Tiedeykkönen

Vuoden 2020 fysiikan läpimurto on Physics World -lehden mukaan uudenlainen piimateriaali, joka kykenee sekä lähettämään valoa että kuljettamaan sähköä. Tällaisia materiaaleja kaivataan, sillä valon muuntaminen sähköksi — ja toisinpäin — on tärkeää, sillä yhä enemmän tietoa kulkee tietoverkoissa valona. Tästä läpimurrosta kertoo Jyväskylän yliopiston fysiikan apulaisprofessori Juha Muhonen. Saamme myös tietää, miksi tämä läpimurto ei vielä ole kovin käyttökepoinen. Yksi saavutus viime vuonna oli, että tutkijat kykenivät kehittämään huoneen lämpötilassa, +15 celsiusasteessa, toimivan suprajohteen. Suprajohtavuus tarkoittaa, että aineella ei ole lainkaan sähkövastusta eli sähkövirta kulkee täysin ilman hävikkiä. Yleensä aineet muuttuvat suprajohtaviksi vasta lähellä absoluuttista nollapistettä. Vuonna 2020 saavutettiin edistysaskel myös auringosta peräisin olevien neutriino-hiukkasten tutkimuksessa. Jyväskylän yliopiston emeritusprofessori Jukka Maalampi kertoo, miksi tämä oli merkittävä edistysaskel ja miksi

Meistä jokainen näkee ja kokee sään, mutta minkälaista on ennustaa säätä ja saada aikaan mahdollisimman tarkka ennuste? Kuinka valtava määrä säähavaintoja taipuu sääennustusmalleihin ja syntyy tarkka ennuste tuleville päiville? Tästä tietävät meteorologit Anne Borgström ja Matti Huutonen sekä toimialajohtaja Sami Niemelä Ilmatieteen laitokselta. Sääennustuksen tarkkuus on parantunut viimeisten vuosikymmenien aikana vuorokaudella vuosikymmenessä, eli tällä hetkellä kuuden päivän ennuste on yhtä tarkka kuin viiden päivän ennustus 10 vuotta sitten. Miten tämä on saatu aikaan – onhan sää kaoottisena ilmiönä äärimmäisen haastava ennustettava? Ilmakehän ominaisuudet muuttuvat jatkuvasti; lämpötila, tuulen suunta ja nopeus, kosteus ja paine ovat usein lähtötilanteessa erilaiset kuin vaikkapa kolmen päivän päästä. Parantunut laskentateho on edesauttanut ennusteiden tarkkuutta, silti ilmakehän pienet ilmiöt ja niiden ennustamisessa vaadittava iso määrä laskentapisteitä haastavat tietokonekapasiteettia. Laskentamalli

Maailman luonnolliset elinympäristöt ovat lyhyessä ajassa puolittuneet, neljäsosa eläin- ja kasvilajeista on uhanalaisia ja miljoona eliölajia on vaarassa hävitä maapallolta kokonaan. Luonnon monimuotoisuuden kadon taustalla on ihmisten väestönkasvu ja luonnonvarojen kiihtyvään käyttöön perustuva talous. Biodiversiteetin häviäminen voi johtaa arvaamattomiin ketjureaktioihin, jotka vaarantavat ihmisten perustarpeita. Ruoan, ilman, makean veden, lääkkeiden ja rakennusmateriaalien lähteet ovat luonnossa. Luontoa hyödyntämällä ihmiskunta on kammennut itsensä köyhyydestä, mutta nykymenolla maapallon luonnolliset rajat tulevat vastaan. Luonnon monimuotoisuuden kato on ilmastonmuutokseen vertautuva viheliäinen kriisi, jonka ratkaiseminen edellyttää yhteiskunnan toimintojen muuttamista kestäväksi. Ongelma on globaali, mutta ratkaisut ovat usein paikallisia. Ihmisen ja luonnon riippuvuussuhteista ja niiden välisestä tasapainosta keskustelevat ekologian professori Janne Kotiaho Jyväskylän yliopistosta, Suomen ympäris

Jästipää Homo sapiens ei opi virheistään, vaan hakee vähän väliä villieläimistä uusia virustauteja riesakseen. Villieläinten virukset eivät hyökkää puun takaa, vaan joku meistä hakee ne vaivaksi muillekin. Toisaalla, kun kehitettiin bakteereihin tehoavat antibiootit, niin sitten niitä lutrattiin ja lutrataan ympäriinsä niin paljon, että bakteereista on valintajalostettu antibiootteja kestäviä. Tiedeykkösessä näistä ihmisen itseaiheutetuista ongelmista keskustelevat infektiosairauksien professori Anu Kantele ja zoonoosivirologian professori Olli Vapalahti. Toimittaja on Leena Mattila. Ihminen sorkkii luontoa sademetsistä mikrobeihin ja yleensä huonoin seurauksin eikä ota opikseen vaan toistaa samoja virheitä. Ihminen myös levittää koronat, ebolat ja zikat mantereelta toiselle. Virus tai antibioottiresistentti bakteeri ei ylitä valtamerta eikä vuoristoa ilman kuljettajaa. Mikrobi ei omin avuin aiheuta pandemiaa, siihen tarvitaan ihminen, joka kuljettaa sen mantereelta toiselle. Jotain mikrobit sentään teke

Lapset pitävät kisailusta, mutta aikuisen luoma kilpailu on monelle lapselle myrkkyä. Kilpailu tunkeutuu lasten maailmaan helposti harrastusten ja aikuisten luomien suorituspaineiden kautta. Kilpailu haittaa lapsen kehitystä monella tavoin: se lisää stressiä, estää yhteishengen syntyä, voi lisätä aggressiota ja saa osan lapsistä tuntemaan huonommuutta. Kilpailu uhkaa tunkeutua jopa kouluun, varsinkin lukioissa vaikutus näkyy jo. Peruskoulun tehtävä on laaja ihmisyyteen ja yhteiskunnan jäsenyyteen kasvattaminen, siellä kilpailullisuuden vaikutus on toistaiseksi vähäisempi. Mutta pystyykö koulu pitämään pintansa tehokkuutta, taloudellisuutta ja kilpailullisuutta korostavien yhteiskunnallisten arvojen keskellä? Tieteen päivillä aiheesta keskustelivat psykologian professori Lea Pulkkinen, professori Liisa Keltikangas-Järvinen Helsingin yliopistosta ja tutkijatohtori Silja Martikainen Helsingin yliopistosta. Toimittajana oli Pirjo Koskinen.

Tiedolla on kaksiteräinen miekka, ja tämän tiesivät jo muinaiset kreikkalaiset ja heprealaiset. Filosofi, teologi ja tulevaisuudentutkija pohtivat Tiedeykkösessä ikiaikaista ongelmaa tiedon hyvästä ja pahasta luonteesta. Turun yliopiston tulevaisuudentutkimuksen emeritaprofessori Sirkka Heinonen sekä Helsingin yliopistosta filosofian professori Thomas Wallgren ja kirkkohistorian professori Tuomas Heikkilä kertovat muinaisista mutta aina ajankohtaisista myyteistä, jotka liittyvät tiedon kaksoisluonteeseen ja tietämisessä piileviin vaaroihin. Tällaisia ovat Raamatun kertomus hyvän- ja pahantiedon puusta, Prometheus-myytti ja Faust-taru. Ihminen on loputtoman utelias ja kaikkea tietämäämme voi käyttää niin hyvään kuin pahaan. Ohjelmassa pohditaan niitä tienhaaroja, joista yksilö tai yhteisö voi lähteä hyvään tai huonoon suuntaan. Tiedeykkösessä puhutaan myös ihmisen, teknologian ja luonnon välisestä vuorovaikutuksesta. Jos vuorovaikutus ei ole sopusuhtainen, seurauksena on väistämättä ongelmia. Kuulemme, mist

Tietotekniset ohjeet eli algoritmit toimivat monen järjestelmän taustalla. Suuri osa Kelan lääkekorvauksista saadaan aikaan automaattisen päätöksenteon turvin. Älykännykässä on useita algoritmeja, jotka seuraavat toimiamme ja tekevät ennustuksia tulevasta. Algoritmit määräävät valintoja elämässämme – halusimme tai emme. Minkälaista on algoritmien valta? Minkälaisen yhteiskunnan olemme luoneet? Onko ihminen menettämässä autonomiaansa ja meidän tehtävä on tuottaa vain dataa? Algoritmien valtaa pohtivat apulaisprofessori Minna Ruckenstein Helsingin yliopistosta ja tutkija Matti Nelimarkka Helsingin ja Aalto yliopistosta sekä teknologiayrittäjä Maria Ritola. Toimittaja on Teija Peltoniemi.

Kuka on se oikea – siittiö? Kumppanin ulkonäkö, tuoksu, tapa puhua ja ajatella, mihin me oikein ihastumme? Lisääntyminen on biologisesti evoluution ytimessä, mutta kuka valikoituu jälkeläisen isäksi? Puolisoa valitessa tiedostamme joitakin syitä ihastukseemme, mutta osa tekijöistä on pysynyt tieteeltäkin piilossa pitkään. Vasta aivan viime aikoina on päästy käsiksi parinvalinnan salattuihin mekanismeihin ihmisellä, naisen piilovalintaan. Näyttää siltä, että jopa munasolulla on tärkeä rooli hedelmöittäjän valinnassa, munasolun vaintakriteeri näyttää liittyvän elimistön puolustusjärjestelmään.Naisen piilovalinnasta kertovat akatemiatutkija Jukka Kekäläinen, nuorempi tutkija Annalaura Jokiniemi ja nuorempi tutkija Tanja Turunen, jotka ovat Itä-Suomen yliopistosta. Toimittajana on Pirjo Koskinen.

Mustia aukkoja pidettiin pitkään matemaattisina kuriositeetteina, mutta nykyisin tutkijat eivät enää epäile niiden olemassaoloa. Jo 1960-luvulla tähtitieteilijät havaitsivat avaruudessa kirkkaita kvasaareja ja muita kohteita, jotka pian tulkittiin mustiksi aukoiksi. Viime vuosina mustien aukkojen olemassaoloa ovat vahvistaneet sekä gravitaatioaaltohavainnot että mustasta aukosta julkaistu kuva. Vuoden 2020 joulukuussa fysiikan Nobelilla palkittiin kolme mustien aukkojen tutkijaa, englantilainen fysiikan teoreetikko Roger Penrose sekä kaksi tähtitieteilijäå, saksalainen Reinhard Genzel ja amerikkalainen Andrea Ghez. Penrose ennusti jo 1960-luvulla mustien aukkojen olemassaolon lähtien Einsteinin yleisestä suhteellisuusteoriasta. Genzel ja Ghez ovat tehneet tutkimusta eri teleskoopeilla mutta saaneet yhtäpitäviä tuloksia siitä, että Linnunradan keskustassa piileskelee supermassiivinen musta aukko. Nykykäsityksen mukaan mustat aukot ovat rakenteeltaan yksinkertaisia mutta varmaa tietoa niiden sisärakenteest

Werner Heisenberg oli fyysikko, joka kehitti Saksassa 1920-luvulla nimeään kantavan epätarkkuus- tai epämääräisyysperiaatteen, joka on olennainen osa kvanttimekaniikan teoriaa. Hänet palkittiin fysiikan Nobel-palkinnolla vuonna 1932. Heisenbergin toiminta natsien johtamassa Saksassa on herättänyt kysymyksiä ja kummastusta. Miksi hän ei monien muiden lahjakkaiden tutkijoiden tapaan lähtenyt Saksasta vaan pysyi uskollisena kotimaalleen? Mikä oli hänen motiivinsa natsien ydintutkimushankkeen, uraanihankkeen johtajana? Mitä Heisenberg paljasti vuonna 1941 Kööpenhaminassa Niels Bohrille, joka järkyttyi kuulemastaan. Tästä tapaamisesta Michael Frayn kirjoitti kuuluisan näytelmän Kööpenhamina. Merkillinen episodi oli, kun fysiikan Nobelilla vuonna 1919 palkittu natsimielinen Johannes Stark pyrki pilaamaan Heisenbergin maineen. Tiedeykkösessä epätarkkuusperiaatteesta, Heisenbergin elämästä ja toiminnasta natsi-Saksassa kertoo yliopistonlehtori Kimmo Tuominen Helsingin yliopistosta. Toimittajana on Sisko Loikk

Turkin presidentti Erdoğan päätti heinäkuussa 2020 muuttaa vuosikymmeniä museona toimineen, alun perin kirkoksi rakennetun, Istanbulissa sijaitsevan Hagia Sofian moskeijaksi. Muutos aiheutti vastalauseiden vyöryn. Mikä Hagia Sofia on ja miksi se on tärkeä? 1500-vuotisen historiansa aikana rakennus on toiminut paitsi ortodoksien pääkirkkona myös katolisena kirkkona ja moskeijana. Siitä on lumouduttu ja taisteltu, siellä on eletty historian tärkeitä hetkiä. Paitsi poliittisesti ja uskonnollisesti merkittävä, on Hagia Sofia huikea arkkitehtuurin ja taiteen taidonnäyte. Haastateltavina historiantutkija Mika Hakkarainen ja taidehistorian tutkija Hanna-Riitta Toivanen-Kola, toimittajana Ilona Ikonen.

Miten Maa muodostui? Millainen on sen rakenne? Kuinka se toimii? Mitä virkaa on Maata uskollisesti kiertävällä Kuulla? Mihin suuntaan mantereet ovat oikein menossa ja koska meille tulee taas geologisessa mielessä paha tilanne päälle? Helsingin yliopiston geologian professori Tapani Rämö paljastaa maapallon syvimmät salaisuudet ja maalaa ohjelmassa isolla pensselillä kotiplaneettamme aikajanan. Lopussa päästään myös Suomeen ja sen esihistoriaan aikana, jolloin ihmisistä ei ollut vielä tietoakaan. Ohjelman toimittaa Jari Mäkinen.

Kristinuskossa vakiintui jo hyvin varhain ajatus siitä, että erityisen pyhää elämää viettäneet ihmiset pystyisivät toimimaan välittäjinä ihmisen ja Jumalan välillä. Koettiin, että vierailu näiden pyhien ihmisten haudoilla teki osalliseksi heidän pyhästä voimastaan ja tällä tavoin paransi sairauksia ja auttoi hädässä. Niinpä pyhimysten hautapaikat vetivät puoleensa ihmisiä, jotka toivoivat saavansa apua tai jotka halusivat kiittää jo saamastaan rukousvastauksesta. Oman ryhmänsä pyhiinvaeltajia muodostivat ne, jotka lähtivät vaellukselle rangaistuksena tai sovituksena pahoista teoistaan. Todennäköisesti jokainen kristitty osallistui keskiajalla jonkinlaiselle pyhiinvaellukselle. Täällä Pohjolassa pyhiinvaellusten erityispiirre olivat pitkät etäisyydet. Jo lähimpään kirkkoon saattoi olla matkaa, ja paikallisten pyhimysten haudoille useita satoja kilometrejä. Mutta niinpä vain täältäkin lähdettiin kohti etelää, aina Pyhälle maalle asti. Näiden vaellusten myötä maailma aukesi myös Pohjolan asukkaille. Mikä sai

Maapallolta puuttuu käyttöohje! Ihminen on monella tavalla riippuvainen luonnosta ja siitä, että maapallo pysyy runsaslajisena. Meitä varoitetaan koko ajan siitä, että lajeja kuolee sukupuuttoon kiihtyvään tahtiin ja jossain kohtaa tulee piste, jolloin tärkeät ekosysteemit maapallolla romahtavat. Sukupuuttojen kaavaa etsitään menneistä sukupuuttoaalloista. Vaikka tarkkaa reseptiä on vaikea löytää, ovat menneet massasukupuutot tärkeitä tiedonlähteitä. Sukupuuttoaaltojen syyt ovat hyvin samankaltaisia kuin nykyinen ilmastomuutos. Ihminen muuttaa ilmaston lisäksi myös maan kuorta peruuttaamattomalla tavalla, eikä alkuperäiselle luonnolle jää tilaa. Lajien historia kytkeytyy koko maapallon kehitykseen, sen geologisiin tapahtumiin ja elollisen maaperän syntyyn. Ilman kallioperää ei olisi maaperää, ilman maaperää ei olisi kasvillisuutta, ilman kasvillisuutta ei olisi happea. Eikä kotia lukuisille eläinlajeille. Näistä kytköksistä kertovat geologi Arto Luttinen, tutkijatohtori, paleontologi Juha Saarinen ja kaup

Otaniemessä VTT Mikesissä tarkat atomikellot tikittävät Suomen virallista aikaa. Kellojen tarkkuus on alle sekunnin tuhannesbiljoonasosan eli 10 potenssiin -15 luokkaa. Mikesin erikoistutkija Anders Wallini kertoo mihin näin äärimmäisen tarkkaa aikaa tarvitaan ja miten sitä mitataan? Aika on nykyisin rahaa — ja kansallinen turvallisuustekijä. Lisäksi aika on SI-järjestelmän perusyksiköiden äiti. Siihen ovat vuodesta 2019 lähtien pohjautuneet lähes kaikkien muiden perusyksiköiden, kuten kilogramman ja metrin, määritelmät. Ohjelmassa kuullaan myös ajan mittaamisen historiasta. Maanmittauslaitoksen paikkatietokeskuksen tutkimuspäällikkö Jyri Näränen Metsähovin observatoriolta kertoo, miten satelliittilasereilla ja radioteleskoopeilla tutkitaan maapallon liikkeitä ja paikkaamme maailmassa. Ja siihenkin tarvitaan tarkkaa aikaa, joten Metsähoviin on vedetty aika Mikesin atomikelloista. Puhumme myös siitä, miten vuonna 2019 onnistuttiin saamaan kuva mustasta aukosta. Toimittaja on Mari Heikkilä.

Näyttää siltä, että nyt ollaan kiihtyvässä kierteessä, missä maasto palaa ja jäätiköt sulaa. Venäjällä, Kanadassa ja Australiassa palaa valtavia alueita joka vuosi. Miksi palot toistuvat ja mitä tekemistä niillä on meidän tai pohjoisten jäätiköiden kanssa? Myös Ruotsissa oli suuria metsäpaloja 2018. Miksi siellä palaa, mutta meillä ei, vaikka metsät ovat samanlaisia? Näitä ja muitakin ilmaston lämpenemiseen liittyviä asioita puidaan suometsätieteen professori Harri Vasanderin ja ilmastotutkija Outi Meinanderin kanssa Tiedeykkösessä Leena Mattilan kanssa. Havumetsävyöhykkeellä on aina ollut salaman sytyttämiä metsäpaloja. Päreiksi palanut metsä uudistuu, kun kasvillisuuden sukkessio eli seuraanto alkaa uudelleen alusta. Ensin nousevat pioneerilajit: maitohorsma, harmaaleppä ja koivut. Lajisto vaihtuu hiljalleen ja päätyy havupuuvaltaiseen kliimaksiin. Ja sitten iskee taas salama ja kierto alkaa alusta. Miksi sitten metsäpalot ovat suuri ongelma nykymaailmassa? Pitäisköhän taas katsoa peiliin? Siellä

Arecibon legendaarinen radioteleskooppi on romuna – suomalaistutkija kertoo paikan päältä mitä tapahtui ja mikä on romahduksen merkitys tieteelle Suomalainen tähtitieteilijä Anne Virkki on ollut jo viiden vuoden ajan työssä maailman kenties tunnetuimmalla radioteleskoopilla. Hän kertoo Tiedeykkösessä mitä Puerto Ricossa, Arecibossa oikein tapahtui ja miksi yli 300 metriä halkaisijaltaan olevan lautasantennin keskellä ylhäällä roikkunut 900-tonninen rakennelma romahti alas. Mitä nyt tapahtuu? Mikä on ollut teleskoopin merkitys? Ja millainen tämä elokuvistakin tuttu rakennelma oikein on ja miksi se sijaitsee pienellä Karibianmeren saarella? Jari Mäkisen toimittamassa ohjelmassa vastataan näihin kysymyksiin ja katsotaan tarkemmin radiotähtitieteen tilannetta nykyisin.

Arkeologi Jan Fast oli vasta opiskelija, kun hän johti ensimmäisiä kaivauksiaan kivikautisella asuinpaikalla Vantaan Jokiniemessä. Maasta paljastui rikas tarina tuhansien vuosien takaisesta elämästä työkaluineen, astiansirpaleineen ja jopa taiteineen. Fast on varma, että ensi kesänä, kolme vuosikymmentä ensimmäisten kaivausten jälkeen, löytyy jälleen jotakin uutta ja hienoa, kun arkeologiasta innostuneet vapaaehtoiset pääsevät taas kaivamaan Jokiniemen hiekkaa. Fast on tehnyt urallaan myös aikamoisen aikahypyn, kivikaudelta toisen maailmansodan konfliktiarkeologiaan. Hän tutkii, mitä merkkejä saksalaisista sotilaista jäi Hangon Tulliniemen kauttakulkuleiriin. Toimittaja Anniina Wallius.

Pandemia on paitsi inhimillinen katastrofi, myös poikkeuksellisen hedelmällinen tutkimuskohde. Psykologiaa, sosiaalipsykologiaa ja kansanterveystiedettä yhdistelevälle tutkimukselle koko maailma näyttäytyy nyt jännittävien luonnollisten koeasetelmien uusina mahdollisuuksina. Nykyaikaiselle psykologian tutkimukselle ihmismielen matka pandemian läpi avaa uusia ovia, joita tutkijat Suomessa ja muualla ovat rientäneet avaamaan. Tiedeykköselle pandemian psykologian eri näkökulmista kertovat Helsingin yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan professorit Marko Elovainio, Anu-Katriina Pesonen ja Markus Jokela. Kuinka suomalaiset ovat reagoineet psykologisesti pandemian alkamiseen keväällä? Ollaanko meillä vai muualla poikkeuksellisen stressaantuneita? Pitäisikö huolestua, jos pandemia tunkee uniin asti? Entä minkälaiset persoonallisuuspiirteet erityisesti vaikeuttavat ihmisten sopeutumista rajoituksiin ja terveyttä koskevaan ohjeistukseen? Ja ennen kaikkea, kuinka selvitä järjissään tämän kaiken keskellä? Tiedeykkö

Ihminen tarvitsee riittävän vahvoja lihaksia, jotta arkipäivän toimet sujuvat hyvin ja meillä on reserviä tiukan paikan tullen. Voimaharjoittelu edesauttaa myös erilaisissa liikunta- ja urheilulajeissa. Miten pitäisi harjoitella, että voima ja kestävyys lisääntyvät ja vältytään vammoilta? Ihmisellä on hitaita ja nopeita lihassoluja. Mikä merkitys erilaisilla lihassolujen tyypeillä on harjoituksessa? Miten motorisen yksikön saa liikkeelle? Lihasvoimaharjoittelusta puhuvat painonnostaja, lääkärin opintoja päättelevä diplomi-insinööri Anni Vuohijoki sekä Suomen Akatemian kliininen tutkija Juha-Pekka Kulmala HUSin Liikelaboratoriosta. Toimittaja on Teija Peltoniemi.