Oletteko koskaan voivotelleet maailman menoa ja talven pimeyttä? Siihen on varmasti syytä, sillä maailmankaikkeus on oikeasti pimeyden voimien vallassa. Sen massiivisimmat kappaleet ovat mustia aukkoja ja se koostuu enimmäkseen pimeästä energiasta. Pimeä energian jätämme nyt sikseen, se on ehkä liian outo aihe, mutta puhutaanpa mustista aukoista.
Harva avaruuden kappale on yhtä lailla mielikuvitusta kiihottava kuin musta aukko. Musta aukkohan on se massiivinen kappale, jonka vetovoimakentästä ei valokaan pääse pakenemaan. Tämä käy järkeen, eikä sitä yleensä ole vaikea ymmärtää. Sen sijaan mustan aukon vetovoimakenttään liittyvä aika-dilaatio on hyvin hämmentävä ilmiö. Mustaan aukkoon syöksyjän ja ulkopuolisen havainnoitsijan käsitykset ajan kulusta poikkeavat radikaalisti.
Mutta musta aukko ei ole vain avaruuden etäinen kappale, vaan se vaikuttaa myös kielessä ja kulttuurissa. Monia asioita, kuten vaikka muisti, voi kadota mustaan aukkoon. Monissa elokuvissa mystinen musta aukko edesauttaa uskomattomien tapahtumien kulkua. Täytyyhän sitä näin hauskaa ja monipuolista ilmiötä hiukan selventää. Mikä onkaan mustan aukon historia?
Kunnia musta aukon idean keksimisestä kuulunee John Michelille (1724-1793), joka oli valistuksen ajan tieteen monilahjakkuus ja jää historiaan mielikuvituksellisten mutta tarkkojen kokeiden järjestäjänä. Esimerkiksi Cavendish-kokeessa Michel mittasi maapallon tiheyden yksinkertaisesti mutta tarkasti. Vuonna 1784 hän kuvasi kirjeessään taivaankappaletta, jonka pakonopeus olisi niin suuri, että valokaan ei pääsisi karkuun. Samanlaista pimeää tähteä kuvasi 1796 myös matemaatikko Pierre-Simon Laplace.
Vuonna 1915 Einstein kehitti yleisen suhteellisuusteorian, jossa hän osoitti painovoiman vaikutuksen valoon vaikka valon massa olisikin nolla. Karl Schwarzschild jatkoi Einsteinin yhtälöiden kehittelyä. Hänen yhtälöistään on tuttu mm. Schwarzschildin säde, joka tarkoittaa sitä massan sädettä, jota pienemmässä tilassa kappale romahtaa oman gravitaationsa vaikutuksesta mustaksi aukoksi. Maapallon Schwarzschildin säde on muuten 9 mm., eli jos Maan puristaa 9 mm:n palloksi (siitä vaan kokeilemaan), niin maapallosta muodostuu musta aukko, jonka Schwarzschildin säde olisi myös 9mm. Tämä säde on myös mustan aukon tapahtumahorisontti, joka on se kohta mustan aukon painovoimakentässä, jossa g-voimien kiihtyvyys on suurempi kuin valon nopeus. Einstein itse muuten piti Schwarzschildin teorioiden seurauksia mahdottomina.
Schwarzschildin teoriat johtavat myös toiseen mielikuvitusta kiihottavaan mustan aukon ominaisuuteen: singulariteettiin. Singulariteetti on siitä hauska ilmiö, että sen massa on puristunut pisteeseen, jonka tilavuus on nolla. Singulariteetti on se mitä jää jäljelle, kun taivaankappale on romahtanut itseensä. Koska mustan aukon tilavuus on nolla, sillä ei ole minkäänlaista pintaa. Musta aukko ei siis ole kappale, vaan painovoimakenttä. Eli jos mustaan aukkoon hyppää, ei osu mihinkään.
En silti kehota hyppäämään ensimmäiseen vastaan tulevaan mustaan aukkoon. Seurauksena olisi niin sanottu spagettifikaatio, mikä on aika hassu tapa kuolla. Kannattaa samalla muistaa, että mustan aukon massa on sama, kuin sen muodostaneen taivaankappaleen. Massa ei mustassa aukossa muutu, vaan massan ja tilavuuden suhde. Jos aurinko romahtaa mustaksi aukoksi, sen painovoimakenttä pysyisi täsmälleen samana. Eli maapallo pysyisi radallaan, emmekä välittömästi imeytyisi mustiin syövereihin. Muuten kyllä saattaisi tulla hiukan kylmä.
Miten voi muuten olla varma siitä, että mustat aukot eivät ole vain höyrähtäneiden tiedemiesten mielikuvitusta? Einstein itsekin oli ajatusta vastaan. Hänen mielestään aine ei olisi voinut romahtaa itseensä sellaisella nopeudella, että siitä muodostuisi musta aukko. Ajatelkaapa hetki, kappalehan on täysin musta. Miten sellaista voi havaita, esimerkiksi kaukoputkella? Musta aukko ei heijasta minkäänlaista säteilyä, vaan imee kaiken itseensä. Vastaus tietenkin piilee tuossa valtavassa imussa.
Musta aukko siis imee itseensä ainetta, yleensä kaasua. Tämä kaasu kiihtyy suureen nopeuteen ja kuumenee kitkan vaikutuksesta erittäin kuumaksi mustaa aukkoa ympäröivässä kaasun kertymäkiekossa. Kaasu säteilee voimakkaasti ympäröivään avaruuteen. Tämä säteily voidaan havaita kaukaakin. Laskemalla kaasun säteilyyn liittyviä suureita voidaan maasta käsin päätellä milloin kertymäkiekko kiertää esimerkiksi tavallista tähteä milloin taas mustaa aukkoa. Tällaisia ilmiöitä valokuvaamalla on jo saatu valokuvia mustasta aukosta. Tai oikeastaan sen kertymäkiekosta.
Kertymäkiekon säteily on puolestaan ollut suomalaisen tiederyhmän tutkimuksen perusta, jolla se on ennustanut ensimmäistä kertaa kahden mustan aukon systeemin, eli kvasaarin tarkan purkautumisjakson. Tällä tutkimuksen mallilla on samalla kertaa varmistettu sekä mustien aukkojen olemassaolo, että Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian painovoima. Einsteinin ajoista lähtien ei nimittäin ole ollut mitään keinoa kokeellisesti varmistaa, että painovoima todellakin johtuu avaruuden kaareutumisesta. Kilpailevan teorian mukaan painovoimaa välittää alkeishiukkanen, gravitoni. Suomalainen tiederyhmä on tehnyt historiaa ja ensimmäistä kertaa kokeellisesti varmistanut avaruuden kaareutumisen massan vaikutuksesta.
Paitsi avaruuden tosi ilmiö on musta aukko myös tieteessä täyttymättömien toiveiden ja uskaliaiden haaveiden hyvä haltijatarkummi. Se toimii pelastavana elementtinä silloin, kun tieteilijä oikein kovasti haluaisi mallintaa jonkin ihmiskunnan ikiaikaisen haaveen. Haluaisimmeko esimerkiksi matkustaa ajassa? No se ei ole laisinkaan vaikeaa. Otamme vain kaksi mustaa aukkoa, joita sitten pyörittämme ympäri lähes valon nopeudella. Näin muodostuneesta madonreiästä voisimme loikata menneisyyteen. Ensinnäkin haluaisin nähdä sen laitteen tai ihmisen, joka ”ottaa kaksi mustaa aukkoa”. Toisekseen vaarana taitaa olla se, että madonreikään hypättyämme muuttuisimme menneisyyden spagetiksi. Mutta ainahan voi haaveilla.
Nyt jätämme avaruuden pimeät syöverit. Ensi kerralla tutkailemme ajatusten pimeitä syövereitä, aiheena on nimittäin eräs historian suurista mokista. Mutta kuka mokasi ja mitä, siitä sitten ensi kerralla.
Lastuja:
Sana russakka, joka tarkoittaa torakkaa, on suomen kielessä jotakuinkin kivuttomasti liittynyt Venäjään ja sen hygieenisesti arveluttaviin oloihin. Sanat russakka ja ryssä myös soinnahtavat yhteen. Russakka sana todellakin tulee venäjän kielestä, sanasta prusak, joka sananmukaisesti merkitsee preussilaista. Venäläiset siis ajattelevat torakoiden tulevan Preussin hygieenisesti arveluttavista oloista. Nyt kun vielä saksalaiset kutsuisivat torakoita finneiksi olisi ympyrä täydellinen. Kaikki paha ja likainen tulee aina naapurista, eikö vain?
Kiinan kieltähän voi kirjoittaa joko yksinkertaisilla merkeillä tai monimutkaisilla merkeillä. Ensin mainitut ovat pääosin käytössä Kiinan kansantasavallassa ja jälkimmäiset Taiwanilla. Yksinkertaistetut otettiin käyttöön kansantasavallassa 1956 ja totta kai asiasta päätti komitea, jossa istui asiantuntevaa henkilöstöä sekä edustaja kommunistisen puolueen politbyroosta.
Poliittisesti arkaluontoinen oli valtiota merkitsevä 國 ’guo’. Olihan juuri synnytetty uusi valtio ja sille siis piti saada uusi merkki. Joku ehdotti, että jos tuon rajan 囗 sisälle laittaisi keisarin 王, niin silloin saataisiin 囯. Keisari rajojen sisällä, siis selvästi valtio ja merkki olisi myös helpompi kirjoittaa. Tämä ei kuitenkaan kelvannut politbyroota edustavalle komitean jäsenelle. Jokuhan voisi saada sellaisen idean päähänsä, että uuden valtion merkki tarkoittaisi sitä, että Mao olisi keisari. Tämä ei tietenkään millään tavalla sopisi uuden kommunistisen valtion brändiin.
No, syntyi tietysti kompromissiehdotus. Tuohon keisarin merkkiin kun lisätään yksi veto saadaan jade 玉 ’yu’. Ja niinpä tänäkin päivänä kiinan kansantasavalta kirjoitetaan 中国 'zhong guo'. Jälleen yksi esimerkki politiikan aikaansaavasta voimasta.
