Luku
3. Mikromaailma: atomien sisäinen maailma[1]
Tietokonemaailmassa kaikki muodostuu nollasta ja ykkösestä, 0 ja 1, ja näiden avulla pystytään välittämään kaikki informaatio, liikkuvia kuvia ja ääntä myöten.
Samoin todellisen maailman voidaan ajatella koostuvan atomeista ja tyhjästä. Tällä tavoin pystytään varsin hyvin kuvaamaan maailma kemian kaavoista (H2 O jne) aina galakseihin asti.
Kuitenkin maailma on hiukan monimutkaisempi. Atomeilla on myös liikettä, jolla on energiaa, mistä esimerkiksi lämpö muodostuu. Atomien sisällä on vielä pienempiä hiukkasia, elektronit, protonit ja neutronit, ja atomien sisällä ja välissä on erilaisia vaikuttavia voimia. Sisäiset voimat voidaan käsittää joko säteilyksi tai sitten vielä pienemmiksi hiukkasiksi kuin elektronit, protonit ja neutronit. Tosin sekä ”säteily” että ”hiukkanen” ovat keskimaailman käsitteitä, kvanteista, heikkovoimasta, vahvavoimasta jne tai joistakin aivan uusista asioista on puhuttava näitä asioita kuvattaessa.
Samoin on muutakin pidempivaikutteista säteilyä ja voimavaikutusta, mm röntgensäteily, radioaktiivinen säteily, valo, painovoima, sähkö jne.
Joskus ajateltiin, että maailma koostuu jakamattomista atomeista ja tyhjästä, mutta nykyään ei voida ajatella että atomit olisivat jakamattomia tai että mitään tyhjää olisi olemassa.
Atomien kohdalla menee raja, milloin todellisuutta kuvaavan teorian tulee ilmeisesti olla erilainen mikromaailmassa ja keskimaailmassa, ellei sitä kuuluisaa yhtenäisteoriaa, kaiken teoriaa, keksitä. Elektronit voivat esimerkiksi olla kahdessa paikassa yhtä aikaa, mikä ajan ja paikan maailmassa on mahdotonta, mistä näkee, että mikromaailman kuvaamiseksi tarvitaan epäsovinnainen logiikka ja matematiikka, mutta tämä ei silti tarkoita, etteikö meidän maailmassamme ajan ja paikan lait toimisi, ne ovat siinä mielessä kovia tosiasioita joka tapauksessa.
Myös aine voidaan muuttaa energiaksi ja päinvastoin. Mutta vain mikromaailman konstein, atomifysiikan konstein, ei tavallisella ajan ja paikan fysiikalla. Alkemistit eivät edes periaatteessa olisi voineet muuttaa muita aineita kullaksi, vaikka se atomifysiikan keinoin on mahdollista. Keskimaailmassa pätee atomiteoria ja newtonilainen mekaniikka, mutta atomeja pienemmässä maailmassa pitää ottaa käyttöön jokin energiateoria, kvanttiteoria, hiukkasteoria, voimateoria tms, jota nykyinen fysiikka on lähestymässä kvanttien, kvarkkien, heikkovoiman ym uusien keksintöjen ja käsitteiden avulla.
Pitäisi jotenkin päästä selvyyteen, mitkä ovat varsinaisesti kaiken aineen ja energian peruselementit ja miten aine ja energia käyttäytyvät tässä mikromaailmassa, tai paremminkin että mikä siellä käyttäytyy ja millä tavalla, ja miten pitempimatkainen säteily vaikuttaa ja mistä se lähtee atomitasolla.
Nämä ovat fysiikan tehtäviä ja niitä yritetään aktiivisesti eri puolilla maapalloa. Näissä asioissa filosofien pitäisi nöyrästi tutustua hiukkasfysiikkaan, mitä professori Jaakko Hintikka on kuulemma syvällisesti tehnyt, eli on siis näyttänyt oivaa esimerkkiä, ja fyysikkojen puolestaan olisi hyvä tutustua filosofiaan.
Tähän soppaan voisi silti huippufysiikan matematiikasta tietämätönkin heittää muutamia filosofisia oivalluksia:
3.1.
Mitä tiedetään ja mitä ei tiedetä
Aina kannattaa miettiä, mitä tiedetään ja mitä ei tiedetä, ja sitten miettiä loogiset vaihtoehdot sille, miten asiat voisivat olla niiden vielä tuntemattomien asioiden kohdalla, minkälainen teoria niistä pitäisi muodostaa, sen tiedon pohjalla mitä on olemassa. Tähän tarvitaan fysiikan syvällistä tuntemusta ja se on siksi tässä mahdotonta. Koska tämä alue on todella vaikea ja monitahoinen ja yllättävä, filosofian tuntemuksesta voi olla suurta apua, niin kuin tämän luvun tarkoitus lähinnä on osaltaan osoittaa.
3.2.
Kuinka pitkälle kappaleteorialla, kuinka pitkälle energiateorialla
Voidaan tutkia, kuinka pitkälle atomien ja molekyylien suuntaan (isompaan suuntaan) päästään energiateorialla, voimateorialla, kvanttiteorialla; ja kuinka pitkälle sitten taas atomiteorialla, kappaleteorialla, hiukkasteorialla energian suuntaan (pienempään suuntaan), ja millä alueella molemmanlaiset teoriat toimivat.
Tämä varmaankin on silti jo tehty ja kvanttiteoria on jo ehkä tämän ajatuksen ylittänyt. Kuitenkin tämän rajan huolellinen vetäminen saattaisi selkeyttää ajattelua. Esimerkiksi fotoneista, joka siis on jonkinlainen hiukkanen, puhuminen tuntuu kummalliselta, turhalta, valon kohdalla, kun valo selvästi enemmänkin on säteilyä, energiaa, voimaa, aaltoliikettä eikä ainetta, kappaleita. Tämä kuitenkin osoittaa, että kappaleteorialla päästään aika pitkälle energiankin suuntaan ja sama toiminee toistekin päin ja asian miettiminen voi selkeyttää ymmärrystä siitä, minkälaisista entiteeteistä mikromaailmassa oikein on kysymys. Kvanteista ei tiedetä mitä ne oikein ovat, muttei niiden tarvitsekaan olla mitään sellaista mikä voitaisiin yksiselitteisesti kuvata normaaleilla keskimaailman käsitteillä.
3.3.
Peruselementit
Peruselementit
x, y, z, ….. ö
jotka voivat olla ainetta tai energiaa, hiukkasia tai voimia, siis osa toista ja osa toista tai kaikki siltä väliltä tai jotain muuta (”eetteriä”, ”säiettä” tai ”madonreikää” tms), ja jotka vielä ovat meille tuntemattomia, ovat kuitenkin ikuisia ja muuttumattomia tai muuttuvia jollakin säännöllisellä, välillä tasapainotilan saavalla tavalla. Sekä luominen että kehitys koskevat näiden järjestämistä ja järjestymistä, mutteivät niiden luonnetta eivätkä laatua, määrää eikä olemassaoloa.
Näissä peruselementeissä yhdistyvät uudella, meille vielä tuntemattomalla tavalla avaruus (paikka), aika, liike, kappaleet ja energia. Ehkä nämä kategoriat eivät mikromaailmassa enää päde ollenkaan, vaan siellä on kokonaan toisenlaiset entiteetit. Toisaalta juuri nämä voivat osaltaan olla niitä peruselementtejä, ainakin ne ovat peruskäsitteet ja peruskategoriat. Nopeus (N) esimerkiksi on sitten jo niiden funktio, ajan (A) ja liikkeen (L) funktio:
N = ¦(A,L)[2]
Kun joku on väittänyt ettei aikaa oikeasti ole olemassa ollenkaan, niin liike (ja näin myös nopeus) on sitten kuitenkin ja aika sillä tavoin aina mukana. Koettakaapa pysähtyä tässä pyörivässä maailmassa! Maapallo pyörii akselinsa ympäri ja kiertää aurinkoa, aurinko pyörii galaksimme keskustan ympäri ja galaksimme liikkuu johonkin suuntaan sekin.
Aineen peruselementti on atomi ja elollisten olentojen peruselementit ovat DNA ja solu. Tietoinen olento on ehkä ihmisolentojen peruselementti, mutta muuten emme oikein vielä voi sanoa paljon mitään peruselementeistä vielä. Kuut, planeetat, tähdet, tähtisumut, galaksit ja galaksijoukot lienevät myös olevaisen peruselementtejä, aineella on taipumusta kokoontua tällaisiin tasapainotiloihin kaikenlaisten kaaostilojen jälkeen.
Räjähdys, kaaos ja järjestyminen sen jälkeen ovat myös peruselementtejä, toistuvia perustiloja. Elämä ja kuolema, ja ikuinen elämä kirkastetuille olennoille toisaalta ja kadotetuille toisaalta, ovat jonkinlaisia peruskategorioita myös. Mutta nyt mentiin jo taas huomaamatta keskimaailmaan ja makromaailmaan ja peräti taivaaseen asti[3]. Palataan asiaan.
3.4.
Matematiikan ja todellisuuden ero: pienin mahdollinen väli
Matematiikassa ja todellisuudessa on se ero, että matematiikassa ainetta ja etäisyyttä voidaan jakaa loputtomasti pienempiin osiin ja väleihin, mutta todellisuudessa on olemassa pienin mahdollinen väli pienimmille mahdollisille kappaleille, ja tämän mitan käyttämisen ja tutkimisen luulisi olevan hyödyllistä mikromaailman teorian luomisessa. Pienin ja suurin väli (Katso myös luku 5.4.3) lienevät myös jollakin tavoin olevaisen perusrakenteita, peruselementtejä.
Taas mentiin keskimaailmaan! Tämä ei ehkä koske mikromaailmaa ollenkaan, vaan juuri siinä kohdalla siirrytään mikromaailmaan kun pienempää väliä ei enää ole kappaleille eivätkä atomiteorian ja kemian kaavat enää päde, ei voida enää puhua kappaleista eikä väleistä vaan tarvitaan uudenlainen käsitejärjestelmä, mikromaailman käsitejärjestelmä. Toisaalta selkeyttää varmaan ajattelua huomattavasti, kun tämä raja ymmärretään tärkeäksi, siinä on erittäin tärkeä rajaviiva maailmankaikkeudessa. Se raja tuntuisi menevän atomin kohdalla, atomi on vielä selkeästi ainetta, mutta protonista, neutronista ja elektronista, puhumattakaan kvarkeista, ei voi enää sanoa mitä ne oikein ovat.
3.5.
Mikromaailmassa matematiikka on epäsovinnainen
Niin kuin on jo sanottu, ajan ja paikan lait eivät päde mikromaailmassa ja sillä alueella on luotava sinne sopiva ajatusmaailma ja matematiikka, jonka täytyy olla ja joka saa olla epäsovinnainen, mutta jonka kuitenkin on vastattava sen maailman tosiasioita. Mikromaailman matematiikka on rakennettava sen maailman tunnettujen tosiasioiden pohjalta eikä niin että muualta tuntemamme fysiikan matematiikka pakotettaisiin sinne. Voi olla, että tämä jätetään tekemättä atomifysiikassa. Toisaalta otetaan epäsovinnainen matematiikka (neljäs tai useampiakin ulottuvuuksia), toisaalta tuodaan kuitenkin fysiikkaa keskimaailmasta ja makromaailmasta katsomatta tosiasioita puhtaasti sellaisina kuin ne ovat mikromaailmassa ja sitten vasta tällä tavalla luodun uuden teorian pohjalta. Siis tehdään jossakin kohden huomaamatta Ptolemaioksen virhe – planeettojen ratojen pitää olla ympyröitä. Hiukkasten fysiikan matematiikassa sisällä oleva ei sitä virhettä enää huomaa, on indoktrinoitu, hypnoosissa; ja ulkopuolella oleva törmää liian korkeaan matematiikkaan pystyäkseen keskustelemaan samalla tasolla.