulle kättetoodud mikrofoni vahendusel, siis nüüd soovitati küsimused säutsuda twitterisse, kust siis juhataja neist mõned välja valib. Kahtlemata suund ebademokraatlikuma ühiskonnakorralduse poole.

Kas teadus ja selle tulemused vähendavad ühiskonna demokraatiat? See küsimus tikkus küll pähe, ent on liiga suur tükk, et siinses loos lahti hammustada.

 

Eesti teadusnurgakese praktiline ligitõmbavus

Eesti teadus esindas ennast ESOFi peasaali ette loodud näitusel. Meie väljapanek oli muu näidatu kõrval tõeline välja panek, kahe jalaga maal (mis sest, et vesisel) seismine. Oli pakkuda asjalik brošüür Eesti teadussaavutustest ja eksperdid, kes püüdsid ohtratele külastajatele selgeks teha, et Eesti taolises väikeriigis tõepoolest ikka teadust tehakse, aga oli ka selge ja arusaadav näide: laevavrakkidele sukelduma mõeldud robotkilpkonna paarikümnesentimeetrised mudelid, mis akvaariumi helesiniselt piimjas vees kõige oma nelja loivaga lõbusalt ulpisid, süttiva tulukese poole suundusid ja iga kaheksa tunni järel süüa ehk akude laadimist tahtsid (vt foto).

ESOF.2014.2.Eesti

Akvaariumi kõrval laual lebas ka robotkilpkonna elusuuruses poolemeetrine näidis, mis loodetavasti juba sel suvel Läänemerre ja kogunisti Vahemerre sukeldub. Tallinna Tehnikaülikooli professori Maarja Kruusmaa ja tema kolleegide väljapanek ning ka tööseminar oli nõnda siis selge ja loogiline.

Üllatavalt palju seminare käsitles laiemas mõttes arhitektuuri ehk täpsemalt linnaplaneerimist, seda, kuidas muuta linnad elatavaks. Sellega haakub ka Tartu Observatooriumi teadlase Kaupo Voormansiku ja tema kolleegide satelliitidelt linnade arengu analüüsi realiseerimine selle aasta kevadel Euroopa satelliidi Sentinel-1 abil. Muidugi ei unustanud Eesti väljapanek EstCube-1 fotogeenset pilti.

ESOF.2014.3.MargretII

Kui Taani kuninganna Margrethe II oma meestest kubiseva seltskonnaga puupüsti täis istungitesaali sisse marssis, oli 20 minuti eest ametlik avamine juba alanud. Mis seisnes kuninganna ootamises. Ootas ka José Manuel Barroso, kes pärast kuninganna vigadeta kulgenud kohustuslikku etteastet (vt foto) pidas veidi südamlikuma kõne teaduse osast Euroopa elus.

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

ESOF.2014.4.Heuer

 

 

Misjärel ei puudunud Taani muusikud (džässrokk tipus), kui lavale kutsuti kahe aasta tagused staarid, kes Dublinis teatasid Higgsi bosoni avastamisest – CERNi peadirektori Rolf-Dietrich Heueri (vt foto) ja Suure Hadronite Kollaideri LHC vanemfüüsiku Fabiola Gianotti kehastuses.

 

Neile pühendati ka üks pressikonverents, kus teadlased kinnitasid, et remondis ja ümberseadistuses olev LHC läheb jälle lahti 2015. aasta alul, ja et 23. juunil ajakirjas Nature Physics avaldatud artiklis leidis kinnitust, et avastatud Higgsi boson seisumassiga 125 GeV laguneb fermionideks standardmudeli poolt ennustatud kiirusega. Kuid lubati ka jätkata Higgsi bosoniga mitte seotud TOTEMi projektiga.

 

Matemaatiline ekvilibristika

ESOF.2014.5.Villani8460

Mõneti sümboolse ja efektse lõpuloenguga esines 25. juunil kuulus Prantsuse matemaatik, Poincaré Instituudi direktor, matemaatikute Nobeli, Fieldsi auhinna 2010. aastal võitnud Cédrik Villani (vt foto).

 

Elegantne ja ekstsentriline Villani oli kogunud auditooriumisse hulganisti noori matemaatikahuvilisi, kellele ta valemeid säästmata tegi selgeks, et matemaatikute jaoks vanim probleem – Päikesesüsteemi stabiilsus – ei ole siiani täpselt tõestatud. Olgu need kunagised üritajad Kepler või Newton, Boltzmannist kõnelemata, tuleb siiani tunnistada, et nagu lõpuks kinnitas Newton: süsteemi püsivuseks vajatakse jumalikku sekkumist.

Ometi püsib meie Päikesesüsteem siiski, nagu me iga päev näha võime.

¤

¤

¤

ESOF.2014.6.Schmidt

Kuid isegi universumi kiireneva paisumise tõestamise eest 2011. aastal Nobeli võitnud austraallane Brian B. Schmidt, kes lubas kõnelda revolutsioonist astronoomisas, jõudis vaid imetleda inimese suutlikkust avastada üha enam eksoplaneete ehk Päikesesüsteemi väliseid planeete. „Oleme piiriteadus ja palvetan, et see jääb alati selliseks,“ kuulutas Schmidt. Ning tunnistas teleskoobi Kuule saatmise üleloomulikult kalliks (vt foto).

 

See ei takista Google’il ülal hoidmast oma XPRIZE nimelist auhinda eraettevõttele, kes esmakordselt järgmise viie aastaga lendaks kuule ja hakkaks seda kaevandama.

Kõik, mida me aastani 2035 kasutame, on juba paigas – kogu see tehnoloogia, mida me võime, kui tahame, nimetada ESOFi eeskujul „avatud teaduseks“. Nimi meest ei riku, aga ega ka suurt jõudu anna. Loodetud läbimurded neuroteadustes, aju-uuringutes või perovskiitide kasutamisel päikesepatareides pole murdnud läbi. Oxfordi teadlane Chris Llevelyn Smith oli sunnitud tunnistama, et teadus- ja arendustegevuse kulutused maailma eri riikides üha vähenevad. Kas aitab siin „avatud teaduse“ paradigma? Julgen küsida, kas see on üleüldse uus paradigma – servateadustest, uute ja läbimurdeliste avastuste tekkest teaduste kokkupuutepindadel olen kuulnud alates sellest ajast, mil populaarteadust lugema asusin, seega siis 1960. aastatest alates.

 

Kõik pole nii, nagu teile näib

ESOF.2014.7.Haroche

Prantsuse füüsik, Collège de France’i professor Serge Haroche, 2012. aasta nobelist, oli küll kindel, et nüüd võib kvantmaailma näha laboris, kuid kvantarvutiteni on veel kui mitte lõputu, siis vähemalt mõõtmatu maa minna (vt foto).

 

Mis ei takistanud teadlastel nimetada üks istungitest kvantmehaanika uueks ajastuks ja arutleda selle üle, kuidas kvantarvuteid kenasti ja turvaliselt saab kasutada krüptograafias, sõnumite salastamisel. Kes tegi seda lihtsamalt, kes keerulisemalt, kuid kõik teadlased kõnelesid, justkui oleksid kvantarvutid olemas. Aga neid ei ole ju, kui paaril footonil või mõnel molekulil ekstralühiajaliselt töötavad välja arvata.

Väljasõidul biotehnoloogiafirmasse selgus, et end maailma bioinnovatsiooni liidrina reklaamiv firma Novozymes on käibele võtnud sõnaühendi „avatud innovatsioon“. Kui üks mu kolleeg palus seda defineerida, jäi sõnavõtja hätta. Koostöö: uue paradigma lävel. Nõnda kõlab nende uue reklaamfilmi pealkiri. Tore. Kuid teadus ei tööta reklaamfilmi stsenaariumi kohaselt.

ESOF.2014.8.Rosling

Rootsi Karolinska Instituudi rahvusvahelise tervise professor Hans Rosling tõi oma loengus „Faktidel põhinev maailmapilt“ välja suureneva lõhe selle vahel, kuidas suur osa inimestest maailma näeb ja selle vahel, milline maailm tegelikult on. „Keegi ei mõista tulevikku, kes ei mõista olevikku,“ kuulutas ta, tuues näiteid küsitlustest, mis käsitlesid maailma rahvastiku kasvu, selle vanuselist koostist ja jõukust ning mis paljastasid suure lõhe arvamuste ja tegeliku maailma vahel (vt foto).

 

Leiutised, ka teaduslikud avastused võib jagada arengut hüppeliselt muutvateks ehk arengut katkestavateks ja kohastuvateks, mõneti etteaimatavateks. Viimastel aegadel ei ole katkestavaid avastusi teaduses ette tulnud, üha enam käib töö kohastuvate avastuste kallal. Keegi ei tea, mis on tumeaine ja tumeenergia, keegi ei tea, kuidas saaks tööle panna tuumareaktori ITER. Maailmapilti katkestavad avastused nii kvantmehaanikas kui astronoomias on tehtud aastakümnete eest. Teadlaskonnal ei jää üle muud kui otsida arenguks väljapääsu eri valdkondade veel suuremas koostöös.

ESOF.2014.9.Kierkegaard.Laud

Kuid Kopenhaageni Linnamuuseumis seisab vapralt edasi esimese eksistentsialisti Søren Kierkegaardi Carlsbergi algaastate eelne kirjutuspult, mille ümbruskonda on küll aegade jooksul muudetud (vt foto).

Praegu enam kulunud rohelise kaleviga kaetud puldi taha seisma ei saa, nii nagu mõneteistkümne aasta eest, klaaskapp jääb vahele. Puldi kõrvale on pandud piibud ja ette puust sohva, mille otstarve on selgitamata. Uued ajad, uued kombed – kuid mitte alati pole need vanadest paremad.

Filosoofia | Füüsika | lugemis.vara | News

Rumi Suure Ühendteooria luule

14.05.2014

 

RumiRumi

Päikesesõnad

Valinud ja vahendanud Doris Kareva

Kirjastus Verb, 192 lk

 

 

Jalāl ad-Dīn Muhammad Balkhī. Rūmī. Mawlānā. Õpetaja kolm nime. Inglased kirjutavad lihtsalt Rumi, selle tee on valinud ka Doris Kareva, kes aastatel 1207–1273 elanud Pärsia-Türgi mõtleja luuletustega on tegelnud pikka aega. „Rumi tõlkimine on lummav, ühtaegu meditatiivne ja ekstaatiline tegevus,“ kirjutab Kareva järelsõnas ja võrdleb seda dervišite pöörlemisega.

Kui 800 aasta eest kirjutatud luuletused kõlavad kaasa nüüdisajaga, nõnda et nende kallal on mõtet kõva vaeva näha, mis see siis on, mis Rumi meie ajaga nõnda kõvasti seob nagu päev seob enesega öö läbi päeva? Lihtsus, selgus, mõtte ootamatu lend, mis ühtäkki muutub sinu enese mõtteks.

 

„Kui neelad mu sõnu, siis see,

mis tõeliselt toidab sind, sõber,

on sinust enesest kerkivad kujundid –

kuld,

mis oodanud kaevajat.

 

Mitte midagi uut.

 

Elavaks õndsuseks saab minu luule

alles su kujutluses,

ärkvel südame soojuses.“

 

Meil on vedanud. Raamatul on piisavalt järelsõnu ja lisaks Haljand Udami Türgi-raamat. Puuduvad vaid illustreerivad miniatuurid, mille kultuurist on meil eesti keeles võtta Orhan Pamuki „Minu nimi on Punane“.

Mis Rumi ajal oli eesti poeesia? Kui siia kolis hulk pappe Albertiga eesotsas. „Laula, laula, pappi!“ või midagi sellist? Kindlasti mitte. Pigem mingi vingerdi-vängerdi Setu värk. Neil Türgis olid seevastu mongolid.

Rumi ei tahtnud ega hakanud luuletajaks, see lihtsalt elu lõpupoolel juhtus nii. Muu selgines mõttetuseks. Ta räägib meile sellest, millest mõtleb nüüdisfüüsikute seltskond. Kas saab olla Suurt Ühendteooriat, kas kõik, mida me enese ümber näeme ja kuuleme, saab kirjutada üles ühe võrrandiga. See on füüsikute sufism – nagu keerlevad dervišid ringlevad nad ümber oma telje, et esitada nõnda algosakese spinni, mis peaks tooma korra majja ja taastama algosakeste ning gravitatsiooni lahutamatuse. Huvitav, ma ei silmanud, et Rumi kasutaks sõna „aeg“. Aegruum oli tal selge enne Einsteini.

 

„Salapööris meis

paneb tiirlema universumi.“

 

Kuu ja Päike, vari ja valgus. Kuid mitte aeg. Kui pöördud vaid hetkeks, et aias lilli vaadata, kurjustab kallim: „Siin on mu nägu, kuid sina silmitsed lilli.“ Kes pole luusinud Istanbulis Mevlana kalmistul Galata mäe veerel (päike tungimas läbi lehtpuude) ega näinud mevlana dervišite tantsu ega kuulnud selle muusikat, seda võib lohutada: mu meelest on see just see, mida füüsikud otsivad. Otsitakse ühendust luule ja tuule vahel.

Sufi avab meeled universumile. See tähendab kõigele, mis on olemas, mitte ainult kosmosele, tuntud osale universumist. Saab ühenduse Suure Ühendteooriaga.

„Sufi avab käed universumile

Ja annab vabaks iga viimse kui hetke.“

Rumi tekst on nii puhas, et ei kogu külge tolmu nagu ei kogu tolmu ka algosake, elektron või neutriino. Rumit lugedes selgub, et Suur Ühendteooria, või mis veel hullem – sümmeetriline peegelteooria on lahendatud juba ammu. Rumi kogus lahenduse kokku. Me ei saa õnnelikumaks, kui tõestame paralleeluniversumi või kokkukeerdunud ruumimõõtme.

On inimesi, kes on toonud paralleele taoismi ja füüsika vahel. Kuid see siin Rumi raamatu kaante vahel ongi universum ilma igasuguse paralleelide ja füüsikata.

See Tiit Kändleri kirjutatud tutvustus ilmus lühendatult ajalehes Eesti Ekspress 14. mail 2014

 

 

Astronoomia | Füüsika | Kosmoloogia | mis.uudist | News | vänge.lugu

Teadlased kinnitavad, et registreerisid gravitatsioonilained

18.03.2014

17. märtsil hakkas teadusuudiste kanalitesse saabuma teateid, et John Kovaci juhitava Harvard-Smithsoni astrofüüsikakeskuse rahvusvahelise koostöökogu BICEP2 teadlased on universumi õige varastest algaegadest pärineva kosmilise taustkiirguse uurimisel leidnud, et see on teataval kombel polariseeeritud. Valguse puhul pole polariseeritus uudis – ka veelt peegeldunud või atmosfääris hajunud valgus on polariseeritud. Uudis kõneleb, et taustkiirguse polarisatsiooni isepäraste omaduste põhjal saavad teadlased esmakordselt kinnitada eksperimentaalselt teoreetikute poolt ammuilma pakutud väidet, et universum paisus äkitselt (nn inflatsiooniliselt) ning vähe sellest – uued andmed annavad esmakordselt märki gravitatsioonilainetest ehk aegruumi tillukestest virvendustest.

Inflatsioon1Kui asi tõepoolest on nõnda, mida näitab seegi, et tulemusi kinnitab konkureeriv teadlasrühm Berkeley Ülikooli astronoomi Adrian Lee juhtimisel, kes oma avastusest teatas 10. märtsil, siis on astronoomid jõudnud võrratult lähemale, et vastata: kust saab loodus raha? Sest nende avastus ühendab esmakordselt kvantmehaanika ja üldrelatiivsusteooria – mida on taotlenud tulutult paljud geeniused Einsteinist alates.

 TK

Füüsika | lugemis.vara | News

Hawkingi universumi mütoloogiline ilmumine Eestile

11.03.2014

See Tiit Kändleri kirjtutatud raamatututvustus ilmus Eesti Ekspressis 27. veebruaril 2014

Kitty Ferguson

Stephen Hawking

Aheldamata mõtted

Inglise keelest tõlkinud Ulla Väljaste, Einar Ellermaa, Kaupo Palo

Ajakirjade Kirjastus 2013

 

 

Nüüdseks on selge, et Stephen Hawking on saanud mütoloogiliseks nähtuseks, mille erakordseks eripäraks on esmapilgul tähtsusetu asjaolu, et ta on ikka veel elus. Hawkingi elulooraamat, mille kirjutas temaga kaks aastakümmet suhelnud ning aastal 1991 tema esimese biograafia avaldanud ameerika teaduskirjanik Kitty Ferguson kinnitab lõplikult teadusliku fakti, et seda teadlast on eesti keeles avaldatud rohkem kui Einsteini. Alustas Akadeemia, mis 1992/1993 aastatel viies numbris avaldas Ene-Reet Sooviku tõlkes maailma väidetavalt „enim müüdutest vähim loetud“ Hawkingi raamatu „Aja lühilugu“. Siis tuli tunda kahju, et eesti keelde tõlgitud teksti ei mõistetud välja anda raamatuna, olgu või Loomingu Raamatukogus. Nüüd on juba hilja, on ilmunud „Aja lühem lugu“ ja muud Hawkingi osalusel valminud raamatud ja kosmoloogia, mis tegeleb meist aegruumis kõige kaugemaga ja nende asjadega, mida me kunagi ei ole näinud ning võibolla ei näegi nagu tumeaine, tumeenergia ja paralleeluniversumid, on arenenud jõudsamalt kui tuumafüüsika. Üks arengu põhjusi on selles, et kosmoloogia tegeleb suuresti asjadega, mis paiknevad kosmoloogide peades.

Hawking2002. aastal ilmutas Eesti Entsüklopeediakirjastus füüsiku Henn Käämbre tõlkes Hawkingi raamat „Universum pähklikoores.“ Suurepäraselt illustreeritud füüsika ajalugu, kus pole valemeidki välditud. 2010. aastal ilmutas Eesti Entsüklopeediakirjastus lastele mõeldud ning tütre Lucy’ga koostöös kirjutatud raamatu „George ja universumi salavõti“, 2013. aastal ilmus TEA kirjastamisel Stephen Hawkingi ja ameerika füüsiku Leonard Mlodinowi koostööna valminud „Universumi suurejooneline ehitus“ suurejoonelise alapealkirjaga „Uued vastused elu põhiküsimustele“. Selles kuulutab Hawking alul, et filosoofia on oma aja ära elanud ja siis kukub filosofeerima.

 

Hawking Einsteni taustal

Senisele ohtrale kajastusele lisaks ilmus äsja Hawkingi elulooraamat, justkui markeerides seda, mis on füüsikas muutunud nende 20 aastaga, mis on jäänud tema kahe eestikeelse raamatu vahele. Küllap kirjastati raamat kiirustades. Asja kallale asus kolm tõlkijat, raamatul puudub sisuregister ja kirjanduse loetelu ning tagatipuks vilksab terminoloogilist segadust, nt üldiselt kasutusele võetud tumeaine kõrval räägitakse ka tumedast ainest. Peatükist 19 on aga kusagile musta auku kukkunud joonis, millele ometi lahkelt viidatakse.

Hawkingi kajastuse taustaks võib võtta Albert Einsteini kajastamise eesti keeles. 1962. aastal ilmus füüsiku Harry Õiglase tõlkes Einsteini ja poola füüsiku Leopold Infeldi kahasse kirjutatud „Füüsika evolutsioon“. Martin Gardneri „Relatiivsusteooria miljonitele“ füüsik Eve-Reet Tammeti tõlkes ilmus 1968. aastal. Harry Õiglane kirjutas Einsteini füüsikast oma 1965. aastal ilmunud raamatust „Vestlusi relatiivsusteooriast“. Ega Einsteinist enne Stalini surma Eestis kirjutada saanudki. Hawkingist on saanud tema tegevuse jooksul alati.

EinsteinnaliMingi kahtluseta lõi Einstein uue paradigma, uue arusaama maailma toimimisest. Kas ka Hawking? Maitseasi. Igatahes tõestas ta koos inglise füüsiku Roger Penrose’iga, et universumil on algus. Hawkingi suur kirg on mustade aukude teooria, mis seletab lahti, kuidas säherdused singulaarsuse toimivad. Teooria tipp oli Hawkingi leiutis, et must auk ei ole päris must, vaid kiirgab. Musta augu kiirgus on seotud vaakumi omadustega. Vaakumis käib pidev sigin-sagin, sealt hüppab välja aine-antiaine osakestepaare, mis välkkiirelt annihileeruvad. Kui hüpe toimub musta augu serval, võib positiivse energiaga osake meie sekka vabadusse pääseda, negatiivse energiaga osakese neelatab must auk.

Musta augu kohta teame kolme asja: selle massi, pöörlemist ja laengut. Tähtsaim küsimus, kas neelates ainet läheb mustas augus kaotsi informatsiooni või mitte, on praktiliselt lahendamata. Hawking on oma arvamust nii selle kui paljude teiste universumi mõistmiseks oluliste küsimuste kohta korduvalt muutnud, teinud „kannapöörde“ nagu ütleb Ferguson, kuigi ta seda füüsiliselt teha ei saa.

Raamatus põimub traagilise haigusega Hawkingi elu tema vaimurikka eluga, nõnda et vahel on raske aru saada, kus lõpeb üks, kus algab teine. Ferguson kirjeldab põnevalt Hawkingiga ja tema naistega toimunud skandaale kui ka tema ratastooliõnnetusi. Pilt saab selgeks: tervist saab osta raha eest. Tavainimene oleks motoorsete närvirakkude haiguse kätte, mis tabas Hawkingit 21-aastasena, kümme korda ära surnud, olgu USA või Suurbritannia meditsiinisüsteemis. Hawking sai 2012. aasta jaanuaris 70. Alul Hawkingil põetamiseks raha ei olnud, üks superratastooli ning põetajate palkamise võimalus oli kirjutada bestseller, milleks „Aja lühilugu“ kujunes. Hawking on showman, kes on kaasa mänginud „Star Trekis“, „Simpsonites“ ja paljudes populaarsetes teleshowdes. Ta peab meeletul hulgal loenguid (täpsemalt – neid peab tema kõnesüntesaator, autor laval taustaks rekvisiidina) ja reisib mööda maailma enam kui mõni jalgpallistaar. Alati on temaga neli inimest: doktorant, kes tegeleb ka arvuti ning ratastooliga, kaks põetajat ja medõde.

 

Nobelist ilma

Nobelit Hawking ei saa, vähemalt on ta ise nõnda kinnitanud, Nobeli saamiseks peab teooria olema katseliselt kinnitatud. Kosmoloogiast on selliseid näiteid viimasest ajast võtta kaks – universumi mikrolaineline taustkiirgus ning universumi kiirenev paisumine. Kummagi puhul ei olnud Hawkings teoreetikuna esirinnas. Tema kirg on füüsikageeniuste sündroom läbi aegade – alates Galileost, Newtonist ja Faradayst –, saada jälile kõiki jõude, sealhulgas gravitatsiooni ühendavale teooriale. Nagu paljud kosmoloogid, püüab Hawking mõista, mis toimus Suure Paugu ajal ehk kui suur oli tol ajal singulaarsus, mis tähendab lõpmatut tihedust ja temperatuuri ja muid ebamugavaid lõpmatusi. Neid püüab ta vähendada, nagu vähendas musta augu singulaarsust, taandades nood eriliste kiirgajate seisusesse. Kuid Hawkingi kiirgus ei ole seni füüsikalisel tõestatud. Lootused on satelliitidel, mis mõõdavad Suure Paugu järgset taustkiirgust ja muid imepeeni kosmilisi vibratsioone, sealhulgas peaaegu püüdmatute, enamjaolt universumi algaegadest pärinevate neutriinode käitumist.

Füüsika põhiküsimus on olnud, kuidas suhtlevad omavahel aine ja väli, natuurfilosoofia põhiküsimus, kuidas suhtlevad füüsika ja tegelikkus.

Kosmoloogia on üks paras segapudru, ega sealt ei puudu oma soolapuhumine ja turunduski. Fergusoni raamatust pole lihtne aru saada, mis on selles toodud ideedest aegunud, mis uued, mis ümber lükatud, mis jäävad. Me ju võime elada kümnemõõtmelises universumis, aga kui kuus neist on kokku rullitud nii pisikeselt, et isegi kõige suurema mikroskoobi all ei näe, mis teadlased on võimelised valmis ehitama ja kui pooled neist kinnitavad, et ruumimõõtmeid pole kümme, vaid üheksa või mingi muu arv, siis mida peab kõige selle kohta arvama, kuidas edasi elama?

Ferguson oma raamatus mingit kokkuvõtet ei anna, küll aga pistab meile pihku abistava nööriotsa. See on „mudelipõhine realism“, mida Hawking selgitas oma „Universumi suurejoonelises ehituses“ põhjalikumalt. Lühidalt – selles, kuidas me objekte tajume, sisaldub vastus. Nägemise ja kuulmise, haistmise ja maitsmise ning kompimise teel kujundab aju närvirakkude võrgustik meile pildi maailmast. Küsimus on, kuidas see pilt maailmale vastab.

“Pole olemas pildist või teooriast sõltumatut reaalsuse mõistet. Füüsikaline teooria või maailmapilt on mudel, tavaliselt matemaatiline mudel ja hulk reegleid, mis ühendavad mudeli elementaarse vaatlusega. On mõttetu küsida, kas mudel on reaalne, võib vaid küsida, kas see on kooskõlas vaatlusega,” ütleb Hawking.

Mudelipõhine realism ütleb meile, kas asjad, mida me oma meeltega ei taju, on või ei ole. Me tajume neid oma meelte pikendustega, katseseadmetega. Mudelipõhine realism võimaldab ka ennustada. Kui ennustus langeb täppi, siis mudel toimib.

Hawking arvab, et pole olemas üht matemaatilist mudelit või teooriat, mis suudaks kirjeldada igat universumi külge. Selle asemel on teooriate võrgustik, mida nimetatakse M-teooriaks. Iga teooria kirjeldab nähtust hästi teatud vahemikus. Ainus, mis on kindel, on olevik. Minevik ja tulevik esinevad vaid kui võimaluste spektrid. Universumil ei ole ühest minevikku ega tulevikku.

Vähe sellest, minevikku mõjutab süsteemi vaatlemine olevikus. See on ameerika füüsiku Richard Feynmani möödunud sajandi keskel pakutud maailmapilt osakestest, mis kasutavad algpunktist lõpp-punkti jõudmiseks igat võimalikku rada. Kvantosake järgib kõiki võimalikke radu üheaegselt. Seda kirjeldab Feynmani summa üle ajalugude, mis on kvantfüüsika teiste formulatsioonidega võrdväärne esitus.

Einstein tegi võimalikuks aatomipommi, aga ka päikeseelemendid ja GPS süsteemi ülitäpsuse. Ta andis jõudu miljonitele genotsiidiohvritele. Feynman tegi kindlaks, miks Challenger 1986. aastal plahvatas. Ta andis jõu tuhandetele teadlastele end mitte siduda parteide ja poliitikaga. Hawking näitas, et elu ei seisne keha ja vaimu ühtsuses, et haiges kehaski võib olla terve vaim. Ta on andnud jõudu miljonitele teistmoodi inimestele. Seda on mõõtmatult palju – isegi kogu nende revolutsioonilise füüsika taustal.

 

Ajalugu | Astronoomia | Filosoofia | Füüsika | News

Galileo: 450 aastat esimest eksperimentaalfüüsikut

16.02.2014

 

Täna või eile 450 aasta eest, 15. või 16. veebruaril 1564, sündis Pisa muusiku ja muusikuteoreetiku Vincenzo Galilei ja tema kangakaupehe tütrest maise Giulia Ammannati poeg Galileo.

Kolm eitust:

I Galileo ei sündinud päeval, mil Michelangelo suri, vaid seitse päeva hiljem.

II Galileo ei leiutanud teleskoobi, vaid pani selle autorikaitseõigusi ennetades hollandi prilliklaasimeistritelt pihta.

III Galileo ei hõisanud Maa kohta „Ta pöörleb siiski!“, või kui, siis pomises seda Päikese koha.

Esimene inimese mehaaniline leiutis oli kiil. Galileo rakendas kiilu kaldpinnaks ja mõõtis sellel välja, et raskemad esemed langevad Maa poole samamoodi nagu kergemad. See ei olnud lihtne katse, nagu tunduda võib – proovige seda korrata nüüdsete kelladega, kasutades veerejateks näiteks puust või rauast silindreid. Galileol oli võtta vaid veekell, aga ta sai asjaga hakkama. Temast sai esimene teadaolev ja ajalukku läinud teadlane, kes tõestas, et eksperiment on tõe kriteerium.

Galileo.450Detsembril esimesel päeval 1609. aastal suunas Galileo oma parima, 20-kordse suurendusega teleskoobi taevasse. Ta nägi seal paljutki, mida ei oldud enne palja silmaga nähtud, aga ka seda, mida oli nähtud, ent mille kohta ei olnud aimu, mis asjad need on. Päikesel olevaid plekke nägi ja kirjeldas Firenze astronoom ja astroloog Gualterotti 1604. aastal, Kepler jälgis samu plekke camera obscura abil 1607. aastal, pidades neid Merkuuriks. Galileo asus päikeseplekke vaatlema 1611. aasta kevadel ja jõudis lõpuks järeldusele, et Päike pöörleb ümber oma telje. „Päikesel ei ole mingit põhjust eelistada seismist pöörlemisele,“ kirjutas ta kenasti.

Galileo ei olnud rohkem matemaatik kui oli muusik, kunstnik, kirjanik, filosoof, nii et temast põhjaliku raamatu kirjutanud Ameerika teadusajaloolane John Lewis Heilbron peab kõige õigemaks sõnaks, mis võtab Galileo kokku, lihtsalt „kriitik“. „Galileo tõstis maa taevasse,“ kirjutab ta oma raamatus „Galileo“.

Galileo mehaanika kohaselt suudab vähimgi jõud liigutada suurimat raskust, kui aega on piisavalt. Liikumise suund on selge.

Tekst ja joonistus: Tiit Kändler

 

Füüsika | lugemis.vara | News

Värvilise maailma valgus: uus teadusraamat lastele

12.09.2013

 

Tiit Kändler

Valguse värviline maailm

Väike teadusraamat koolilastele

Illustreerinud ja kujundanud Eerik Kändler

AS Ajakirjade Kirjastus, 120 lk

 

Esikaas.Valgus

Valgus on meie jaoks tavaline asi. Kuid mis see tõeliselt on? Kust on see pärit? Kuidas see meieni jõuab? Miks me seda näeme? Kas näeme me seda samamoodi nagu lind, kass või ämblik? Mida näevad taimed? Kas saame valgusega reisida nagu lennukiga? Kas saame seda pista kotti nagu herneid? Mis on kiirem – kas valgus või mõte? Kas on olemas pime valgus? Mis toimub vaakumis ja mis on kõige võimsam valgussähvatus universumis? Mida teeb meiega valge öö ja millega tegeleb välk?

Sellest kõigest pajatab see raamat.

 

Autori arvates tuleb valgusest rääkides alustada kohe sellest, mida me praegu teame, see tähendab mitte hakata pihta valguskiirtest ja nende käitumisest optika maailmas, vaid hakata mõtlema selle üle, kuidas valgus on kahepalgeline – osake ja laine ühtaegu –, sõltuvalt sellest, mille taustal me asja uurime.

Õpikutes esitatakse valgust valgus teisiti, aga see raamat pole kooliõpik, vaid teejuht huvilisele valguse maailma uksekese ja aknakese taha.

Raamatu lõpus on suunatud asjahuvilisi ka mõne huvitava raamatu poole, mis siin kirjutatut targemal moel täiendada võib.

Kõige lõpus on toodud aineregister, kust saab leida tähtsamad märksõnad, mis siin raamatus sees on.

„Sa ärkad hommikul ja teed silmad lahti. On vara. Ükski lamp toas ei põle.

Sa näed lage, millele on ajapikku tekkinud mingi tabamatu muster. Sa näed tapeeti või värvi seinal. Sa näed tooli, lauda, riiulit kõigi asjadega sellel. Sulle paistab silma üha rohkem ja rohkem asju. Kuid kas siis asjad ise paistavad silma? Asjad paistavad silma, kuna neid valgustab valgus. Ja see valgus kas peegeldub või hajub neilt asjadelt ja nõnda jõuab selline justkui teisenenud valgus su silma.

Kuid kust tuleb kõige esimene valgus, mis jõuab asjadeni toas, ja nende kaudu sinu silma, kui ükski lamp ei põle?„

Raamat, mis sobib nii koolilastele kui koolilastevanematele.

 

 

Ajalugu | Füüsika | News | to.imetaja

Ühte ja ainsat ajalugu ei ole universumil ega ka eesti rahval

23.02.2013

Tiit Kändler

Ilmus ajalehes Sirp, 15. veebruaril

Omavahel näiliselt ootamatult seotud asjad juhtuvad üheaegselt, seda on kogenud küllap iga mõtleja. Selline üheaegsus on tõenäosuslik, ent mitte klassikalises mõttes, vaid kvantfüüsikalises mõttes. Tõenäosus on maailma osa. Seda ei ole mõtet püüda kõrvaldada, vaid tasub arvesse võtta.

Parasjagu, kui ilmus Stephen Hawkingi raamatu “Universumi suurejooneline ehitus” eestikeelne tõlge, tuli platsi ka kogumiku Eesti ajalugu II köide. Mis vallandas ägeda arutluse teemal, et milline on meie keskaja ajalugu tegelikult. Kas siis ei olnudki muistset vabadusvõitust kogu selle Lembitute, laulvate pappidega ja Tasujatega, või oli ikka küll. Kui taanduda näidetest, siis vaieldakse selle üle, kuidas me sattusime siia, kus me parasjagu oleme. Kuidas me oleme jõudnud olevikku.

See on olemuslik vaidlus ka füüsikas. Küsimuse saab lüüa lahti kolmeks põhiliseks küsimuseks.

Miks on pigem miski, kui eimiski? Kus on äär? Mis oli aegade alguses?

Ajaloo kontekstis kõlavad need: Miks on pigem olevik kui minevik? Kus on mineviku äär? Mis oli oleviku alguses?

Hawking lähtub oma maailmanägemuses mudelipõhisest realismist. Selles, kuidas me objekte tajume, sisaldub vastus. Nägemise ja kuulmise, haistmise ja maitsmise ning kompimise teel kujundab aju närvirakkude võrgustik meile pildi maailmast. Küsimus on, kuidas see pilt maailmale vastab. “Pole olemas pildist või teooriast sõltumatut reaalsuse mõistet. Füüsikaline teooria või maailmapilt on mudel, tavaliselt matemaatiline mudel ja hulk reegleid, mis ühendavad mudeli elementaarse vaatlusega. On mõttetu küsida, kas mudel on reaalne, võib vaid küsida, kas see on kooskõlas vaatlusega,” kuulutab Hawking.

Selle maailmapildi toel lahendatakse ka olemise probleem – kas tool, mida ma näen, on ikka veel olemas, kui ma lähen kõrvaltuppa? Seda tehakse mudeli lihtsuse printsiibil, Occami habemenoa printsiibist lähtuvalt.

Mudelipõhine realism ütleb meile ka, kas asjad, mida me oma meeltega ei taju, on või ei ole. Me tajume neid oma meelte pikendustega, katseseadmetega. Mikroskoobiga, teleskoobiga, Suure Hadronite Põrgutiga. Mudelipõhine realism võimaldab isegi ennustada. Kui lõpuks selgub, et ennustus langeb täppi, siis mudel toimib.

Hawking arvab, et pole olemas üht matemaatilist mudelit või teooriat, mis suudaks kirjeldada igat universumi külge. Selle asemel on teooriate võrgustik, mida nimetatakse M-teooriaks. Iga teooria kirjeldab mingit nähtust hästi teatud vahemikus. Kas saabki siis olla üks ja ainsam ajalooline mudel?

Ajalugu tekib lõpmatust hulgast ajalugudest

Kvantfüüsika kohaselt on loodus juhuslik põhimõtteliselt, mitte kuna me sellest piisavalt ei tea. See seletab ka ära, kuidas tekib ajalugu. Osakesed kasutavad algpunktist lõpp-punkti jõudmiseks igat võimalikku rada. Mis eriti oluline: osake järgib kõiki võimalikke radu üheaegselt.

Kuid, oh õnnetust! Kui liita lõpmatu hulk erinevaid ajalugusid, saate lõpmatu suure tulemuse. Elektronil näiteks tuleb välja lõpmatu laeng ja mass. Selle vältimiseks on füüsikud välja arendanud sellise pealtnäha kahtlase meetod nagu renormeerimine.

Renormeerimine seisneb selles, et lõpmatust tulemusest lahutatakse lõpmatud negatiivsed suurused nõnda, et tulemuseks saab parajasti massi ja laengu lõplikud väärtused. Vägev värk: lahutades lõpmatusest lõpmatusi, saadakse lõplikud arvud, ja täpselt sellised, nagu vaja. Kuidas on see võimalik? Aga ainult takkajärele, vastust teades või õieti – olles vastuse eelnevalt kokku leppinud. Sellisel kombel elektroni massi ja laengut ennustada ei saa, kuid kui need on kokku lepitud, siis tuleb sellest välja kõik muu. Ja lõppude lõpuks on ju mõõtühikute küsimus, kui suureks me elektroni massi ja laengu võtame, kui vaid teised maailma iseloomustavad suurused nendega vastavusse seame.

Newton uskus, et maailmal on kindel minevik. Kvantfüüsika ütleb, et olgu meil olevik teada kuitahes hästi, on minevik ja tulevik määramatud. Kordan – ainus, mis on kindel, on olevik. Minevik ja tulevik esinevad vaid kui võimaluste spektrid. Universumil ei ole ühest minevikku ega tulevikku.

Tavaline eeldus kosmoloogias on, et universumil on üksainus ajalugu. Kasutades füüsikaseadusi, arvutame, kuidas see ajalugu kulgeb ajas. Seda võib kutsuda “alt üles” lähenemiseks kosmoloogiale. Kuid me peaksime jälgima arenguid “ülevalt alla”, praegusest ajast tahapoole. Mõned ajalood on teistest rohkem tõenäolised, ja summas domineerib üksainus ajalugu, mis algab universumi loomisega ja kulmineerub olekuga, milles hetkel oleme ja mida vaatleme.

Meil on lõpmatu hulk võimalikke ajalugusid. Nõnda ei tohiks me kosmoloogias järgida universumi arengut alt üles, sest see eeldaks ühtainust ajalugu hästi määratletud algpunkti ja evolutsiooniga. Tuleb jälgida arenguid ülevalt alla. Mõned ajalood on tõenäolisemad, teised vähem. Tavaliselt domineerib üksainus ajalugu.

Sama lugu inimese ajalooga. Meil on lõpmatu hulk võimalikke Eesti ajalugusid. Oleme jõudnud olevikku, sest need ajalood kõik on liitunud. Kui hakkame neid kõiki kokku liitma, tekivad singulaarsused ehk lõpmatused. Et lõpmatustest lahtu saada, et kuidagiviisi oma ajaloost sotti saada, selleks tuleb kasutada renormeerimist. See tähendab, et peame milleski kokku leppima – nagu leppisid füüsikud kokku arvudes, mis tähistavad elektroni massi ja laengu suurusi.

Sest vaadake, kvanttõenäosus, et universumil on rohkem või vähem kui kolm suurt ruumidimensiooni, on tähtsusetu, kuna oleme juba otsustanud, et asume kolme ruumidimensiooniga universumis. Pole tähtis, kui väike on sellise ruumi tõenäosus, siin me oleme.

Singulaarsuest vabanenud ajalugu

Idee, et universum on loodud inimkonna mahutamiseks, on tekkinud tuhandete aastate eest ja püsib siiamaani. Selleks on rida piiranguid keskkonnale. Et elu saaks tekkida ja püsida. Hiina muinasjutu kohaselt, mil oli kümme Päikest, ei saanud elu olla üldsegi nii mugav kui üheainsaga. Meie olemasolu seab piirid meie päikesesüsteemile. Kuid võib ka arvata veel äärmuslikumalt, et see seab ette ka piirangud loodusseaduste vormile ja sisule. Meie olemasolu seab piirid, kust ja millal on võimalik vaadelda universumit.

“Pole olemas mudelist sõltumatut reaalsuse testi. Hästi koostatud mudel loob omaenese reaalsuse.” Nõnda arvab Hawking. Kui nii, siis ei ole meil Eesti ajaloo puhul millegi üle muretseda.

Meil on olevik, selle üle saab vaid rõõmu tunda. Minevikke, ajalugusid on meil olnud lõpmatu hulk, mõned neist üliväikese tõenäosusega, mõned tõenäosemad. Olulisim on, et oleme need läbinud üheaegselt. Kuid kirjeldada suudame naid vaid ühekaupa, olles ikkagi Newtoni maailma objektid.

Idee, et Eesti on loodud eestlase mahutamiseks, on sama antropotsentrislik kui idee, et universum on loodud inimese mahutamiseks. Ent mõlemad ideed toimivad. Meil ei ole mõtet vaielda, mitu mõõdet on meie ruumil, sest me oleme juba kokku leppinud, et koos ajaga neli. Ülejäänud, kui neid ongi, on kokkukeerdunud ja peaaegu tunnetamatud. Sama lugu Eestiga. Me oleme oma ajalooruumi renormeerinud, lõpmatusest vabanenud, ja seepärast kirjutame raamatule kaane peale “Eesti ajalugu”. Sellega on öeldud enim, muu on juba erinevate tõenäosustega erinevad ajalood, mille summeerimisel me jõuame olevikku, mis tänu renormeerimisele on siiski lõplik ja hoomatav, mitte singulaarne.

Mõtelda on mõnus, vaielda veel mõnusam, kuid vahel on mõnus ka end rahustada, et ainus, mis meil on, on olevik ja selleni jõudmise radu, ajalugusid on olnud meil lõputu hulk. Mõni nähtavam, mõni varjatum.

Inimese ajalugu ei ole miski, mis seisab lahus universumi ajaloost – või täpsemalt öeldes, selle seletamiseks loodud mudelite maailma reeglitest, mille oleme leidnud olevat adekvaatse.

Füüsika | lugemis.vara | News

Mudelipõhine realism ja füüsika

26.01.2013

Hannes Tammet

füüsikaprofessor

Neil päevil jõudis raamatukauplustesse Stephen Hawkingi ja Leonard Mlodinowi 2010. a. avaldatud raamatu “The Grand Design” eestikeelne tõlge “Universumi suurejooneline ehitus“. Raamat algab väitega “filosoofia on surnud” , kuid kaldub 2002. a. eestikeelses tõlkes ilmunud raamatuga “Universum pähklikoores” võrreldes märksa sügavamale filosoofiasse. Kuna minult telliti saatesõna, olen uut raamatut juba lugenud ja soovitan kõigile füüsikutele.

Lugedes pange tähele Hawkingi maailmavaadet tähistava termini “mudelipõhine realism” (model-dependent realism) esmaesitlust. Arvan, et mudelipõhine realism on oluline mitte ainult kosmoloogias, vaid juba füüsika üldkursuses. Füüsikavõrrandeid kasutavale insenerile on ehk lubatud uskuda, et võrrandid ongi reaalsus, füüsiku puhul tähendaks see loomingu võimalikkuse välistamist juba eos. Paraku peab kurvastusega ütlema, et enamus füüsika üldkursuse õpikuid nii teebki. Ilmselt arvates, et reaalsuse ja mudeli suhete analüüsimine jääks õpinguid alustava füüsiku jaoks mõistmatuks ja ebapraktiliseks filosofeerimiseks. Füüsikateadusele osutatav karuteene on omajagu põhjendatud, sest ühiskond vajabki rohkem õigefüüsikausklikke tehnikuid ja insenere kui maksumaksja tasku peal parasiteerivaid teoretiseerijaid.

Koolis teada ma sain, mis on mass ja mis pikkus (olevat füüsikalised suurused), aga mida tähendab füüsikaline suurus, seda ei küsitudki. Ja mille poolest erineb mass pikkusest, peab iseenesest mõistma, ja kui mõni peakski küsima, oleks loomulik vastus “loll küsimus“.

Mudelipõhise realismi nimi on uus, maailmavaade ise mitte. Mõõtmine vastandab reaalsete maailma objektidele matemaatilise mudeli elemente (abstraktseid arvusid) ning füüsikalise suuruse ja mõõtmise mõistetele on reaalsus-mudel suhteid analüüsimata raske läheneda. Visalt areneva diskussiooni avas Hermann Helmholtz 1887. a artikliga “Zählen und Messen, erkenntnisstheoretisch betrachtet“. Järgmine verstapost on 1920. a. ilmunud Norman Campbelli raamat “Physics the Elements”. 34 megabaidine fail on vabalt saadaval (tutvumiseks võib alla laadida 3 megabaidise katkendi). 565 lehekülje pikkust heietavat arutlust on tervikuna lugenud vähesed (tunnistan, et ka minul pole jätkunud kannatlikkust), tsiteerinud aga paljud. Mõõtmisteooria kaasaegne käsitlus algab Johann Pfanzagli 1968. a. ilmunud raamatuga “Theory of Measurement(venekeelne tõlge 1976). Süvenemiseks võib soovitada Fred Roberts‘i 1979. a. (kordustrükk 2009) ilmunud raamatut “Measurement theory”.

Enda loengutes olen püüdnud näidata, et füüsikast sügavam arusaamine algab füüsikalise suuruse ja mõõtmise mõistetest. Soojusõpetuse loengukilede koopiad on tänaseni veebis üleval, lisan veel sihipärase valiku dokumente:

Ja lõpuks üks intrigeeriv näide, mis ei sobinud soojusõpetuse loengutes kasutada. Pikkus s ja ajavahemik t defineeritakse aditiivsete jätkamisoperatsioonide kaudu kui fundamentaalsed suurused. Kiirust v käsitletakse õpikutes aga kui tuletatud suurust, mis on defineeritud võrrandiga s = v t. See võrrand on kokkulepe, mis ei vaja eksperimentaalset kontrollimist ja on a priori absoluutselt täpne. Teatavasti on aga ka liikumist võimalik eksperimentaalselt süsteemist süsteemi jätkata ja nii saab defineerida tavakiirusest erineva aditiivse fundamentaalse suuruse w, anname sellele nimeks fundamentaalne nobedus. Aeglase liikumise korral on nobedus tavakiirusega ekvivalentne. Erinevalt kiirusest võib nobedus olla kuitahes suur ja nobeduste liitmise seadusel w12 = w1 + w2 (samaviisi eksperimentaalselt kontrollitav loodusseadus, kui pikkuse defineerimise aluseks olev liitmise seadus) ei ole mingeid piiranguid. Seost kolme fundamentaalsuuruse s, t ja w vahel ei ole võimalik lambist võtta ja see on eksperimentaalse uurimise objekt. Tavatingimustes näitavad katsed, et s = k w t, kus k on mõõtühikutest sõltuv konstantne võrdetegur. Suurte nobeduste puhul osutub viimane võrrand ebatäpseks. Edasi arutledes saab üles ehitada erirelatiivsusteooria jaoks alternatiivse ja esmapilgul loomulikuna näiva interpretatsiooni, milles kiirus, kui seda mõistet üldse kasutada, on teisejärguline abisuurus nagu seda on nobedus erirelatiivsusteooria standardses esitluses. Valguse nobedus on lõpmatu (ei mingit kiusatust mõtiskleda valgusest nobedama liikumise võimalikkusest), aeglase liikumise füüsikast irdub aga teepikkuse võrrand s = c th(kw/c) t. Vajutage gaasi ja pange nobedust juurde palju tahes, kaugemale kui ct ikka ei jõua.

Nobeduse (rapidity) mõiste ei ole füüsikas uudis, selle võttis kasutusele juba Alfred Robb. Lähemaks tutvumiseks võib soovitada Lévi-Leblond’i ja Provosti artiklit “Additivity, rapidity, relativity“. Soovitatud artikli lähenemisviis on paraku tavakohaselt formalistlik ja läheb “lollidest küsimustest” kaarega mööda. Eelkirjeldatud kolme sõltumatu fundamentaalsuuruse (s, t, w) mõõtmisteoreetilisest defineerimisest alustades oleks aga paremini näha kuidas mudeli valimine võib korrigeerida füüsikalist maailmapilti ka siis, kui alternatiivsed formalismid on matemaatiliselt ekvivalentsed. Neli võimalust on: jätta üks paar kolmikust (s, t, w) fundamentaalsuurusteks või käsitada kõiki kolme fundamentaalsuurustena. Klassikaline käsitlus valib paari (s, t), defineerib tuletatud suuruse v = s/t ja sellele lisaks tuletatud nobeduse φ = arth (v/c). Tuletatud nobedus on abivahend, mille kasutamine kiiruse asemel muudab mõnede praktiliste ülesannete lahendamise mugavaks, teiste ja vist küll enamuse õpikuprobleemide käsitlemise aga ebamugavaks. Tuletatud nobedus ja fundamentaalne nobedus erinevad teineteisest enam-vähem samaviisi, kui sõltumatute fundamentaalsuurustena defineeritud raske mass ja inertne mass, ning seost φ = const w võib käsitada kui empiirilist kontrollimist vajavat loodusseadust.

Edasise mõtisklemise jätaksin lugejale koduülesandeks.

Astronoomia | Füüsika | News

Eesti satelliit püsib graafikus

17.01.2013

Tartu Ülikool saatis laiali teate, et 21. jaanuaril esitletakse Tallinnas teletornis uut satelliiti.

Eesti esimene satelliit ESTCube-1 on valmis. Enne selle transportimist Prantsuse Guajaanasse esitleb Eesti tudengisatelliidi projekti meeskond oma viieaastase töö tulemust avalikkusele ja meedia esindajatele. Projekti juhendaja Mart Noorma koos satelliidi ehituses kaasalöönud üliõpilaste, välispartnerite ja projekti toetanud ettevõtete esindajatega tutvustavad satelliiti, selle valmimiseks tehtud pingutusi ning edasisi samme Eesti esimese satelliidi kosmosereisini aprilli esimesel nädalal. Sõna saab ka elektrilise päikepurje leiutaja dr. Pekka Janhunen Soome Meteoroloogia Instituudist, kes teeb ülevaate ESTCube-1 pardal katsetatava uudse kosmoselaeva mootori võimalikest tulevikurakendustest.

Tiit Kändleri lugu satelliidist ilmus Eesti Päevalehe teadusküljel 08. novembril. Autori fotod.

„Eesti saadab oma satelliidi Maa orbiidile enne Soomet,“ naerab Soome Meteoroloogiainstituudi teadlane Petri Toivanen, kui küsin, kas nende päikesepuri ikka on piisavalt uudne, et keegi seda orbiilile katsetama lennutab. Istume Vooremaa keskmes, Voore külalistemaja baaris, vanas mõisamajas, mille seinale kruvitud bareljeef (fotol) kinnitab, et siin koolis õppis aastatel 1951–1958 kirjanik ja lavastaja Mati Unt. Just samal ajal, 1957 lennutati üles esimene Maa tehiskaaslane Sputnik.

Mati Unt kirjutas kümme aastat hiljem jutustuse „Elu võimalikkusest kosmoses“. Nüüd arutatavad siin Soome teadlased ja Eesti teadlashakatised, kuidas lahendada veel mõnda tehnilist probleemi, enne kui jõululaupäeval, 24. detsembril kogu satelliit Euroopa Kosmoseagentuurile üle anda tuleb. Jah, tõesti – vahel on kosmos väike ja Eesti suur – täpselt nii, nagu tundub hommikul päikesest ja udust ülekallatud Eesti maastike vahel lintlevatel ülelibedatel teedel autot roolides.

Noore satelliidi sünd

Voore seminarimajas toimub oktoobri viimasel nädalavahetusel Eesti Füüsika Seltsi talvekool noortele füüsikutele ja teistele reaalteadlastele, kuhu olen kutsutud kõnelema teaduse koomiksist ja traagiksist. Tasuta kaasandena saan mõneks tunniks satelliidiks eesti esimese satelliidi leiutajatele. Lauda tuleb tõsine soome mees, tume portfell käes ja istub vaikides toolile. „Küsi temalt,“ juhatatakse. Küsingi, sest Pekka Janhunen mõtles välja, rehkendas läbi ja avaldas väärika Ameerika Aeronautika ja Astronautika Instituudi ajakirjas aastal 2004 artikli sellest, kuidas saaks kosmoselaevukese tagant tõukamiseks kasutada päikeselt pidevalt välja paiskuvat prootonite ja elektronide voogu, mida maalased familiaarselt päikesetuuleks nimetavad. Küsin, et mis on selles idees siis nõnda erakordset, et küllaltki lühikese ajaga leiti agentuur, mis oli nõus tema ideed testiva satelliidi oma kosmoselaeva pardale võtma, 700 kilomeetri kõrgusele Maa kohale tõstma ja seal vedruga välja paiskama, nii et satelliit oma iseseisvat tööd alustada saaks. „Meie päikesepuri on elektriliselt laetud traat, mida tõukavad elektriliselt laetud päikesetuule osakesed, enne arutleti magnetväljade energia rakendamisest,“ vastab Janhunen napilt ja täpselt.

Toivanen ja tema instituudikaaslased Timo Rauhala ning Jouni Envall on avanud selleks ajaks nutitelefoni ja lõbustavad end kolleegide rämerokkbändi videoga. Janhunen juhatab mulle kätte võrgupaigad, millelt saan asja kohta lugeda. Lauda potsab veel kaks noormeest, tervitan neid oma arust lahkelt soome keeles. Mehed tõmbuvad morniks ja kohmavad, et nemad on hoopis lätlased. Läheb lõbusamaks, kui küsin Tartu Ülikoolis satelliidiprojekti ESTCube-1 raames doktoritööd tegevatelt sellidelt, kuidas nad tunneksid ära, et on Lätis, mitte Eestis, Soomes või kosmoses. „Lätis on teed paremad,“ vastavad nad hoobilt. „Soomes on kuulda kõnnikepiklõbinat,“ pareerib Toivanen. Lähen numbrituppa artikleid lugema ning mulle turgatab pähe, et mina tundsin Eesti ära, kui Voorele lähenedes paksu suitsusammast kosmose poole tõusmas silmasin. Eestis tehakse alati lõket, ja saadetakse selle suitsu ja soojust üles taeva poole.

Eesti teadlaste tung kosmosesse algas umbes samal ajal, kui loodusteadused Eestis edenema hakkasid. Friedrich Georg Wilhelm von Struve mõõtis 1820. ja 1830. aastatel oma sisustatud Tartu tähetornis 2714 kaksiktähte ja avaldas nende atlase. Samal ajal kahe jalaga maa peal tegutsedes ning mõõtes kümmet maad läbiva 2820 kilomeetri pikkuse geodeetilise kaare, mille punktid Eestis Virumaadel leida on.

Eesti siiani kuulsaim astronoom Ernst Öpik vaatles nii meteoore kui kaugeimaid universumi objekte, avardades selle piire seninägematutesse kaugustesse ning seletades ära nii Päikese kui tähtede toimimise ja Marsi ning Kuu meteoriidikraatrite olemasolu.

Maa orbiidile on Tõravere astronoomid oma mõõteaparaate lennutanud aastatel 1974–2001 Nõukogude orbitaaljaamadel Saljut ja Mir. Need teleradiomeetrid lahendasid Maa atmosfääri heledusprobleeme. Osa seadmetest valmistati Leningradi optikatehases LOMO ja sõjatehases Kometa, osa ENSV TA Erikonstrueerimisbüroo Tartu ja Tõravere töökodades. Eestvõtjateks olid helkivate ööpilvede asjatundja Charles Villmann (1923–1992) ja astrofüüsik Uno Veismann, kes meie kosmoseajaloost ka ajakirja Akadeemias mitmeid artikleid avaldanud.

Kosmosesüstiku Buran 1988. aasta lennu tarbeks leiutas tootmiskoondis Mistra kuumuskindla vaipmaterjali ja tegi selle valmis ka.

Nõnda on jutt, et siiani on Eesti toodetest lennutatud orbiidile vaid Põltsamaal valmistatud Kosmose nimelist söödavat tuubigeeli, vaid triviaalajakirjanduse lemmikmüüt, samast maailmast Pisuhändade ja Jaan Tatikatega.

Kuid tudengisatelliidiks hüütav ESTCube-1 pole leiutustegevus, mis kuidagiviisi müütidega paarduks. Neilgi kolmel päeval istub seminarimaja ülakorrusel laudade ümber paarkümmend tõsist eesti noort ja sehkendab midagi arvutites, soome teadlased ja projekti juht Tartu Ülikooli ja Tartu Observatooriumi füüsik Mart Noorma nende vahel sidet pidamas. Siin viimistletakse Eesti esimest satelliiti, liitrise mahuga kuupi, mis peaks esimest korda maailmas 700 kilomeetri kõrgusel lahti kerima kümnemeetrise peenikese traadi, seda tegevust tillukese kaameraga filmima ning tagatipuks elektronkahuriga traadi laadima, et seejärel jälgida selle vastastikust mõju kosmose plasmaga ehk laetud osakestest koosneva küll väga hõreda, ent siiski piisavalt mõjusa stratosfääriga.

Lendav laegas

Pool, millele traat maa peal keritakse ja seade, mis selle lahti kerib, on mudelina olemas. Janhunen avab karbikaane ettevaatlikult kui Pandora laeka, kui seda pildistada soovin. Kuid erinevalt Pandora laekast ei lähtu sellest karbis mingit ohtu. Vaid võimalus lennutada väikesi kosmoselaevu Päikesesüsteemi kaugetesse osadesse senisest odavamal moel.

„Et traat kaalutuses lahti kerida, peame satelliidi pöörlema panema,“ selgitab Janhunen (fotol). „Mis võib kõige kergemini lörri minna?“ küsin. „Kõik,“ vastab Janhunen kõikehõlmavalt. Kõik on uus. Nii tillukesse, kümnesentimeetrise küljepikkusega kuupi tuleb mahutada elektronide kahur, mis on oma olemuselt nagu eelmise põlvkonna televiisori ekraanile pilti tulistanud katoodtoru, kuubi elektromagnetpoolidel pööritaja, traatpurje pool ja kerimismehhanism ja kaamera. Ning tagatipuks ja eelkõige elektroonikaseadmed, mis peavad sidet raadioamatööride jaoks tavalistel, umbes 440 megahertsisel sagedusel.

Praegu ringleb Maa orbiidil umbes mõnikümmend sama suurt kuupi, kui eesti noorteadlased üles lennutada kavatsevad. Janhunen hindab, et orbiidile edukalt lennutada on õnnestunud umbes pooled kuupidest ja pooltel juhtudel on rikki läinud side. Kui traadipool ja kaamera optika valmistatakse Saksamaal Bremenis, siis sideseadmed ja kaamera elektroonika on valmis teinud meie tudengisatelliidi seltskond.

Koos töötatakse Tartus tihti, Soome teadlastega kohtutakse umbes kord paari kuu jooksul ja nüüdki Voorel muudkui istutakse teisel korrusel ja silutakse programme, tulles alla maa peale vaid füüsika ja ettevõtlikkuse piirimail balansseerivate loengute vahelisteks kohvipausideks.

Satelliidi üleslennutajaid otsiti neli aastat, viimane aasta räägiti EASi innovatsiooninõuniku Madis Võõrase kaasabil läbi ESAga. Lend toimub Prantsuse Guajaanast järgmise aasta märtsis. Siis hõljub ESTCube-1 õhus 700 kilomeetri kõrgusel ning Maa pöörleb ta alt läbi, nõnda et meie satelliit on Eesti kohal umbes neli korda päevas. Teateid sellelt püütakse kinni ja mõtestatakse Tartu Ülikooli füüsikamajas asuvas sidekeskuses. Voorel lepiti kokku, et kuubikese sisekülgedele graveeritakse selle valmistate nimed, väliskülgedele sponsorite logod. 1,2 kilogrammise kauba orbiidile toimetamise eest tuleb maksta 600 000 eurot. Kuid mida siiski arvavad skeptikud? „Neid on jagunud, arvatakse, et mida need tudengid siis ikka teevad,“ muheleb Noorma. „Keegi pole veel tulnud ütlema, et see on loll idee,“ ütleb Janhunen ja vaatab seminarimaja ette lumme torgatud vineersilti, mis kuulutab: „Vette minek keelatud. Tugev kloor.“ Üles lennata ei keela keegi.

Ajalugu | Bioloogia | Füüsika | Keemia | lugemis.vara | News

Ilmub raamat Endel Lippmaast

14.11.2012

Tiit Kändler

Endel Lippmaa

Mees parima ninaga

Dokumentaalne teadusromaan

Kujundus: Eerik Kändler

Toimetaja: Anu Jõesaar

Ajakirjade Kirjastus AS

336 lk

Novembrikuu lõpul ilmub asjaolude keskmise normaalsuse piires püsides trükist minu raamat Endel Lippmaast. See raamat on Eesti teadust, ajalugu – nõnda siis meie kõigi saatust – oluliselt mõjutanud inimesest. Valmistasin seda peaaegu kolm aastat, mille vältel reisisin läbi 82 aastat Eesti ajaloost, sealhulgas 42 aastat oma elust teadlase ja teaduskirjanikuna. Ei hõlmanud ajalugu teaduslikult ega teadust ajalooliselt. Ositi ehk ometi. Sestap nimetasin selle raamatu dokumentaalseks teadusromaaniks.

Sissejuhatusest:

See raamat põhineb kolmel vaalal ja ühel elevandil. Esimene, suurim vaal on kahe aasta jooksul, 2010. aasta 1. septembrist kuni 2012. aasta 30. maini Endel Lippmaaga tema kabinetis ja kodus peetud paarkümmend pikka vestlust: intervjuud, usutlust, vahel ka vaidlust, mis kestsid tunde.

Teine vaal on umbes sama ajavahemiku jooksul tehtud lühemad või pikemad intervjuud mitmete Lippmaad tundvate inimestega: lähedaste ja kolleegidega, eelkõige tema abikaasa Helle Lippmaaga.

Kolmas vaalake on autori enese mälestused tööst Lippmaa sektoris ja instituudis aastatel 1970–1988.

Neljas, see elevant, on kirjandus, niipalju kui autoril oli oidu ja kannatust vajalikku ning asjassepuutuvat teaduslikku ja poliitilist, ilu- ja ajakirjandust üles leida ja läbi lugeda. Kirjandusest on lisas antud ülevaade.

Iga peatükk siin raamatus on kirjutatud nõnda, nagu tehakse osi mõnes inglise kriminaalsarjas. See on eraldi seisev lugu, ja neid lugusid võib lugeda mistahes järjekorras, Siin toodud järjestus on vaid autori valik, sest mingi järjekorra pidi ju tekitama. Kuid neid eri lugusid ühendab üks kangelane, paljud tegelased ning korduvad ja teisenevad olukorrad ning tublide meemidena ikka ja jälle sisse lipsavad tõigad, seigad ja asjaolud.

Aeg säilitab oma märgi lauses, kirjatükis, mis on kirjutatud sel ajal ja öeldud just siis ja mitte kunagi enne ega pärast. Seepärast on antud edasi Lippmaa kõnet, aga ka autentsete erakirjade teksti ning ajakirjanduse väljalõikeid võimalikult muutmata kujul ja pikkuses, mis võimaldab haarata tervikut.

Iga peatükk algab Endel Lippmaa teravmeelsuste hulgast valitud tsitaadiga. Tema ütlused on esitatud põhitekstist erineva kirjapunktiga, kirjatüübiga ja tagatipuks veel taandega ning nende kohta ei lisata, et ütles Lippmaa, mainis Lippmaa, selgitas Lippmaa ja muud taolist. Samal kombel on esitatud ka teiste tegelaste ja kirjandusallikate jutt, kuid siis on enne tsitaati öeldud, kellelt või kust tsitaat pärineb.

See raamat ei ole belletristiline biograafia tavalises mõttes, kui püüdleb ometi tabama mingit sõnadega sõnastamatut tervikut. Kui on just vaja iseloomustavaid sõnu, siis on see ühe teadlase tööd ja elu populariseeriv raamat.

Hõlpsama lugemise tarbeks on siin-seal antud ka graafilist materjali. Lisas on leida raamatu mõistmiseks olulisemate terminite seletused ning isikunimede ja olulisemate terminite register, aga ka osaline loetelu kirjandusest, millele kirjutamisel toetusin.

Väljajuhatusest:

Muutunud on taust ja see on muutnud elu seletamise sõnavara kompuuterlikuks.

Sõnavara on muutunud, kuid küsimus on jäänud täpselt samaks. Mis on elu? Selle küsimuse üle on oma elu jooksul ilmutatult või varjatult juurelnud ka meie raamatu protagonist. Eksperimenteerinud hulgaliste meetoditega, otsinud lahendusi. Vaatab mulle otsa, elus pilk helepruunides silmades, võimu ja vaimu ühine elus pesa. Elus?

“Võibolla on see liiga kardinaalne küsimus, aga see on hästi defineeritud probleem – kuidas on võimalik näidata, et nii tohutu suurte energiavoogude olemasolul meile mitte kättesaadaval viisil vaakumis – et need ei või luua teistes oludes teistsuguseid elusid. Minu arvates võivad ikka küll.”

Ütleb ja hüppab üle selgitama:

“See küsimus on minu arvates kardinaalne. Miks elu seotakse üheainsa interaktsiooniga, üheainsa tuumaga – see on nii popslik.”

Paberid nõustuvad täisnurkselt vaikides, kustukumm püsib paigal, kuid ideaalselt terav pliiats prillitoosi ja käekella vahel ootab oma uut võimalust.

Loodetavasti kohtume

Tiit Kändler

Telli Teadus.ee uudiskiri