Nr. 6/2003


Lugesin üht raamatut
Loodus ei tee vahet suurtel ja väikestel

“Universumi mikromaailm”
Koostanud-toimetanud
Jaak Lõhmus ja Rein Veskimäe
Tallinn 2003

Kuus aastat on möödas ajast, kui ilmus kogumik “Universum”, mille teemaks olid kõige suuremad asjad maailmaruumis ja maailmaruum ise. Nüüd on kord kõige väiksemate asjade päralt ja ilmunud on “Universumi mikromaailm”, toimetajateks-kokkupanijateks Jaak Lõhmus TÜ Füüsika Instituudist ja ajakirja “Horisont" teadustoimetaja Rein Veskimäe. Kuna tegu on esseekogumikuga, on raamatu kaante vahel kirjutusi tosinkonnalt autorilt.

Nii kummaline kui see ka ei tundu, on need Universumi väikseimad ja suurimad koostisosad omavahel tihedalt seotud. Mida sügavamale me oma teadmistega jõuame, seda selgemaks see side muutub. Peame pidama silmas, et loodus tervikuna on ühtne ning ei tee vahet suurte ja väikeste asjade vahel, vaid piiratud teadmised sunnivad meid väikseid ja suuri asju erinevalt käsitlema. Jääb üle loota, et kunagi ilmub kogumik, mis võtab kokku nii “Universumis” kui ka “Universumi mikromaailmas” lahendamata-käsitlemata jäänud probleemid ning seostab need ehk ka meie olemust ja eksistentsi puudutavate küsimustega. Aga see on siiski alles kauge tulevik!


Mitte liiga range ja liiga põhjendatud

On selge, et sellise suunitluse ja mahuga raamatut ei ole võimalik välja anda sageli. See asjaolu on sundinud toimetajaid tähelepanu pöörama mitmele nii sisulisele kui ka vormilisele detailile. Esiteks peab raamat olema huvitav ka kümne aasta pärast, mistõttu ei saa piirduda üksnes teemadega, mis on lõpuni uuritud ja kanoniseeritud. Oluline on kajastada ka ideid, mis alles kujunemisjärgus ja mille sobivust meie maailmapilti saab hinnata aastate pärast. Kindlasti ei saa selles osas toimetajatele midagi ette heita, sest peatükk “Osakesed, gravitatsioon, stringid” on täielikult pühendatud valdkondadele, mille aktiivne uurimine alles käib ning tulemust ei tea veel keegi. Loomulikult sisaldavad ka ülejäänud peatükid küsimusi, millele on alles viimastel aastatel vastused leitud või mis isegi teadlaste jaoks alles lahendamata.

Teiseks. Raamat peaks olema terviklik ja katma võimalikult paljud asjassepuutuvad teemad. Kõiki neid pole siiski kunagi võimalik käsitleda nii põhjalikult, kui nad seda vääriksid. Palju oleneb subjektiivsest valikust, ent antud juhul on see kaldunud võimalikult laiahaardelise teemaderingi kasuks. Kogumiku ülesannet ja peamist sihtgruppi silmas pidades tundub valik igati sobilik, olemasoleva materjali taustal on nende neljasaja lehekülje kasutus igati asjakohane ja hoolikalt läbi mõeldud. Patt oleks süüdistada raamatut tervikuna või ka mõnda selle osa pealiskaudsuses. Alati saab olla põhjalikum, kunst ongi selles, kuidas ette antud lehekülgedele mahutada võimalikult palju materjali.

Et tegemist pole õpikuga, mis ei olnud ka tegijate eesmärk, on võimalik materjali vabam käsitlus. Kui õpikus peab iga väide olema põhjendatud ja seostatud varem õpituga, siis siin tuleb lugejal teatud seosed ise luua, mis ei tähenda, et käsitlus oleks kuidagi struktuuritu ja vähem range. Vastupidi – toimetajad on teinud suure töö, et lugejal oleks võimalikult lihtne raamatut lugeda ja “hüpped” teemade vahel oleksid märkamatud. Üksikasjalikest põhjendustest loobumine võimaldab käsitleda palju laiemat ja nüüdisaegsemat teemaderingi.

Pole just lihtne kirjeldada mahukate teadusmonograafiate isegi ainult tunnetuslikult olulisi aspekte inimesele, kellel puudub vastav ettevalmistus. Kui uskuda, et tegijate peamiseks eesmärgiks on huvi tekitamine ja teatava baasinformatsiooni pakkumine võimalikult laiale lugejaskonnale, tundub raskusaste igati sobilik, raamat on rikkalikult illustreeritud ning sisaldab rohkesti jooniseid, tabeleid ja diagramme. Lugejad, kelles on tärganud huvi, saavad aga ekskursiooni jätkata, pöördudes nende raamatute poole, kus palju põhjalikumalt süüvitakse üksikküsimustesse koos rangemate põhjendustega. Kahjuks ei ole seda võimalik teha meie emakeeles.

Esseestruktuuri juurde kuuluva paratamatusena tuleb leppida asjaoluga, et mõned olulised mõisted, mis natuke asjatundlikuma lugeja jaoks mingit probleemi ei valmista, leiavad käsitlemist mõnes järgnevas peatükis. Sellest aitab üle saada raamatu lõpus olev indeks.

Nagu juba mainitud, on tegemist paljude autorite ühistööga. Arvatavasti raskendas see toimetajate tööd, sest hoolikalt tuli jälgida, et ei tekiks ei sisulist ega vormilist järjepidevusetust ning kaetud saaksid kõik olulised teemad. Samas võimaldab selline esseestruktuur kaasata erialaspetsialiste. Mitmed autorid on püüdnud tutvustada seda liiki probleeme, kus asjahuvilisest lugeja saab aktiivselt kaasa mõelda ja enda nägemust spetsialisti omaga võrrelda. See peaks ka ilma erialase ettevalmistuseta lugeja lugemisrõõmu suurendama, sest võimaldab kiiresti saada aimu sellest, mille üle murravad pead inimesed, kes on selleks kulutanud aastaid oma elust. Autorite rohkusele vaatamata jätab raamat väga ühtse ja süstemaatilise mulje, erinevate kirjutajate stiil teeb pildi lihtsalt mitmekesisemaks ja huvitavamaks. Lisaks osakestefüüsikale kohtub lugeja ka mitmete huvitavate inimestega!

Salapära ja avastamisrõõmu jätkub

Raamat algab Eesti osakestefüüsika alusepanija Harry Õiglase laiahaardelise esseega, mis võtab kokku kogu edasise teekonna ja juhib rõhutatult tähelepanu osakestefüüsika ja universumifüüsika tihedale seosele. Seda seost rõhutab veelgi asjaolu, et sama kirjutis ilmus ka kogumikus “Universum” ja on peaaegu muutmatul kujul sobilik ka kogumikku “Universumi mikromaailm".

On raske mõista keerukaid ideid mikromaailma kohta, milleni inimkond on praeguseks jõudnud, tundmata nende mõtete sünnilugu ja arengut. Mõistmaks lõpptulemust, peame aru saama sellest, millised on olnud need põhjused, mis on viinud praegu valitsevatele arusaamadele ja mitte teistsugustele. Osakestefüüsika eellugu alates Antiik-Kreekast kuni 20. sajandini tutvustab Jaak Lõhmus esimeses peatükis. See on ühtlasi ka teadusliku meetodi arengulugu, ning lugu sellest, kuidas antiikne natuurfilosoofia kasvas tänapäeva teaduseks. Jätkab Piret Kuusk, selgitades olulisi mõisteid: aega ja ruumi. Neid kahte ei ole sugugi kerge määratleda ning ometi on nad selleks baasiks, millesse peame sobitama kõik vähem fundamentaalsed mõisted ja seosed nende vahel.

Edasi tutvustab raamat osakestefüüsika aluseks olevat kvantmehaanikat ja selle tõlgendamisega seotud probleeme. Lugeja peab mõistma, et makromaailma kirjeldamiseks sobivad seadused osutuvad mikroosakeste kirjeldamisel kasutuks ja viivad paradoksaalsetele järeldustele. On vaja teistsugust lähenemisviisi ja selle pakub kvantmehaanika. Enne kvantmehaanika juurde asumist peatutakse veel põgusalt esimese tõelise elementaarosakese – elektroni – avastamislool ja sajandeid mõistatusena püsinud valguse olemuse selgitamisel. See ongi suurepärane tee jõudmaks kvantmehaanikani. On meeldiv, et tutvustamist ei leia mitte üksnes kvantmehaanika voorused ja sobilikkus mikromaailma kirjeldamiseks, vaid ka sellega kaasnevad paradoksaalsed järeldused ja tunnetuslikud raskused. Siin saab ka erialase ettevalmistuseta inimene sügavalt järele mõelda ja testida oma võimet leida selles hästi toimivas teoorias uut salapära ja avastamisrõõmu.

Kolmas alajaotus tutvustab põgusalt osakeste uurimiseks kasutatavat aparatuuri ja esitab lühidalt osakeste avastamise lühikronoloogia. Kui sai selgeks, et osakesi on looduses rohkem esialgu arvatust, tekkis vajadus neid kuidagi süstematiseerida. See viib uue võlusõnani: sümmeetria. Sümmeetriale üldiselt ja selle rakendatavusele tänapäeva osakestefüüsikas ongi pühendatud käesoleva alajaotuse ülejäänud osa. Siinkohal tuleb teha kompliment Jaak Lõhmusele, kes kirjeldab lihtsalt mõisteid, mis tavaliselt leiavad käsitlemist spetsiifilistes erialaraamatutes. Põgusalt tutvustatakse ka osakestefüüsika Standardmudeli aluseks olevat lokaalsümmeetriat.

Neljas peatükk on pühendatud ühele salapärasemale osakesele – neutriinole. Arvatavasti ei ole ühestki teisest osakesest nii palju kirjutatud-räägitud kui neutriinost. Aga juba neutriino avastamislugu, väga nõrk vastastikmõju teiste osakestega ning seotus Universumi struktuuri, mineviku ja tulevikuga, annavad selleks ka põhjust.

Ja siis... osakestefüüsika Standardmudel, mida tutvustab Ilmar Ots. Elementaarosakeste teooria aluseks olev mudel kannab Standardmudeli nime, sest kirjeldab väga hästi teadaolevaid fundamentaalseid elementaarosakesi ja jõudusid nende vahel. Koondtabelid võtavad kokku suure osa meie teadmistest osakeste ja nendevaheliste jõudude kohta. Ja siiski... ükski mudel ei ole täiuslik ning Standardmudeligi laienduste otsimine käib pidevalt. Probleemid Standardmudeliga saavad alguse sellest, et see ei võimalda käsitleda gravitatsiooni võrdväärsena teiste interaktsioonidega. Siin põrkuvad jälle suur ja väike, sest teatavasti domineerib gravitatsioonijõud just suurte objektide juures ning jätab peaaegu mõjutamata elementaarosakesed. Aga püüd loodust mõista sunnib meid otsima sellist kirjeldusviisi, mis selgitaks kõiki looduses esinevaid jõudusid ühtedest alustest lähtuvalt. Uurimistöö selles suunas on viinud meid stringiteooriani ning Piret Kuuse, Jüri Ördi ja Leo Sorgsepa abiga teeme ka sellega põgusalt tutvust.

Seitsmes ning kaheksas peatükk on pühendatud vastavalt kosmilistele kiirtele ja elementaarosakeste füüsika rakendustele. Mõlemad teemad on aktuaalsed inimkonna tulevikku silmas pidades. Elmar Vesman tutvustab müü-katalüüsi, mis mängib olulist osa külma tuumasünteesi protsessis ja võib olla aluseks tuleviku energeetikale.

Eraldi tuleb peatuda raamatu kokkuvõttel. See on mahukam ja laiahaardelisem kui kokkuvõtted tavaliselt, seega lisab palju huvitavat informatsiooni. Eriti väärib esile tõstmist Ilmar Otsa koostatud elementaarosakeste “leksikon” ja suuremate kiirendikeskuste lühitutvustus. Raamatu lõpetab loetelu veebiaadressidest, kus huvitatud lugeja võib oma õpperetke jätkata. Isegi kui mõned nendest on aja jooksul muutunud, võimaldavad säilinud märksõnad soovitud lehekülje siiski üles otsida. Ja viimaks leiavad kokkuvõttes tutvustamist Eestis töötavad või töötanud inimesed, kellel on oma töös olnud kokkupuuteid elementaarosakeste füüsikaga.

Kogumiku toimetajad-autorid on seadnud endale eesmärgiks tutvustada elementaarosakeste füüsikat ja minu arvates on see neil suurepäraselt õnnestunud. Tundub, et raamat peaks olema jõukohane asjahuvilisest kooliõpilasele, kes võtab vaevaks süveneda ja loetu üle järele mõelda. Samas pean tunnistama, et kuigi olen kümme aastat tegelenud füüsikaga, leidsin minagi raamatut lugedes pidevalt enda jaoks midagi uut. Julgen öelda, et “Universumi mikromaailm” pakub tõepoolest midagi kõigile – koolilapsest teadustöötajani.



Margus Saal