Kiihtyvät aallot valottavat fysiikan suuria ongelmia

Taiteellinen näkemys aallosta, joka kohtaa eksponentiaalisesti kaarevan aika-avaruuden. Taiteellinen näkemys aallosta, joka kohtaa eksponentiaalisesti kaarevan aika-avaruuden. Kuva: Matias Koivurova

Tutkijat Tampereen yliopistossa ja Itä-Suomen yliopistossa ovat saavuttaneet virstanpylvään tutkimuksessa, jossa he johtivat uudenlaisen kiihtyviin aaltoihin soveltuvan aaltoyhtälön. Tutkijoiden kehittämä malli on osoittautunut odottamattoman hedelmälliseksi maaperäksi aaltomekaniikan tarkastelulle, jossa on suoria yhteyksiä kiihtyvien aaltojen, yleisen suhteellisuusteorian ja ajan suunnan eli eteenpäin kulkevan aikakäsityksen (the arrow of time) välillä.

Aina kun valo osuu aineeseen, valo näyttää hidastuvan. Tämä ei ole uusi havainto, ja standardiaaltomekaniikalla voi kuvata suurimman osan siihen liittyvistä arkisista ilmiöistä.

Esimerkiksi kun valo saapuu rajapinnalle, standardiaaltoyhtälö täyttyy pinnan molemmin puolin. Tällaisen ongelman analyyttiseksi ratkaisemiseksi etsitään ensin, miltä aalto näyttää eri puolilla, ja sitten käytetään sähkömagneettisia reunaehtoja yhdistämään nämä kaksi toisiinsa. Tätä kutsutaan paloittain jatkuvaksi ratkaisuksi.

Tulevan valon on kuitenkin koettava kiihtyvyys rajalla. Tähän mennessä asiaa ei kuitenkaan ole tarkasteltu tarkemmin.

– Löysin erittäin siistin tavan johtaa standardiaaltoyhtälö 1+1-ulottuvuuksissa. Tarvitsin ainoastaan oletuksen, että aallon nopeus on vakio. Sitten ajattelin itsekseni: entä jos se ei ole vakio koko ajan? Tämä osoittautui todella hyväksi kysymykseksi, sanoo yliopistotutkija Matias Koivurova Itä-Suomen yliopistosta tiedotteessa.

Olettamalla, että aallon nopeus voi vaihdella ajan myötä, tutkijat pystyivät kirjaamaan sen, mitä he kutsuvat kiihtyvän aallon yhtälöksi. Vaikka yhtälön kirjoittaminen oli yksinkertaista, sen ratkaiseminen oli toinen asia.

– Ratkaisussa ei tuntunut olevan mitään järkeä. Sitten minulle valkeni, että se käyttäytyy tavalla, joka muistuttaa relativistisia vaikutuksia, Koivurova kertoo.

Yhdessä Tampereen yliopiston apulaisprofessori Marco Ornigottin johtaman teoreettisen optiikan ja fotoniikan ryhmän kanssa tutkijat saivat lopulta tolkkua tilanteeseen. Odotetulla tavalla käyttäytyvien ratkaisujen saamiseksi tarvittiin vakio vertailunopeus – valon tyhjiönopeus. Koivurovan mukaan sen jälkeen kaikki alkoi käydä järkeen. Seuraavaksi tutkittiin formalismin yllättävän kauaskantoisia seurauksia.

Läpimurtotuloksessaan tutkijat osoittivat, että kiihtyvien aaltojen suhteen ajan suunta on hyvin määritelty; kyseessä on niin kutsuttu ajan nuoli. Kiihtyvän aallon yhtälö sallii nimittäin vain ratkaisut, joissa aika virtaa eteenpäin, mutta ei koskaan taaksepäin.

– Yleensä ajan suunta tulee termodynamiikasta, jossa kasvava entropia näyttää, mihin suuntaan aika liikkuu, Koivurova sanoo.

Jos ajan kulku kuitenkin kääntyisi, entropia alkaisi laskea, kunnes järjestelmä saavuttaisi alimman entropiatilansa. Silloin entropia olisi vapaa lisääntymään uudelleen.

Tämä on ero "makroskooppisen" ja "mikroskooppisen" aikanuolen välillä: vaikka entropia määrittelee suurten järjestelmien ajan suunnan yksiselitteisesti, mikään ei aseta yksittäisten hiukkasten ajan suuntaa.

– Silti odotamme yksittäisten hiukkasten käyttäytyvän ikään kuin niillä olisi kiinteä aikasuunta.

Koska kiihtyvän aallon yhtälö voidaan johtaa geometrisistä näkökohdista, se on yleinen ja ottaa huomioon kaiken aaltokäyttäytymisen maailmassa. Tämä puolestaan tarkoittaa, että ajan vakio suunta on myös melko yleinen luonnon ominaisuus.

Toinen mallin ominaisuus on, että sen avulla voidaan analyyttisesti mallintaa aaltoja, jotka ovat jatkuvia kaikkialla, jopa rajapintojen yli. Tällä puolestaan on joitakin merkittäviä vaikutuksia energian ja liikemäärän säilymiseen.

– Fysiikassa AbrahaminMinkowskin väittely on hyvin tunnettu. Siinä kiistellään siitä, mitä tapahtuu valon liikemäärälle, kun valo tulee väliaineeseen. Minkowskin mukaan vauhti kasvaa, kun taas Abrahamin mielestä se laskee, Ornigotti selittää.

On olemassa kokeellisia todisteita, jotka tukevat molempia osapuolia.

– Olemme osoittaneet, että aallon näkökulmasta sen liikemäärälle ei tapahdu mitään, eli aallon liikemäärä säilyy entisellään, Koivurova jatkaa.

Se, mikä mahdollistaa liikemäärän säilymisen, ovat relativistiset vaikutukset.

– Havaitsimme, että voimme antaa aallolle 'itseisajan', joka on täysin analoginen itseisajan kanssa yleisessä suhteellisuusteoriassa, Ornigotti sanoo.

Koska aallon kokema aika poikkeaa laboratorioajasta, tutkijat havaitsivat, että kiihtyvät aallot kokevat myös ajan laajentumisen ja pituuden supistumisen. Koivurova huomauttaa, että juuri pituussupistuminen saa näyttämään, että aallon liikemäärä ei säily väliaineen sisällä.

Kehitetty lähestymistapa vastaa standardiformulaatiota useimmissa ongelmissa, mutta sillä on tärkeä laajennus: ajallisesti vaihtelevat materiaalit. Ajallisesti vaihtelevan väliaineen sisällä valo kokee äkillisiä ja yhtenäisiä muutoksia materiaalin ominaisuuksissa. Tällaisten materiaalien sisällä olevat aallot eivät ole ratkaisuja vakioaaltoyhtälöön.

Kiihtyvän aallon yhtälö tulee mukaan kuvaan tässä. Sen avulla tutkijat voivat analyyttisesti mallintaa tilanteita, jotka olivat aiemmin vain numeerisesti saatavilla.

Sellainen on esimerkiksi eksoottinen hypoteettinen materiaali, jota kutsutaan epäjärjestyneeksi fotoniaikakiteeksi. Viimeaikaiset teoreettiset tutkimukset ovat osoittaneet, että mainitun materiaalin sisällä etenevä aalto hidastuu eksponentiaalisesti, mutta samalla sen energia kasvaa eksponentiaalisesti.

– Lähestymistapamme osoittaa, että havaittu muutos pulssin energiassa johtuu pulssin kokemasta kaarevasta aika-avaruudesta. Tällaisissa tapauksissa energiansäilymistä rikotaan paikallisesti, Ornigotti selittää.

Tutkimuksella on laajoja jokapäivisiä optisia vaikutuksia, mutta se vaikuttaa myös yleisen suhteellisuusteorian laboratoriokokeisiin. Samalla se selittää, miksi ajalla on ensisijaisesti tietty suunta. Tutkimus Time-variable media, relativity, and the arrow of time julkaistiin 19. lokakuuta Optica-lehdessä.

Aamuset-kaupunkimedia (AKM)

Lomalta halutaan enemmän hyvinvointia

Dertour Groupin tuore matkailuraportti osoittaa, että yhä useampi haluaa yhdistää lomallaan liikunnan ja henkisen palautumisen. Raportin mukaan 57 prosenttia matkustaa ensisijaisesti rentoutuakseen ja ladatakseen akkujaan, ja 34 prosenttia hakee lomalla erityisesti parempaa henkistä hyvinvointia. Yli puolet vastaajista suosii terveys- ja hyvinvointipainotteisia lomia, ja 35 prosenttia valitsee loman, jossa korostuu liikunta ja aktiivisuus.

Daniel Forsberg kohtaa Magan taas

Daniel Forsberg.

Kuten Ice Cage 7:n jälkeisten tapahtumien jälkeen saattoi arvata, Turkuhallissa 19. syyskuuta Ice Cage 8:ssa nähdään Daniel Forsbergin ja Magamed Gadievin kohtaaminen thainyrkkeilyssä. Kaksikko otti yhteen jo vuosi sitten toukokuussa Ice Cage 4 -tapahtumassa Helsingissä. Tuolloin turkulainen Forsberg vei ottelun nimiinsä kokemuksensa turvin kaikin tuomariäänin. Pysyvätkö asetelmat ennallaan Forsbergin kotiyleisön edessä?

Taitajamitaleita sateli Turkuun

Turun ammatti-instituutille lohkesi Taitaja2026-kilpailuista kolmetoista mitalia, joista seitsemän oli kultaisia. Kultaan ylsivät Salla Tähtinen (tietoverkkoasennus), Kaisla Kortelahti (hiusmuotoilu), Oona Aalto ja Venla Myllymäki (hyvinvointiteknologia), Pyry Elonen (CNC-koneistus), Saul Maasalo (laborantti) Kaapo Kujala ja Santeri Järvinen (kappaletavara-automaatio) ja Alexander Lindholm (P5 logistiikka).

Essi Sten Turun Teknologiakiinteistöjen hallituksen johtoon

Turun Teknologiakiinteistöjen uudeksi hallituksen puheenjohtajaksi on valittu Essi Sten . Hallituksen jäseninä jatkavat Jarkko Leinonen , Rutger Källén , Jarkko Virtanen sekä edellinen puheenjohtaja Aleksi Randell . Sihteerinä jatkaa Juha Sumentola .

Etsivä nuorisotyö sai rahoitusta

Lupa - ja valvontavirasto on myöntänyt yhteensä yli 28 miljoonan euron valtionavustuksen etsivään nuorisotyöhön ja nuorten työpajatoimintaan. Avustusta myönnettiin yhteensä 233 etsivän nuorisotyön toimijalle ja 213 nuorten työpajalle.

Vaakahuoneen tilalle tulossa ympärivuotinen saunaterassi

Uudisrakennus näyttää havainnekuvassa Linnankadun suunnalta tällaiselta.

Aurajokirannassa sijaitsevan Vaakahuoneen liikepaikanluovutuskilpailun voittaneen nimimerkin ”Kätketty puutarha” taakse kätkeytyvät yrittäjät Alexander Törnroth (Kakola Brewing Company), Christian Juup (kiuasvalmistaja Ab Juup Oy) sekä Peter Sarlin (Silo AI, Nest AI ja Qutwo). Hankkeen suunnittelusta vastaa arkkitehtitoimisto Schauman & Nordgren Architects.

Kysely: Joka viides kertoo näpläävänsä puhelinta suojatien ylityksessä

Joka viides suomalainen myöntää, että puhelimen käyttö vie huomiota suojatien ylityksessä. Liikenteessä myös kävelijällä on oltava aistit valppaina. Jos puhelinta pitää käyttää, kertoo Liikenneturva tiedotteessaan.

Turussa sähköt palanneet katkon jälkeen

Turun aamupäväinen sähkönjakelun häiriö Ruissalo, Raisionjoen, Pernon ja Pansion alueella on päättynyt kello 12.12. Häiriön piirissä oli vajaat 3 000 käyttöpaikkaa.

Sallamaari Tulvalehto voitti Runo-Kaarinan

Sallamaari Tulvalehto.

Valtakunnallisen Runo-Kaarina-esikoiskokoelmakilpailun voittajaksi on valittu Sallamaari Tulvalehto . Vuodesta 1994 järjestettyyn kilpailuun saapui kaikkiaan 167 käsikirjoitusta. Kaarinan kaupunki kustantaa voittajateoksen, joka julkaistaan Turun Kirjamessuilla Logomossa perjantaina 2. lokakuuta.

Sähköt poikki liki 3 000 taloudelta Ruissalon, Pernon ja Pansion suunnalla

Sähköverkon vika on aiheuttanut noin tunti sitten sähkönjakelun keskeytyksen osissa alueita Ruissalo, Raisionjoki, Perno, Pansio. Vian arvioitu korjausaika ei olei tiedossa.

Kirkkopuiston kesänäyttely avautuu tänään

Kirkkopuiston terassin kesän taidenäyttely Opus 6 on musiikista inspiroitunut visuaalinen kokonaisuus. Valokuvataiteilija Vesa Aaltonen rinnastaa Suomen tunnetuimpia maalauksia museon arkistoihin sekä omiin teoksiinsa ja koostaa museon laajasta soitinkokoelmasta kuvaamistaan soittimista muun muassa viuluaiheisen installaation. Kaikille avoimia Opus 6:n avajaisia vietetään 9. kesäkuuta kello 18. Näyttely on auki elokuun loppuun saakka.

Berliinin filharmonikkojen Europakonzert esitetään Fuugassa vappuna 2027

Turun musiikkijuhlat tuo Turkuun yhden eurooppalaisen klassisen musiikkikentän näkyvimmistä konserttitapahtumista, kun Berliner Philharmoniker esiintyy musiikkitalo Fuugassa järjestettävässä Europakonzertissa 1. toukokuuta 2027.

Tutkimus: Turun telakan taloudellinen merkitys maakunnalle kasvaa edelleen

Icon-sarjan kolmas alus on Legend of the Seas.

Turun telakan ja sen laajan kumppaniverkoston taloudelliset vaikutukset ulottuvat selvästi Varsinais-Suomea laajemmalle, ja kasvavat edelleen. Turun kaupungin ja Meyer Turku Oy:n Turun yliopistolta tilaama tuore, lajissaan neljäs tutkimus vahvistaa kehityksen: telakka on yhä merkittävämpi työllistäjä ja taloudellisen toimeliaisuuden veturi Suomessa.

Naantali myönsi tapahtumatukea 11 tapahtumalle

Trumputtajat kuuluvat Naantalin kesään.

Naantalin kaupunki myönsi toukokuun haussa tukea 11 tapahtumalle. Tuen avulla tapahtumia järjestetään pitkin syksyä Manner-Naantalissa ja saaristossa. Tänä vuonna tapahtumatukea haettiin yhteensä 38 tapahtumalle, joista 16:lle kaupunki myönsi tukea. Yhteensä rahaa oli jaossa tänä vuonna 30 000 euroa.

Vaakahuoneesta tulossa leipomo, ravintola ja sauna

Turun kaupunginhallitus valitsi kokouksessaan 8. kesäkuuta Vaakahuoneen liikkeenluovuskilpailun voittajaksi ehdotuksen ”Kätketty puutarha”. Voittajasuunnitelma sisältää leipomon, ravintolan ja erilliset saunatilat. Raadin mukaan suunnitelma on kilpailun tavoitteiden mukainen ja sen uudisosan mittakaava, materiaalit ja muotokieli korostavat onnistuneesti Vaakahuoneen rakennusta.

Turku Tuomiopäivä laajenee kauppatorille – Market Square Meltdownissa käsilläkävelypiruetteja

Adrian Mundwiler voitti Turku Tuomiopäivän 2022. Nyt hän palaa Turkuun.

Crossfit-tapahtuma Turku Tuomiopäivä järjestetään 11.–13. kesäkuuta. Seitsemän vuoden jälkeen kilpailu siirtyy Kupittaan jäähalliin. Perinteinen ulkoilmatapahtuman henki pyritään säilyttämään ulos rakennettavalla fan zone -alueella.

Pönttölintujen pesinnät sujuneet hyvin

BirdLifen viikonloppuna järjestämässä Pönttöbongaus-tapahtumassa pesintöjä todettiin 55 prosentissa pöntöistä. Se on neljänneksi eniten vuodesta 2013 alkaen järjestetyn Pönttöbongauksen historiassa. Alustavat tiedot perustuvat noin 3 300 paikan ja 25 000 pöntön havaintoihin.

Turun Vanhakaupunki juhlii jälleen lauantaina

Turun Vanhakaupunki juhlii 13. kesäkuuta. Historiallisiin kortteleihin, puistoihin ja kulttuuritiloihin levittäytyvä tapahtuma tarjoaa monipuolisen ohjelmakokonaisuuden kaupunkilaisille ja vierailijoille.

Näköislehti

Kaupunki
Sallamaari Tulvalehto.
Ritva Kovalainen: Hirviläinen, sarjasta Nature Morte, 2017, pigmenttivedos, editio 2/25. Turun kaupungin taidekokoelma.
Vanhimmat Olipa kerran kevät -levyn kappaleista ovat syksyltä 2010.
Heikki Kustila ei koskaan ole haaveillut teatteriammattilaisuudesta. Hän halusi pysytellä etäällä maailmasta, jossa kilpailu rooleista ja kateellisuus ovat monasti läsnä.
Suvi Uusitalo-Siréniä harmitti lapsena, kun lyhyt nimi ei vääntynyt lempinimeksi, mutta nykyään asia ei enää kiusaa.
Opel Kadet ja ”pikku-kuski” vuonna 1965 Liedon Saukonojalla.
Urheilu

Daniel Forsberg kohtaa Magan taas

Daniel Forsberg.

Kuten Ice Cage 7:n jälkeisten tapahtumien jälkeen saattoi arvata, Turkuhallissa 19. syyskuuta Ice Cage 8:ssa nähdään Daniel Forsbergin ja Magamed Gadievin kohtaaminen thainyrkkeilyssä. Kaksikko otti yhteen jo vuosi sitten toukokuussa Ice Cage 4 -tapahtumassa Helsingissä. Tuolloin turkulainen Forsberg vei ottelun nimiinsä kokemuksensa turvin kaikin tuomariäänin. Pysyvätkö asetelmat ennallaan Forsbergin kotiyleisön edessä?

Turku Tuomiopäivä laajenee kauppatorille – Market Square Meltdownissa käsilläkävelypiruetteja

Adrian Mundwiler voitti Turku Tuomiopäivän 2022. Nyt hän palaa Turkuun.

Crossfit-tapahtuma Turku Tuomiopäivä järjestetään 11.–13. kesäkuuta. Seitsemän vuoden jälkeen kilpailu siirtyy Kupittaan jäähalliin. Perinteinen ulkoilmatapahtuman henki pyritään säilyttämään ulos rakennettavalla fan zone -alueella.

Taika Koilahti oppi nauttimaan urheilijan arjesta vaikeiden vuosien jälkeen

Taika Koilahti avaa ulkokautensa kotiyleisön edessä Paavo Nurmi Gamesissa, jossa vastaan asettuu harjoittelukaveri Jessica Kähärän lisäksi muun muassa Tokion MM-kisojen pronssinainen Kolumbian Natalia Linares.

Pituushyppääjä Taika Koilahti hymyilee vapautuneesti, pitkästä aikaa. Syykin on selvä.

Kubbin ensimmäiset SM-kisat järjestetään Turussa kesäkuussa

Kubb on ikivanha peli, mutta ensimmäiset SM-kisat järjestetään vasta nyt Turussa.

– On aika siistiä, että puukeppien heittelystä voi innostua näin paljon. Minusta on hienoa, että voi suhtautua tosissaan johonkin tällaiseen leikkimieliseen asiaan, kun ympärillä maailmassa tapahtuu kaikenlaista, nauraa Pekka Laamanen .

Jephta Veikkausliigan toukokuun pelaaja

Clinton Jephta (oik.) iski voittomaalin Jaroa vastaan.

FC Interin ja TPS:n hyvät otteet kotoisessa jalkpalloliigassa näkyvät myös Veikkausliigan toukokuun joukkueessa. 11 pelaajan joukkoon kelpuutettiin Interin Clinton Jephta , Jussi Niska ja Jasse Tuominen sekä TPS:n Eetu Turkki .

Puukkokatsomo: Kyseenalaiset kisat

Toukokuun lopulla Las Vegasissa järjestettiin kohua herättäneet Enhanced Gamesit, eli dopingin käytön sallineet urheilukisat. Virallisten maailmanennätysten rikkojille oli porkkana vielä miljoonan dollarin bonus.