Päivitys fysiikan opetukseen - logiikan nimissä!

Kouluopetuksessa fysiikkaa käsitellään pääasiassa newtonlaisesta, tai parhaimmillaankin Einsteinin aikaisista lähtökohdista. Vaikka näiden herrojen visiot olivat uraauurtavia, varsinkin Einstein taisteli kuolinvuoteelleen asti nyt jo todistettuja kvanttimekaaniikan ilmiöiden tulkintoja vastaan. Maailma ei olekaan niin vakaa ja selkeä paikka kuin he aikoinaan olettivat.

Miksi olemme olemassa, tai itseasiassa; miksi universumimme on olemassa? Vaikea kysymys vastata, edes teoreettisesta näkökulmasta, mutta loogisin kuulemani vastaus oli jotakuinkin; koska nolla (tai neutraali), on hyvin epävakaa tila. Voimme lähestyä aihetta myös toisesta filosofisesta perspektiivistä, ja kysyä mikä pakottaa meidät ajattelemaan että jonkun asian täytyisi syntyä ollakseen olemassa. Vastaus olisi tietysti aika ja siihen sidottu käsityksemme todellisuudesta.

Parhaimpia ja loogisimpia teorioita maailmankaikkeuden luonteelle ovat mielestäni säieteoriat. Käytännön sovelluksissakin tutut kvanttimekaaniset periaatteet oli selitettävä jollain tavoin, ja 80 -luvun teoreettiset fyysikot päätyivät viiteen eri teoriaan. Nämä teoriat tunnettiin supersäieteorioina, jotka yhdistyivät 90 -luvulla Edward Wittenin M-teorian alla yleisimmäksi tutkituksi teoreettisen fysiikan käsitteeksi. Se osoitti aiempien viiden teorian olevan vain eri perspektiivistä tarkasteltu sama teoria.

M-teoriassa 11 -ulotteinen niin sanottu supergravitaatio, antaa hyvin kauniita esimerkkejä siitä miten univerumimme toimii. Logiikan kauneus ei tietysti riitä, ja siksi meidän tulee pitää näitä ajatuksia hyvin progressiivisina näkemyksinä todellisuudestamme, unohtamatta kuitenkaan sitä että hyvin suuria jo varmistettuja fyysisiä faktoja on syntynyt samankaltaisista kauneista teorioista. Ja sen että nämä eivät ole new age -gurujen näkemyksiä, vaan vakavassa asemassa olevia suosituimpia tieteellisiä tutkimuskohteita. Tällä kertaa haluan havainnollistaa oman visualisaationi alkuräjähdyksestä tämän teorian kannalta. 11 ulottuvuutta? Missä ne ovat?

Alkuräjähdys. Pam. Kolme tilaulottuvuutta sinkoutuu protonin kokoisesta tilasta muodostaen universumimme. Loput ulottuvuudet jäivät, ainakin meidän perspektiivistämme, laajentumatta, mutta muodostavat silti tiiviin yhteyden meidän tuntemaamme kolmeen tilaulottuvuuteen. Tämän ymmärtäminen vaatii hiukan suhteellisuudentajua. Vaikka “tila” laajenee, ei siihen kytkeytyvien lankojen tarvitse katketa. Käsittääkseni tähän näkemykseen päädytään osittain kvanttimekaaniikan Bohemian Rhapsodyja; Schrödingerin kissoja, aaltofunktiota, ja muita vastaavia kummallisuuksia tarkastellessa.

Kaksi hiukkasta on reaaliaikaisessa yhteydessä toisiinsa, rikkoen näennäisesti valonnopeuden, muttei kuitenkaan. Higgsin partikkeli löydettiin, kertoi se todellisuudessa Higgsin kentästä tai ei (googlaa tai kerron myöhemmin). Muistetaan aiempi suhteellisuudentajumme ulottuvuuksien laajuudesta. Hyvin kaunista, kyllä. Jokainen vetäköön näistä omat filosofiset päätelmänsä. Katsoisin sen äärettömästi paremmaksi lähteeksi, kuin selkeästi korruptoituneet uskonnolliset tekstit, oli niissä joskus ollut pohjaa todellisuuteen, tai ei. Ja hyvin tärkeäksi päivitykseksi opetussuunnitelmiin.