Jim Al-Khalilin tänä vuonna ilmestynyt kirja The World According to Physics (Princeton University Press) näyttää siltä kuin se olisi voinut ilmestyä kuusikymmentä vuotta sitten – hopeavärillä painettuine kangaskansineen ja väljine, kiireettömine taittoineen se näyttää ja tuntuu juuri sellaiselta kirjalta, jonka olisin saattanut löytää kotimme kirjahyllystä joulusiivousta tehdessä joskus 1970-luvun loppupuolella, ja joka olisi saanut minut kiinnostumaan ajatuksesta hakea opiskelemaan fyysikoksi.
(Näinhän todella tapahtui, mutta ala oli tähtitiede ja kirja oli Patrick Mooren Tähtitaivas, vähän nuhjaantunut ja pehmeäkantinen painos.)
Vanhahtava ulkoasu hämää: Surreyn yliopiston teoreettisen fysiikan professori ja tunnettu tiedeohjelmien toimittaja, irakilaissyntyinen englantilainen Jameel Sadik ”Jim” Al-Khalili esittelee kolmessasadassa sivussa sen, missä tilassa fysiikan suurien teorioiden tutkimus on alkuvuonna 2020. Hän esittää sen ymmärrettävästi, yhtälöittä ja paikoitellen minulle – fyysikkohaaveiden haihtumisen jälkeenkin eksakteista luonnontieteistä paljon lukeneelle – mukavan uusista kulmista. Populaaritieteellisissä kirjoissa on lisäksi aina ilahduttavaa havaita, ettei kirjoittaja kuvittele esittävänsä valmiita, täydellisiä ja ikuisia totuuksia. Sellaiset höpinät kuuluvat (joihinkin) uskontoihin. Tiede on jatkuvasti kehittyvä, jatkuvasti itseään korjaava asia, jossa laajalti hyväksytty teoria voi lentää historian romukoppaan heti jos yksikin huolella tehty ja pätevästi tulkittu, vertaisarvioitu havaintotutkimus osoittaa, etteivät teorian tuottamat ennusteet pidäkään paikkansa.
Al-Khalili nostaa esityksensä perusteiksi modernin fysiikan kolme kivijalkaa: suhteellisuusteorian, kvanttifysiikan ja termodynamiikan. Kaikki kolme ”suurta” teoriaa ovat keskeisiltä osiltaan kestäneet jo jotakuinkin sata vuotta, niitä on täydennetty tarpeen ja havaintojen mukaan, mutta perustuksiltaan ne ovat kestäneet jokaisen havaintotutkimuksen ja jokaisen koesarjan. Ongelmana on tietysti, että monissa suhteissa nämä kolme isoa teoriaa eivät sovi yhteen toistensa kanssa. Esimerkiksi ”avaruutta” ja ”aikaa” kukin käsittelee aivan omalla, keskenään ristiriitaisella tavalla.
Al-Khalili välittää sitä riemuisaa odotusta, jolla monet fysiikan teoreetikot ennustelevat jotakin uutta havaintoa tai koetta, joka antaisi viitteitä jostakin uudesta, kattavammasta teoriasta, johon nykyinen kolmikko sisältyisi jonkinlaisina erikoistapauksina, tiettyjen alkuehtojen vallitessa. Tällä tavallahan Newtonin liikeoppi on tavallaan suhteellisuusteorian erityistapaus, joka pätee silloin jos nopeudet ovat huomattavan pieniä valonnopeuteen verrattuna eikä painovoimakenttää tarvitse huomioida. Kuten Al-Khalili toteaa, muun muassa jokapäiväisessä käytössämme oleva GPS-paikannusjärjestelmä vaatii sekä suhteellisuusteorian että kvanttifysiikan huomioimista toimiakseen: mikäli ei esimerkiksi otettaisi huomioon, että GPS-satelliitit kiertävät Maata hieman heikommassa painovoimakentässä kuin Maan pinnalla vallitsee, ja näin niiden kellot käyvät hivenen nopeammin, GPS-paikannuksen tarkkuus olisi kilometrejä, ei metrejä.
(Minun mielelleni kiintoisa knoppitieto: Koska Maapallon ydin sijaitsee syvemmässä gravitaatiopotentiaalikuopassa kuin Maan pinta, siellä kellot käyvät vielä hitaammin. Niinpä Maapallon ydin on, planeettamme synnystä kuluneiden yli neljän miljardin vuoden aikana, ikääntynyt parisen vuotta vähemmän kuin ylemmät kerrokset.)
”Suurta yhtenäisteoriaa” ei kuitenkaan ole löytynyt, yli puolen vuosisadan sinnikkäistä ja turhauttavista yrityksistä huolimatta. Tämä on yksi niistä seikoista joka saattaa saada lukijan innostumaan fysiikasta: fyysikon uralla ei joudu vain kevyesti pölyttämään vanhojen mestareiden kiveen hakattuja teorioita, vaan on mahdollisuus keksiä ja/tai havaita jotakin aivan uutta.
Jim Al-Khalili on erinomainen tieteen popularisoija, ja tämän mainion yleisesityksen soisi päätyvän myös jonkun suomenkielisen kirjallisuuden kustantajan rosteriin. Mieluiten tietysti samankaltaiseen, sympaattisen vanhahtavaan ulkoasuun paketoituna.
