Universumimme aine oli alussa miltei tasaista. Nyt näemme satojen miljoonien valovuosien kokoisia galaksiseinämiä ja valtavia tyhjiä onkaloita. Tämänkin evoluution aiheutti sattuma




Mitä yhteistä on pesusienellä, saippuakuplilla, tahkojuustolla ja kohokuvioisella pitsipeitolla? Niillä kaikilla on kuvailtu universumin suuren mittakaavan rakennetta, joka on osoittautunut suunnattomaksi, riekaleiseksi galaksikudelmaksi.

Satojen miljoonien valovuosien kokoisia seinämiä ja valtavia, tyhjiä onkaloita sisältävä rakenne kehittyi alle 14 miljardin vuoden kuluessa pikkuriikkisistä epätasaisuuksista, joita jostakin syystä ilmaantui maailmankaikkeuteen heti alkuräjähdyksen jälkeen. Miten kaikki oikein tapahtui?

Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen kosmologian lehtori Hannu Kurki-Suonio jakaa kysymykseni kahteen osaan: kuinka alkuperäiset tihentymät eli galaksien siemenet syntyivät, ja millä tavalla niistä seurasi maailmankaikkeuden nykyinen rakenne.

- Itse asiassa kosmologinen tutkimus pyrkii vastaamaan kaikkein suurimmalla mittakaavalla siihen, mistä tulemme, missä olemme ja mihin olemme menossa, Kurki-Suonio tiivistää.


Huikeat seinät hahmottuvat

- Osa galakseista kuuluu galaksijoukkoihin, joissa galaksit painovoiman vaikutuksesta kiertävät toisiaan. Nämä galaksijoukot puolestaan muodostavat superjoukkoja liittymällä löyhästi toisiinsa, Kurki-Suonio selittää.

Linnunrata on yksi piste useista tuhansista muista galakseista koostuvan superjoukon laidalla.

- Vielä suuremmassa mittakaavassa galaksien tihentymät muodostavat litteitä rakenteita. Niiden väliin jää alueita, joissa galakseja on erittäin harvassa.

Vuonna 1989 noin 200 miljoonan valovuoden päässä täältä löytyi suuri galaksiseinämä (Great Wall). Se on 500 miljoonaa valovuotta pitkä ja 300 miljoonaa leveä, mutta sen paksuus on vain 15 miljoonaa valovuotta. Linnunradan läpimitta on noin 100 000 valovuotta, eli seinämä on pituudeltaan 5 000 Linnunrataa!

Viitisen vuotta sitten galaksiavaruuden kartoitushankkeissa hahmottui vielä laajempi seinämä (Sloan Great Wall). Sen pituus on huikeat 1,4 miljardia valovuotta. Kurki-Suonion mukaan tämä seinämä koostuu kuitenkin pienistä rakenteista, jotka sattumalta osuivat peräkkäin.


Rangan kasvatti pimeä aine

Miten havaittu rakenne syntyi maailmankaikkeuden alun pienistä epätasaisuuksista?

- Tämä on se helpompi kahdesta kysymyksestämme. Alun aavistuksenomaiset tihentymät vetivät painovoimallaan itseensä lisää ainetta harvemmista alueista ja vetäytyivät lopulta kasaan muodostaen galakseja ja galaksijoukkoja. Yleisen suhteellisuusteorian avulla voidaan laskea tihentymien aikakehitys, Hannu Kurki-Suonio vastaa.

Mitään ei kuitenkaan olisi tapahtunut ilman pimeää ainetta.

Toistaiseksi tuntematonta pimeää ainetta oletetaan olevan peräti 23 prosenttia universumin koko massasta. Tavallista ainetta on alle 5 prosenttia. Loppu 72 prosenttia on niin sanottua pimeää energiaa.

Pimeällä aineella on vetovoimaa kuten tavallisella aineella, mutta säteilyyn se ei reagoi. - Säteilyn paine esti aluksi tavanomaisen aineen tihentymiä kasvamasta. Siksi nyt havaitsemamme rakenne ei olisi ehtinyt muodostua ilman pimeää ainetta. Sen tihentymät alkoivat kasvaa ensin ja vetivät mukaansa tavallisen, atomeista koostuvan aineen, Kurki-Suonio selittää.

Vuonna 2007 valmistuneesta, epäsuoriin mittauksiin perustuvasta pimeän aineen kartasta käykin ilmi, että näkyvä aine myötäilee pimeästä aineesta kehkeytynyttä rankaa. Näkymättömät rakenteet ovat kuin maailmankaikkeuden luusto, johon näkyvän aineen tihentymät kiinnittyvät.


Alussa arvottiin tihentymät

Vetovoima kasvatti alun tihentymistä nykyisen suuren mittakaavan rakenteen - mutta mistä galaksien siemenet ilmestyvät alun tasaisuuteen?

- Vastaus on vielä spekulatiivisessa vaiheessa, mutta yksi selitys on inflaatio, Kurki-Suonio sanoo.

Alkuräjähdysteoriaan lisätään tätä nykyä niin sanottu inflaatiovaihe. Se kesti vain silmänräpäyksen, mutta sen aikana universumi laajeni hurjaa vauhtia. Tämä superlaajeneminen olisi tapahtunut heti aikojen alussa.

- Vauhdikkaalla laajenemisella on sellainen vaikutus, että mikroskooppisen skaalan kvanttimekaaniset värähtelyt venyvät ja lakkaavat samalla värähtelemästä, jolloin ne ilmenevät juuri ainetiheyden vaihteluina, Hannu Kurki-Suonio selittää.

- Kvanttimekaaniset värähtelyt ovat satunnaisprosessi, eräänlainen arvonta. Jo inflaation aikana luonto siis arpoi, mihin kohtaan maailmankaikkeutta tulee tihentymiä, mihin harventumia. Sen jälkeinen rakenteiden kehitys on ollut fysiikan lakien, pääasiassa vetovoiman määräämää.

Universumin nykyinen rakenne määräytyi siis heti alkuräjähdyksen jälkeen. Siksi voimme lähestyä alkua myös nykytilanteesta: kaikkeuden rakennetta kartoittamalla saadaan tietoa siitä, mitä alussa tarkalleen ottaen tapahtui. Samalla opitaan lisää pimeästä aineesta ja pimeästä energiasta. Varsinkin jälkimmäinen vaikuttaa ratkaisevasti universumin tulevaan rakenteeseen.


Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.


Tieteen päivät 7.-11.1.2009
Helsingin yliopisto, päärakennus

Dosentti Hannu Kurki-Suonio puhuu Tieteen päivillä aiheesta Rakenteen synty. Seminaari Kosminen evoluutio, keskiviikkona 7.1.2009 klo 12-14.


Suuren mittakaavan rakenne kirkastui äskettäin





























1910-luku  Taivaalla havaitut tähtisumut paljastuvat erillisiksi galakseiksi.
1920-luku   Huomataan, että galakseista muodostuu joukkoja. Universumin päätellään laajenevan.
1965 Kosminen taustasäteily löytyy; alkuräjähdysteoria vahvistuu.
1977-1983  Tehdään ensimmäinen laaja kolmiulotteinen kartta lähiavaruuden galakseista (CfA Redshift Survey). Aletaan puhua solukkomaisesta rakenteesta.
1989  Galaksijoukoista koostuva suuri seinämä hahmottuu CfA:n jatkokartoituksessa.
1992 Cobe-satelliitin mittaamassa kosmisessa taustasäteilyssä nähdään viitteitä universumin ensimmäisistä epätasaisuuksista eli galaksien siemenistä.
2003  WMAP-satelliitti mittaa tarkemmin aineen jakautumisen universumin alussa. (Satelliitin tuoreimmat tulokset julkaistiin 2008.)
2000-2005   Sloan Digital Sky Survey (SDSS) kartoittaa galaksiavaruutta aina kahteen miljardiin valovuoteen asti. Galakseista muodostuu seinämiä, jotka rajaavat tyhjiä onkaloita.
2007 Cosmos-hanke julkaisee pimeän aineen kartan.
Hyvä harrastus – ja helppo. Lukemista löytyy aina. Kuva: Shutterstock

Kieli rikastuu, ajattelu syvenee ja sosiaalinen taju kehittyy.

Tietokirjan järki on selvä: saa tietoa, jolla jäsentää maailmaa ja vaientaa mutuilijat. Riittävästi tietoa hankkimalla tulee asiantuntijaksi, ja sillä on selvä hyötyarvo.

Entä missä on fiktion lukijan tulosvastuu? Mitä itua on kuluttaa aikaansa tuntitolkulla hatusta vedettyjen ihmisten hatusta vedettyihin edesottamuksiin? Paljonkin: romaani tai novelli opettaa toimimaan muiden ihmisten kanssa.

Fiktio simuloi sosiaalista maailmaa, esittää asiaa tutkinut Toronton yliopiston psykologian professori Keith Oatley. Niin kuin lentosimulaattori opettaa lentotaitoja, sosiaalisten tilanteiden simulaattori – romaani – opettaa sosiaalisia taitoja.

Kokeet vahvistavat, että fiktiota lukeneet tajuavat paremmin so­siaalisia kuvioita kuin tietotekstiä lukeneet. 

Suvaitsevaisuus kasvaa

Kuvitteellisesta tarinasta on sekin ilo, että pääsee väliaikaisesti jonkun toisen nahkoihin. Samastuminen tarinan henkilöön voi muuttaa lukijan käyttäytymistä ja pistää asenteet uusiksi, ovat kokeillaan osoittaneet Ohion yliopiston tutkijat.

Samastumisella on vaaransa. Romaanin aiheuttama itsemurha-aalto koettiin 1700-luvun lopulla, kun nuoret onnettomat miehet matkivat Johan Wolfgang von Goethen päähenkilön tekoa Nuoren Wertherin kärsimyksissä.

Ohiolaistutkimuksessa vaikutus oli rakentavampi: kun nuoret aikuiset olivat lukeneet tarinan miehestä, joka meni äänestämään, he menivät hanakammin vaaliuurnille vielä viikon kuluttua lukemisesta. He olivat saaneet kansalaishyvetartunnan.

Valkoihoisten suvaitsevaisuutta taas kasvattivat tarinat, joissa päähenkilö osoittautui homoseksuaaliksi tai afroamerikkalaiseksi. Lukijoilta karisi myös stereotypioita. Tämä kuitenkin edellytti, että päähenkilön ”erilaisuus” paljastui vasta tarinan myöhemmässä vaiheessa ja lukijat olivat ehtineet asettua hänen nahkoihinsa.

Stressi väistyy

Kun uppoutuu lukemaan, maailman meteli jää kauas ja paineet hellittävät. Tuttu tunne, josta on myös tieteelliset näytöt: lukeminen poistaa stressiä.

Terveystieteen opiskelijat saivat Yhdysvalloissa tehdyssä tutkimuksessa lukeakseen netistä ja aikakauslehdestä poimittuja artikkeleita, jotka käsittelivät historiallisia tapauksia ja tulevaisuuden innovaatioita. Aihepiirit olivat siis kaukana tenttikirjojen pakkolukemistosta.

Puolentunnin lukutuokio riitti laskemaan verenpainetta, sykettä ja stressin tuntua. Huojennus on yhtä suuri kuin samanpituisella joogahetkellä tai televisiohuumorin katselulla. Mikä parasta, apu löytyy helposti, lukemista kun on aina saatavilla.

Sanasto karttuu

Kirjoitettu kieli on ylivoimaisesti suurempi uusien sanojen lähde kuin puhuttu. Erot lasten sanavaraston runsaudessa voi johtaa suoraan siihen, miten paljon he altistuvat erilaisille teksteille, vakuuttavat lukemisen tutkijat Anne Cunningham ja Keith Stanovich.

Tiuhimmin uutta sanastoa kohtaa tieteellisten julkaisujen tiivistelmissä: tuhatta sanaa kohti harvinaisia on peräti 128. Sanoma- ja aikakauslehdissä harvinaisten sanojen tiheys nousee yli 65:n ja aikuisten kirjoissa yli 50:n.

Lastenkirjakin voittaa sanaston monipuolisuudessa televisio-ohjelman mennen tullen. Lapsilukija kohtaa kirjassa yli 30 harvinaista sanaa tuhatta kohti, kun aikuisten telkkariviihdettä katsoessa niitä tulee vastaan 23 ja lastenohjelmissa 20.

Juttelukaan ei pahemmin kartuta sanavarastoa. Aikuispuhe sisältää vain 17 epätavallista sanaa tuhatta kohti.

Syntyy omia ajatuksia

Ihmisen aivoja ei ole ohjelmoitu lukemaan. Kun taito kehittyi 5 500 vuotta sitten, näkemiseen, kuulemiseen, puhumiseen ja ajatteluun rakentuneet alueet alkoivat tehdä uudenlaista yhteistyötä.

Nyt olemme jälleen uudenlaisen lukukulttuurin alussa. Verkkolukeminen on tullut jäädäkseen, ja jotkut pelkäävät, että tyhmistymme, kun totutamme aivomme ärsyketulvaan ja pikaselailuun netissä. Tiedonvälitys on lisääntynyt räjähdysmäisesti mutta niin myös häly.

Syventyvän lukemisen kohtalosta kantaa huolta professori Maryanne Wolf Tufts-yliopistosta. Tapaa näet kannattaisi vaalia. Aivokuvaukset paljastavat, että paneutuva lukija käyttää laajasti molempia aivopuoliskojaan. Hän ei vain vastaanota kirjoittajan sanomaa vaan vertaa sitä aiemmin hankkimaansa tietoon, erittelee sitä ja rakentaa omaa ajatteluaan. Pintalukijalla ei tähän ole aikaa.

Mikko Puttonen on Tiede-lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2012 

Täysin raittiiden suomalaisnuorten osuus on moninkertaistunut vuosituhannen alusta.

Nuoruus raitistuu, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Nuorten alkoholin käyttö kasvoi vuoteen 1999, joka oli myös kaikkein kostein vuosi. Silloin vain joka kymmenes yhdeksäsluokkalainen ilmoitti, ettei ollut koskaan käyttänyt alkoholia.

Sittemmin täysin raittiiden osuus on moninkertaistunut, ilmenee vuoteen 2015 ulottuneesta eurooppalaisesta, nuorten päihteidenkäyttöä käsittelevästä Espad-tutkimuksesta.

Jopa muut eurooppalaiset jäävät jälkeen. Suomessa täysin raittiita 15–16-vuotiaista nuorista on joka neljäs, kun Euroopassa heitä on keskimäärin joka viides.

Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen THL:n erikoistutkija Kirsimarja Raitasalo kollegoineen on ­koettanut tunnistaa niitä nuoruuden muutoksia, jotka voisivat selittää humalan hiipumista.

Ratkaisevaa näyttää olleen ainakin se, että alaikäisten on yhä vaikeampi saada alkoholia. Nykynuoret kokevat sen selvästi hankalammaksi kuin aiemmat ikäpolvet.

Kauppojen omavalvonta on osaltaan tehonnut. Kassoilla kysytään kaikilta alle 30-vuotiaan näköisiltä papereita.

Vanhemmat ja muutkin aikuiset ovat tiukentaneet asenteitaan nuorten juomiseen.

”Tietoisuus alkoholin haitoista on ehkä lisääntynyt. On tullut paljon tutkimustietoa esimerkiksi siitä, miten alkoholi vaikuttaa nuorten aivojen kehitykseen”, Raitasalo pohtii.

Nuorten omakin maailma on muuttunut toisenlaiseksi. Älylaitteet, pelit ja sosiaalinen media kyllästävät arkea. Pussikaljoittelu joutuu kilpailemaan monen muun kiinnostavan ajanvietteen kanssa ja on ehkä osittain hävinnyt niille.

Juovuksissa olemisesta on ehkä tullut myös tyylirikko. Nuoret eivät enää näytä arvostavan kännissä örveltämistä.

Kysely

Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä25775
Liittynyt16.3.2005

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Käyttäjä4809 kirjoitti: Eiköhän syy ole -90 luvulla alkaneen laman menetetyt työpaikat ja samalla supistettu koulutus, minkä seurauksena vuodestä -99 alkaen vanhemmilla ei enää ole ollut niin paljon rahaa annettavaksi nuorisolle. Sekä myös nuorisolle soveltuvien työpaikkojen vähentyminen ja samaan aikaan tapahtunut kohtuuton vuokrien nousu, vasinkin pääkaupunkiseudulla. En tiedä, mutta en usko rahaan. Esimerkiksi kilju, 10 % juoma joka maksaa joitain senttejä litralta, tuntuu olevan...
Lue kommentti
molaine
Seuraa 
Viestejä1189
Liittynyt3.8.2011

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

En kyllä usko, että rahalla on iso merkitys ja veikkaan, että käytettävissä olevat rahat on vain kasvaneet, jos verrataan vaikka omaan nuoruuteen. Ei viina suomessa ole niin kallista, etteikö köyhälläkin olisi varaa dokailla. Oma junnu ei läträä lainkaan viinan kanssa. Iso osa kavereistakaan ei, vaikka osa ilmeisesti jonkin verran lipittelee. Kyllä nuorten asenteet on mielestäni muuttuneet ihan selkeästi. Ehkä alkoholipolitiikka on toiminut? Kotoa ei meillä kyllä tällaista ole opittu...
Lue kommentti

Panterarosa: On selvää, että "Partitava kisaa kurupati-kuvaa" ei oikein aukene kehitysmaalaisille N1c- kalmukinperseille.