Tiedekeskiviikko

Kuolema Duinossa, kuolema Helsingissä

Osmo Pekonen

04.03.2020 | 10:58

Lähellä Euroopan tämänvuotista tiedepääkaupunkia Triesteä Adrianmeren rannalla on Duinon kylä, jonka Rainer Maria Rilke ikuisti Duinon elegioihinsa. Kenties vähemmän tunnettu on eräs murheellinen kuolemantapaus, joka sijoittuu Duinoon: itävaltalainen fyysikko Ludvig Boltzmann, joka kärsi masennuksesta, teki itsemurhan hirttäytymällä hotellinsa ikkunanpieleen Duinossa 5. syyskuuta 1906. Boltzmannin hautakiveen Wienin Keskushautuumaalla on ikuistettu hänen keksimänsä entropian peruskaava S = k log W.

Entropia ilmaisee epäjärjestyksen määrää systeemissä. Termodynamiikan toisen pääsäännön mukaan entropia voi kasvaa, mutta ei koskaan vähetä. Stephen Hawking todisti vuonna 1970 hiukan samalta kuulostavan tuloksen koskien aivan toista asiaa, nimittäin mustien aukkojen pallonmuotoisen tapahtumahorisontin pinta-alaa: se voi kasvaa, mutta ei koskaan vähetä. Jos esimerkiksi kaksi mustaa aukkoa törmää toisiinsa ja sulautuu yhteen, on tuloksena syntyvän uuden mustan aukon pinta-ala suurempi kuin alkuperäisten yhteensä, mikä tuntuu intuition vastaiselta.

Seuraavana vuonna Princetonissa oivalsi muuan nuori jatko-opiskelija nimeltä Jacob Bekenstein, mistä paradoksaalisessa ilmiössä oli kysymys: mustan aukon entropia itse asiassa on suoraan verrannollinen sen tapahtumahorisontin pinta-alaan. Hän julkaisi teoriansa vuonna 1972. Bekensteinin ideaa pidettiin aluksi pähkähulluna, eihän näet mustilla aukoilla pitänyt olla entropiaa ollenkaan!

Stephen Hawking ryhtyi laskemaan ja ajattelemaan. Hänen alkuperäisenä tarkoituksenaan oli todistaa Bekensteinin erehtyneen, mutta ennen pitkää hän päätyi tulokseen, jonka mukaan princetonilainen kilpailija oli sittenkin oikeassa. Hawking onnistui kirjoittamaan Bekensteinin kaavan täsmällisempään muotoon, jonka hän julkaisi vuonna 1974. Mustilla aukoilla siis on kuin onkin entropia. Mustat aukot säteilevät, ja niillä on lämpötila, jota tosin ei ole voitu kokeellisesti mitata. Tähän tulokseen perustuu suurelta osin Stephen Hawkingin maine.

Jacob Bekensteinin vanhemmat olivat Puolasta 1940-luvulla ensin Meksikoon, sitten Yhdysvaltoihin emigroituneita ortodoksijuutalaisia. Pääosan elämäntyöstään Bekenstein teki Israelissa. Samalla kun Hawkingin maine kohosi pilviin, Bekenstein vietti päivätyötä puurtavan perusfyysikon hiljaiseloa, ja hänet unohdettiin maailman mediassa kokonaan. Hänestä ei ollut mitään kerrottavaa verrattuna pyörätuolissa ajelevaan ja puhesyntetisaattorilla kommunikoivaan Hawkingiin, josta tuli median lemmikki. Bekenstein putosi tiedejournalismin mustaan aukkoon.

Helsingin Sanomat uutisoi 29.1.2020 (nettiversio): ”Fyysikot väittävät löytäneensä gravitaatio­aallon kaiun, josta paljastuu mustan aukon säteily. Jos tutkimus pitää paikkansa, se olisi ensimmäinen havainto edesmenneen fyysikon Stephen Hawkingin keksimästä ilmiöstä”. Bekenstein unohtui tästä uutisesta kokonaan, ja saman virheen tekivät tiedetoimittajat kautta maailman.

Bekenstein oli Boltzmannin oppilaan-oppilaan-oppilaan-oppilas. Sattui niin merkillisesti, että hän menehtyi sydänkohtaukseen konferenssimatkalla Helsingissä 16. elokuuta 2015. Siinä olisi syytä riittävästi muistaa hänet nimenomaan tässä maassa.