Ülevaade
humanitaaride füüsikaõpikust, millele isiklik hinnang annab 4x suurema kaalu kui 3-aastasele gümnaasiumi stuudiumile omaaegses
reaalklassis
ehk
kuhu ikkagi sai Schrödingeri kass?
Et kõik ausalt ära
rääkida, tuleb alustada sellest, et koroonaajastu 1.aasta lõpus
sattus minu kätte pahaaimamatult ja täiesti juhuslikult (nagu
enamik häid asju elus) perekonna riiulist Robert H.March'i
füüsikaraamat "humanitaaridele" (nagu autor ise mainib)
pealkirjaga "Füüsika võlu". Ehkki sisu järgi võinuks minu meelest raamatu nimetada vabalt ka
"Füüsika lühiajalooks". Samas lisaksin siirad
kiidusõnad tõlketöö eest (2018.a lahkunud) füüsikule Henn
Käämbre'le, kuivõrd teos on tõlgitud kenasse
"Liivi-Tammsaare-Vilde" aegsesse eesti keelde.
Tõlkijapoolne saatesõna on kirjutatud 1998. aastal Tartus ning
"kõigest" 23 aastat hiljem sai samas Taaralinnas teos nüüd omalt poolt läbi loetud. Täpsustuseks olgu öeldud, et mõned
peatükid siiski väljusid tavalugeja arusaamadest ja teadmisväljast
kaugemale, mida pidi nentima ka allakirjutanu.
Samal ajal just seda
huvitavam teos oli, käsitades ka neid "piirialasid", kuhu füüsikamast kaugem tavainimene ei satuks, kuivõrd lugemiseks oli ta mõeldud eelkõige
just "tavalisele lugejale" (sellevõrra ka vähem valemeid
sisaldades) – niisiis päris X klassi lugemisvaraga ehk tegemist
tõesti pole. Samas näiteks abituriendina oleks selline teos küll väga
tänuväärne haridusvara olnud, ajaloo irooniana sisaldub sisekaanel
ka soovitus "kasutada raamatut füüsikaõpingutel
lisamaterjalina" – 15 aastase hilinemisega pole soovituse
järgimine ka ehk päris elust maha visatud? Nagu öeldakse: parem
hilja, kui mitte kunagi. Juurde võib veel lisada, et raamatu
avaldamist on toetanud Olerex – kelle tanklate külastus pärast
selle raamatu lugemist, ka kahtlemata palju tänuväärsem tegevus
tundub. Mis selle raamatu lugemisest muuhulgas veel huvitavat selgub,
pole füüsika mitte kunagi enda ajaloo jooksul olnud poliitikavaba,
vaid pigemini sellega alatises vastastikmõjus. Et apoteoosi
sissejuhatust mitte nõrgemas toonis lõpetada, kui sai alustatud,
saab lisada, et tegu on tõenäoliselt ühe parima ja enimmõjutanud
teadusraamatuga, mida allakirjutanu kunagi käes võiks hoida.
Puhtalt intriigi mõttes
ja isuäratajana, nagu tänapäeval stambina kasutatakse,
alustan ülevaadet lõpust, kvantpöördest, ehk paljude jaoks
raamatu põnevamast otsast. Kuigi selle teose laiem väärtus
seisneb blogiautori jaoks eelkõige selles, millise sügavuse ja
puhta käekirjaga käsitletakse kõiki ajaloo põhjapanevamaid füüsikaavastusi
(ja vastavaid teadlasi) Galileist alates. Ühtaegu ajastutruult,
faktitäpselt ja isikupäraselt, samas säilitades seosed ka üldise
ajaloopildi (ja hilisemate avastustega). Silmatorkavalt avar
sisevaade ja suurem väärtus peitub eelkõige selles, millise
pieteediga on käsitatud avastajate ja teadlaste omaaegset
mõttemaailma, kahtlusi, teooriate vahel kaalumist ja lahenduste
otsimist. Siin kõrvutatakse (ja usun, et täiesti õigustatult)
Einsteini ja Galileid, keda lahutas neli sajandit, viisil nagu oleks
nad tegelenud peaaegu sama probleemi lahendamisega. Galilei-Newtoni
"paarisrakend" (kellest ka Einstein väga lugu pidas)
muutus selle raamatu toel märksa suuremateks geeniusteks, võrreldes
varasema muljega. Kas te teadsite näiteks, et Newtoni avastusel ei
olnud õunaga muud pistmist, kui vaid vihjel selles osas, et
kui õun kukub raskusjõust maa peale, miks ei peaks kukkuma Kuu.
Ehk teisisõnu sõnastas ta esimesena küsimuse: mis on
gravitatsiooni ulatuse piir, millised on selle jõu omadused? See
teine pool (Kuu osa) jäeti ka teile koolis rääkimata – jah?
Selle teema
pikenduseks veel üks põnev tõik raamatust seoses
õuna ja Kuuga. Pärast seda, kui Newton oli taibanud gravitatsiooni
olemuse (see sama gravitatsioon, mis paneb kaaslased ümber Maa
tiirlema ja õuna puu otsast kukkuma) ja arvutuslikult selle
vastavuse kesktõmbekiirenduse (a = v2 / r) seosega, läks tal 20
aastat, enne kui leitu avaldada sai. Miks? Äärmiselt kurioosne
lugu sai alguse eritüübilistest miilidest ja sellega seonduvast
arvutusveast, mille ta tegi, ning mida ei saanud ilma raamatukoguta
kontrollida, enne kui Cambridge'i naastes, alles pärast
katkuepideemiat (ja siiski läks veel aastaid, enne kui Halley
innustas Newtonit avastust avaldama).
Muide, suurim erinevus
tavakoolist õpetatuga (vähemalt mulle) teooriate käsitamises käesolevas "Füüsika võlus", peitus eelkõige asjaolus, et enda
isiklikus kogemuses õpetati koolis teooriaid pigem kas: 1) kuivalt 2) dogmaatiliselt 3) üldjuhul viisil, et
tegemist on väga keeruliste seostega, millest "me
lihtsurelikud" ei pruugigi õieti aru saada. Ehkki füüsika
ajaloo tegelik sisu on pea vastupidine: äärmiselt lihtsate (ent
tihti väga teravmeelsete) katsetega õnnestub näidata väga selgeid
seaduspärasid, millega saab kirjeldada kordades keerulisemat maailma
meie ümber. Just lihtsustustes peitub võti, mis teeb füüsika meie
jaoks kasulikuks teaduseks! Loomulikult nõuab see märkimisväärset
geniaalsust neilt, kes omas ajas neid katseid läbi viisid.
Intrigeerivam osa
raamatust on paljude jaoks ilmselt siiski XX sajandil toimunud suurim
füüsikarevolutsioon pärast Newtonit: see on kvantrevolutsioon.
Kvantrevolutsiooni kulg on juba ajalooliselt ajastuselt
märkimisväärne, alates 1905.aastast (kokkulangevus I Vene
revolutsiooniga), kulmineerudes 1927.aastal, mis oli kõigest 2
aastat, enne globaalset majanduskrahhi ja mõni aasta enne
natsipööret Saksamaal. Muide kvantfüüsika ajalool oli
natsipöördega märkimisväärselt tugevad seosed – justkui
tõestuseks sellest, et füüsika ja poliitika on olnud läbi ajaloo
teineteisega peegelduses. Suur osa toonasest teoreetilise füüsika
paremikust (kes toona asusid valdavalt Saksa ülikoolides), olid
sunnitud pagema võimupöörde järel üle maailma laiali.
Kvantpöörde sügavus ei peitu ainult teaduslikus küljes –
kvantavastustega jõuti nii kaugele, kus avastus hakkas võtma üle
seda "deterministlikku vaimu", millele oli rajanenud kogu
füüsikateaduse progress alates Keplerist ja Kopernikust kuni
Einsteini välja. Lühidalt: hüpotees, idee, mõte ja vaim olid
alati olnud katse ees, tulemused seda kenasti sabas
kinnitamas. Nüüd aga äkitselt oldi jõutud tõenäosuslikku
maailma, kus kass võis olla korraga nii elus kui surnud!?
Te kindlasti olete
kuulnud Schrödingeri kassist ja intrigeerivast teoreetilisest
mõtteliset katsest tolle lemmikloomaga. Aga kas teate ka seda, miks
Schrödinger selle mõttemängu püstitas? Mitte sellepärast, et
lugejaid lõbustada. Ta nimelt ei uskunud enda avastuse tulemustesse
(mida teised füüsikud olid edasi arendanud) – teisisõnu olid
füüsikud kvantteooriat arendades sõna otseses mõttes kukkunud
"Alice'i imedemaalt" tuntud rabbit hole'i, kus
avastuste tulemusel nähtu ei tundunud kuidagi vastuvõetav.
Nagu võime lugeda leheküljelt 312:
"Borni ja
Heisenbergi tööd jahmatasid Einsteini, Plancki, de Broglie'd ja
Schrödingeri. Vaevu oli kord
ja pidevus mikromaailmas taastatud, kui see mõni kuu hiljem neilt
taas ära napsati."
(Muide: Kas pole
hämmastav, et see kõik toimus vaid pisut enne Stalini ja Hitleri
võimuvõtmisi, globaalset majanduskriisi ja "vana maailma"
lõplikku kokkukukkumist II maailmasõja koledustes.)
Selle kinnituseks
tollane tsitaat Schrödingerilt: "Kui tõesti tuleb
leppida selle neetud kvantkarglemisega, siis ma vaid kahetsen, et
sellesse segasin."
Kas pole irooniline?
Schrödinger, kvantteooria üks sisulisi alusepanijaid, niisiis üritas siiski pigem näidata oma mõttemänguga,
et kass ei saa olla poolelus ja poolsurnud, mistõttu kvantosakesed
ei saa omada sellist tõenäosuslikku iseloomu, nagu nad tegelikult
omavad. Hilisemas elus oli ta sunnitud oma seisukohta siiski
korrigeerima. Kuid vahepalaks veel paari sõnaga kvantteooria
arhitektidest: ehkki paljud nimed on tuntud ja suuresti esindavad eesliini "igavaid
füüsikateoreetikuid", siis vähemalt kaks kvantrevolutsiooni keskset kuju, keda
raamatus ka käsitatakse, on lausa filmilikud tegelased
(tegelikult muide, ajastule kohaselt – nagu näiteks ka Johan Pitkat
nimetasid temaga kokku puutunud briti mereväelased, otsekui
"piraatide kapteniks" või "mereröövli juttudest välja astunuks"), ilma kelleta oleks kvantrevolutsioon võinud
palju hiljem sündida.
Nendeks on prantsuse
hertsog (sündinud prints) Louis de Broglie ja austria
akadeemik Erwin Schrödinger. Hertsog de Broglie fenomenaalsus
seisnes selles, et tegemist oli kõrgest soost humanitaaralal haritud
mehega (mis oli seisusele kohustuseks), kes hakkas täiesti muuseas
oma füüsikust venna eralaboris huvi tundma Einsteini töödest.
Nähtavasti oli tal praktikust vennaga võrreldes rohkem nutti
teooria peale ja ta süvenes töödesse põhjalikult – tehes neist
võrdlemisi meelevaldse järelduse, et relatiivsusteooria võiks
seletada ka valguse dualistlikku omadust (osakeste vs lainetena) –
ja siis nii muuseas alustas ülikooliõpinguid füüsikas.
1924. aastal jõudis de Broglie doktori väitekirja kaitsmiseni,
milles ta esitas valemi p = h / lambda (kus p on elektroni impulss,
h Plancki konstant ja lambda lainepikkus). See revolutsiooniline
käsitlus pani kogu seltskonna kihama ja oli "Pariisi ülikooli
täppisteaduskonnale kui kuum kartul suhu". Doktorandil endal
oli küll täiesti võimatu seletada, kuidas elektron võiks ühtaegu
olla nii osake kui laine (see kontseptsioon oli vastuvõetav ainult
valguseosakeste, mitte elektronide kohta), tal polnud pakkuda
"muud tõestust peale kooskõla Bohri orbiitidega". Ometi
osutus hüpotees tõeseseks, õnneks kaitses komisjonis teda Paul
Langevin ja appi kutsuti sõltumatu osapoolena ka Einstein
isiklikult. De Broglie valem (mis, muide tuleb märkida, puudus ka
omaaegsest Reemanni valemitekogust gümnaasiumis) osutus võtmeks,
mis avas ukse kvantteooriasse. Vaid 3 aastat pärast selle avaldamist
sündis füüsikarevolutsioon, mida ei oodanud keegi. Enne lõplikku
pööret tuleb mängu aga elunautlejast Viini akadeemik Schrödinger,
keda on kirjeldatud kui "virtuoosset matemaatikut, kes on
andekas igal alal", kes pikemalt ühessegi teemasse kaevumata,
tundis huvi ääretult laia teemaderingi vastu, kuni India iidse
filosoofia ja veedadeni välja. Tema elutee veeres muuhulgas kirglike
armuafääride ja kosmopoliitse kirevuses. Vanust teadlasel juba jagus ja
tundus, et tema anne jääbki tegelikult rakendamata ja suuremat teadlast sealt
ei tule. Ometi sattus Albert Einsteini ja Pieter Debye kaudu tema
lauale de Broglie doktoritöö, mis muutis Schrödingeri saatust.
Nimelt olevat temal seesinane idee juba 4 aastat varem tulnud
(ilmselt ei olnud palju tähtsamate asjade kõrvalt aega seda
lihtsalt vormistada), mistõttu asi see nüüd siis korralikuks
teooriaks vormistada. Peitunud Shveitsi mägedesse, sai Schrödinger
peatselt lahenduse võrrandite näol, mille ta mõne kuuga vormistas
ammendavateks lainemehaanika võrranditeks. De Broglie uudsed
elektronlained olid nüüd kirjeldatavad üheste võrranditega.
Teema lühidalt kokku
võttes, olid kvantavastused viinud füüsikateaduse maailma, millest
enne võidi kirjutada vaid ulmekirjanduses. Kvantfüüsika võrrandid
ise tõestavad, et nähtavas maailmas kindlatele väärtustele (ehk
Newtoni füüsikale) taanduv maailm, omab kvantosakeste tasandil
hoopis teistsugust iseloomu. Tulemuste tõlgendamistega tegeldakse
pärast 1927.aastat sõna otseses mõttes tänapäevani. 1927. aasta
oli veel ühe füüsikalise avastuse poolest märgiline: USA
astronoom Edwin Hubble tõestas, et Universum tõepoolest paisub.
Siia tuleb nüüd
küll lisada, et kuigi kvantosakeste tõenäosuslikule iseloomule on
antud terve hulk erinevaid interpretatsioone (nt Einsteini
interpretatsioon, et kvantmehaanika näol on tegemist on veel
ebatäieliku teooriaga; või nn Kalifornia tõlgendus, mille järgi
ekperimentaator enda psüühiliste võimetega – ehk siis
üleloomulike võimetega argimõistuse jaoks – mõjutab katse
tulemust; kuni selleni välja, et paralleelselt võib eksisteerida
mitu Universumit, millest meie oleme ainult ühest teadlikud; või ka
nn peavoolufüüsikute seas on levinud olnud osalusrolli teooria,
mida tuntakse ka vaatlejaefektina), on vähemalt üks selge kinnitus
kvantosakeste tõenäosliku iseloomu kohta leitud 1987. aasta
katsega. Kahjuks ei õnnestunud veebiavarustest leida, kes olid
katse läbiviijad, küll aga on teada idee autor, Nils Bohri õpilane
John Archibald Wheeler (muuseas,
ka Musta Augu termini
autor) aastast 1978. Ainukese etteheitena käsitletavale
raamatule, on selles eksitavalt räägitud Youngi katsest, kes küll
esimese füüsikuna 1802. aastal esimest korda näitas valguse
lainelist iseloomu, lastes valgust läbi kitsa pilu, mis ometi
lainetena levimist jätkas. Young ei saanud kuidagi tegelda alles sajand hiljem esile kerkinud osakeste kaksikloomuse probleemiga
Niisiis kirjeldatav katse,
mida tehti 1987.aastal (muide: taaskord Ameerika börsikrahhi aasta;
juhtumisi ka Louis de Broglie lahkumise aasta) ja mille autorlust
kahjuks raamatus ei viidata, on märksa teravmeelsem ja uskumatum.
Osakesi tulistati läbi kahe paralleelse praokese. Seekord siis juba
elektronidega ja jaokaupa. Eesmärk väga lihtne: teha kindlaks, kas
elektron lendab läbi 1. või 2. prao ja kas ta seejuures säilitab
oma lainelise iseloomu (mis teatavasti on tõenäosuslik, ehk
ilma kindla asukohata). Asi lihtne: pisut huumorit lisades, seisab
üks sauaga vennike 1. prao juures, teine sauaga vennike
2.prao juures ja ütlevad meile, kummast elektron läbi kihutas,
salvestades tulemused. Meie samal ajal jälgime ekraani, kuhu
elektronid maanduvad jättes maandumisjälje. Et asi lõbusam oleks,
saadetakse neid teele suures koguses (ikka ühekaupa), et võiks
joonistuda ka mingitsorti maandumisjälg. Lainelise iseloomu korral
peaks ekraanile joonistuma tüüpiline interferentspilt (tuttav
optikast).
Ilmneb midagi täiesti
uskumatut, mis tõepoolest tõestab kvantosakeste kaksikloomust, mida
selle autorid Schrödinger ja teised alguses kuidagi tõsiselt võtta
ei tahtnud. Nimelt, kui "vennikesed" pragude juures valvet
peavad ja elektronide läbimist registreerivad – siis läbivad
elektronid pragusid ordnungis, ühekaupa ja korrapäraselt
(emma-kumma prao kaudu) – ehk siis pilt maandumisekraanilt on kaks
paralleelset joont – vastavalt läbipääsudele. Kui aga
"valve" maha võetakse, muutub pilt hoobilt interferentsiks
– ehk iseloomulikuks lainetusele. Kvantosakeste täielik
tõenäosuslik iseloom ja sõltuvus katse läbiviimisest on
sisuliselt katseliselt tõestatud. Ehkki täie tõsikindlusega ei
suudeta nähtust tänaseni seletada, on kaasaegsed füüsikud (nt
Feynman) seletanud asja nii, et "tõenäosus jõuda
konkreetsesse punkti" sõltub "kõigist võimalikest
teedest" – ehk teisisõnu "valve" paigaldamine ühele
teele, muudab ka interferentspilti.
See katse tõestab
sisuliselt, et Schrödingeri kass on elus või surnud vastavalt
sellele, kuidas katset korraldada, tulenevalt kvantosakeste
tõenäosuslikust iseloomust. Et lisada veidi määramatusseostele värvi, on raamatus sellega seoses juttu veel ühest kolmandast 1920-te värvikast füüsikust, nimega Georgi Gamov (üks Kolmest Musketärist, 1920-te Leningradis), saades 1920te revolutsiooniliselt Venemaalt veel täiesti vabalt pääseda Läände, maandus Gamov 1928.aastal mootorrattal Kopenhaagenisse, kus ta liitus mõneks ajaks Kopenhaageni koolkonnaga. Tema pani aluse tunneleerimisteooriale, mis muuhulgas selgitavad Päikesel toimuvate termotuumareaktsioone ja muid piirsituatsioonides osakeste olekute muutusi. Nagu lk.316 lühidalt sedastab, seisneb tunnelleerimise taustidee selles, et määramatusseosed lubavad teil teha mida iganes, kui teete seda piisavalt nobedasti.
Põnevaid teemasid
jagus sellesse rikkalikku füüsikaajaloo raamatusse teisigi. Näiteks
aegruumi kontseptsioon, mille Albert Einstein esimesena
paika pani. Äärmiselt lihtsad (nii teoreetilised, kui ka
praktilised) katsed aegruumiga on lihtsalt jalustrabavad - ja
sisaldavad taas hunnikuteviisi informatsiooni, mis taaskord koolis
rääkimata jäeti. Miks nad ometi peavad meid seal nii piiratuteks ja püüavad kõike liigselt üldistada? Muide, ei ole vähemoluline
täiendada, et raamatus rõhutatakse korduvalt, kuidas nn "maagiline
komponent" füüsika õpetamisel on vist miskitpidi globaalne
probleem ja tegelikult on väärteadmised ka füüsikaajaloo
osas väga levinud. Näiteks on üldrelatiivsusteooriast rääkides
aiva toodud esile, justkui oleks Einsteini valemid olnud midagi
enneolematut ja mitte keegi kaasaegsetest ei taibanuks neist midagi.
Ometi polnud see sugugi nii: Einstein tugines paljuski oma õpetajate
(nt Minkowski ja teiste) töödele, sajad füüsikud said Einsteini
tööde sisust aru juba nende avaldamise järel.
Viimase lõigu
täienduseks tuleb lisada, et kuna pole ise ülikoolis füüsikat
õppinud, ei julge väita, kas viimase 20 aastaga on mingeid olulisi
täiendusi teooriatesse lisandunud, ent selle raamatu järgi võib
julgelt öelda, et aegruumiga on asi on oluliselt lihtsam, kui on mulje
jäetud (vähemalt blogiautorile) ja vähemalt põhialustes peaks see teadmine minu meelest 90%
sisalduma koolifüüsikas, mida praegu nähtavasti seal pole. Nimelt
gravitatsioon ei ole olemuslikult mingi müstiline osake ega salapärane jõud
(mille allikat väidetavalt mõndade populaarmeedia artiklite järgi
tänini otsitakse), vaid lihtlabane aegruumi kõverdumine.
Teisisõnu: "langevate kehade või planeetide kiirenemine on
inertsiaalse liikumise erijuht, kuivõrd kehad kulgevad mööda
lühimaid võimalikke teid! Ainult need teed ei ole sirgjooned,
kuivõrd aegruum pole tasane!" ("Füüsika võlu", lk
206).
Sellisest asjast polnud
ma varem mitte mõhkugi kuulnud! Midagi ähmast küll räägiti
sellest, kuidas kahel ümber Maakera lendaval lennukil tekib pisike
kellade erinevus – asi on aga paarist lennukist palju huvitavam ja selgem. Aeg on
ainult aegruumi üks komponent – teisisõnu pole kosmoses üldse
sellist aega, kui meil siin. Aeg on Einsteinist tulenevalt olemuslikult lokaalne
nähtus. Et mitte sukelduda relatiivsusteooria peensustesse ja
valemitesse (mis blogiautoril endalgi märksa tõsisemat
läbitöötamist ja põhjalikumat tutvumist vajaksid), ei asu ümber jutustama
arvukalt iseloomustavaid põnevaid näiteid relatiivsusteooria
toimimisest lennukite, rongide ja autodega. Küll aga tooksin ära lk
187 esitatud kuulsa kaksikute paradoksi näite. Olgu siin
veelkord rõhutatud, et need näited omavad arvulist suurt tähtsust
ja n-ö mõõdetavat sisu vaid liikumiste puhul, mis on
ligilähedased valguse kiirusele! (c= 299 792 458 m/s; suurim
võimalik kiirus Universumis). Ulmelises mõttemängus asub üks
kahest kaksikvennast (näite huvides mõlemad 25-aastased)
valguskiirusel (näites täpsustatud 99,98% valguskiirusest) teele 25
valgusaasta kaugusel asuvale tähele. Pikemate vahepeatusteta
reis, nagu kiire arvutus näitab, võtab aega (25 va + 25va) / c = 50
Maa aastat (see tuleneb mõistagi asjaolust, et valgusaasta on
pikkusühik, mille valgus läbib sama ajaga, mis Maa teeb tiiru ümber
Päikese). 25 aastat sinna ja 25 aastat tagasi (näitlikustamise
huvides, on see Päiksesüsteemi mõistes väga suur kaugus, kuivõrd
kauge planeet Pluuto asub vaid umbes kaugusel 0,0006 valgusaastat). Jätkates
näidet, teisisõnu – 50 aastat läheb mööda, süstik naaseb
edukalt missioonilt, maist elu elanud kaksikvend läheb maandumiseplatsile
vastu lootes leida sealt sama hallipäise kaksikvenna, keda ta 50
aastat näinud pole. Siiani tundub kõik loogiline, jah? Asi läheb
huvitavaks siis, kui süstikust välja astub reipa ja
nooruslikuna umbes 26-aastane kaksikvend. Tema jaoks on vahepeal
möödunud ainult 1 aasta! Kuidas selline asi võimalik on, selgitab
täpsemalt relatiivsusteooria. Valemitesse süvenemata, võiks
lühidalt refereerida raamatut, et sõltuvalt taustsüsteemi
valikust, on kolm võimalust, kuidas toimunud fenomeni selgitada:
a) Maalt lähtuva
taustsüsteemi järgi on tänu ulmelisele kiirusele aeg tähelaeval
aeglustunud, koos kõige laeva sisuga (sh reisijad)
b) tähereisija
kaksikvenna vaatest on toimunud hoopis "ruumi kokkusurumine",
tänu ulmelisele kiirusele on vahemaa Maa ja tähe vahel kahanenud
kõigest poole valgusaastani
c) kolmanda,
teoreetilise kontseptsiooni järgi võib tähelaeva aega võrrelda tollel kaugel tähel asuva tehiskaaslase kellaga (mis on sünkroniseeritud Maa
ajaga). Kasutades Einsteini võrrandeid, ilmneb, et süstiku
pööramisel tähe juures toimub suhtelise aja nihe, mille jooksul
möödub 50 Maa aastat.
Teine lihtsustatud
näide, mida tähendab kõver aegruum versus klassikaline
gravitatsioon. Kui 1801. aastal arvutas astronoom Johann von Soldner
valguse kiirusel liikuva tee Päikese pinnalt möödudes –
gravitatsiooniline hälve Päikse külgetõmbejõu tõttu tuleks 0,84
sekundit (Einstein, muide, polnud sellest arvutusest kuulnud ja tegi
oma arvutuse sajand hiljem sõltumatult). Ent kui võtta arvesse
aegruumi kõverust, tuleb valguskiirte hälve kaks korda suurem.
Esimest korda sai see ametliku kinnituse 1919. a. mõõtmistega.
Tollel sõjajärgsel kevadel, kui kaks erinevat ekspeditsiooni saadeti tegema päiksevarjutuse ajal tähevalguste hälvete mõõtmisi ümber
Päikese, mis kinnitasid Einsteini teooriat.
Muide ka seosed Galilei ja
Einsteini vahel on palju otsesemad, kui me oskakski arvata:
"Nüüdisfüüsika sai alguse gravitatsiooni uurimisest. Tema
esimene saavutus lahendas vaidluse selle üle, kas Maa liigub. Nüüd,
Einsteini teooria valguses võime väita, et kogu vaidlus läks aia
taha! Einstein ei tunnusta mingeid eesõigustatud taustsüsteeme.
Vähemalt põhimõtteliselt saab seletada kõiki Päikese ja
planeetide näivaid liikumisi taustsüsteemis, milles Maa on paigal.
//..// See mis, oli põhimõtte küsimus, on nüüd saanud pelgalt
mugavusasjaks."
Säärane paradigmanihe
teaduses, mille sünnitas relatiivsusteooria – isegi kui n-ö hall mass sellest suuremat aru ei saanud
– avaldas märgatavat mõju ka 1920-te (niigi pulbitsevas)
ühiskonnas, relativismi põhimõtteid üritati edasi kanda isegi
sotsiaalteadusesse, ühiskonna normidesse jne. Väärititõlgenduste
ja ärakasutamise vältimiseks üritas mingil hetkel Einstein enda
teooria Minkowski eeskujul isegi ümber nimetada Invariantide
teooriaks.
Veel midagi olulist
füüsika vääritimõistmise ajaloost ja valedest üldistustest (mida muide tänases labastuvas, lahustuvas, lihtsustuvas ja segunevas massimeedia
ühiskonnas tuleb ilmselt enamgi ette), mida raamatus mainitakse (lk
198). Ekslikult on seotud Einsteini nime tuumapommi loomisega või
selleks teoreetilise aluse pakkumisega. Ometi pole Einsteini
avastustel ja valemitel sellega midagi pistmist. E=mc2 ei oma tuumade
lõhustumise ahelreaktsiooni seisukohast suurt tähtsust ega isegi
vihja, et säärane ahelreaktsioon eksisteerib. Einstenil tõsiteadliku patsifistina puudub üldse puutumus aatompommi ajalooga, kui välja arvata
Einsteini allkiri hoiatusel, mis saadeti president Rooseveltile,
informeerimaks tuumapommi võimalikkusest ja Saksamaa pingutustest
selle pommi loomisel. Natsi-Saksamaa osutuski esimeseks riigiks, kus
tuumalõhustamine teostati 1938.aastal, samuti loodi seal esimesed edukad
ballistilised raketid V-2, mida sõjas ka kasutati ja mida vähemalt
teoreetiliselt oleks võinud hiljem kasutada tuumarelva kasutamiseks.
Einstein oli üks esimesi teadlasi, kes Saksamaalt põgenes pärast
natside võimuletulekut, kasutades ära õnnelikku juhust sattuda
samal ajal Princetoni kommandeeringusse.
Üldise lisandusena tuleb märkida, et säärane raamat annab lisaks märksa laiemale vaatele füüsikaajaloole, ka arusaama sellest, kui spekulatiivne see kõik veel kõigest 100 aasta eest oli. Kui meile (vist?) 9.klassis õpetati Rutherfordi "pudingi"-teooriat ja elektroni rolli tuumas oli see kõik justkui iseenesestmõistetav. Justkui tegemist oleks "naabri" juures äsja valmistatud uue koogiretseptiga. Seda, et mudelite võimalikkus sai teoks tänu enneolematu ülikerge osakese - elektroni - avastamisele J.J.Thompsoni poolt, on koolifüüsika peaaegu täiesti unustanud. Selline see inimene kord juba on - kõige hämmastavamad saavutused inimkonna ajaloos ei paku 2 nädalat hiljem päevauudiste kõrval enam suuremat tähelepanu. Väärib siiski meenutamist, et ilma Thomsoni poolt elektroni avastamista (vahetult enne sajandivahetust) oleks Bohr'i ja Einsteini tööd ilmselt lükkunud aastakümneid edasi. Aatomi mudel ise oleks ilma Thomsoni avastuseta olnud sisuliselt võimatu! Ajastu vaimu ja nende meeste tegelikku suurust võtab hästi kokku lordiks saanud füüsiku Ernest Rutherfordi (küll kergelt egoistlik) lause, raamatus lk 250: Kade kolleeg olevat 1920-dail õnnitlenud kuulsuse tippu ratsutanud Rutherfordi kadedalt: "Sul oli õnne ratsutada laine harjal." Rutherford vastanud enesekindlalt: "Luck!? Nonsense. I created the wave!" Lord Rutherfordi pisut ümber parafraseerides võiks öelda: Nemad tõesti lõid laine.
Raamatu kiituseks tuleb
lõppu lisada veel seda, et lisaks teadusajaloo, seoste ja avastuste
tutvustamisele antakse palju väärtuslikku taustainfot ja "värvi"
rääkides ka füüsikute koolkondadest. Ajalugu on näidanud, et
ühtki suurt füüsikaavastust pole keegi teinud üksi, reeglina on
alati eelnenud keegi, kes on teinud ära "ettevalmistuse"
või loonud "eelposti". Huvitav on jälgida näiteks
kaasaegse füüsika asutavate isade ajalist järjestust: Copernicus
(1473-1543); Tycho Brahe (1546-1601); Galilei (1564-1642); Kepler
(1571-1630); Descartes (1596-1650); Huygens (1629-1695); Newton
(1642-1726). Pangem tähele (blogiautori tähelepanek), kuidas
16.sajandil domineerivad füüsikas täheteadlased, alates
17.sajandist ilmuvad lavale ka üldisemat (ja maisemat) füüsikalist
maailmapilti kujundavad füüsikud Galilei-Descartes-Huygens-Newton. Mitte
väheoluline polnud varasematel ajastutel vaimukeskuste tõmbeefekt,
kuhu teatud perioodidel koondusid väga mitmete alade teadus- ja
vaimuladvik. Vaid mainides mõnda: Rooma, Pariis, London,
Kopenhaagen, Viin, Zürich, jne.
Ka kuulsate füüsikute rahvuste mainimine
tundub raamatu lugemise järel oluline – mingitel
teadmata põhjustel on füüsikateaduse ajaloos eesrinnas olnud pigem
teatud kindlate rahvuste esindajad (vähemalt kuni 20.sajandi
keskpaigani): mõned itaallased, prantslasi, hunnik inglasi-šotlasi
(väärib eraldi märkimist, et näiteks Watt, Stirling ja Maxwell on
tuntud šoti füüsikud, keda vahest on peetud inglasteks); üksik
hollandlane, terve plejaad sakslasi, paar väga terast taanlast,
üksikud poolakad (sh poola emigrandid), mõni baltisakslane, vene
emigrant ja austerlane ka sekka. Juutidest rääkimata. Enne kui
maailmakese Euroopast USA-sse kolis. Kuid lõunapoolsemaid rahvaid on
varasemas ajaloos kuulsate füüsikute seas harvem leidunud.
Raamatus on eraldi
rõhutatud ja ka tänuväärselt ära toodud koolkondade kujunemise
loogika. Rolli mängib nii riigi poliitiline areng, rahastus, kui ka
tavalised inimsuhted. Parimad koolkonnad näikse raamatu väitel
olevat kujunenud ajaloolise meister-sell-õpipoiss mudeli põhiselt.
See seaduspära ja eeskuju kehtis vähemalt kuni Inglismaa
domineerimiseni ja Rutherfordini.
Füüsika või füüsikute süüdistamine mistahes maailma katastroofides on täiesti asjatu. Kui maailmas oleks rohkem
tõelisi hingega füüsikuid, kes nagu näiteks Bohr, peavad rohkem
lugu loodusest ja koos selle sisalduva salapäraga, siis oleks
maailmapoliitika tõenäoliselt palju rahumeelsem, targem ja maailmas
täna ka vähem keskkonnamuresid.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------