Fyysikot ja insinöörit rakentavat wattivaakoja ja leijuttavat kiloa magneettikentässä. Toiset tutkijat laskevat piin atomeja. Taas kerran pitää oppia punnitsemaan entistä tarkemmin. Mittaaminen on teknisen kehityksen perusta, eikä nanotekniikan aikaan istu vanha metallipunnus.


Julkaistu Tiede-lehdessä 3/2009

Keskiajalla tultiin toimeen karkeilla painomitoilla. Porvoon leiviskä painoi 12,5, Tukholman leiviskä 6,75 ja "oikea leiviskä" 8,5 kiloa.

Maailman teollistuessa yksiköiden kirjavuus alkoi rasittaa. Ryhdyttiin standardoimaan. Lopulta, vuonna 1889 Sèvresiin, Pariisin lähelle, talletettiin platina-iridiumpunnus, jonka massaksi sovittiin yksi kilogramma. 

Tutkijat tiesivät jo silloin, että fyysinen punnus on epätyydyttävä: sen paino muuttuu väistämättä. Pariisin kilo on hitusen muuttunut yli sadassa vuodessa. Ilman epäpuhtaudet lisäävät painoa ja pesut vähentävät. Pariisin kilo tietenkin painaa aina juuri kilon, määritelmänsä mukaan. Mutta maailman muut kilot poikkeavat siitä hieman.


Mitataan sähköisiä suureita

Mitat halutaan sitoa luonnonvakioihin. Mittanormaaleja pitää etsiä "aallonpituuksista sekä molekyylien värähtelystä ja massoista, jotka ovat järkkymättömiä, mahdottomia muuttaa ja aina samoja", kirjoitti kuuluisa fyysikko James Clerk Maxwell jo 1870.

Maxwellin ohjelma on toteutumassa. Esimerkiksi metri on pitkään määritelty valon nopeuden avulla. Mutta massa tekee yhä vastarintaa. Ratkaisua haetaan kahdesta pääsuunnasta. Ensimmäinen tapa on mitata massa sähköisesti.

Jos esimerkiksi nostetaan magneettikentän voimalla kappale ilmaan leijumaan, kulutetaan sähköenergiaa, jonka määrä riippuu nostettavasta massasta. Tällöin massa voidaan laskea mitattujen sähköisten suureiden avulla ilman vertailupunnuksia.


Periaatteessa toimii hyvin

Mittatekniikan keskus Mikes ja Valtion teknillinen tutkimuskeskus VTT ovat kehittäneet levitoivaa kiloa. Yhteistyössä on ollut mukana pietarilainen tutkimuslaitos VNIIM.

Laitteessa on suprajohtava kela ja sen yläpuolella kappale, joka sekin on suprajohtava. Kun kelaan syötetään sähkövirta, syntyy magneettikenttä, joka työntää kappaletta ylöspäin. Kun sähkövirtaa kasvatetaan, kappale alkaa leijua. Samalla kuluu tietty määrä sähköenergiaa. Energiasta saadaan lasketuksi massa.

Mittauksen periaate on selkeä, mutta luonto on toistaiseksi kieltäytynyt noudattamasta tutkijoiden kaavoja.
- Ongelmana ovat energiahäviöt, kertoo tohtori Kari Riski Mikesistä. Laitetta käytettäessä muuttuu myös magneettikenttä, jolloin suprajohteissakin syntyy häviöitä.

Häviöiden mittaaminen on osoittautunut vaikeaksi. Koska vielä ei tiedetä tarkasti, kuinka paljon energiaa laitteesta häviää, ei myöskään tiedetä tarpeeksi hyvin energiamäärää, josta massa pitäisi laskea.

Ongelmaa ratkotaan tekemällä sähköisiä mittauksia yhä hienommin, yhä pienemmässä skaalassa. Avuksi otetaan kvanttimekaniikka.


Elektronit siirtyvät yksitellen

Kvanttitason mittatikuilla eli kvanttinormaaleilla mittayksiköt saadaan sidotuksi luonnonvakioihin, jotka ovat aina ja kaikkialla samankokoisia. Punnituksessa turvaudutaan kahteen luonnonvakioon, elektronin varaukseen ja kvanttifysikaaliseen Planckin vakioon. Tätä kautta päästään käsiksi sähkövirtaan ja siitä edelleen massaan.

Mikes, Teknillisen korkeakoulun Kylmälaboratorio ja VTT ovat rakentaneet kvanttivirtalähteitä, joissa elektroneja siirretään eli "pumpataan" yksitellen - ja tästähän ei sähkövirta enää voi pienentyä
.
Isompi virta saadaan määritettyä pumppaustaajuuden ja elektronin varauksen tulona.

- Suomalaistutkijat ovat aivan maailman kärjessä sähkövirran kvanttinormaalin kehittämisessä, sanoo Mikesin sähköryhmän päällikkö, tohtori Antti Manninen.

Kahdella muulla tärkeällä sähköisellä suureella, jännitteellä ja vastuksella, on jo oma kvanttinormaalinsa. Sähkövirralle sellainen valmistunee 2010-luvulla.


Lasketaan piipallon atomit

Toinen tapa sähköisen punnitsemisen ohella on laskea kappaleen atomien määrä riittävän tarkasti. Kansainvälisessä Avogadro-hankkeessa lasketaan piin atomeja.

Jos tiedetään jossakin tilavuudessa olevien atomien lukumäärä, kilo pystytään, kuten Maxwell 1800-luvulla vaati, sitomaan "aina samoihin" massoihin.

Atomien lukumäärään päästään käsiksi mittaamalla pallon tilavuus ja jakamalla se yksittäisen atomin tilavuudella. Pallon tilavuus selviää, kun mitataan sen halkaisija tarkasti laservalolla. Röntgensäteillä taas on selvitettävissä, paljonko yksittäinen piiatomi vie kiteestä tilaa.

Ensimmäiset koekappaleet, maailman pyöreimmät pallot, tehtiin pari vuotta sitten. Ensin venäläiset materiaalitutkijat valmistivat ultrapuhdasta pii-28-isotooppia sentrifugeilla, joilla oli alun perin tuotettu ydinasemateriaalia. Sitten pii matkasi Saksaan, jossa siitä valmistettiin viisikiloinen piikide.

Kide rahdattiin Australiaan, jossa National Measurement Instituten ja tutkimuslaitos Csiron tutkijat ja hienomekaanikot hioivat siitä mahdollisimman pyöreitä yhden kilon painoisia palloja. Nyt metrologit tutkivat piipalloja laboratorioissaan.


Uteliaisuuskin kannustaa

Kansainvälisistä mittanormaaleista päättää Yleinen paino- ja mittakonferenssi CGPM, joka kokoontuu seuraavan kerran 2011 Pariisissa. Jos hyvin käy, uusi kilo otetaan käyttöön silloin. Perunoiden punnitsemiseen torilla uudistus ei vaikuta, mutta paljoon muuhun kyllä.

Nykyajan teollisuustuotteita ei olisi ilman 1800-luvulla luotua mittajärjestelmää. Mitä kaupankäynnistä olisi tullut, jos kilo Helsingissä ja Tokiossa olisi tarkoittanut eri massoja?

Vastaavasti 2000-luvun tuotteet vaativat uutta tarkkuutta. Internetissä ja kännyköissä on hyödynnetty tarkkoja kelloja - nyt massan mittaus halutaan saattaa samalle tasolle kuin ajan. Ellei mittajärjestelmää kehitetä, ei myöskään tule hienoja nanotuotteita, joita meille luvataan.

Mitä ei voi punnita, sitä ei voi valmistaakaan. Elämme niin kuin mittaamme.

On vielä yksi mahtava motiivi: inhimillinen uteliaisuus. Suhteellisuusteoria ja kvanttimekaniikka syntyivät, kun mittaukset paljastivat vakiintuneiden käsitysten rajoitukset.


Kalevi Rantanen on diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.



 

Tulevaisuuden työelämässä menestyy ihminen, joka on opetellut oppimaan uutta nopeasti. Kuva: iStock

Kannattaa ryhtyä oman elämänsäi futurologiksi, sillä työ menee uusiksi muutaman vuoden välein.

Maailma muuttuu, vakuuttaa tulevaisuudentutkija, Fast Future Research -ajatushautomon johtaja Rohit Talwar. Elinikä pitenee, työvuodet lisääntyvät. Tiede ja teknologia muuttavat teollisuutta ja työtehtäviä. Ammatteja katoaa ja uusia syntyy.

– Kun nämä tekijät yhdistetään, on järjellistä väittää, että tulevaisuudessa työ tai ura voi kestää 7–10 vuotta, ennen kuin pitää vaihtaa uuteen. 50–70 vuoden aikana ihmisellä siis ehtii olla 6–7 ammattia, Talwar laskee.

Ole valpas

Millaisia taitoja parikymppisen sitten kannattaisi opetella, jotta hän olisi kuumaa kamaa tulevaisuuden työmarkkinoilla?

– Sellaisia, joiden avulla hän kykenee hankkimaan jatkuvasti uutta tietoa ja omaksumaan erilaisia rooleja ja uria, Talwar painottaa.

– Esimerkiksi jonkin tietyn ohjelmointikielen, kuten Javan tai C++:n, taitaminen voi olla nyt tärkeää, mutta ne korvautuvat moneen kertaan vuoteen 2030 mennessä. Samalla tavoin uusimpien biokemiallisten tutkimusmenetelmien osaaminen on nyt hottia, mutta nekin muuttuvat moneen kertaan 20 vuodessa, Talwar selittää.

Siksi onkin olennaista opetella oppimista, nopeita sisäistämistekniikoita ja luovaa ongelmanratkaisua. – Pitää myös opetella sietämään tai "hallitsemaan" mutkikkaita tilanteita ja tekemään epävarmojakin päätöksiä. Myös tiimityö ja oman terveyden hallinta ovat tärkeitä, Talwar listaa.

– Näiden taitojen opettelua pitäisi painottaa niin koululaisille kuin viisikymppisille, hän huomauttaa. Elinikäinen oppiminen on olennaista, jos aikoo elää pitkään.

Jokaisen olisikin syytä ryhtyä oman elämänsä futurologiksi.

– Ehkä tärkeintä on, että jokaista ihmistä opetetaan tarkkailemaan horisonttia, puntaroimaan orastavia ilmiöitä, ideoita ja merkkejä siitä, mikä on muuttumassa, ja käyttämään tätä näkemystä oman tulevaisuutensa suunnitteluun ja ohjaamiseen, Talwar pohtii.

Oppiminenkin muuttuu

Rohit Talwar muistuttaa, että ihmisen tapa ja kyky oppia kehittyy. Samoin tekee ymmärryksemme aivoista ja tekijöistä, jotka vauhdittavat tai jarruttavat oppimista.

– Joillekin sosiaalinen media voi olla väkevä väline uuden tiedon sisäistämiseen, toisille taas kokemukseen nojaava tapa voi olla tehokkaampi, Talwar sanoo. Ihmisellä on monenlaista älyä, mikä mahdollistaa yksilölliset oppimispolut. Uskon, että oikealla tavalla käytetyt simulaatiot ja oppimistekniikat voivat nopeuttaa olennaisten tietojen ja taitojen omaksumista.

– Toisaalta olen huolissani siitä, että ihmisten kyky keskittyä yhteen asiaan heikkenee ja jokaisella tuntuu olevan kiire. Nopeampi ei aina tarkoita parempaa.

Talwarin mukaan nyt täytyykin olla tarkkana, että uusilla menetelmillä päästään yhtä syvään ja laadukkaaseen oppimiseen kuin aiemmin.

– Kukaan ei halua, että lentokoneinsinöörit hoitaisivat koko koulutuksensa Twitterin välityksellä, Talwar sanoo. – Ja ainakin minä haluan olla varma, että sydänkirurgini on paitsi käyttänyt paljon aikaa opiskeluun myös harjoitellut leikkaamista oikeilla kudoksilla, ennen kuin hän avaa minun rintalastani!

Elinikä venymässä yli sataan

Väkevimpiä tulevaisuutta muovaavia seikkoja on se, että ihmiset elävät entistä pidempään.

– Kehittyneissä maissa keskimääräinen eliniän odote kasvaa 40–50 päivää vuodessa. Useimmissa teollisuusmaissa nopeimmin kasvaa yli kahdeksankymppisten joukko, Rohit Talwar toteaa.

– Joidenkin väestöennusteiden mukaan alle viisikymppiset elävät 90 prosentin todennäköisyydellä satavuotiaiksi tai yli. Ja lapsemme elävät 90 prosentin todennäköisyydellä 120-vuotiaiksi, hän jatkaa.

Tämä tarkoittaa Talwarin mukaan sitä, että ihmisten pitää työskennellä 70-, 80- tai jopa 90-vuotiaiksi, mikäli aikovat elättää itsensä. – Puhumme siis 50–70 vuoden pituisesta työurasta, hän kiteyttää.

– Tiedämme, että nykyeläkkeet eivät tule kestämään – nehän on yleensä suunniteltu niin, että ihmiset eläköityvät 65-vuotiaina ja elävät sen jälkeen ehkä 5–10 vuotta. Nykyisillä järjestelmillä ei yksinkertaisesti ole varaa maksaa eläkettä, joka jatkuu 20–40 vuotta työnteon lopettamisen jälkeen.

 

10 globaalia muutosvoimaa

  • väestömuutokset
  • talouden epävakaus
  • politiikan mutkistuminen
  • markkinoiden globaalistuminen
  • tieteen ja teknologian vaikutuksen lisääntyminen
  • osaamisen ja koulutuksen uudistuminen
  • sähköisen median voittokulku
  • yhteiskunnallinen muutos
  • luonnonvarojen ehtyminen

10 orastavaa ammattia

  • kehonosien valmistaja
  • lisämuistikirurgi
  • seniori-iän wellnessasiantuntija
  • uusien tieteiden eetikko
  • nanohoitaja
  • avaruuslentoemäntä
  • vertikaaliviljelijä
  • ilmastonkääntäjä
  • virtuaalilakimies
  • digisiivooja

Lähde: Rohit Talwar, The shape of jobs to come, Fast Future 2010.
Futurologi Talwarin Fast Future Research laati tutkimuksen tulevaisuuden ammateista Britannian hallituksen tilauksesta.

Ikihitti: sairaanhoitaja

2010-luvun nopeimmin kasvavista ammateista kolmasosa kytkeytyy terveydenhoitoon, mikä heijastaa väestön ikääntymistä, arvioi Yhdysvaltain työministeriö 2012.

Eurostatin väestöskenaarion mukaan vuonna 2030 EU:n väestöstä neljännes on yli 65-vuotiaita. Suomen väestöllinen huoltosuhde, työllisten määrä verrattuna työvoiman ulkopuolisiin, on samassa laskelmassa tuolloin EU-maiden epäedullisin.

Kirsi Heikkinen on Tiede-lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 3/2012

getalife.fi 

Maailman ensimmäisellä tulevaisuuden työelämän simulaatiolla voit kokeilla opiskelu- ja elämänvalintojen mahdollisia seurauksia parinkymmenen vuoden aikajänteellä. Toteuttaja: Tulevaisuuden tutkimuskeskus Turun yliopistossa yhteistyökumppaneineen. 

Avoimet työpaikat 2032

Tämänkaltaisia töitä visioi brittiläinen tulevaisuudentutkija Rohit Talwar.

 

Wanted:

Virtuaalimarkkinoja!

Myy itsesi meille, heti.
U know what 2 do. Shop&Sell Inc.

 

3D-velhot

Me Wizarsissa teemme tajunnanräjäyttävää viihdettä koko pallomme tallaajille. Kehitämme nyt uutta reality-virtuaalipeliä, ja joukostamme puuttuu kaltaisemme hullu ja hauska hologrammisti sekä hauska ja hullu avatar-stylisti Jos tunnistat itsesi ja haluat meille hommiin, osallistu hakuroolipeliin ww3.wizars.com
Jos kysyttävää, @kuikka

 

Sinä sähköinen seniori, tule

digisiivoojaksi

Muistatko vielä Windowsin, Androidin tai iOSin? Jos, niin tarvitsemme sinua!
Tarjoamme yrityksille ja yksityisille retrodatan seulomis- ja päivityspalvelua, ja kysyntä on ylittänyt huikemmatkin odotuksemme. Haemme siis tiedostosekamelskaa pelkäämättömiä datakaivajia ja retrokoodareita Asiakkaidemme muinaisten kuva- ja tekstitiedostojen läpikäymiseen.
ww3.datadiggers.com

 

Impi Space Tours
vie vuosittain tuhansia turisteja avaruuteen.
Retkiohjelmaamme kuuluvat painottomuuslennot, kuukamarakävelyt sekä avaruusasemavierailut.
Jos olet sosiaalinen, monikielinen, energinen, palveluhenkinen ja tahtoisit taivaallisen työn, tule meille

avaruusmatkaoppaaksi!

Matkaan pääset heti seuraavalla lennollamme, joka laukaistaan Lapista 13.4.2032.
Ota siis kiireesti meihin yhteyttä:
@impispacetours.ella tai ww3.impispacetoursrekry.com

 

Jatkuva pula pätevistä
robottimekaanikoista.
ww3.fixarobo.com

 

Global Climate Crisis Management GCCM Inc
ratkoo ilmastonmuutoksen aiheuttamia paikallisia kriisejä Maan joka kolkalla.
Toimeksiantojen lisääntyessä tarvitsemme palvelukseemme

mikroilmastonkääntäjiä

Edellytämme ilmastonmuokkauksen ja hiilidioksidivarastoinnin uusimpien menetelmien erinomaista hallintaa. Tarjoamme ison talon edut ja vakituisen työn.
Hae: ww3.GCCMrekry.com

 

Pohjois-Euroopan sairaanhoitopiiri
North European Hospital District NEHD pitää huolta 80-miljoonaisen väestönsä terveydestä. Etsimme nyt osaavia

Sairaanhoitajia
Avoimia virkoja 156. Gerontologiaan erikoistuneet etusijalla.

Kyborgiaan erikoistuneita kirurgeja
Avoimia virkoja 31, joista 20 muisti-implanttien istuttajille.

Etälääketieteen erikoislääkäreitä
Avoimia virkoja 42.

Elinkorjaajia
Avoimia paikkoja 51. Edellytyksenä kantasoluteknikon ja/tai biosiirrelaborantin tutkinto.

Virtuaaliterapeutteja
Avoimia virkoja 28.

Lisätietoja ja haastattelurobotti ww3.nehdrekry.com

 

Etsimme vapaaehtoisia

likaajia

Euroopan terveydenedistämisorganisaation ja BeWell Pharmaceutics -yhtiön hankkeeseen, joka testaa julkisille paikoille levitettyjen hyötymikrobien tehokkuutta sairauksien ehkäisyssä.
ww3.likaonterveydeksi.org

 

Meissä on itua!™
Urbaanifarmarit tuottavat lähiruokaa puistoissa ja kerrostaloissa.
Viljelemme kattoja, parvekkeita ja seiniä. Vapaasti seisovia pystyporraspalstojamme voi asentaa mihin tahansa ulkotilaan.

Etsimme uusia

vertikaaliviljelijöitä

vihreään joukkoomme. Toimimme sovelletulla franchising-periaatteella: saat meiltä lisenssiä vastaan hyvän maineen, brändinmukaiset vesiviljelyalustat ja seiniin/katoille kiinnitettävät pystypeltopalstarakenteet pystytys- ja viljelyohjeineen. Viljelykasvit voit valita makusi mukaan. Sadon – ja sen myynnistä koituvan rahan – korjaat sinä!
Lue lisää ja ilmoittaudu ww3.urbaanifarmarit.org, someyhteisö: @urbaanifarmarinet

Uutuus
Laajennamme valikoimaamme ravintokasveista hiilidioksidinieluihin, joista peritään asiakkailta hiilidioksidijalanjäljen pienennysvastiketta. Jos haluat erikoistua mikroilmastotekoihin, osallistu online-infotilaisuuteemme ww3.urbaanifarmarit.org

 

Finnaerotropolis BusinessWorld
Businessmaailmamme sisältää Helsingin Metropolin lentokentän lisäksi 15 hotellia, neljä elokuvateatteria, kolme lääkäriasemaa, viisi hyperostoskeskusta, 160 toimistoa, kolme toimistohotellia, kylpylän, uimahallin, hiihtoputken, hevostallin ja sisägolfkentän.
Palkkaamme kunnossapitoyksikköömme tehokkaita

pandemianehkäisyyn

perehtyneitä siivoojia (vuorotyö)

sekä liikennevirtahallintaan järjestelmällisiä

logistikkoja

Klikkaa: ww3.finnaerotropolis.fi

 

Bioverstas
Valmistamme eksoluurankoja, vaihtoelimiä ja kehonosia. Hittituotteitamme ovat kantasoluista kasvatetut maksat sekä orgaaniset polvinivelet ja -kierukat.
Haemme nyt raajapajallemme

uusiokäden kasvatukseen erikoistunutta molekyylibiologia

Osaat erilaistaa ja kasvattaa kantasoluista koko yläraajan olkavarresta sormenpäihin. Viljelemäsi luut ja lihakset ovat lujia ja vahvoja mutta valmistamasi ihokudos kimmoisaa ja joustavaa. Tule ja näytä taitosi laboratoriossamme.
Näyttökokeet 10.3.2032 klo 12, osoitetiedot ja tulo-ohjeet sovelluksella gps.bioverstas

Kevään ihme pilkottaa pienissä sanoissa.

Talven jäljiltä väritön maisema herää eloon, kun iloista vihreää pilkistelee esiin joka puolelta.

Tätä kasvun ihmettä on aina odotettu hartaasti, ja monille ensimmäisille kevään merkeille on annettu oma erityinen nimityksensä, joka ei viittaa mihinkään tiettyyn kasvilajiin vaan nimenomaan siihen, että kysymys on uuden kasvun alusta.

Kasvin, lehden tai kukan aihetta merkitsevä silmu on johdos ikivanhaan perintösanastoon kuuluvasta silmä-sanasta. Myös kantasanaa silmä tai tämän johdosta silmikko on aiemmin käytetty silmun merkityksessä.

Norkko on ilmeisesti samaa juurta kuin karjalan vuotamista tai tippumista merkitsevä verbi ńorkkuo. Myös suomen valumista tarkoittava norua kuulunee samaan yhteyteen. Rennosti roikkuvat norkot näyttävät valuvan oksilta alas.

Lehtipuun norkkoa tai silmua merkitsevällä urpa-sanalla on laajalti vastineita itämerensuomalaisissa sukukielissä, eikä sille tunneta mitään uskottavaa lainaselitystä. Näin ollen sen täytyy katsoa kuuluvan vanhaan perintösanastoon.

Nykysuomalaisille tutumpi urpu on urpa-sanan johdos, ja samaa juurta on myös urpuja syövän linnun nimitys urpiainen.

Urpa-sanan tapaan myös vesa on kantasuomalaista perua, koskapa sana tunnetaan kaikissa lähisukukielissä.

Taimi-sanaa on joskus arveltu balttilaiseksi lainaksi, mutta todennäköisempää on, että se on kielen omista aineksista muodostettu johdos. Samaa juurta ovat myös taipua- ja taittaa-verbit.

Itu on johdos itää-verbistä, joka on ikivanha indoeurooppalainen laina. Oras puolestaan on johdos piikkiä tai piikkimäistä työkalua merkitsevästä indoiranilaisesta lainasanasta ora. Verso on myös selitetty hyvin vanhaksi indoiranilaiseksi lainaksi.

On mahdollista, että maanviljelytaitojen oppiminen indoeurooppalaisilta naapureilta on innoittanut lainaamaan myös viljakasvien alkuihin viittaavia sanoja.

Kevään kukkiva airut on leskenlehti. Vertauskuvallinen nimi johtuu siitä, että kasvi kukkii suojattomana ilman lehdistöä, joka nousee esiin vasta kukkimisen jälkeen. Vaatimattomasta ulkonäöstä huolimatta leskenlehden ilmestyminen on pantu visusti merkille, ja sille on kansankielessä kymmeniä eri nimityksiä. Yksi tunnetuimmista on yskäruoho, joka kertoo, että vanha kansa on valmistanut kasvista rohtoja etenkin hengitysteiden tauteihin.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 5/2018