RICHARD P.

FEYNMAN

Richard P. Feynman koki tieteessään jatkuvaa epävarmuutta

ja etsimistä. Jo tieteen määritelmään kuuluu, ettei varmaa

tulosta koskaan saada. Jonkin kokeen lopputulos on vain

annettujen todennäköisyyksien rajoissa oikea.

MONET OVAT PANNEET MERKILLE, että kovin suuri osa Nobelin palkinnoista on mennyt juutalaisperäisille tutkijoille tai kirjailijoille. Miten 0,2 prosentin osuus väestöstä onkin ollut niin viisasta, että Ruotsin Akatemia on myöntänyt heille enemmän palkintoja ja rahaa kuin heidän suhteensa väestöstä on? Pitäisikö Nobel-palkinnoissakin olla väestösuhteen mukainen numerus clausus?

Edelliseen Nobel-sarjaan voi liittää tiedemies Richard P . Feynmanin (1918-1988), joka sai fysiikan palkinnon vuonna 1965 lähinnä kvanttisähködynamiikan kehittäjänä. QED (quantum electrodynamics) selittää vieläkin lähes kaikki luonnossa näkyvät ilmiöt, paitsi ei painovoimaa eikä vahvaa vuorovaikutusta. QED on siis erittäin ajankohtainen, vaikkemme siitä mitään tietäisikään. Erityisesti mainitsen, että varsinkaan minä en siitä kovin paljoa tiedä.

Viime vuonna Feynmanista on julkaistu elämäkerta (taas kerran): Lawrence M. Kraussin ”Quantum Man”; lisäksi on julkaistu hänen elämäkertansa sarjakuvana.

Feynman ei kirjoittanut itse paljon, varsinkaan elämäkertaa. Hän korosti, ettei ole lukenut yhtään elämäkertaa. Haastatteluja hän kyllä antoi. Lisäksi on tallessa hänen pitämiään mainioita luentoja fysiikasta: esimerkiksi hänen Aucklandin yliopistossa, Uudessa Seelannissa, vuonna 1979 pitämänsä luennot. Noita luentoja on nähtävissä ja kuultavissa netissä: niitä kuunnellessa tulee mielikuva, että itsekin jotain käsittää fotonin liikkeistä tai valosta yleensä.

Feynman oli omalaatuinen nerojenkin joukossa. (Englanninkielisessä tekstissä käyttäisin sanaa, jota Alice käytti ihmetellessään Wonderlandia: ”curiouser”.) Hänen kollegansa jo Los Alamosin ajoilta, raskaan sarjan fyysikko Hans Bethe (joka sai oman Nobelinsa 1967 mm. tähtien energiatuotannon selvittämisestä) on sanonut Feynmanista: ”On kahdenlaisia neroja. Tavalliset nerot tekevät suurenmoisia asioita, mutta he jättävät sinulle tilaa uskoaksesi, että voisit tehdä saman jos vain teet töitä tarpeeksi kovasti. Sitten on taikureita, joista sinulla ei ole aavistustakaan, miten he sen tekevät. Feynman oli taikuri.”

Feynmanin ongelmanratkaisutyyli oli poikkeava: karkeasti ottaen hän keksi ensin lopputuloksen ja alkoi sitten miettiä mistähän premisseistä lähtien sinne pääsisi. Hänelle ratkaisu oli aina tärkein; ratkaisun metodille ei hän pannut mitään painoa.

CURRICULUM VITAE

RICHARD PHILLIPS FEYNMAN syntyi 1918 Far Rockawayssa, Long Islandilla, New Yorkissa. Peruskoulussa hänen erikoiset lahjansa huomattiin matematiikkakilpailuissa, jotka hänen joukkueensa aina voittivat. Kuitenkin hänelle mitattiin vain kohtalainen ÄO 125.

Kysymykset kilpailuissa olivat sellaisia, joihin sisältyi pieni juju, mutta ei mitään kompia. Esimerkiksi yksi pähkinä oli seuraavanlainen. Virran nopeus on 3 mailia tunnissa, soudat virtaa ylöspäin 4½ mailia tunnissa.

Hattusi putoaa, mutta huomaat sen vasta 45 minuutin kuluttua. Kuinka kauan sinulta menee soutaaksesi virtaa alaspäin hattusi luokse?

Kilpailija, joka alkaa aritmetiikkaa käyttäen laskea matkoja ja aikoja, on Feynmaniin nähden menettänyt pelin jo ensimmäisen numeron vihkoon piirtäessään. Vastaus Feynmanilta tuli välittömästi: 45 minuuttia. (Annan lukijalle mahdollisuuden itse miettiä, miksi ei tarvitse välttämättä mitään laskea.) Feynman voitti myös yksilökilpailun New Yorkissa. Sitä ei niin paljon ihmetelty kuin sitä, että seuraavaksi tullut hävisi voittajalle niin monta pistettä.

Jo alakouluaikanaan Feynman oli differentiaali- ja integraalilaskennan kimpussa (USA:ssa näitä kutsutaan yhteisellä nimellä ”calculus”). Hänen lainatessaan kirjastosta näitä korkeamman matematiikan alkeita sivuavia kirjoja kirjastonhoitaja kysyi ”miksi sinä lainaat tällaisia kirjoja”. Hätävalheena Richard sanoi, että ne ovat isälle. Hänen isänsä työnä oli myydä univormuja armeijalle ja poliiseille.

Viikonloppuisin Richard kävi isänsä kanssa Catskill Mountainilla ihailemassa luontoa. Siellä hän sai isältään mm. opetuksen, että vaikka tietäisit jonkun linnun nimen kuinka monella kielellä tahansa, tiedät paljon eri kielistä, mutta linnusta et tiedä mitään. Kaikkea, mitä luonnosta löytyi, pyrki hänen isänsä selostamaan ja kertomaan, mitä se merkitsi käytännössä. Dinosauruksista hänen isänsä kertoi, että jos sellainen olisi heidän pihamaallaan, näkyisi sen pää toisen kerroksen korkeudella Richardin huoneen ikkunassa, mutta ei mahtuisi sisään, koska pää olisi liian leveä.

Tämä käytännönläheinen kosketus toistui Richardin ajattelussa, kun hän tutki fysiikkaa; mitä tämä tulos merkitsee?

Richardin pienenä esittämään kysymykseen ”miksi vaunussa oleva pallo törmää vasempaan takaseinään, kun vaunua liikutetaan oikealle” hänen isänsä tiesi oikean vastauksen. ”Ei se pallo liiku mihinkään, vaan pallon inertia (hänen isänsä tiesi oikean sanan) saa aikaan sen, että pallo ei ehdi liikkua ja vain vaunu liikkuu.” Sen sijaan kysymykseen ”miksi on inertiaa” hänen isänsä vastasi ”sitä ei kukaan tiedä”.

jokaisessa Feynmanin Elämästä Kertovassa Teoksessa*** ***kerrotaan Hänen Taidoistaan Soittaa Bongo-rumpuja.

IVY LEAGUE – NUMERUS CLAUSUS

KOULUN JÄLKEEN LUONTEVA valinta jatkolle olisi ollut Columbia-yliopisto, mutta kuten muissakin Ivy League -yliopistoissa (Brown, Cornell, Dartmouth, Harvard, Princeton, Pennsylvania, Yale) siellä oli voimassa numerus clausus juutalaisiin nähden, 10%. (Viimeisin juutalaisia syrjivä rajoitus poistui vasta vuonna 1970 Harvardin yliopistossa. Afroamerikkalaisten numerus clausus oli silloin 0%.)

Juutalaismäärä oli Columbiassa täynnä, joten MIT (Massachusetts Institute of Technology) Bostonissa tuli Richardin opinahjoksi vuonna 1939, ja ohjaajaksi John Slater. Siellä huomattiin hänen erinomaiset kykynsä; hänen kohdallaan oli puhetta tutkinnon suorittamisesta jo kolmen vuoden jälkeen normaalin neljän vuoden sijaan.

Feynman itse oli sitä mieltä, että hän jatkaisi tohtorin oppiarvoon saakka MIT:ssä, mutta Slater oli viisaasti toista mieltä: ”Nyt pitäisi nähdä vähän maailmaa.” Niinpä jatko-opinnot alkoivat Princetonissa John Wheelerin ohjauksessa.

Vuoden 1941 alussa oli Feynmanilla ensimmäisen kerran kunnia pitää seminaari opinnoistaan. Seminaarin järjestelyt hoiti Eugene Wigner (Nobel-palkinto fysiikasta vuonna 1963). Seminaarin pitäjiksi kutsuttiin useimmiten vierailevia kuuluisuuksia, mutta tämä oli poikkeus; vain pelkkä tohtoriopiskelija piti seminaarin. Ensiksi Wigner kertoi, että oli kutsunut kuuntelemaan professori Russelin (aikansa kuuluisimpia tähtitieteilijöitä). Sitten Wigner sanoi, että Einstein (Nobel 1921) tulisi kuuntelemaan, vaikka hän ei paljon seminaareissa käynytkään. Aivan kuin ei tämä olisi vielä saanut Feynmanin naamaa vihreäksi, Wigner sanoi, että John von Neumann (aikakautensa ehkä kuuluisin matemaatikko), tulisi myös kuuntelemaan. Ja vielä lisää löylyä: Wolfgang Pauli (Nobel 1945, nimeään kantavan kieltosäännön keksijä: kaksi atomin elektronia ei voi olla samanaikaisesti samalla energiatasolla) oli sattumoisin tullut vierailemaan ja tulisi kuuntelemaan.

Wigner yritti rauhoittaa Feynmania: ”Jos professori Russel ilmaantuu, niin hän aina nukahtaa kesken esityksen; se on aivan tavanomaista. Jos Pauli nyökyttää päätänsä, älä luule, että hän on samaa mieltä – hänellä on halvaus”. (Paulilla oli aivan oma asteikkonsa arvostellessaan esityksiä: ”ganz falsh” – aivan väärin, ”äärimmäisen väärin” tai vielä huonommin, ”ei edes väärin”.)

Feynmanin esitys meni läpi, vaikka Pauli muutaman kerran puuttui mielestään väärin oleviin kohtiin. Sitten Pauli kysyi Einsteinilta: ”Olettehan samaa mieltä kanssani, professori kääntynyt, että huomaan vain, teoriaa painovoiman

Einstein?” Einstein oli jo niin sisäänpäin hänen vastauksensa oli: ”En ole, mutta että olisi hyvin vaikea soveltaa vastaavaa

vuorovaikutukselle.”

FEYNMANIN TEOT

FEYNMAN JOUTUI OPPENHEIMERIN johtamaan tiedemiesryhmään Los Alamosiin suunnittelemaan maailman ensimmäistä atomipommia. Piti ehtiä ennen saksalaisia. Feynman johti Bethen alaisuudessa laskentaryhmää. Piti tietää, mikä on pommin kriittinen massa; toisin sanoen, mikä määrä U235:ta ei varmasti saa aikaan ketjureaktiota ja mikä määrä varmasti räjähtää. Tunnetusti koepommi räjähti, ja sitten seuraavat Hiroshimassa ja Nagasakissa.

Los Alamosin jälkeen oli aika palata takaisin siviiliin. Richard valitsi Cornellin yliopiston. Siellä hän nuorena professorina jatkoi tutkimustaan kvanttisähködynamiikan kaavojen parissa. Dirac oli jo parikymmentä vuotta aikaisemmin kehittänyt yhtälönsä, mutta valitettavasti siinä oli jopa Diracin itsensä tietämiä puutteita, joista hän mainitsi, että jatkokehitys on tarpeen. Puutteena oli, että yhtälö johti joskus joko mielettömiin tai peräti äärettömiin lopputuloksiin.

Feynman kävi Diracin yhtälöiden kimppuun. Ottelu jatkui Caltehcissa (Kalifornian teknillinen yliopisto). Vihdoin mm. käyttämiensä polkuintegraalien avulla Feynman sai äärettömyydet poistetuksi. (Tarkempi kuvaus Kari Enqvistin kirjassa ”Näkymätön todellisuus”.) Samaan aikaan hänen kollegansa Caltechissa, Julian Schwinger, ja Japanissa Sin-Itiro Tomonaga olivat saaneet hekin urakkansa loppuun saman ongelman parissa. Kolmikolle annettiin fysiikan Nobelin palkinto 1965.

Silmille näkyvimmän jäljen Feynman sai aikaan keksimällä ns. Feynmanin graafit. Koska esimerkiksi fotonin käyttäytymiselle avaruudessa vain vähän merkitsee, onko se idässä vai lännessä (vai välillä Andromedan galaksin tuolla puolen), Feynmanin graafit supistivat avaruuden yhteen ulottuvuuteen ja ajan toiseen. Näin saatiin yksinkertaisia kaavioita esimerkiksi elektronin ja fotonin vuorovaikutuksesta.

TAVALLISEN EPÄTAVALLINEN PROFESSORI

JOKAISESSA FEYNMANIN ELÄMÄSTÄ kertovassa teoksessa kerrotaan hänen taidoistaan soittaa bongo-rumpuja. Eräs ruotsalainen, jonkin matrikkelin pitäjä, sai kylmää kirjettä niskaansa kysyessään Feynmanilta bongo-rumpujen soitosta. Vastauksena oli kipakka kirje, että ”minun tarkoituksenani on tutkia fysiikkaa” ja loppukaneettina ”painukaa hemmettiin”.

Joku kollega hieman ilkeästi sanoi Feynmanista, että suuri osa hänen energiastaan menee juttujen keksimiseen itsestään. Näitä ”juttuja” on paljon, mutta ne ovat aina jotenkin hyvänsuopia anekdootteja, eivätkä koskaan ilkeitä.

Esimerkiksi seuraavan jutun Feynman kertoo (myös haastattelussaan, joka on nähtävissä You Tubessa): Hänen oli määrä mennä North Carolinan yliopistoon seminaariin, mutta ei ehtinyt sinne seminaarin avauspäivänä. Lentoasemalla tuli ongelma, koska North Carolinan yliopistoja oli kaksi. Sitten Feynman keksi sanoa taksijärjestelijälle: ”Kuulkaahan, eilen alkoi päätapahtuma ja tänne tuli varmaan paljon miehiä, jotka olivat menossa sinne. Minäpä kuvailen heitä: he pitävät nokkansa ylhäällä, puhuvat toisilleen kiinnittämättä ensinkään huomiota, mihin ovat menossa ja sanovat toisilleen ’dzee-mju-nju dzee-mju-nju’.”

Miehen naama selkeni: ”Just niin, te tarkoitatte Chapel Hillin yliopistoa.”

MITEN TEHDÄ TIEDETTÄ?

MONESTI KUULEE SANOTTAVAN, että ”ei tiede tiedä kaikkea”. Tai vielä virheellisemmin, että ”tiede aina sanoo lopullisen absoluuttisen totuuden”.

Feynmanin omista sanoista ja hänestä kirjoitetuista elämäkerroista käy ilmi hänen tieteessään jatkuvasti kokema epävarmuus ja etsiminen. Oikeastaan jo tieteen määritelmään kuuluu, ettei varmaa tulosta koskaan saada, vain että ”jonkin kokeen lopputulos on annettujen todennäköisyyksien rajoissa oikea” – jos joku väittää tuloksiaan täysin oikeiksi, ei hän ”tee tiedettä”.

Feynman supisti ajatuksensa tieteestä seuraavaan mietelmään (vaikka hän ei pitänyt filosofiasta): ”Tiede on keino oppia, kuinka saada jotakin selville, jota ei vielä tiedetä, ja missä laajuudessa asioista tiedetään (koska mitään ei tiedetä absoluuttisesti), ja kuinka menetellä epäilyksen ja epävarmuuden kanssa, mitkä ovat todistelun säännöt, kuinka pitää asioista ajatella, että voidaan päätyä johonkin ratkaisuun, kuinka saada totuus erottumaan huijauksesta tai teeskentelystä.”

Feynman sanoo puheessaan tieteen opettajille (National Science Teachers Association, 1966, New York City) mm.: ”Jos joku sanoo ’tiede opettaa meille sitä ja tätä’, hän käyttää sanaa väärin. Tiede ei opeta mitään, kokemukset opettavat. Jos joku kertoo ’tiede on näyttänyt sitä ja sitä’, te voitte kysyä, kuinka tiede sen näyttää. Kuinka tiedemiehet saivat sen selville? Miten? Mitä? Missä?. Sen ei pitäisi olla ’tiede on näyttänyt’, vaan ’tämä koe, tämä vaikutus on näyttänyt’. Ja teillä on sama oikeus kuin kenellä tahansa kuultuanne kokeesta – mutta kuunnelkaa kärsivällisesti kaikki todisteet – päättää onko johonkin järkevään tulokseen päästy”.

SISAR JOAN

EHKÄ RICHARD-VELJEN esimerkki sai myös häntä kymmenen vuotta nuoremman sisarensa, Joanin, suuntautumaan samoin teoreettisen fysiikan alalle. Hän tutki mm. magnetosfääriä ja aurinkotuulia. Viimeisenä työpaikkanaan hänellä oli NASA:n Jet Propulsion Laboratory, jossa hän työskenteli 75-vuotiaaksi saakka. Eläkkeelle lähdönkin jälkeen hän on julkaissut tutkimuksiaan.

JOAN FEYNMAN KIRJOITTI MINULLE (EMAIL 15.11.2011): ”I would like you to know that in addition to everything else he [Richard] was a very good brother who encouraged me to go into physics when it was so very rare for a woman.”

Kirjallisuutta.

Tämän kirjoituksen lainaukset ovat pääosin Gleickin ja Kraussin kirjoista sekä Feynmanin haastattelunauhoituksesta. Suomennokset Ilmo Pärssinen.

Kari Enqvist: Näkymätön todellisuus. WSOY 1997. Luku Ääretön muuttuu äärelliseksi. Lambin siirtymä – Richard Feynman ja Julian Schwinger – Virtuaaliset hiukkaset ja niiden rooli – Kvanttikenttäteorian ennusteet. Michelle Feynman: Don’t You Have Time to Think? Penquin Books 2005. Kirjeitä.

Richard P . Feynman: Fysiikan lain luonne. Suom. Kimmo Pietiläinen. Ursa 1999.

Richard P . Feynman: ”Laskette varmaankin leikkiä, Mr. Feynman!”. Suom. Kimmo Pietiläinen. Ursa 1997. Richard P . Feynman: The Meaning of It All. Penguin 1998. Richard P . Feynman: ”Mitä siitä, mitä muut ajattelevat?” Englanninkielinen alkuteos ”What do You care what ot-

Rolf Ottosonista

Skepsiksen kunniajäsen

RUOTSALAINEN LÄÄKÄRI, FL Rolf Ottoson on jostain syystä muistanut suomalaista Skepsis ry:tä aika ajoin. Vuonna 2002 hän lahjoitti yhdistykselle tuhat euroa. Vuonna 2008 hän muisti yhdistystä kahdesti: 207,10 ja 207,03 eurolla. Tänä syksynä hän lahjoitti Skepsikselle 1150 euroa ja halusi samalla liittyä jäseneksi ja Skeptikko-lehden saajaksi ensi vuodeksi, vaikka ei suomea ymmärräkään.

Skepsiksen hallitus päätti kokouksessaan marraskuussa hyväksyä Ottosonin jäseneksi ”jäsenmaksua perimättä”. Kokous myös päätti, että lahjoituksesta siirretään 500 euroa Nils Mustelinin rahastoon. Samalla hallitus päätti tehdä Rolf Ottosonista Skepsiksen kunniajäsenen.

her People think?” Further Adventures of a Curious Character (1988). Ursa/WSOY 1998.

Richard P . Feynman: QED. Valon ja aineen ihmeellinen teoria. Art House 1991.

James Gleick: Genius. Richard Feynman and modern physics. Abacus. 1. painos 1992 (2011).

John Gribbin: Science. A History 1543-2001. Penguin Books 2003.

Feynman. Jim Ottaviani. First Second 2011 New York & London. Sarjakuva.

Lawrence M. Krauss: Quantum Man. Richard Feynman’s Life in Science. ATLAS&CO New York – London. 2011. Jeffrey Robbins: The Pleasure of Finding Things Out. The Best Short Works of Richard P . Feynman. Penquin Books 2001.

7.11.2012 päivätyssä Pertti Laineen allekirjoittamassa diplomissa lukee: ”Föreningen har i dag beslutat kalla ROLF OTTOSON till HEDERSMEDLEM som erkänsla för hans aktiva intresse för och storartade ekoniska stöd av Skepsis rf.”

Ottoson on käynyt tutustumassa suomalaisiin skeptikoihin jokunen vuosi sitten Turussa, jossa hän tapasi Heikki Kujanpään, Veikko Näntön ja silloisen puheenjohtaja Matias Aunolan. Heikki Kujanpää kävi jälkeenpäin vastavierailulla Tukholmassa. Ottoson on pistäytynyt myös Helsingissä, jossa hän tapasi mm. Skepsis-aktiivi Göran Törnwallin.

Vuosi 2012 oli Skepsikselle hyvä. Ottosonin lahjoituksen lisäksi yhdistys sai heinäkuussa lahjoituksen myös eräältä kuolinpesältä: 7,73 euroa.

kirjoittaja Työskentee It-alalla. Tiede On Kiinnostanut häntä Jo Vuodesta 1961 Alkaen, Jolloin Hän Sai Lah- jaksi Karl Schenzingerin Kirjan ”kohti Atomin Salai- suutta”. Opintopohjaa Hänellä On Helsingin Yliopis- tosta Matematiikan, Fysiikan, Kemian Ja Tilastotie- teen Aloilta Ja Sibelius-akatemian Solistiselta Linjal- ta (hän On Esiintynyt Kuopion Oopperassa Solistina Ja savonlinnan Oopperajuhlakuorossa).