tieteenhistoria

Tarkalleen ottaen Leonardo di ser Piero da Vinci syntyi 15. huhtikuuta 1452 noin kolmen kilometrin päässä Vincin kylästä olevassa Anchianossa. Hän oli äpärä, sillä hänen isänsä oli Messer Piero Fruosino di Antonio da Vinci, Firenzessä toiminut notaari, ja äiti mahdollisesti Lähi-Idästä peräisin ollut orja, Caterina.

Oletettavasti Leonardo asui Anchianossa viisivuotiaaksi saakka, kunnes hän muutti Vinciin, isänsä, isovanhempiensa ja setänsä Francescon kotiin. Taiteellisesti lahjakas Leonardo pääsi 14-vuotiaana Firenzeen kuuluisan taiteilijan Verrocchion ateljeehen, mistä alkoi hänen nousukiitonsa. Jo eläminen Firenzessä tuolloin takasi hänelle laajan koulutuksen ja hyvät yhteydet, minkä lisäksi työ Verrocchion pajassa antoi hänelle mahdollisuuden oppia mm. teknistä piirtämistä, kemiaa, metallurgiaa, metallitöitä, kipsinvalantaa, nahkatöitä, mekaniikkaa ja puusepäntaitoja.

Leonardolla oli sen jälkeen oma työpaja Firenzessä, mutta suurimman osan kuuluisista töistään hän teki Milanossa 1400-luvun loppuvuosina. Silloin hän teki taideteosten lisäksi myös paljon suunnitelmia erilaisista teknisistä laitteista, joita ei kuitenkaan rakennettu. Hän palasi Firenzeen vuonna 1500 ja työskenteli luostarissa kahden vuoden ajan, kunnes hänet värvättiin paavi Aleksanteri VI:n pojan Cesare Borgian palvelukseen sotilasarkkitehdiksi ja -insinööriksi. Noin vuoden kestänyt matkustuksen jälkeen hän palasi Firenzeen, ja siirtyi sieltä edelleen Milanoon vuonna 1506. Sieltä hän muutti jo seuraavana vuonna Firenzeen, mistä muutti jälleen Milanoon.

Vuodesta 1513 vuoteen 1516 Leonardo oli Vatikaanissa, Roomassa. Sen jälkeen jo vanhentunut Leonardo asettui aloilleen, pääsi Ranskan kuninkaan Frans I:n palvelukseen ja muutti Fransin hänen käyttöönsä antamaan Clos Lucén kartanoo lähellä kuninkaan residenssiä, Amboisen linnaa Loiren laaksossa. Siellä hän kuoli kolme vuotta myöhemmin.

Tarkalleen ottaen Varila toteaa tutkimuksessaan, että englanninkielisten tieteellisten tekstien tuottajat muokkasivat lähdetekstejään joustavasti ja valikoiden. Eli tuolloin, kun kirjojen nykyaikainen painaminen oli lapsenkengissään, saattoivat ihmiset lukea ristiin käsikirjoituksia ja painettuja kirjoja samaan tapaan kuin nykylukija hyödyntää sähköisiä ja painettuja tekstejä.

Keskiajan ja uuden ajan alun tieteellisiä tekstejä on säilynyt paljon, mutta yllättäen niitä on tutkittu varsin vähän.

Varilan huomion kohteena ovat olleet 1500-luvun Englannissa Tudorien aikaan tehdyt tieteelliset tekstit. Hän huomasi, että uusien tekstien tuottajat eivät enää toistaneet vanhojen kirkollisten tekstintekijöiden tapaan varhaisempia tekstejä sellaisenaan, vaan ottivat teksteistä tarvitsemansa tiedon ja muokkasivat sen uuteen muotoon.

"Sekä käsin kirjoitettujen että painettujen tekstikokoelmien laatijat suhtautuivat tekstien ja teosten rajoihin joustavasti, poimien lähdeaineistosta tärkeinä ja kiinnostavina pitämiään asioita ja yhdistellen tietoa useista eri lähteistä", Varila kertoo Turun yliopiston tiedotteessa.

"Lähteitä tai tekstien välisiä rajoja ei kuitenkaan aina merkitty selvästi, mikä vaikeuttaa tekstien tunnistamista ja asettaa siten haasteita tutkimukselle."

Kirjoja painettiin Euroopassa 1400-luvun puolivälistä alkaen, mutta tekstejä kopioitiin 1500-luvulla yhä paljon myös käsin. Varilan tarkastelemissa käsikirjoituksissa onkin useita tekstejä ja kuvia, jotka voidaan yhdistää 1500-luvun englannin- ja latinankielisissä painetuissa lähteissä esiintyvään aineistoon. 

Osa teksteistä on todennäköisesti kopioitu painetuista kirjoista. 1500-luvun lukija saattoikin käyttää näitä kahta mediaa samaan tapaan kuin nykylukija hyödyntää sekä sähköisiä että painettuja tekstejä. Käsikirjoituksia ja painettuja kirjoja tutkitaan kuitenkin usein erikseen. 

"1500-luvun Englannissa tekstejä oli saatavilla monessa eri muodossa ja useilla eri kielillä. Saadaksemme kattavan käsityksen tämän aikakauden tekstintuotannosta, käsikirjoituksia ja painettuja kirjoja tulisikin tarkastella rinnakkain."

Sivumäärän rajoitukset vaikuttivat tekstien sisältöön

Varila tarkasteli tutkimuksessaan erityisesti kolmen tieteellisen käsikirjoituksen ryhmää, jotka voidaan yhdistää englantilaiseen villa- tai kangaskauppiaaseen Thomas Butleriin (1500–1556). Butler on myös omakätisesti kopioinut osan käsikirjoitusten teksteistä. Hänen englantinsa poikkeaa kirjoitusasultaan aikakauden painetussa kirjallisuudessa käytetystä kielestä ja hän myös lyhenteli vapaasti tekstirakenteita ja sanoja lähes nykyaikaiseen tapaan. 

"Tekstintuotannon kielelliset piirteet ovat vuorovaikutuksessa fyysisten piirteiden kanssa", jatkaa Varila.

"Kun kopioija esimerkiksi lähestyi kirjoittaessaan sivun alareunaa, hän saattoi lyhennellä kopioitavaa tekstikokonaisuutta mahduttaakseen sen sivulle. Toisaalta lyhyitä tekstejä saatettiin lisätä puolityhjien sivujen täytteeksi. Ammatikseen kirjoittavat joutuvat yhä ottamaan työssään huomioon erilaisia sana- ja sivumäärärajoituksia. Vuorovaikutus tekstin sisällön, kielen ja ulkoisen olomuodon välillä tulisikin huomioida esimerkiksi kielitieteellisessä tutkimuksessa."

Varila käytti työssään myös Yalen yliopiston kokoelmiin kuuluvia käsikirjoituksia, joissa on esimerkiksi lääketieteellisiä ja astrologisia tekstejä. Väitöskirja sisältääkin näiden aiemmin lähes tuntemattomien käsikirjoitusten tarkat kuvaukset.

"1500-luvun alkupuolen tekstintuotantoa on tutkittu yllättävän vähän, vaikka tämä ajanjakso on erittäin kiinnostava käsikirjoituskulttuurin ja kirjapainotaidon vuorovaikutuksen näkökulmasta", kertoo Varila.

Varilan väitöskirja "In search of textual boundaries: A case study on the transmission of scientific writing in 16th-century England" (Tekstien rajoja etsimässä: Tapaustutkimus tieteellisen kirjoittamisen käytänteistä 1500-luvun Englannissa) julkistetaan Turun yliopistossa lauantaina 28.5.2016. Kirja on saatavissa Turun yliopiston opiskelijapalveluista.

Juttu perustuu Turun ylipiston tiedotteeseen.

Braunin keksintö oli katodisädeputki, jonka avulla pystyttiin elektronivirtaa sähkömagneeteilla ohjaamalla "piirtämään" putken litteälle, fluoresoivalla aineella päällystetylle pinnalle.

Keksinnön taustalla oli jo aiemmin tunnettu ilmiö, missä elektronien vuo siirtyy ilmasta tyhjässä lasiputkessa eteenpäin. Jos putken päässä on ainetta, joka alkaa hohtaa elektronisuihkun siihen iskeytyessä, näkyy pinnalla piste paikassa, mihin elektronisuihku osuu.

Braunin idea oli kiihdyttää ja ohjata sähköisesti varattuja elektroneja sähkömagneeteilla. Hän kiihdytti elektrojeja ensin sähkömagneetilla ja sen jälkeen muutti niiden lentorataa pystysuunnassa putken ympärille kierretyllä sähköjohtimella sekä vaakatasossa nopeasti pyörivällä peilillä. Tuloksena oli näytössä oleva käyrä, joka näytti miten elektronisuihkun pystysuunnassa poikkeuttamiseen käytettävän sähkövirran voimakkuus muuttui.

Peilin pyörimisnopeutta säätämällä Braun pystyi säätämään syntyvän kuvaajan vaakaskaalaa, siis aika-akselia, kun taas pystysuunnassa skaalaa pystyttiin muuttamaan signaalin vahvistusta muuttamalla.

Kauneimmillaan tuloksena oli säännöllistä sinikäyrää, jota säännöllinen harmoninen värähtely synnyttää, karmivimmillaan raastavaa särökäyrää.

Niin sanottu Tykoninen systeemi oli epätoivoinen yritys yhdistää Ptolemaioksen ajoilta periytyvä maakeskinen kuva Aurinkokunnasta uuteen, Nikolaus Kopernikuksen ehdottamaan aurinkokeskiseen systeemiin. 

Kirkko oli hirttäytynyt täysin maakeskiseen systeemiin, jonka mukaan maapallo on kaiken keskus, ja Aurinko, Kuu sekä muut planeetat kiertävät sitä. Oikeastaan koko ajan tätä kuvaa oli jouduttu korjaamaan eri tavoilla, sillä planeettojen liike taivaalla ei osunut juuri lainkaan yhteen sen ajatuksen kanssa, että ne kiertäisivät Maata ympyränmuotoisilla kiertoradoilla. 

Mitä tarkempia havaintoja tehtiin, ja ennen kaikkea säännöllisesti ja tieteellisen kurinalaisesti, sitä ilmeisemmäksi ristiriita todellisuuden ja maakeskisen mallin välillä kävi.

Erityisen merkittävä tämä ristiriita oli Tyko Brahen mielessä, sillä hän oli yhtäältä hyvin perinteinen tanskalaisaatelinen, mutta toisaalta myös ensimmäinen erittäin tarkkoja havaintoja tähtien ja planeettojen paikoista taivaalla tehneistä tähtitieteilijöistä. Voisi sanoa, että hän meni tähtitieteessä niin pitkälle kuin ilman kaukoputkea oli mahdollista.

Hän näki ja ymmärsi erittäin selvästi ristiriidan havaintojen ja vallitsevan maailmankuvan välillä, joten hän yritti selittää asiat parhain päin tasan 428 vuotta sitten julkaistussa kirjassaan De mundi aethorei recentioribus phaenomenis. 

Sen ydin oli tänään päivän kuvana oleva piirros, jossa Maa on edelleen kaiken keskus, mutta muut planeetat kiertäisivät Maata kiertävää Aurinkoa. Lisäksi Kuu luonnollisesti kiersi tässäkin mallissa maapalloa. Olennaista oli kuitenkin se, että Aurinko kiersi Maata, ja Merkurius, Venus, Mars, Jupiter ja Saturnus kiersivät puolestaan Aurinkoa. Tämä pystyi Brahen mukaan selittämään maailman.

Eräs epäilijöistä oli Brahen assistenttina ollut Johannes Kepler, joka myöhemmin - juuri Brahen tarkkojen havaintojen pohjalta - kehitti kuuluisat lakinsa planeettojen liikkeistä Auringon ympärillä. Muutenkin maakeskinen malli oli ajautumassa karille tuolloin 1500-luvun lopussa; viimeistään kaukoputki passitti maakeskisen mallin historiaan, sillä kaukoputken avulla voitiin nähdä mm. Venuksen vaiheet ja Jupiterin kuut, joita oli vaikea selittää perinteisten uskomusten perustella.

Päivän kuva on tänään Mount Stromlolta, 770 metrin korkeuteen kohoavalta kukkulalta Canberran luota. Tässä on Yale Columbia -teleskoopin raunio – tämä vuonna 1923 rakennettu kaukoputki oli yksi useista Stromlon huipulla olevan observatorion tulipalossa tuhoutuneista havaintolaitteista. 

Vuonna 2003 riehunut palo on suurin ja tuhoisin Stromlon luona ollut metsäpalo, sillä edellinen, vuonna 1952 ollut palo, ei ollut lainkaan yhtä laaja ja nopeasti edennyt.

Stromlo-vuorella on tehty tähtitieteellisiä havaintoja vuodesta 1911 alkaen, kun Australiaan kotiutunut italialaistähtitieteilijä Pietro Baracchi pystytti sinne ensimmäisen observatoriorakennuksen, ns. Oddie-teleskoopin. Se oli ensimmäinen tuoreeseen Australian pääkaupunkiterritorioon (Capital Territory) rakennettu kansainliiton rakennus.

Canberrasta ja sitä ympäröivästä territoriosta tehtiin Australian pääkaupunki tuolloin, kun Sydneyn ja Melbournen pitkään jatkunut kiista laitettiin poikki tekemällä erillinen, uusi hallinnollinen keskus jotakuinkin niiden välille. Kukkulainen, korkealla sijaitseva alue oli myös erinomainen tähtitieteellisiin havaintoihin, joten Stromlon huipulle perustettiin vuonna 1924 myös "kunnollinen" observatorio, kun Brittiläisen kansainliiton aurinko-observatorio aloitti toimintansa siellä.

Toiseen maailmansotaan saakka Stromlossa tehtiin pääasiassa aurinkohavaintoja, mutta sen jälkeen etenkin 1950-luvulla paikasta alettiin kehittää laajempialaista tähtitieteellistä havaintokeskusta. Siitä kaavailtiin eteläisen pallonpuolen taivaan alla olevaa vastinetta suurille Yhdysvalloissa oleville observatorioille.

Osana tätä kehitystä paikalle tuotiin Johannesburgissa, Etelä-Afrikassa 1920-luvulta alkaen ollut 66-senttisellä peilillä varustettu Yalen yliopiston kustantama Columbia -teleskooppi, joka aloitti toimintansa Stromlossa vuonna 1966. 2000-luvulle tullessa se oli edelleen toiminnassa. Teleskoopin tunnetuimmat havainnot tehtiin 1970- ja 1980-luvuilla, jolloin se tarkkaili Jupiteria ja Saturnusta samaan aikaan kuin NASAn Voyager-luotaimet lensivät niiden ohitse.

Suurin vuoden 2003 tulipalossa tuhoutunut teleskooppi oli kuitenkin 187 cm halkaisijaltaan olleella peilillä varustettu teleskooppi, joka oli spektroskooppisten havaintojen edelläkävijä koko maailmassa. Se oli täydessä toimintakunnossa tuhoutumisensa aikaan, ja etenkin sen menettäminen oli suuri isku Stromlon tutkimustoiminnalle.

Toinen olennainen havaintolaite oli 127-senttinen Melbourne-teleskooppi, joka tuotiin Canberraan vuonna 1945, kun Melbournen observatorio suljettiin. Sekin oli täydessä toimintakunnossa ja modernisoitu tulipalon aikaan.

Pohjoismaisittain kiinnostavin tuhoutunut observatoriorakennus oli Uppsalan yliopiston rahoittamaa ja käyttämää, vuonna 1955 rakennettua 66-senttistä laajakulmakaukoputkea varten tehty rakennus. Teleskoopilla on kiinnostava historia sillä, sen avulla otettiin lokakuussa 1957 ensimmäiset kuvat Sputnikista. Teleskooppi vietiin vuonna 1981 Siding Springsin obervatorioon ja se säästyi siten tuholta, mutta sen nimeä edelleen käyttänyt rakennus siis tuhoutui.

Lisäksi tuli tuhosi monia muita observatorioalueen rakennuksia, mutta onneksi päärakennuksen runko saatiin pelastettua ja rakennettua uudelleen.

Nyttemmin observatorion ympärillä on suoja-alue, eikä vastaavaa pitäisi päästä tapahtumaan uudelleen. Kuten monet muutkin kaupunkien luona olevat historialliset observatoriot, on Stromlo myös keskittynyt nyt tutkimukseen, opetukseen, laitteiden rakentamiseen sekä tähtitieteestä yleisölle kertomiseen ja varsinaiset havainnot tehdään muualla, paremmilla havaintopaikoilla. 

Lisää Stromlon observatoriosta voi lukea heidän nettisivultaan: msoheritagetrail.anu.edu.au

Alla on video tuhopäivän uutisista Australiassa.

Mutta tänään siis juhlitaan yleistä suhteellisuusteoriaa, joka on nimensä mukaisesti alkuperäisen, suppean suhteellisuusteorian yleistys. Siinä missä ensimmäinen suhteellisuusteoria keskittyi siihen, että valon nopeus on suurin mahdollinen nopeus ja kaikki fysiikka toimii suhteessa siihen, on laajennetussa versiossa mukana myös painovoima.

Sitä varten Einstein kehitti koko joukon matemaattisia kaavoja, joiden takana on varsin monimutkainen ja kaunis, mutta hankalasti omaksuttava ajatusrakennelma. Onneksi kuitenkin pääperiaate on erittäin yksinkertainen, ja sitä selittää tämän päivän kuva.

Teoria voidaan kirjoittaa lyhyesti näin: "Aine vaikuttaa massallaan avaruuteen ja sanoo, miten sen tulee kaareutua. Avaruuden kaarevuus puolestaan kertoo aineelle, miten sen tulee liikkua."

Painovoima voidaan siis kuvata avaruuden geometriana, ja kaikki maailmankaikkeudessa paitsi vaikuttaa avaruuden kaarevuuteen, niin myös liikkuu sen mukaan. Myös siis valo noudattaa avaruuden kaarevuutta.

Eikä kyse ole mistään teoreettisesta pohdiskelusta, vaan esimerkiksi GPS-paikannus vaatii toimiakseen suhteellisuusteoriaa. Suhteellisuusteoria on aivan yhtä olennainen – ja yhtä helposti unohdettava – osa nykyaikaista elämänmenoa kuin ilma, jota hengitämme.

Mikäli asiaan haluaa paneutua hieman syvällisemmin, niin Helsingin yliopiston Kumpulan kampuksella merkkipäivää juhlistetaan kaikille avoimella luentotilaisuudella suhteellisuusteoriasta kello 14-16 Physicumin salissa D101. Ensin Syksy Räsänen puhuu yleisen suhteellisuusteorian sadan vuoden taipaleesta ja sitten Hannu Kurki-Suonio kertoo teorian historiallisista ja lähitulevaisuuden testeistä.

Tänään kannattaa myös lukaista Tiedetuubin vuoden takainen juttu Albert Einsteinin kodista suhteellisuusteorian kehittämisen aikaan.

Tähän loppuun vielä tiedepoliittinen huomio: nykyisin yliopistotutkimuskriteerein suhteellisuusteoriaa tuskin olisi koskaan keksitty...

Muistatteko kun Paavi Benediktus XVI päätti kautensa kesken ja lensi helikopterilla Vatikaanista kesäpalatsilleen? TV-kuvissa kopteri laskeutui Castel Gandoflon puutarhaan kuvankauniila paikalla Alban vuoristossa noin 30 kilometriä Rooman kaakkoispuolella.

Tarkkasilmäiset saattoivat huomata kesäpalatsissa jotain varsin erityistä: kirkonkupolin lisäksi sen katolla on tähtitornien kupoleita. Sellaisia samanlaisia kuin Ursan tähtitornissa Kaivopuistossa, mutta hieman suurempia.

Kupolit näkyvät erinomaisesti mm. tässä Paavin eropäivästä kertovassa videossa kohdasta 1:02:22 alkaen.

Nuo kupolit ovat jotakuinkin samalta ajalta kuin Ursan tähtitornikin, sillä Castel Gandolfon jakavat Paavin ja hänen avustajiensa kanssa tähtitieteilijät. Vatikaanin observatorio, eli Specola Vaticana, on käyttänyt pitkään puolta palatsista pari vuotta sitten olleeseen remonttiin saakka ja Paavilla on ollut toinen (kauniimpi, järvelle osoittava) puoli. Nyt koko palatsi on paavillisessa käytössä.

Olen päässyt käymään paikalla pari kertaa, ja palatsi sekä sen ympäristö ovat kerrassaan upeita – tosin täysin kelvottomia nykyaikaisen tähtitieteen tekemiseen.

Siksipä Vatikaanin observatorion tärkein osa sijaitsee nykyisellään Yhdysvalloissa, Arizonassa Staffordin luona olevalla Mount Grahamin vuorella. Siellä on huippunykyaikainen teleskooppi, ja sen lisäksi Vatikaanin tähtitieteilijät, virallisesti jesuiitat, ovat tieteellisestikin mitattuna hyvin korkeasti arvostettuja.

Päivän kuva tulee tänään Helsingin observatoriosta ihan siitä syystä, että ensi viikonloppuna siellä pidetään kiinnostava yleisötapahtuma ja koska Tiedetuubin klubi saa koko upean laitoksen omaan käyttöönsä sulkemisajan jälkeen lauantaina.

Silloin voi käydä myös katsomassa paremmin Observatorion kuuluisaa Meridiaanisalia, minne on sijoitettu muun muassa meridiaani- ja ohikulkukoneita. Niillä havaittiin aikanaan tarkasti tähtien tehtiin pohjois-eteläsuuntaisia paikkoja taivaalla, ja tästä tulee myös kaukoputken omituinen nimi: sen avulla havaittiin meridiaanin ohi kulkevia tähtiä.

Kuvassa on etualalla niin sanottu suuri ohikulkukone takanaan vertikaaliympyrä, heliometri ja meridiaanikone. Ja kyllä, ohikulkukoneella tehtiin havaintoja siten, että tähtitieteilijä oli laitteen alla makaamassa – ja todennäköisesti joskus myös nukkumassa.

Vaikka tähtien sijainteja havaitaa nykyisin monenlaisin eri laittein  ja hyvinkin tarkasti myös avaruudesta, ovat ohikulkukoneet edelleen käytössä. Nykyisin ne tosin on automatisoitu ja havaintoja tehdään CCD-kameran avulla. Robottiteleskooppi tekee havaintojaan väsymättä koko yön, näkee paljon ihmissilmää paremmin ja käsittelee havaintonsa myös itsekseen.

Observatorion Meridiaalisali on avoinna koko viikonlopun ajan, mutta klubi voi tutustua siihen omassa rauhassa lauantaina klo 16 alkaen.

Lisätietoja lauantain klubitapaamisesta on täällä.

Albert Einstein muutti nuorena varsin usein. Hän syntyi Ulmissa, Saksassa, varttui Münchenissä, ja opiskeli Sveitsissä, Zürichissä. Hän suoritti siellä diplomityönsä vuonna 1900, jolloin hän seurusteli jo opiskelutoverinsa Mileva Marićin kanssa.

Albert oli keskinkertainen opiskelija, mutta oli kiinnostunut tietellisestä tutkimuksesta. Hänen ensimmäinen julkaistu artikkelinsa julkaistiin keväällä 1901, ja se käsitteli kapillaari-ilmiötä. Artikkeli toi hänelle nimeä, mutta ei niin paljoa, että kukaan olisi palkannut hänet mihinkään yliopistoon. Niinpä hän joutui työskentelemään opettajana.

Vuonna 1902 hän kuitenkin sai paikan Bernissä sijaitsevassa Sveitsin patenttitoimistossa, ja vaikka työ elektromagneettisten laitteiden patenttihakemusten 3. luokan käsittelijänä ei ollutkaan mikään unelma-ammatti, hän muutti ja aloitti työt.