|
Amerikan fyysikkoseuran satavuotisjuhlakonferenssi Atlantassa maaliskuussa
oli kaikkien aikojen suurin fyysikkojen kokoontuminen. Rekisteröityneiden
osanottajien määrä oli noin 11500 henkilöä. Näkyvimmät
osanottajat olivat yli 20 fysiikan Nobelin palkinnon saajaa, Yhdysvaltain
presidenttien kahdeksan tiedepoliittista neuvonantajaa presidentti Kennedyn
ajoista alkaen, National Science Foundationin (NSF) pääjohtaja,
pari kongressiedustajaa ja Stephen Hawking. Ohjelma antoi kuvan tämän
hetken fysiikan tutkimuksesta ja historiallisen perspektiivin Yhdysvaltain
tiedepolitiikkaan. Järjestäjät toivoivat sen sisällöllä
olevan vaikutusta suureen yleisöön, poliitikkoihin, julkiseen
sanaan ja opiskelijoihin. Tavoitteena oli osoittaa kuinka fysiikka on vaikuttanut
Yhdysvaltain kansalliseen turvallisuuteen, talouteen ja hyvinvointiin.
Kuuden päivän aikana pidettiin yli 8700 suullista ja posteriesitystä.
Niiden tiivistelmät muodostivat kaksi tiiliskiven paksuista kirjaa,
yhteensä pari tuhatta tiivistekstistä A4-sivua. Rinnakkaisistuntoja
oli päivittäin yli viisikymmentä. Esiintyjinä oli lukuisia
Nobelin palkinnon saajia, muita kansainvälisesti näkyviä
fyysikoita ja fysiikan tutkijoita laajasti aina opiskelijoihin saakka.
Ohjelma oli niin mittava, että kuuntelemalla esitelmiä aamukahdeksasta
iltakuuteen oli mahdollista osallistua vain noin kahteen prosenttiin konferenssin
annista. Lisäksi viikon aikana järjestettiin lukuisia muita tapahtumia
ja tapaamisia. Konferenssissa oli mahdollista saada ainutlaatuinen läpileikkaus
fysiikasta, sen historiasta ja ajankohtaisista aiheista. Se tarjosi myös
poikkeuksellisen tilaisuuden tavata fyysikoita hyvin laajasti.
Ohjelma jäsentyi viiteen aihekokonaisuuteen. Päällimmäisenä
olivat paneelikeskustelut Yhdysvaltain tiedepolitiikasta menneinä
vuosikymmeninä ja uuden vuosituhannen alussa sekä kansainvälistä
tutkimusyhteistyötä valottavat ja fysiikan opetusta ja naisten
tutkijanuraa käsittelevät yleisesitelmät. Seuraavana olivat
historiallisen perspektiivin antaneet esitelmät. Esimerkiksi nobelisti
Hans Bethe kertoi Manhattan-projektista, jossa hän itsekin oli näkyvästi
mukana. Nobelisti Leon Lederman kävi läpi kokeellisen hiukkasfysiikan
saavutukset. Integroidun virtapiirin kehittäneen ja sen pienenemisen
ennustaneen Mooren lain luoja Gordon Moore piti esitelmän integroitujen
virtapiirien kehittämisestä. Nobelisti Douglas Osheroff tarkasteli
Helium-3:n parissa tehtyä tutkimusta, jonka hän esitteli yhdysvaltalaisten
fyysikoiden tekemänä tutkimuksena.
Kolmantena suurena kokonaisuutena olivat tunnettujen tutkijoiden esitelmät
erityisistuntojen yhteydessä, esimerkkeinä tämän vuoden
nobelistien Horst Störmerin ja Robert Laughlinin pitämät
esitelmät elektronien murtolukuvarauksista, jotka saimme kuulla viime
syksynä myös Helsingissä ja nobelisti Pierre deGennesin
esitelmä polymeereistä.
Tarjolla oli lisäksi lukuisia kahdentoista minuutin esitelmiä
ja posteresityksiä uusista tutkimustuloksista. Viidentenä omana
kokonaisuutenaan voi pitää useita sosiaalisen kanssakäymisen
puolelle kuuluvia tapahtumia ja tapaamisia.
Näistä kokonaisuuksista jokainen osanottaja saattoi omien
mieltymystensä ja tarpeidensa mukaan rakentaa itselleen mitä
erilaisimman viikko-ohjelman.
Yhteisen
kielen tarve
Uuden vuosituhannen tiedepolitiikasta keskustelleessa paneelissa oli
mukana kaksi kongressiedustajaa, NSF:n johtaja Rita Colwell ja Pentagonia
edustanut professori Hans Mark. Kosovon tilanteeseen valmistautuminen näkyi
presidentin tieteellisen neuvonantajan puuttumisena paneelista. Sama syy
esti presidentti Clintonin esittämästä valtiovallan tervehdystä
konferenssille. Energiaministeri Bill Richardson piipahti heidän puolestaan
maanantai-iltana esittämässä valtiovallan tervehdyksen.
Colwellin mukaan tieteet tulevat kehittymään monitieteiseen
suuntaan, mutta perustieteiden varassa. Monitieteisyyden edistymisen yksi
este on perustieteiden käyttämän terminologian vaikeaselkoisuus
muiden alojen edustajille. Tieteiden välille joudutaan kehittämään
yhteinen kieli. Eksaktien luonnontieteiden ja tekniikan osuus on NSF:n
budjetissa vähentynyt viimeisen kahden vuosikymmenen aikana samalla
kun biotieteiden osuus on vastaavasti kasvanut. NSF kehittää
informaatioteknologiaa, monitieteistä tutkimusta, erityisesti biologian,
kemian ja fysiikan vuorovaikutusta. Opetuksen ja tutkimuksen integroimista
lisätään aina kouluopetuksesta lähtien. Paneeli oli
huolestunut luonnontieteiden ja matematiikan vähäisestä
kiinnostuksesta amerikkalaisissa kouluissa. Ulkomaalaisten tutkijoiden
osuushan on suuri yhdysvaltalaisissa yliopistoissa, mikä tuli nuorten
tutkijoiden osalta hyvin näkyvästi esiin suullisten tiedonantojen
antajien joukossa. Hans Mark osoitti tutkimuksen ja tuotekehityksen rahoituksen
aina seuranneen liittovaltion budjettia ja että kansallinen turvallisuus
on ollut, on ja tulee olemaan erittäin näkyvästi esillä
tutkimus- ja tuotekehitysrahoituksessa.
Tiedepolitiikkaa Valkoisessa talossa tarkasteli kahdeksan aikaisempaa
presidentin tiedepoliittista neuvonantajaa. Kansalliseen turvallisuuteen
liittyvät kysymykset (kylmä sota, ydinaseet, ohjukset ja aseidenriisunta)
nousivat voimakkaasti esiin neuvonantajien puheissa. Neuvostoliiton luhistuminen
nosti etualalle informaatioteknologian ja kansainvälisen vuorovaikutuksen,
kuten OECD:n piirissä mittavien kansainvälisten hankkeiden poliittisia
päätöksiä valmistelevan Mega Science -forumin ja G7
maiden teollisuusministereiden kahdesti vuodessa tapahtuvat epämuodolliset
tapaamiset.
Erityisistunnoissa, jotka kattoivat kaikki fysiikan kymmenen pääalaa
käytiin osaksi läpi historiaa, mutta pääpaino oli uusien
tulosten esittelemisellä. Esimerkkeinä voidaan mainita uudet
materiaalit, kuten Bose-Einsteinin kondensaatti, hiilen nanoputket, uudet
yhdistepuolijohteet, biomateriaalit ja polymeerit, puolijohdeteknologia,
fuusioenergia, tieteellinen laskenta, kvanttitietokoneet ja kiihdytinteknologia.
Kaikilla aloilla fysiikan tutkimus etenee vauhdilla, joka saa vuosikymmenen
takaiset uutuudet näyttämään kovin vanhoilta.
Eurooppa
haastaa Yhdysvallat
Konferenssin osanottajista ylivoimaisesti suurin osa oli luonnollisesti
Yhdysvaltain yliopistojen tutkijoita ja opettajia. Tästä johtuen
fysiikan tutkimus tuli esiin Yhdysvaltoihin painottuneena. Viimeisen vuosikymmenen
aikana eurooppalainen fysiikan tutkimus on kuitenkin monilla aloilla ollut
edelläkävijä.
Supertörmäyttimen rakentaminen hiukkasfysiikan kokeita varten
pysäytettiin Yhdysvalloissa muutama vuosi sitten. Eurooppaan CERNiin
rakennetaan uuden sukupolven kiihdytintä, johon Yhdysvallatkin liittyi
merkittävällä osuudella. Eurooppaan Grenobleen rakennettiin
90-luvulla ensimmäinen kolmannen sukupolven synkrotronisäteilylähde.
Muutama vuosi sen jälkeen Yhdysvallat ja Japani aloittivat vastaavan
lähteen rakentamisen. Uuden sukupolven neutronilähde, lineaarikiihdyttimen
ja ydinreaktioiden avulla toimiva spallaatiolähde, on jo lähes
vuosikymmenen ollut käytössä Rutherfordin laboratorioissa
Englannissa. Vastaavan lähteen rakentaminen on juuri aloitettu Yhdysvalloissa
Oak Ridgen kansalliseen laboratorioon. Tämä noin 1,3 miljardin
dollarin laboratorio on valmis viiden vuoden päästä. Radioaktiivisten
ionisäteiden avulla tehtävää ydin- ja astrofysiikan
tutkimusta on tehty Euroopassa useiden vuosien ajan. Nyt myös Yhdysvalloissa
on tehty periaatepäätös rahoituksesta, jonka avulla täysin
uusi ja teknisesti erittäin vaativa, lähes 300 miljoonaa dollaria
maksava kiihdytinlaboratorio tullaan rakentamaan lähivuosina.
Vaikka Nobelin palkinnot ovat menneet enemmän yhdysvaltalaisissa
laboratorioissa työskennelleille fyysikoille kuin eurooppalaisiin
laboratorioihin, ja arvattavasti Bose-Einsteinin kondensaatin perusteella
lähivuosina annettava Nobelin palkintokin menee Yhdysvaltoihin, Eurooppa
on selvästi tiukentamassa kilpailua. Erityisesti Saksan osuus fysiikan
tutkimuksessa tulee nousemaan, sillä heidän rahoitusosuutensa
eurooppalaisessa fysiikan tutkimuksessa on dominoiva. Pitkällä
tähtäyksellä se tulee tuottamaan tulosta.
Mega sciencen nimellä kulkevan suurtutkimuksen, jonka rahoitus
on gigadollareita, rinnalla kulkee hyvin voimakkaana erityisesti materiaalifysiikan
tutkimus, jota yleisesti harjoitetaan fysiikan laboratorioissa. Oluttölkin
kokoiset tutkimuslaitteet mahdollistavat nykyisin aineen tutkimisen ja
kuvantamisen atomitasolla. Uudet eksoottiset materiaalit ja niiden valmistaminen
perustuvat monitieteisyyteen. Molekyylit ja orgaaniset tai biomolekyylit
ovat mittausteknisesti jo jättimäisiä rakennelmia. Tältä
osin fysiikan tutkimus on vahvasti kasvussa, mikä näkyi satavuotiskonferenssinkin
ohjelmassa. Puolijohteet ja niiden tutkimus kohti yhä pieneneviä
komponentteja edellyttää uusia materiaaleja ja yhä monimutkaisempia
rakenteita. Samoin materiaalin ominaisuudet, kuten elektronikaasun käyttäytyminen
siten, että sen varaus on vain murto-osa yhden elektronin varauksesta,
avaavat niin fysiikan sovelluksille kuin teorioillekin uusia uria.
Juhlavuoden konferenssi antoi hyvin vakuuttavan näytön fysiikan
suurista haasteista, tosin pikemminkin seuraavalle vuosikymmenelle kuin
seuraavalle vuosisadalle tai -tuhannelle. Uusien tulosten löytymistaajuus
on fysiikassa niin suuri, että niiden vaikutuksia luonnon ymmärtämiseen
ja sitä kautta hyvinvointiin on mahdollista ennakoida vain lyhyellä
aikavälillä. Viime vuosikymmenien valtavista saavutuksista
huolimatta fyysikot ovat yhä edelleen avaamassa uusia ovia yhä
kiihtyvälle kehitykselle yhteiskunnassa.
Kirjoittaja on sovelletun fysiikan professori Helsingin yliopistossa. |