Tiedettä havainnollisesti -kirjat

Tieteen havainnollistaminen on ollut tärkeää jo ennen tiedelehtiä, ja tieteen kuvalehtiä.

Kuvan neljä kirjaa on sarjaa ”Luonto tieteen valossa”, joita lienee julkaistu ainakin 12 osaa 1950-luvun lopussa ja 1960-luvun alussa. Lukemani teokset ovat alle 200-sivuisia, jossa on selitetty luonnon ilmiötä jokamiehelle ymmärrettävällä tavalla. Teosten tiedot ovat puolen vuosisadan aikana päivittyneet, mutta asenne on tärkein. Jonkun henkilön koejärjestelyt, tai keksimänsä asia ei sinänsä ole muuttunut, joku on vain tarkentanut teoriaa, tai keksinyt tai selittänyt lisää.

Hughes Donald J.: Neutronien tarina,  Wsoy, 1959, 170 s.

Neutroni ja sen merkitys oivallettiin 1930-luvulla, ja sillä oli merkitystä fission jatkojalostuksessa, ja valitettavasti myös atomipommin keksimisessä. Teoksessa neutronin keksimisen merkitystä perustutkimuksen kannalta korostetaan. Nykyisin Cernin hiukkaskiihdyttimissä asetelmasta: elektroni, protoni, neutroni on päästy paljon pidemmälle aineen rakenteen tutkimuksen saralla. Teoksessa mainitaan, että jo 1918 Rutherford muutti typpiytimiä hapeksi! Fyysikko James Chadwick otaksui 1930-luvun alussa, että eräässä koejärjestyssä protonit ”ampui ulos hiukkanen, joka on suunnilleen niiden kokoinen”. Teoksessa puhutaan isotoopeista, neutronipeileistä, neutronien eri ominaisuuksista ja käyttötarkoituksesta, ketjureaktista sekä neutriinosta.

Bernard Jaffe : Michelson ja valon nopeus, Wsoy, 1962, 173 s

Teos alkaa kertomuksella Galileo Galilein yrityksistä mitata valon nopeutta, ja tanskalaisen Ole Roemerin onnistumista valon nopeuden mittauksessa Jupiterin kuun avulla, ja hän sai kokoluokaltaan oikean tuloksen, eli 220 000 km/s. Loppu kirja kertoo Albert Michelsonin elämän tarinaa, ja valon nopeuden mittauksia. Michelson syntyi nykyisen Puolan alueella Saksassa, mutta muutti siirtolaisena Yhdysvaltoihin. Hänen ura johti merikadetiksi. Tällöin ei tunnettu vielä valon duaaliluonnetta, ja oletettiin tarvittavan ”eetteriä” kuljettamaan valoa, kuten ääntä esim. ilmassa. Teoksessa käsitellään spektrejä ja hiloja, ja koejärjestelyjä.

  

Gamow, George, Gravitaatio, Wsoy 129 s, 1964.

Teoksen alussa pohditaan miksi kappaleet putoavat, ja kerrotan Galileo Galilein kokeista Pisassa. Kappaleet putoavat tyhjiössä yhtä nopeasti. Ilmassa höyhen putoaa hitaammin kuin lantti, sillä höyhenen ilmanvastus on suurempi. Teoksessa on matematiikkaa ja differentiaalilaskentaa, siinä tarkastellaan pyörimisliikettä, planeettojen liikettä, ja raketin periaatetta, myös Einsteinin teoria mainitaan, ja pohditaan antigravitaatiota.

D.K.C MacDonald: Lähellä nollapistettä, Wsoy, 1963, 114 s

Lämpö on atomien liikettä, absoluuttisessa nollapisteessä, jos sellainen voitaisiin saavuttaa, ei olisi atomien värähtelyä. Teoksessa esitetään, miten mataliin lämpötiloihin päästään. Valokuvissa näkyy nestemäistä ilmaa ja typpeä, on puhetta suprajohtavuudesta, ja supranesteistä. Kirja on havainnollinen, mutta varsinkin Suomessa on 1980-luvulla kylmien lämpötilojen saralla Otaniemessä, saavutettiin useita ennätyksiä. Teos on kuitenkin hyvä perusteos ilmiön ymmärtämiselle.

Näillä kirjoilla on ollut paikkansa innostamaan nuoria tekniikan alalle ja fyysikon uralle, ja lienee antanut muille lukijoille käsityksen fysiikan ilmiöiden ymmärtämiselle.

***
Edit 23.9.2012, kommentista nostan ylös, minusta tärkeä asia.
Michelsonin koejärjestelyt mainitaan, kuten useat valon nopeuden historialliset mittaukset, osoitteessa
http://per.physics.helsinki.fi/FTK2011/Valonnopeus.pdf
Tämä on jonkin näköinen fysiikan täydennyskoulutuskurssi ja aiheena valon nopeuden mittaus ja myös sen historia.
***
Jotenkin tajusin näistä kirjoista, että kuinka tärkeää on ns. perustutkimus, ja kuinka lyhyt (mutta joskus toki vaikea ja hankala ja pitkäkin) voi olla tie perustutkimuksen läpimurrosta kaupallisiin erikoissovelluksiin. Perustutkimuksen rahoitus voi olla usein ongelma, koska kun ilmiötä ei tunneta, tai ei edes tiedetä sen olemassaolosta, kaupallista tai muuta arvoa ei luonnollisesti tunneta, eikä rahoitusta heru.
***

Eli jokaisella virvelin heittokerralla ei tule kalaa, joskus kannattaa heitellä sinne, missä ei ehkä ole kaloja, voi olla jotain muuta :)

George Gamow: Maailmankaikkeuden synty

Kirjan yksi mustavalkokuvista

George Gamow: Maailmankaikkeuden synty, wikipedian mukaan 1952, mutta WSOY:n painamassa niteessä Gamowin alkusanat kirjattu marraskuulle 1951, ja suomentajan Risto Niinin alkusanat 2.8.1953. Kirja on tullut minulle pussissa, joka muuten olisi joutunut roskikseen, mutta sitä myydään yhä  sekä antikvariaateissa että huuto.netissä. Teoksessa on 167 sivua, joista viimeiset ovat kattava hakemisto. Viimeinen tekstisivu on 159.

Varoituksena totean, että olen maallikko myös tähtitieteen ja fysiikan alalla, vaikka olen fysiikkaa hieman lukenut ja tähtitiedettä seurannut, mutta olen täysin tumpelo amatööri molemmissa.

Teoksessa käsitellään maapallon ikää, radioaktiivisia isotooppeja, valtamerten ikää, ja kuun ikää. Sitten käsitellään tähtien ikää ja päädytään otaksumaan, että avaruus laajenee, ja on olemassa todisteita alkuräjähdyksestä, eli kaikki massa olisi ollut yhdessä ”pisteessä”. Tämä on ollut kova väite vuonna 1951, koska silloin saattoi olla toisenlaisiakin teorioita, esim. jatkuvan luomisen malli, joka on mainittu myös kirjassa. Hoylen teoria ainakin väittää uutta materiaa muodostuvan kompensoimaan laajenemista. Gamowin mukaan Hoyle otaksui vedyn ytimiä voivan syntyä. Luultavasti tämä ei siis pidä paikkaansa, sillä Gamowin aikoihin ei oltu vielä havaittu ns. pimeää massaa, eikä pimeää energiaa. Myös mustat aukot puuttuvat teoksesta, on vasta havaittu valkoiset kääpiöt. Luultavasti BIG BANG pitää paikkaansa, koska useimmat havainnot tukevat tätä, kuten myös loputon laajeneminen, mihin otetaan kantaa ja otaksutaan laajenemisen jatkuvan loputtomasti, mikä on ollut terävä väite tuolloin. Kirjassa puhutaan avaruuden kaareutumisesta ja siitä onko se ääretön. En kirjaa pohdintaa ylös, sillä moni asia on ehkä muuttunut 60 vuodessa. Kirjassa ei puhuta myöskään kvarkeista, ei oltu vielä keksitty, mutta neutriinoista kylläkin. Kvarkit, hiukkaskiihdyttimet ja muut ovat vasta tulevaisuudessa, kun tätä on kirjoitettu. Herra Hubble mainitaan, mutta hänen mukaansa nimetty teleskooppi on vielä tulevaisuutta. Teoksessa puhutaan belgialaisen Lemaitren maailman atomin hypoteesista, tämä pötikkä sitten räjähti ja alkoi atomien synty ja laajeneminen, siis tämän teorian mukaan. Atomilajien runsauksia pohditaan, mutta en tähän perehtynyt, sillä niitähän muodostuu fuusiossa tähtien ytimessä. Kun tähden vety on fuusioitunut heliumiksi  muut ydinreaktiot käynnistyvät, kunnes materia on fuusioitunut raskaimmisksi alkuaineiksi tai sinkoutunut pois.  Seuraavaksi käsitellään kaasupilvien tiivistymistä ja kehittymistä. Vanhimpia tähtiä Gamow nimittää kantatähdiksi. Aurinkokunnan planeettojen syntyyn esitetään näkemyksiä, ja myös siihen miksi kovin lähelle aurinkoa ei muodostunut Jupiterin kokoista planeettaa. Pluto lasketaan vielä kirjassa planeetaksi.

Lopuksi puhutaan kaksoistähdistä, joista lähin on tämän mukaan Siriuksen lähellä. Sitten puhutaan tähtien kuolemasta, tässä kirjan on vanha, äärimmäisenä kehitysvaiheena pidetään valkoisia kääpiöitä. Neutronitähtiä, mustia aukkoja ei vielä tunnettu.

Kiinnostava kirja vaikka tähtitiede on kuudessa vuosikymmenessä harpannut jättiaskelia eteenpäin. En tiedä kenelle kirjasta voisi olla hyötyä. Itse kuitenkin luin sen mielelläni. Se oli nimittäin äärettömän loogisesti kirjoitettu.

--

George Gamow on tunnettu fyysikko ja ilmeisesti tähtitieteilijä. Wikipedian mukaan hän on loikannut Yhdysvaltoihin 1933 ja 1934 Neuvostoliitosta, Venäjässä hän oli syntynyt 1904 ja kuoli 1968. Englanninkielisillä Wikipedian sivuilla on paljon enemmän Gamowista. Hän on ollut merkittävä tiedemies, ja oli Nobel-listoillakin, mutta ei saanut koskaan palkintoa