Emme tiedä, kuka keksi pyörän, mutta nykykeksijät yrittävät päästä siitä eroon.

Teksti: Kalevi RantanenEmme tiedä, kuka keksi pyörän, mutta nykykeksijät yrittävät päästä siitä eroon.

Kuvittele maailma, jossa pyörä on siirtynyt museoon. Autot liukuvat hiljaa suhisten ilmatyynyjen päällä. Aurinkokennot näyttävät samoilta kuin nyt, mutta tuulimyllyjen siivet ovat kadonneet. Tilalle on rakennettu pietsopuita, joiden tekolehdet havisevat tuulessa ja tekevät sähköä värähdysliikkeestä.

Automaattiset ydinvoimalat, joissa ei ole yhtään liikkuvaa osaa, muuttavat lämpöä suoraan sähköksi. Maailma, jossa ei olisi lainkaan pyöriviä koneita, jää ajatuksen tasolle, ainakin nähtävissä olevassa tulevaisuudessa. Niin hyvä keksintö pyörä on. Ajatuskoe kannattaa silti tehdä, koska joissakin paikoissa on lähes pakottava tarve päästä eroon kaikesta pyörivästä. Juuri nyt näemme selvimmin tietokoneissa, miten pyörä antaa tietä liikkumattomille osille.

Sähkö voittaa liikkeen

Vaikka elektroniikka on korvannut kirjoitus- ja laskukoneiden mekaniikan, pyöriä on silti paljon jäljellä. Massamuisti on tavallisesti nopeasti pyörivä kiekko, josta luetaan ja jonne kirjoitetaan tietoa lukupään avulla. Lukupää on mekaaninen varsi, jonka siirtyminen kiekolla paikasta toiseen vie aikaa. Kilpailijaksi on noussut kiinteä ssd-levy (solid-state-drive), jossa ei ole liikkuvia osia. Data luetaan ja kirjoitetaan sähköisesti.

Hankalin hyrrä tietokoneessa on tuuletin. Sitä tarvitaan, koska yhä tehokkaammilla koneilla on taipumus tuottaa yhä enemmän lämpöä.

Yhdysvaltalaisen Purduen yliopiston tutkijat Dan Schlitz ja Vishal Singhal saivat pari vuotta sitten kansallisen tiedesäätiön palkinnon tuulettimesta, jossa siipien sijaan ilmaa liikuttavat sähköiset hiukkaset.

Uudessa tuulettimessa on sähkölankoja, jotka ionisoivat ympäröivää ilmaa. Ionit liikkuvat sähkökentässä ja nappaavat muita hiukkasia mukaansa. Tavalliseen tuulettimeen verrattuna laitteen koko pienenee neljäsosaan ja ilmavirran nopeus kolminkertaistuu.

Ydinvoimalasta hullunvarma

Japanilaiset ovat suunnitelleet voimalan, joka toimii automaattisesti kymmenen vuotta ja jota on melkein mahdotonta saada hajalle. Voimalan, nimeltään Rapid-L, salaisuus on kaikkien liikkuvien ja pyörivien osien puuttuminen. Mekaanisten sauvojen sijasta reaktoria säätävät nesteet ja kaasut.

Kiinnostavinta on, että voimalan tavanomaisetkin osat ovat liikkumattomia. Tavallisen sähkögeneraattorin tilalla on lämpösähköelementti, joka muistuttaa ulkonaisesti aurinkokennoa – valon sijasta elementti vain muuttaa sähköksi lämpöä.

Reaktorista lämmön tuo elementteihin nestemäinen metalli, jota pumpataan magnetohydrodynaamisella pumpulla.

Lämpösähkö taloudelliseksi

Etenkin avaruustekniikassa lämmöstä on tuotettu sähköä pitkään. Uutta on hyöty­suhteen ja yleisen taloudellisuuden paraneminen.

Suomalaiset ovat olleet mukana kehittämässä materiaaleja lämpösähkön tuotantoon. Professori Michael Gasik Aalto-yliopiston materiaalitekniikan laitoksesta kertoo, että japanilaiset rakensivat jo 2003 lämpösähkögeneraattorin, joka ottaa polttomoottorin pakokaasuista lämpöä yhdeksän prosentin hyötysuhteella. Perinteisten, avaruusluotaimissa käytettyjen generaattorien hyötysuhde on noin viisi prosenttia.

Massachusettsin teknisen yliopiston MIT:­n tutkijaryhmä professori Peter Hagelsteinin johdolla sai viime vuonna pienen laboratoriolaitteen tuottamaan sähköä peräti 40 prosentin hyötysuhteella eli yhtä tehokkaasti kuin hyvä lämpövoimala. Voi olla, että matalampikin hyötysuhde riittää, jos laitteet saadaan tarpeeksi halvoiksi. Hagelsteinin ryhmä käytti lämpösähköelementissä eksoottista kvanttipistemateriaalia.

Pietsopuistosta energiaa

Jos valoa ja lämpöä pystytään muuntamaan suoraan sähköksi, niin miksei tuultakin. Kiinan Luoteisen teknisen yliopiston ja Yhdysvaltain Cornellin yliopiston tutkijaryhmä esitteli viime vuonna keinotekoisen puunlehden, joka tuottaa sähköä pietsosähköiseen ilmiöön perustuen.

Pietsosähköisyys tarkoittaa, että mekaaninen jännitys, esimerkiki puristus, synnyttää aineeseen sähköisen jännitteen. Ilmiö syntyy kiteissä, joiden mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet ovat erilaiset eri suunnissa.

Tutkijat testasivat pietsosähköisiä tekolehtiä tuulitunnelissa ja saivat syntymään pieniä sähkövirtoja. He ovat visioineet tekopuita, joissa on satojatuhansia lehtiä. Jos pietsopuu toteutettaisiin nykytekniikalla, se synnyttäisi painoonsa nähden kymmenesosan kaupallisen tuuliturbiinin tehosta.

”Tuulikennot” ovat nyt samassa kehitysvaiheessa kuin aurinkokennot 50 vuotta sitten. Näemme ehkä pietsopuistoja muutaman vuosikymmenen kuluttua – elleivät sitten materiaalitekniikan edistysaskeleet tee sähköpuista totta jo aiemmin.

Auto jäi haaveeksiKuuluisa tieteiskirjailija Arthur C. Clarke ennusti 1962, että 1990-luvulla yleistyvät liikennemerkit, joissa lukee: ”Pyöräkulkuneuvot kielletty tällä moottoritiellä”. Clarke uskoi, että niin autot kuin laivatkin korvataan ilmatyynyaluksilla. Sveitsistä tulee merenkulkumaa. Jokamiehen oikeuksista syntyy känää, kun kaupunkilaiset pääsevät vaivattomasti kulkemaan niityillä ja pelloilla.

Toisin kävi. Toistaiseksi on paljon vaikeampi ohjata ilmavirtoja kuin pyöriä.Brittiyritys Neoteric on tehnyt ilmatyynyaluksia Clarken kirjojen ilmestymisestä asti. Tyypillinen esimerkki tuotteista on nelipaikkainen alus, joka kulkee 56 kilometriä tunnissa ja kuluttaa polttoainetta yli 20 litraa satasella.

Jonakin päivänä ilmaa ehkä opitaan hallitsemaan niin, että Clarken haave pyörättömästä autosta toteutuu. Rank Xeroxin tutkija David Biegelsen työtovereineen rakensi kymmenen vuotta sitten laitteen, joka telojen sijasta kuljettaa paperia ilmasuihkuilla. Kiinnostavinta oli idea panna tuhannet ilmasuuttimet toimimaan kuin muurahaiset, ilman keskitettyä ohjausta mutta silti koordinoidusti.

Myöhemmin Biegelsenin tutkimuksesta ei ole kuulunut mitään. Idea ehkä ennakoikin tulevaisuutta.

Pyörätöntä tekniikkaa nyt– Taskulaskin– Monet tietokoneiden osat– Maglev-junat– Raketit – Laserit ja vesisuihkut sahojen ja porien tilalla

Pyörättömiä mahdollisuuksia–Magnetohydrodynaaminen generaattori–Magnetohydrodynaamiset propulsiokoneet potkurien tilalle laivoihin–Patoputkimoottorit nopeisiin lentokoneisiin, mukaan luettuna avaruuslentokoneet–Tietokone kokonaan ilman pyöriviä osia–Tulostin ilman pyöriviä osia–Ydinvoimala ilman pyöriviä ja muita liikkuvia osia

Mitä etua pyörättömyydestä?– Luotettavuus– Turvallisuus– Kulumattomuus– Pieni energiankulutus– Pienet mitat– Suuri nopeus– Automatisoinnin mahdollisuus

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

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 
Viestejä25799
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 
Viestejä1194
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.