Lontoossa, Kensingtonissa sijaitseva The Science Museum on maailman toiseksi vanhin tiedettä ja teknologiaa esittelevä museo. Se on perustettu vuonna 1857. Kolmantena iässä on Deutsches Museum (1903) Münchenissä, kun voiton vie Pariisissa oleva, vuonna 1794 perustettu Musée des Arts et Métiers.

Lontoon tiedemuseon nimi oli välillä Suuri Patenttimuseo, koska sen kokoelmissa oli lähinnä keksintöjä.

Museon kokoelmissa on nyt yli 300 000 esinettä, joiden joukossa on Apollo-kuualus, maailman vanhin höyrykone, Charles Babbagen tekemä tietokoneen esi-isä, Frank Whittlen suunnittelema ensimmäinen suihkumoottori, jäljennös Francis Crickin ja James Watsonin DNA:n rakennemallista, Mika Häkkisen kolaroima Formula 1 -auto ja paljon muuta.

Museo on ehdottomasti suositeltava käyntikohde Lontoossa jokaiselle tieteestä ja tekniikasta kiinnostuneelle, mutta jos et ehdi tai pysty singahtamaan nyt Brittein saarille, niin museoon pääsee tutustumaan erinomaisella 360°-sivustolla: 360tour.sciencemuseum.org.uk

Muita virtuaalikäyntejä:

The Smithsonian National Museum of Natural History (USA)

The Museo Galileo (Italia)

Musée des Arts et Métiers (Ranska)

Deutsches museum (Saksa)

Esimerkiksi Lieben-putki, varhainen katodisädeputki, oli todellisuudessa Eugen Reiszin ja Siegmund Straussin aikaansaannos. He kuitenkin sattuivat olemaan Robert von Liebenin palkkalistoilla, joten uudenlaisen tyhjiöputken patentti kirjattiin kaikkien kolmen nimeen – ja silti se tunnetaan Lieben-putkena.

Fysiikasta ja kemiasta tuttu Avogadron vakio, joka kertoo, kuinka paljon hiukkasia on moolissa ainetta, on nimetty Amadeo Avogadron mukaan. Käsitteen otti käyttöön Jean Perrin yli 50 vuotta Avogadron kuoleman jälkeen.

Magnetismiin liittyvä Curie-piste eli lämpötila, jossa aineen magneettisuus katoaa, on saanut nimensä Pierre Curielta, vaikka ilmiön havaitsi ensimmäisenä Claude Pouillet.

Ja mantereen nimenä tunnettu Amerikka juontuu Amerigo Vespuccista, vaikka hän ei suinkaan ollut uuden maanosan ”löytäjä”. Ei sitä tietenkään ollut myöskään Kristoffer Kolumbus, sillä Atlantin tuolla puolen asusti alkuperäiskansoja jo kauan ennen eurooppalaisten harhautumista ”uuden maailman” rannikolle.

Stiglerin laki myös todistaa itse itsensä, sillä sen muotoili ensimmäisenä Stiglerin maanmies, sosiologi Robert Merton.

Kalium-40 (⁴⁰K) on kaliumin radioaktiivinen isotooppi, täysin luontainen aine, jota on kaikissa elintarvikkeissa, joissa on runsaasti kaliumia.

Kaikessa luonnollisessa kaliumissa on noin 0,0118 prosenttia tätä kaliumin isotooppia. 

Banaanit ovat tunnettuja korkeasta kaliumpitoisuudestaan; yhdessä banaanissa on noin 422 milligrammaa kaliumia ja siitä radioaktiivista isotooppia noin 0,05 milligrammaa.

Sitäkin enemmän kaliumia on perunoissa (noin 751 milligrammaa per peruna, koosta luonnollisesti riippuen), pavuissa (valkoisissa pavuissa jopa 1189 milligrammaa 2,5 desilitrassa), vihreissä vihanneksissa (pinaatissa noin 839 milligrammaa 2,5 desilitrassa keitettyä pinaattia) ja avokadoissa (noin 975 milligrammaa).

Tomaattikastikkeessa on myös runsaasti kaliumia, kuten maitotuotteissa ja kuivahedelmissä.

Banaaneita tai muita elintarvikkeita ei kuitenkaan kannata karsastaa tuon äärimmäisen pienen säteilyn vuoksi, koska sinussa itsessäsi on myös kaliumia. Keskimääräinen ihminen sisältää 16 milligrammaa Kalium-40 -isotooppia, joten olet noin 280 kertaa radioaktiivisempi kuin on banaani.

Kalium-40:n lisäksi ympärillämme on myös muita lievästi radioaktiivisia aineita, kuten hiilen isotooppia Hiili-14 (¹⁴C). Sitä käytetään muun muassa historiallisten esineiden ja löytöjen ajoittamiseen, koska Hiili-14:n puoliintumisaika  tiedetään tarkasti (5730 vuotta) ja sitä tutkimalla voidaan määrittää varsin tarkasti milloin näyte on syntynyt.

Hiili-14:n suhteellinen osuus ilmakehän hiilestä on noin 1 osa biljoonasta (0,000 000 000 1 %). Tämä pieni määrä johtuu siitä, että hiili-14 syntyy ilmakehässä kosmisen säteilyn vaikutuksesta.

Lisäksi luonnossa esiintyy luontaisesti muun muassa jalokaasu radonia (²²²Rn), joka voi kertyä taloihin ja aiheuttaa terveysriskejä, kuten keuhkosyöpää. Radionia syntyy Uraani-238:n (²³⁸U) ja Torium-232:n (²³²Th) hajoamisesta maaperässä ja kallioperässä, eli myös näitä pitkäpuoliintumisaikaisia alkuaineita on ympäristössämme.

Vähän, mutta kuitenkin.

Myös ihminen on toiminnallaan tuottanut harmiksemme muutamia radioaktiivia aineita. 

Tritiumia käytetään esimerkiksi ydinvoimaloissa ja valaistuksessa, kuten kellotaulujen valaisussa. Cesium-137 (¹³⁷Cs)  ja Strontium-90 (⁹⁰Sr) ovat ydinreaktoreiden ja ydinaseiden räjähdysten tuotteita.

Näidenkin pitoisuudet ovat yleensä niin pieniä, ettei niistä ole haittaa. 

Olemme koko ajan myös muunlaisen ionisoivan säteilyn kohteena. Meihin osuu jatkuvasti avaruudesta tulevia kosmisia säteitä, etenkin kun olemme lentokoneessa tai korkeilla paikoilla, ja saamme pienenpieniä määriä röngen- ja gammasäteitä mm. lääketieteellisissä kuvauksissa.

Suomalaisten keskimääräinen vuotuinen säteilyannos on noin 5,9 millisievertiä (mSv). Terveysvaikutusten riski alkaa nousta vasta noin 100 mSv:n tasosta. Kun annos menee sen päälle, on syöpäriski suurempi, mutta edelleen lähinnä tilastollinen. Vasta yli 200 mSv:n annos voi johtaa selkeisiin terveysvaikutuksiin, kuten lisääntyneeseen syöpäriskiin ja mahdollisesti varhaisiin oireisiin kuten väsymykseen ja pahoinvointiin.

Kun annos on yli 1000 mSv, säteilysairauden riski on olennainen. Henkilö voi oksennella ja ripuloida, ja pitkäaikaiset sairaudet kuten syöpä ja leukemia ovat todennäköisempiä.

Yli 5000 mSv:n annos voi olla tappava, erityisesti jos se saadaan lyhyessä ajassa. Kuolettava säteilyannos on noin 10 000 mSv tai enemmän, aiheuttaen vaikean säteilysairauden, joka voi johtaa kuolemaan ilman hoitoa.

Tällaisia annoksia säteilyä ei kukaan saa luonnollisesti.

Painovoima vaikuttaa moniin arkisiin ilmiöihin, emmekä tule edes ajatelleeksi painovoiman olemassaoloa.

Esimerkiksi lämmön siirtyminen: lämmin ilma nousee ylöspäin ja kylmempi ilma laskeutuu alaspäin. Ilmiö pitää talojen ilmanvaihtoa toiminnassa, viilentää laitteita ja on laajemmin ilmakehän kierron sekä sääilmiöiden taustalla.

Tämä näkyy myös palamisessa. Kynttilän liekin muoto tulee siitä, että palamisessa syntyvät palokaasut nousevat ylöspäin ja venyttävät liekin korkeaksi, kauniisti lepattavaksi kellertäväksi valoilmiöksi.

Jos kynttilän sytyttää avaruusasemalla, missä vallitsee painottomuus (tai mikropainovoima, jos ollaan ihan tarkkoja), niin liekistä tulee tylsä, sinertävä pallo. 

Alla on muutamia videoita, joissa näytetään miten kynttilä ja liekki yleisesti palaa avaruudessa.

Lasketaan!

Yhden pilven tilavuus saattaa olla kuutiokilometrin luokkaa. Se kuulostaa suurelta luvulta, mutta jos pilvi on jotakuinkin kilometrin kanttiinsa, niin siitä tulee tuo 1 km³. Siis 1000 x 1000 x 1000 kuutiometriä.

Pilvet koostuvat pääasiassa pienistä vesipisaroista tai jääkiteistä, jotka leijuvat ilmassa. Pilven keskimääräinen tiheys on noin 0,5 g/m³, mikä on noin 0,4 % vähemmän kuin ilma pilvien ympärillä. Koska pilvi on ilmaa kehyempi, pysyy se ilmassa.

Kun lasketaan näistä pilvelle massa (1 000 000 000 m³ x 0,5 g/m³), niin päästään yli noin 500 000 kiloon, eli 500 tonniin.

Isot ukkospilvet voivat olla kilometrejä kooltaan leveyssuunnassa ja kurottaa yli kymmenen kilometrin korkeuteen. Niiden tilavuus voi olla siten helposti noin 20 kertaa enemmän, eli 10 000 tonnia.

Laaja sadejärjestelmä voi olla useita kilometrejä paksu ja peittää satoja kilometrejä, jolloin sen massa voi olla tosiaan miljoonia tonneja.

Toisin sanoen: pilvessä on miljoonia tonneja vettä.

Suuresta massastaan huolimatta tuokin jättipilvi on ilmaa kevyempää, joten se pysyy ilmassa.

Vaikka tuollaiset suuret pilvilautat näyttävät synkiltä ja painavilta, tyypillinen pilvi on hattaramaista ja vaikuttaa hyvin kevyeltä massastaan huolimatta.

Keveyden vaikutelma tulee paitsi ilmassa leijumisesta, niin myös siitä, että vesipisarat tai jääkiteet hajottavat auringonvalon kaikkiin suuntiin. Näyttää siltä, kuin ne eivät painaisi paljon. Lisäksi pilvissä ilma liikkuu ylös ja alas, muodostaen ja hajottaen, muuttaen koko ajan pilveä. Tämä liike ja pilvien muutosten nopeus lisäävät vaikutelmaa keveydestä.

Yhteyttäminen – valon taikaa

Kasvien vihreät lehdet ovat todellisia mikrovoimaloita. Niiden viherhiukkasissa auringon säteily muunnetaan kemialliseksi energiaksi. Prosessissa kasvit nappaavat ilmasta hiilidioksidia ja juuristaan vettä ja käyttävät auringonvaloa valmistamaan sokereita, tyypillisesti glukoosia. Sivutuotteena syntyvä happi vapautuu lehdestä ilmakehään. Prosessin nimi on yhteyttäminen, tai tarkemmin katsottuna yksi sen alakategoria – fotosynteesi.

Juuri yhteyttämisen ansiosta kasvit toimivat planeettamme keuhkoina. Kasveille itselleen tärkeintä on kuitenkin varastoida energiaa tulevaa omaa käyttöä varten. Vain se nimittäin mahdollistaa kasvin elintoimintojen ylläpidon, kasvun ja lisääntymisen.

Happi käyttöön – soluhengitys

Kuten kaikki elävät organismit, kasvit tarvitsevat selviytyäkseen käyttöenergiaa. Sitä ne saavat polttamalla yhteyttäessä varastoitua sokeria. Tätä prosessia kutsutaan soluhengitykseksi. Siinä glukoosi hajotetaan hapen avulla takaisin vedeksi ja hiilidioksidiksi. Samalla vapautuu energiaa, jota kasvin solut käyttävät.

Soluhengitystä tapahtuu ympäri vuorokauden, eli myös yöllä, kun yhteyttäminen on auringonvalon puuttuessa jo pysähtynyt. Päivällä kasvit tuottavat yleensä enemmän happea kuin käyttävät, mutta yöllä hapenkulutus sitten korostuu.

Tasapaino energiavirroissa

Yhteyttämisen teoreettinen hyötysuhde lienee jossain 30 - 40 % tienoilla. Todelliset kasvit jäävät kuitenkin tyypillisesti alle 10 prosentin. Kun mukaan otetaan vielä soluhengityskin, huomataan, että kasvit pystyvät hyödyntämään vaivaiset 0,1- 5 % tulevan auringonvalon energiasta.

Hävikkiä syntyy, koska fotosynteesissä käytetään vain pientä osaa tulevan valon aallonpituusalueesta, ja osa energiasta myös häviää reaktioiden lämpönä taivaan tuuliin. Kokonaishyötysuhde on kuitenkin aivan riittävä ylläpitämään kasvin elintoimintoja ja kasvua.

Mitä voimme oppia kasveilta?

Kasvien kyky sekä tuottaa että kuluttaa happea on muistutus siitä, kuinka hienovaraisia luonnon järjestelmät ovat. Vaikka kasvit ovat kehittyneet miljoonien vuosien aikana hallitsemaan energiavirtoja tehokkaasti, niiden toiminta ei ole läheskään täydellistä – aivan kuten meidänkään.

Seuraavan kerran, kun kävelet metsän halki ja hengität raikasta ilmaa, muista kiittää paitsi happea tuottavia puita myös sitä, että ne hengittävät itsekin. Tämä kahden vastakkaisen prosessin harmonia pitää maailman hengissä – myös yöllä, kun auringonvalo on poissa.

Harvoinpa tulemme ajatelleeksi, että Aurinko ja sitä kiertävä maapallo kiitävät eteenpäin radallaan Linnunradan keskustan ympärillä noin 250 kilometrin sekuntinopeudella. Siis noin 900 000 kilometriä tunnissa.

Galaktinen vuotemme – siis yksi kierros kotigalaksimme keskustan ympärillä – kestää lähteestä ja näiden arviosta riippuen noin 220-250 miljoonaa vuotta. 

Dinosaurukset on arvioitu kehittyneen jopa 235 miljoonaa vuotta sitten triaskaudella. Dinosaurusten huippukautena pidetään kuitenkin liitukautta, joka oli noin 146-65,5 miljoonaa vuotta sitten.

Voidaan siis olla melko varmoja siitä, että hirmuliskot elivät huippuvuosiaan toisella puolen galaksia.

Tunnetuin liitukauden hirmulisko oli useiden tuntema Tyrannosaurus Rex. Mutta jouluisampana (ainakin nimeltään) oleva hirmulisko oli Euroopassa elellyt Mantellisaurus.

Joulumantelin mukaan Mantellisaurusta ei kuitenkaan nimetty, vaan Iguanadonttien suvun (johon Mantellisauruskin kuuluu) löytäjän, Gideon Mantellin, mukaan.

Pitkään 1980-luvulle saakka tietokoneiden käyttäminen tapahtui näppäimistön avulla lähes yksinomaan teksiä ja numeroita kirjoittamalla.

Mutta uudenlainen graafinen käyttöliittymä oli jo muhimassa 60-luvun lopussa. Olennainen osa sitä oli hiiri, jonka avulla käyttäjä voi yksinkertaisesti osioittaa haluamaa kohtaa kuvaruudulla ja klikata sitä hiiressä olevan napin avulla.

Tässä mielessä tärkeä päivämäärä on 9. joulukuuta 1968.

Silloin Stanfordin yliopiston osana olleen Stanford Research Instituten Doug Engelbart tutkimusryhmineen esitteli tietokonehiiren prototyypin sekä graafisen käyttöliittymän, näytön muokkaamisen sekä yhdistetyn tekstin ja grafiikan, hyperdokumentit sekä kaksisuuntaisen videoneuvottelun jaettujen työtilojen kanssa.

Siis juuri niitä asioita, joiden avulla käytämme tietokoneita yhä edelleen.

Esittely tapahtui American Federation of Information Processing Societyn tietokonekonferenssin yhteydessä San Franciscossa, Kaliforniassa. 

Engelbart oli kertonut hahmottelemastansa hiirestä maaliskuussa 1967 IEEE Transactions paperi -julkaisussa ja anoi sille patenttia saman vuoden kesällä. Patentti myönnettiin 17. marraskuuta 1970,

Hiiren saapuminen arkikäyttöön kesti kuitenkin yli vuosikymmenen. Se tapahtui 27. huhtikuuta 1981, kun Xerox-yhtiön futuristinen 8010 Information System, eli Xerox Star tuli myyntiin. Laite oli kaupallisesti katastrofi, mutta samalla erinomainen esimerkki siitä, miten edelläkävijän taakka on suuri. 

Hiiren lisäksi – tai sen ansiosta – koneessa oli ensimmäisenä graafinen käyttöliittymä ikkunoineen, kansioineen ja kuvakkeineen. Nämä oli kehitetty Xeroxin Palo Alto Research Centerissä (PARC) Alto -tutkimusprojektissa. Tuloksena oli Alto-1 -tietokone (alla).

Markus Hotakainen suosittelee Minna Silverin tuoretta kirjaa "Sinuhe egyptiläisen maailma".

Jos käsityksesi muinaisesta Egyptistä perustuu Mika Waltarin klassikkoteokseen Sinuhe egyptiläinen, olet koko lailla oikeilla jäljillä. Lähi-idän historioitsija ja arkeologi Minna Silver on kirjoittanut mainion teoksen, jossa hän kuvaa romaanin aikakautta, kulttuuria ja tapahtumia niin Egyptissä kuin muillakin Lähi-idän alueilla.

Silverin mukaan Waltari kertoo liki tieteellisellä tarkkuudella entisaikain yhteiskunnasta ja elämästä, josta oli hämmästyttävän hyvin perillä.

Vahva lukusuositus – ja jos Sinuhe egyptiläinen on vielä lukematta, kannattaa siihenkin tarttua.

Sinuhe egyptiläisen maailma
Minna Silver. SKS Kirjat 2024

*

Mari Heikkilä innostaa menemään antikvariaattiin (joko fyysisesti tai verkkokauppaan) ja etsimään sieltä vuonna 2008 julkaistun, Adam Wishartin kirjoittaman ja Leena Vallisaaren sekä Laura Ruuttunen suomeksi kääntämän kirjan "Joka kolmas : matka ihmisen ja syövän yhteiseen historiaan".

Kirja käsittelee lääketieteen historiaa ja syövän historiaa, sekä on myös henkilökohtainen kokemus. Sitä ei valitettavasti enää saa ostettua kuin antikvariaateista, mutta monista kirjastoista se yhä löytyy. 

Adam Wishart on BBC:n dokumenttiohjaaja, jonka isä sairastui syöpään. Hän on kirjaa varten haastatellut vakuuttavan liudan alan tutkijoita ja siinä kerrotaan todella mielenkiintoisesti syövän historiasta — ja samalla tulee aimo annos koko lääketieteen historiaa. Ohessa kulkee tarina oman isän sairauden etenemisestä. 

Itselleni tämä kirja on jäänyt mieleen yhtenä parhaista ja koskettavimmista lukemistani tietokirjoista. 

Joka kolmas : Matka ihmisen ja syövän yhteiseen historiaan
(One in three : a son's journey in the history and science of cancer), Adam Wishart. Tammi 2008. 

*

Jarmo Korteniemi tonkii sohvan alta oivan ötökkäkirjan lapsille ja isommillekin.

Tämä on aivan loistava tietokirja, joka pureutuu yleisiin väärinkäsityksiin ötökkämaailmasta helposti ymmärrettävällä ja hauskalla tavalla. Gavin Scottin värikäs ja tarkka kuvitus täydentää hyvin teoksen informatiivista sisältöä, tehden siitä viihdyttävän ja opettavaisen lukukokemuksen. Suunnattu lapsille ja nuorille, mutta  luvassa  on monia ahaa-elämyksiä myös aikuisille!

Jos ötökät innostavat enemmänkin, kannattaa tutustua myös Sami Karjalaisen huikaiseviin kirjoihin, esimerkiksi teokseen "Rantojen hyönteiset", jonka arvostelu on täällä.

Kaikki mitä olet tiennyt ötököistä on pötyä!
Nick Crumpton, Gavin Scott (kuvittaja), Terhi Leskinen (suomentaja).  Mäkelä 2023

*

Jari Mäkinen puolestaan on henkisesti Sisiliassa kosmologi Kari Enqvistin kanssa.

Kosmologi Enqvistin uusin kirja "Tulivuoren varjossa" on kaunokirjallis-tieteellinen kertomus Euroopan historiasta kirjoittajan omaan tarinaan monen mielenkiintoisen mutkan kautta.

Kirjan synty on kahden vuoden takana, jolloin Enqvist harmitteli meidän monen muun tapaan hyvin lähellä meitä käytävää raakaa sotaa: Venäjä hyökkäsi Ukrainaan ja järkytti eurooppalaisia rakenteita. 

Enqvistille sota tuli suorastaan iholle, koska Italiassa – hänelle rakkaassa maassa – maailmansotien jäljet ja seuraukset näkyvät selvemmin kuin Suomessa. Hän pohtii Sisilian Cataniassa ja muualla Italiassa aikaa ensimmäisen maailmansodan ja nykypäivän välissä, ja omaa tiedemiehen polkuaan siinä välissä. 

Samaan tapaan kuin Esko Valtaojan kirjoissa, Enqvistin tekstissä tiede ja taide, kulttuuri ja historia, ne kaikki nivoutuvat yhdeksi tarinaksi, jota olisi lukenut pitempäänkin. 

Kyllä sitä kosmologiaakin on mukana, myös (ainakin minusta) hupaisina heittoina muiden aiheiden seassa, kuten esimerkiksi kohdassa, missä Enqvist päivittelee maapallon kutistuneen hyvin pieneksi. "Identiteettimme on kvanttifysiikan aaltofunktion lailla levittäytynyt kaikkialle. Olemme jatkuvasti pienellä todennäköisyydellä toisaalla”.

Tulivuoren varjossa
Kari Enqvist, WSOY 2024

Kiikarilla Jupiterin rinnalla erottuu neljä kuuta, jotka Galileo Galilei löysi vuonna 1610. Siksi ne tunnetaan Galilein kuina, mutta niiden viralliset nimet ovat Io, Europa, Ganymedes ja Kallisto.

Talvisella iltataivaalla on kaksi muutakin melko kirkasta Auringon kiertolaista: Saturnus, joka on Kuun kanssa laskemassa länsilounaaseen, ja Mars, joka jää hiukan etelän suuntaa kuvaavan kartan vasemman reunan ulkopuolelle. Se on kuitenkin helppo tunnistaa punaisesta väristään.

Iltayhdeksältä tähtitaivas alkaa olla jokseenkin perinteisessä talvikuosissaan. Kaakon kulmalta on kiertymässä etelän suunnalle useita kirkkaita tähtikuvioita.

Orion on niistä selkein: sen keskellä on kolmen tähden muodostama Orionin vyö, josta roikkuu niin ikään kolmen tähden muodostama Orionin miekka. Todellisuudessa miekan keskimmäinen ”tähti” on Orionin kaasusumu, jossa syntyy kaiken aikaa uusia tähtiä.

Jupiter loistaa Härässä, joka on tähdistöistä vanhimpia – ellei kaikkein vanhin. Kuvio tunnettiin Härkänä jo Babyloniassa. Sen ”silmänä” on jättiläistähti Aldebaran, joka on väriltään selvästi punainen samaan tapaan kuin Orionin vasemmalla olkapäällä tuikkiva Betelgeuze.

Kaksoset, Ajomies, Perseus, Kassiopeia, Andromeda ja Pegasus ovat vanhoja kreikkalais-roomalaisia kuvioita, jotka eivät tähtitaivaalta tuttuun tapaan juurikaan muistuta taruhahmoina tunnettuja esikuviaan.

Samaa voi sanoa eteläistä horisonttia viistävistä ”vesitähdistöistä”, jotka ovat vain himmeähköjen tähtien muodostamia epämääräisiä jonoja. Niiden erottaminen kunnolla vaatii pimeän havaintopaikan: taajamien valosaasteen keskellä niitä ei näe.

Joulukalenterin karttaan ei ole piirretty kuvioiden tähtiä yhdistäviä viivoja, koska niitä ei ole todellisella taivaallakaan. Useimmista tähdistöistä löytyy tarkempi karttapiirros Tiedetuubin juttusarjoista Syksyn tähtitaivas ja Syystalven tähtitaivas.