Kaiken teoriasta ja muutenkin teoreettisesta fysiikasta

Alia ja Noether

 

Kävin eilen katsomassa Stephen Hawkingin elämästä kertovan elokuvan Kaiken teoria. Elokuva on hyvin toteutettu kuvaus erään aikamme merkittävimmän fyysikon urasta, ja nimiroolin näytellyt Eddie Redmayne onnistui myös hyvin kuvaamaan Hawkingin hermorappeumasairauden etenemistä.

Arvosteluissa elokuvan oli mainostettu sisältävän hyvin vaikeita kaavoja, mutta eipä näin teoreettisesta fysiikasta väitelleen näkökulmasta katsottuna tullut vastaan kaavaa, jota en olisi ennestään tiennyt ja ymmärtänyt. Toisaalta pisteet elokuvalle siitä, että myöskään ensimmäistäkään virhettä en onnistunut kaavoista bongaamaan, eli tieteelliset faktat olivat kiitettävästi kohdillaan. Hämmentävin kohta kaavojen osalta oli teoreettisen fysiikan jatko-opiskelijoiden luentokurssi, jolla opetettiin Schrödingerin yhtälön ratkaisemista tapauksessa ”hiukkanen yksiulotteisessa laatikossa”. Itse kohtasin aikoinani kyseisen yhtälön jo maisteriopintojeni alkupuolella Kvantti I -kurssilla, joten oikeille teoreettisen fysiikan tohtoriopiskelijoille se ei varmastikaan ole ollut uusi tuttavuus edes 1960-luvulla. Kvanttifysiikasta ja suhteellisuusteoriasta olisi kyllä löytynyt paljon hankalampia ja näyttävämpiäkin kaavoja elokuvassa esitettäväksi, mutta ehkä yleisöä haluttiin säästää teoreettisen fyysikon arjelta.

Elokuva muistutti minua myös siitä, miksi aikoinani opiskelin ja tutkin teoreettista fysiikkaa (sekä teini-iän kynnyksellä luin Hawkingin Ajan lyhyen historian). Hawkingin tapaan halusin löytää vastauksia todellisuuden peruskysymyksiin (ja mahdollisesti myös uusia kysymyksiä). Itse asiassa peruskysymysten äärellähän olen edelleen niin kauppatieteissä kuin poliitiikassakin, mutta maailmankaikkeuden sijaan nykyisin pohtimani kysymykset koskevat pikemminkin ihmisiä. Eri tavalla tärkeitä asioita, mutta tärkeitä yhtä kaikki.

Sitten yllä olevan kuvan aiheeseen. Kirjoitin taannoin Savo-Karjalan vasemmistonaisten Ämmän Ääni -lehteen artikkelin esikuvastani, historian ehdottomasti merkittävimmästä naisfyysikosta Emmy Noetheristä (joka samalla oli yksi suurimmista neroista fysiikan muuten hyvin miehisessä maailmassa, oivalluksiltaan Einsteinin veroinen). Pääsääntöisesti Noether oli matemaatikko, mutta hänen visiittinsä teoreettisen fysiikan pariin tunnetaan Noetherin teoreemana, joka selittää, miksi fysikaalisessa todellisuudessa on säilyviä suureita, esimerkiksi energia ja liikemäärä. Noether todisti kyseisen teoreeman, jonka mukaan jokaista fysikaalisen todellisuuden (jatkuvaa) symmetriaa vastaa säilymislaki.

Nykyään fysiikassa Noetherin teoreema opetetaan valitettavasti vasta yliopiston teoreettisen fysiikan syventävissä opinnoissa hiukkasfysiikan kursseilla, mutta mielestäni sen voisi hyvin mainita jo yläkoulun fysiikassa perustavanlaatuisena selityksenä säilymislaeille. Itsekin olen menestyksekkäästi soveltanut Noetherin teoreemaa löytäen ennen tuntemattoman symmetrian ja sitä vastaavan säilyvän suureen. Mutta aiheesta enemmän Ämmän Äänessä (tai vaihtoehtoisesti väitöskirjassani, jonka muuten voi ostaa itselleen täältä).

1 Comment

  1. Jukka Savorinen

    Fyysikkojen kannattaisi pohtia sitä mahdollisuutta että nykyinen atomimalli olisikin kenties täysin virheellinen.

    Jos aine koostuukin laajenevaa työntävää voimaa kierrättävistä laajenevista tihentymistä, emme tarvitsi sellaisia käsitteitä joita ihminen ei voi ymmärtää.

    Niitähän ovat esim.

    1. Laajeneva avaruus.

    2. Kaareutuva avaruus.

    3. Ylimääräiset tilaulottuvuudet.

    4. Pimeä aine joka on erilaista kuin havaittaa aine, mutta omaa samanlaisen selittämättömän vetävän voiman kuin havaittava aine

    5. Pimeä energia joka muka saa jotenkin jotenkin laajenevan avaruuden laajenemaan muka kiihtyvällä vauhdilla jotenkin jotenkin.

    🤔

    Reply

Leave a Comment

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *