Kun katsoo vaikka kiveä, on vaikea ymmärtää, että se on suurimmaksi osaksi tyhjää. Tieteessäkin ajatusta oli vaikea sulattaa.


Tieteessäkin ajatusta oli vaikea sulattaa.




Aine koostuu atomeista, jakamattomista perusosasista, jotka kieppuvat tyhjyydessä toisiinsa törmäillen. Näin päättelivät antiikin Kreikassa Leukippos ja Demokritos.

Jos siis aine koostuu osista, siinä pitää olla myös osasten välistä tyhjää tilaa. Tämän hyväksyminen oli ratkaiseva askel kohti aineen ymmärtämistä. Leukippos ja Demokritos tunnetaan atomien isinä, mutta he olivat samalla myös tyhjyyden isiä.

Kun luonnontieteen tutkimus uuden ajan alussa heräsi eloon, tyhjyyden mahdollisuus tyrmättiin niin pienessä kuin suuressakin mitassa. Eräät filosofit, vaikutusvaltainen René Descartes etunenässä, olivat tietävinään, että tyhjä avaruus on jo pelkkänä ajatuksena mahdoton. Tyhjyys on "ei mitään", eikä "ei mitään" voi olla olemassa.


Avaruuden täytti eetteri

Jotkut luonnontieteilijät yrittivät kyllä väittää ilmanpaineen pienenemisen ylemmäksi noustessa merkitsevän sitä, että jossain kohtaa ilma loppuu ja alkaa tyhjä avaruus. Painemittarin lasiputkeenkin näytti syntyvän tyhjiö, kun elohopean pinta laskeutui sen sisässä ilmanpaineen määräämälle tasolle. Mutta Descartesin filosofin ja matemaatikon sana painoi enemmän: tyhjyyttä ei ole olemassa, aine on luonteeltaan jatkuvaa.

Descartesin mukaan avaruuden täytti näkymätön aine, eetteri. Tavallinen aine muodostui tämän eetterin tihentymistä, pyörteistä.

Eetteriteoriasta tuli yleisesti hyväksytty oppi. Vasta kun fyysikot ja kemistit parisataa vuotta myöhemmin aloittivat aineen järjestelmällisen kokeellisen tutkimisen, aineen atomirakenne alkoi pikkuhiljaa paljastua ja eetteri sai väistyä.


Kemistit keksivät atomin

Englantilainen kemisti John Dalton toi atomit takaisin luonnontieteisiin. Hän esitti 1805, että kemiallisten reaktioiden systematiikka on selitettävissä olettamalla alkuaineiden koostuvan alkeellisista osista, atomeista.

Kunkin aineen atomeilla on niille tunnusomainen massa. Kemiallisessa reaktiossa atomit muodostavat molekyylejä - ajateltiin, että niissä on ikään kuin koukkuja ja lenkkejä, joiden avulla ne kytkeytyvät toisiinsa.

Fyysikot eivät aluksi pitäneet Daltonin atomiteoriaa uskottavana saati hyödyllisenä. Niitä harvoja, jotka väittivät toista, arvosteltiin ankarasti.

Eräs johtava fysiikan lehti kielsi Ludwig Boltzmannia kirjoittamasta atomeista ja molekyyleistä muina kuin pelkkinä teoreettisia tarkasteluja helpottavina oletuksina. Boltzmann oli kehittänyt  kaasuille tilastollisen teorian, joka oli ensimmäinen merkittävä aineen mikrorakenteeseen perustuva fysiikan teoria.


Einstein antoi tukea

Albert Einstein oli atomipuolueen innokas kannattaja. Hän sai fyysikkokunnan lopulta hylkäämään eetterin ja uskomaan, että atomit ja molekyylit ovat aineen todellisia osia, eivät pelkkää teoreettikkojen kuvittelua.

Einstein julkaisi 1905 tutkimuksen molekyylien törmäyksistä nesteessä uiskenteleviin pieniin ainehiukkasiin. Kun tällaista hiukkasta tarkastelee mikroskoopilla, sen huomaa tekevän satunnaista siksakliikettä. Ilmiö oli tunnettu jo pitkään, mutta kukaan ei osannut selittää sitä. Einstein väitti liikkeen johtuvan molekyylien törmäyksistä hiukkaseen ja perusteli väitteensä Boltzmannin tilastollisen teorian avulla.

Silloin tällöin - Einstein laski kuinka usein - hiukkasen toiselle puolelle iskeytyy huomattavasti enemmän molekyylejä kuin vastakkaiselle puolelle ja hiukkanen saa kovan potkun enemmistön määräämään suuntaan. Tämä selittää hiukkasen poukkoilun.

Tarkat mikroskooppiset mittaukset varmistivat pian Einsteinin laskelmat oikeiksi. Myös atomien ja molekyylien koolle pystyttiin näiden mittauksien perusteella esittämään arvio, kuten Einstein oli ennakoinut.


Atomista irtosi osia

Atomi tarkoittaa kreikan kielessä jakamatonta, mutta fyysikot saivat huomata, etteivät atomit olleet nimensä veroisia. J. J. Thomson tutki niin sanottuja katodisäteitä eli sähkökentän metallista irrottamia hiukkasia ja päätteli niiden olevan atomin osia, elektroneja. Tämä tapahtui jo 1897. Samoihin aikoihin löydettiin  uraanin lähettämä beetasäteily, jossa myös on kyse elektroneista.

Aineesta tiedettiin irtoavan myös isompia osia. Ernst Rutherford huomasi, että eräät radioaktiiviset aineet lähettävät beetasäteilyn lisäksi heliumia, toiseksi kevyintä alkuainetta. Hän kutsui tätä säteilyä alfasäteilyksi.

Säteilyn ominaisuuksia selvitettiin tutkimalla, miten alfahiukkasten kulku muuttuu, kun ne ammutaan ohuen metallikalvon läpi. Tehtiin yllättävä havainto: suurella nopeudella metallikalvoon osuvat hiukkaset ponnahtivat silloin tällöin takaisin tulosuuntaansa.


Aine keskittyi ytimeen

Rutherford päätyi eri vaihtoehtoja tutkittuaan siihen, että atomissa on kova ydin, johon lähes kaikki atomin aine on keskittynyt. Kun jotkin alfoista sattuivat osumaan tähän pieneen mutta raskaaseen ytimeen, ne kimposivat siitä takaisin kuin jalkapallo maalitolpasta.

Heti ei huomattu, että aineen rakenteen selvittämisessä oli tehty suurin edistysaskel sitten muinaisten kreikkalaisten atomihypoteesin.

Atomi koostuu pienestä ytimestä ja ydintä tuhansia kertoja kevyemmistä elektroneista sekä suunnattomasta määrästä tyhjää tilaa niiden välillä. Jos ydin olisi jalkapallo, hiekanjyvän kokoiset  elektronit kiertelisivät sitä satojen metrien etäisyydellä.

Tätä kuvaa ei alkuun pidetty uskottavana. Ongelma oli atomin pysyvyys: miten moinen hutera rakennelma voisi säilyä ehjänä ja muodostaa kiinteää ja kovaa ainetta, kuten kiveä ja rautaa? Eikö sittenkin uskottavampi ollut esimerkiksi Thomsonin esittämä malli, jossa atomit olivat umpiaineisia palloja, vaikka se ei näyttänytkään selittävän alfahiukkasten siroamista taaksepäin.

Kiistelty näkemys atomin rakenteesta sai pian tuekseen uuden teoriaan, kvanttimekaniikan - josta niin ikään kiisteltiin alkuun. Se kuitenkin selitti mainiosti, miksi atomi on pysyvä, vaikka on tyhjää täynnä (ks. s. 36).


Jukka Maalampi on Jyväskylän yliopiston fysiikan professori.

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 
Viestejä25796
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.