KIRJALLISUUS
Gravitaatioaaltojen havaitseminen
Janna Levin: Mustan aukon blues ja muita ääniä ulkoava- ruudesta. Suomentanut Markus Hotakainen. Ursa 2016.
Vuonna 2015 syyskuun 14. päivän aamuna kello 5.51 Pohjois-Ame- rikan itärannikon aikaa ihmiskun- ta vastaanotti ensimmäiset suo- rat todisteet mustista aukoista ja kaareutuneessa aika-avaruu- dessa etenevistä gravitaatioaal- loista. Havainnot tehtiin kahdel- la Yhdysvalloissa sijaitsevalla LIGO-kollaboraation gravitaatio- aaltoilmaisimella, jotka vastaan- ottivat toisiinsa sulautuvien musti- en aukkojen lähettämän signaalin seitsemän millisekunnin viiveellä toisistaan ja näin todensivat gravi- taatioaaltojen olemassaolon. Sit- temmin varmistettuja havaintoja on tehty lisää, ja tulevaisuudessa niitä tehdään lähes päivittäin.
Columbian yliopiston fysiikan ja tähtitieteen professori, yhdys- valtalainen Janna Levin on ku- tonut tästä monumentaalisesta saavutuksesta vivahteikkaan ker- tomuksen, joka antaa äänen LI- GO-havaintolaitteiston kehittäjille.
Vaikka kirjan aiheena ovat gravi- taatioaallot ja niiden kautta erilai- set astrofysiikan kohteet, kuten mustat aukot, on kysymyksessä vähemmän tavanomainen tietokir- ja. Kirja on kertomus suuren tut- kimusyhteisön ja vuosikymmeniä kestäneen valtavan havaintolait- teiston rakentamisesta. Sen nä- kökulmaksi on valittu yksittäiset tutkijat ja kontekstiksi gravitaatio- aallot. Kirjailija itse pukee tämän sanoiksi parhaiten:
Yhtä lailla kuin tämä kirja on kro- nikka gravitaatioaalloista – maa- ilmankaikkeuden historian ää- nitallenteesta, mykkäelokuvaan istuvasta taustamusiikista – se on kunnianosoitus idealismille, eep- piselle ja pelottavalle kokeelliselle yritykselle, kunnianosoitus hulluil- le haaveille.
Kirjalle on ominaista, että fy- siikkaa ja tieteen tekemistä yleen- sä lähestytään valikoitujen pää- henkilöiden elämäntarinoiden kautta. Fysikaalinen ilmiömaailma jää useimmiten sivuosaan, kun toi- sinaan riemastuttavat, mutta vielä useammin traagiset henkilökuvat valtaavat näyttämön etualan. Va- linta ei ole huono, sillä kirja lienee näin paitsi helpommin lähestyttä- vä, myös kiinnostavampi sellaisel- lekin lukijalle, jota mustat aukot ja erikoisobservatoriot gravitaatio- aaltojen äänirautoina eivät liiem- min sykähdytä.
Pieneen määrään fysiikkaa on lukijan kuitenkin oltava val- mis perehtymään. Oleellisimmat fysiikkaan liittyvät käsitteet ja il- miöt käydään niitä käsittelevis- sä luvuissa riittävällä tasolla läpi, mutta joissakin kohdissa kirja olet- taa lukijaltaan yllättävänkin laa- joja perustietoja kosmologiasta ja yleisestä suhteellisuusteori- asta. Gravitaatioaallot kuitataan, sen enempää selittelemättä, aika- avaruuden rakenteen aaltoiluna ja maailmankaikkeutta kuvaavan kartan todetaan kevyesti ulottu- van 45 miljardin valovuoden etäi- syydelle. Tämä varmasti hämmen- tää osaa lukijoista, jotka tietävät maailmankaikkeuden iän olevan noin 14 miljardia vuotta ja valon- nopeuden vakio. Useimpien pe- ruskäsitteiden kertaus ei siis olisi mielestäni ollut pahitteeksi.
Myös gravitaatioaaltojen mer- kityksen käsittely fysiikan tutki- muksen kannalta jää harmillisen vähäiseksi. Tältä osin kirja keskit- tyy lähinnä tunnelmoimaan toisi- aan kiertävien mustien aukkojen havaitsemisella, mutta erityises- ti kosmologian ja gravitaation sy-
TIETEESSÄ TAPAHTUU 5 2016 79
KIRJALLISUUS
vemmän olemuksen tutkimuksen kannalta yksittäiset kohteet ovat epäolennaisia. Kirjan heikoin puo- li onkin, ettei se aseta huikeas- ta saavutuksesta kertovaa tarinaa riittävän suuriin kehyksiin. Sisällön voi kuitenkin ottaa vain tiedehis- toriallisena kuvauksena yhdestä maailman suurimman ja perusta- misvaiheeltaan haastavimman ha- vaintolaitteiston käynnistämis- ja rakentamisprosessista keskitty- mättä fysiikkaan sen tarkemmin.
Fysiikan ilmiömaailman sijaan koelaitteistoon paneudutaan huo- lellisemmin. LIGOn havaintoase- mat koostuvat kahdesta toisiaan vastaan kohtisuorassa olevasta nelikilometrisestä putkesta, joissa risteilee valonsäteitä. Kun gravi- taatioaalto pyyhkäisee maan läpi, siirtää tämä putkien päässä ole- via peilejä siten, että valonsäteet eivät kohtaakaan putkien risteys- kohdassa samalla tavalla kuin ti- lanteessa, jossa gravitaatioaalto ei ole läsnä. Aallot huojuttavat koko avaruutta tavalla, joka on ”kuulta- vissa” valonsäteitä tarkkailemalla (kirjan nimi viittaa analogiaan mus- tien aukkojen lähettämien gra- vitaatioaaltojen ja tavallisten ää- niaaltojen välillä), mutta vain jos koejärjestely on tehty huolella ja eristetty virhelähteistä.
Kirjan luonnehdinta tähän lä- hes mahdottomaan tehtävään liit- tyvistä haasteista on osuva:
LIGO on äärimmäisen herkkä seismiselle värinälle. Se on mo- nen muun asian ohella erinomai- nen seismometri. Koje kuulee esimerkiksi sisääntuloväylillä kul- kevat rekat. Jopa ilman akustiikka on ollut ongelma, ja data-analyy- tikot löysivät kohinasta yhteyden paikallisen lentoaseman saapuvi- en ja lähtevien koneiden aikatau- lujen kanssa.
Tällä laitteistolla on tarkoi- tus havaita gravitaatioaaltoja mit- taamalla putkien välisen etäisyy- den muutos, joka on ”pienempi kuin hiuksen paksuus verrattuna 100-miljardikertaiseen Maan ym- pärysmittaan”. Tähän pystymi- nen ja datan luotettava analysoin-
ti ovat uskomattomia saavutuksia, joille jaetaan lähivuosina Nobel- palkintoja.
Ennen kaikkea kirja on kui- tenkin kuvaus siitä kivisestä ties- tä, jonka ihmiset LIGOn takana ovat joutuneet kulkemaan. Kir- ja on tarina paitsi suurista saavu- tuksista ja kunniakkaista voitoista, myös massiivisista pettymyksis- tä, henkilökohtaisista tragediois- ta ja urahaaveiden romuttumisis- ta. Havaintoja gravitaatioaalloista jo 1960-luvulla virheellisesti julkis- taneen Joe Weberin kohtalo on karu esimerkki siitä, mitä väärässä olemisesta voi pahimmillaan seu- rata niin henkilökohtaisella kuin tieteenalakohtaisellakin tasolla.
Weberin oma ura tuhoutui ja hä- nen paisutellut tutkimustuloksen- sa olivat halvaannuttaa koko alan kehityksen.
Kip Thorne, Rai Weiss ja Ron Drever onnistuivat kuitenkin luo- maan vuosikymmenten mittaisella työllään menestyksekkään havain- tolaitteiston, jolla gravitaatioaallot pystyttiin viimein kuulemaan. Kir- ja on osuva ja toisinaan kosketta- vakin kuvaus palosta työskennellä yhteisen päämäärän eteen silloin- kin, kun tutkijat eivät tule toimeen keskenään.
Merkittävä käännekohta kirjan seuraamassa tarinassa on, kun ra- hoittajat toteavat Caltechissa ja MIT:ssä työskennelleiden yksittäis- ten tutkimusryhmien hankkeiden menestyvän vain, jos ne yhdisty- vät ja kasvavat suureksi, satojen tutkijoiden ja insinöörien yhteisök- si. Tässä kirja on parhaimmillaan, koska on kiinnostavaa seurata, kuinka tutkimusprojekti kasvaa to- delliseksi Big Science -hankkeek- si ja millaisia kiemuroita kytkeytyy rahoittajatahon, Yhdysvaltain kan- sallisen tiedesäätiön NSF:n, vaati- muksiin ja tukimahdollisuuksiin.
Erityisesti hankkeeseen liittyvä poliittinen lobbaus kuvataan kiin- nostavasti. Kahden vuoden an- kara poliittinen kampanjointi ra- hoituksen saamiseksi, kongressin lisämäärärahan hakeminen ja ha- vaintoasemien sijoituspaikkoi-
hin liittyvä aluepoliittinen taistelu ovat vain esimerkkejä tieteente- on kulisseissa käytävästä käden- väännöstä. Luulen, että Cernissä sijaitsevan maailman suurimman hiukkaskiihdyttimen LHC:n raken- tamisen eri vaiheista irtoaisi var- masti vieläkin mehukkaampia ta- rinoita.
Oli kysymyksessä sitten tie- teenteko tai lobbaus, on hieman surullista huomata Levinin kirjan olevan kertomus miehistä koelait- teiston takana. Nimenomaan mie- histä, sillä naisia ei kirjassa juuri esiinny. Juuri ensimmäisen nais- pääjohtajansa saaneessa Cer- nissa asia lienee jo tänä päivänä toisin, mutta tästäkin olisi kiinnos- tavaa lukea.
Kirjoittajana Levinin kieli on sujuvaa ja ilmaisu notkeaa. Kir- jailija tyylittelee ilmaisuilla, jot- ka ovat useimmiten värikkäitä ja eläviä, ja teksti rullaa vaivatta eteenpäin. Lukemista rytmittävät lyhyet, tyypillisimmillään noin kym- mensivuiset luvut tekevät kirjas- ta periaatteessa helppolukuisen.
Päähenkilöiden, paikkojen ja aika- kausien vaihtuvuus on tosin koko kirjan mittaan niin tiuhaa, että ha- vaintolaitteiston rakentamispro- sessin kuvauksen punainen lanka säilyy vain vaivoin. Luvut keskitty- vät yleensä kahteen pääteemaan, jotka ovat joko historiallisten ta- pahtumien kuvauksia erilaisten dokumenttien tai tallenteiden poh- jalta sekä kertomuksia kirjailijan vierailuista joko haastattelemaan kirjan päähenkilöitä tai tutustu- maan havaintolaitteiston rakenta- miseen. Valittu kirjoitustyyli saakin teoksen muistuttamaan enemmän pitkää lehtijuttua kuin tietokirjaa.
Tiedetoimittaja, tietokirjailija Markus Hotakaisen suomennos on onnistunut ja edustaa laadukkain- ta tämän hetkistä populaaritieteen käännösosaamista. Yksi seikka to- sin pistää silmään: vaikka colla- boration kääntyy suomeksi huo- nosti – useimmiten vain muotoon
”kollaboraatio” – ei suomentajan valitsema termi ”yhteenliittymä”
mielestäni kuvaa hyvin ihmisten
80 TIETEESSÄ TAPAHTUU 5 2016 KIRJALLISUUS
muodostamaa projektikokonai- suutta. Kenties ”yhteisö” olisi toimi- vampi suomennos. Suomentajalle ja kustantajalle menevät kuiten- kin pisteet paitsi käännösprosessin yleisestä laadusta, myös nopeasta julkaisuaikataulusta. Toukokuus- sa ilmestyneen suomennoksen il- mestymisajankohta ei voisi olla otollisempi, mikä toki lienee ollut maaliskuussa ilmestyneen alkupe- räisteoksenkin ajatuksena – ilmoi- tettiinhan gravitaatioaaltojen ha- vaitsemisesta ensi kertaa tämän vuoden helmikuussa.
Vasta kirjan epilogi kuvaa syys- kuussa 2015 tehtyä ensimmäistä gravitaatioaaltohavaintoa. Tämä on ymmärrettävää, kun otetaan huomioon havainnon data-ana- lyysin ja vertaisarvioinnin vaati- ma kesto sekä kirjan pääaihepii- ri ja julkaisuajankohta. Lopetus on kuitenkin turhankin nopea, olisin mielelläni lukenut vielä tulevaisuu- den gravitaatioaalto-observato- rioista, joita ei ole tällä hetkel- lä pelkästään suunnitteilla vaan myös rakenteilla. Kirjoittaja mai- nitsee lyhyesti Euroopan Virgo- projektin sekä Intiaan rakennet- tavan uuden LIGO-observatorion, mutta ei puhu esimerkiksi avaruu- teen sijoitettavasta eLISA-satel- liittiarmadasta, joka saattaa kyetä havaitsemaan muun muassa alku- räjähdyksessä syntyneiden gravi- taatioaaltojen jälkikaikuja.
Kirjasta jääkin puuttumaan se- lostus gravitaatioaalto-observa- torioista kosmologisina havainto- laitteina eli siitä, millaista tietoa voimme gravitaatioaaltojen omi- naisuuksia mittaamalla saada sekä alkuräjähdyksestä että koko maa- ilmankaikkeuden myöhemmän ke- hityksen määräävistä syvimmistä lainalaisuuksista. Tämä on sääli, sillä selostus olisi osuvasti koros- tanut vuosikymmenien mittaisen pioneerityön sekä sen kruunuksi tehtyjen ensimmäisten havainto- jen merkitystä.
TOMMI TENKANEN
Kirjoittaja on Helsingin yliopiston teo- reettisen fysiikan alan tohtorikoulutet- tava.
