Open Navbar
Close Navbar
  • Uutiset
  • Keskusta
  • Näkökulmat
  • Blogit
  • Mielipiteet
  • Tapahtumat
  • Tarinat
  • Mediatiedot
  • Toimitus
  • Palaute ja juttuvinkki
  • Lataa uutissovellus
Lataa Suomenmaa-sovellus: IOS / Android
  • Mediatiedot
  • Toimitus
  • Palaute ja juttuvinkki
  • Lataa uutissovellus
  • Uutiset
  • Keskusta
  • Näkökulmat
  • Blogit
  • Mielipiteet
  • Tapahtumat
  • Tarinat
Haku
Tiede
Aalto-yliopiston tutkijat ovat löytäneet matemaattisen ratkaisun, joka on yllättävästi pysynyt piilossa tähän asti. Kuva Aalto-yliopistolta vuodelta 2019. (Kuva: Wikimedia Commons / Aatu Dorochenko)

Suomalaisilta solmuratkaisu alalla, jolta Einstein aikoi vetää pohjan pois

Lauri Heikkilä 28.12.2022 20:00, muokattu 23.12.2022 11:58
a– a+
Tiede

Aalto-yliopiston tutkijat ovat onnistuneet matemaattisesti todistamaan hämmentävän kvanttimekaniikan ilmiön ensimmäisinä maailmassa.

Kvanttimekaniikka on fysiikan aloista kenties arkijärjen vastaisin. Ala tutkii atomi- ja tätä pienemmän tason ilmiöitä. Arkijärjen vastainen esimerkki on vaikkapa se, että hiukkanen voi olla yhtä aikaa sekä positiivisesti että negatiivisesti varautunut ja vaikuttaa sen mukaisesti, mutta kun sitä havainnoidaan, se on vain joko positiivinen tai negatiivinen.

Suomalaisvoimin todistettiin Borromeon renkaina tunnetun geometrisen kuvion soveltaminen kvanttimekaniikan ilmiöön nimeltä Bosen–Einsteinin kondensaatti.

Lopputulos kertoo, että vaihteluistaan ja epävarmuudestaan tunnetussa kvanttimekaniikassa voi ilmestyä rakenteita, joita ei voi purkaa.

Borromeon renkaat muodostavat yhtenäisen kuvion vain, kun kaikki kolme rengasta pysyvät rakenteessa. (Kuva: Wikimedia Commons / Jim.belk)

Borromeon renkaita Aalto-yliopisto selventää tiedotteessaan seuraavasti:

– Borromeon renkaat ovat kolmen toisiinsa linkittyvän ympyrän muodostama kuvio, jota on esiintynyt vaakunoissa jo keskiajalta lähtien. Viikinkiajalla vastaava rakenne rakentui kolmioista ja tunnettiin Odinin kolmiona. Kun yhden ympyröistä tai kolmioista poistaa, koko kuvio purkautuu, koska mitkään kaksi ympyrää ei ole kiinni toisissaan ilman kolmatta.

Asiaa voi selvittää itselleen katsomalla tarkasti oheista kuvaa (ylempänä) Borromeon renkaista. Vihreä, punainen ja sininen rengas ovat tiiviisti kiinni yhtenä kokonaisuutena. Jos yksi renkaista katoaisi yhtäkkiä, ei kuitenkaan jää linkkiä, joka pitäisi kahta muuta rengasta mistään kohtaa kiinni toisissaan.

Borromeon renkaissa ei siis ole yhtäkään Hopfin linkkiä (kuva alempana), vaikka ensimmäisellä ajatuksella luulisi. Hopfin linkissä kaksi rengasta on kiinni toisissaan niin, että aina on yksi solmukohta, joka estää renkaiden erottamisen, väänteli niitä miten tahansa.

Tutkijatohtori Toni Annala selittää ilmiötä tiedotteessa narujen ja vesipyörteiden avulla.

– Jos linkkirakenteen tekee esimerkiksi kolmesta ympyrän muotoisesta katkeamattomasta narusta, sitä ei voi purkaa, koska kiinteä aine ei voi mennä toisen kiinteän aineen läpi. Jos taas sama linkkirakenne toteutetaan vedessä, vesipyörteet voivat törmätä ja yhdistyä toisiinsa, jos niitä ei suojata. Bosen-Einsteinin kondensaatissa linkkirakenne on näiden kahden välimaastossa.

Aiemmin muut tutkijat ovat yliopiston tiedotteen mukaan todistaneet, että kaksi erilaista pyörrettä ei voi mennä toistensa läpi ilman seuraamuksia. Tässäkin tapauksessa tapahtuu muutos.

Käytännössä kvanttitason kuvio Bosen-Einsteinin kondensaatissa muodostuu niin, että pyörteet aloittavat ”vesipyörteinä” ja pääsevät toistensa läpi. Sitten ne muodostuvat ”naruiksi”, eivätkä enää voikaan erkaantua toisistaan.

Hopfin linkki on eri asia kuin Borromeon renkaat. Vaikka luulisi, Borromeon renkaat eivät sisällä yhtään Hopfin linkkiä. (Kuva: Wikimedia Commons / Jim.belk)

Bosen-Einsteinin kondensaatti on kvanttimekaniikan ilmiö, jossa suuri määrä hiukkasia menettää energiaansa ja alkaa käyttäytyä joukkona, kuin ne kaikki olisivat vain yksi hiukkanen.

Fysiikan perusperiaatteita on se, että objekti pyrkii mahdollisimman matalaan energiatilaan. Jos hiukkaspalleroinen vaikkapa yrittäisi kavuta vuorelle, se lopulta mieluummin luovuttaisi ja antaisi itsensä vyöryä alas matalimpaan laaksoon, matalimpaan energiatilaan.

Kondensaatio on myös arkipäivän ilmiö. Ilmankosteus tiivistyy kylmään pintaan. Kylmä tila edistää kondensaatiota, sillä kylmässä liike-energiaa on vähemmän. Asian ymmärtää myös katsomalla ääripäistä alkaen: absoluuttisessa nollapisteessä hiukkaset eivät liiku ollenkaan. Pakkaskelillä järvi jäätyy, ja vesi siis liikkuu vähemmän kuin tuulisella kesäsäällä. Kiehuva vesi vasta liikkuukin. Palava tuli muuttaa polttopuun pysähtyneen potentiaalienergian miljardeissa pienissä vuorovaikutustapahtumissa liikkuvaksi, hankaavaksi kuumaksi tuleksi.

Kvanttimekaniikassakin hiukkaset haluavat päästä helpolla ja tiivistävät yhteistyötään helppouden saavuttamiseksi.

Kuten ihmisetkin modernissa yhteiskunnassa tekevät; on helpompaa, kun toimitaan yhdessä eikä yhden ihmisen tarvitse osata sekä kasvattaa ruokaa että korjata autoa ja vieläpä kutoa sukkaa.

Kondensaatti on saanut nimensä intialaisen matemaatikko-fyysikko Satyendra Bosen (1894–1974) sekä tiedeikoni Albert Einsteinin (1879–1955) mukaan. He hahmottelivat sitä yhdessä 1920-luvulla.

Einstein vaikutti tiettyjen kvanttimekaniikan ilmiöiden löytämiseen merkittävästi, vaikka tyrmäsikin alan perustuksen, Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen. Werner Heisenbergin (1901–1976) luoma periaate kertoo, että kvanttitasolla on mahdotonta määrittää tarkasti yhtä aikaa esimerkiksi hiukkasen liikettä ja olinpaikkaa.

Kvanttimekaniikka perustuu siis monella tapaa sille, että varmuutta ominaisuuksien, syyn ja seurauksen suhteissa ei ole.

Einsteinin katsotaan nykyään olleen väärässä monissa kvanttimekaniikan näkemyksissään. Hänet tunnetaan suhteellisuusteoriastaan, joka selittää avaruuden rakennetta massan, kaareutumisen ja valonnopeuden kautta. Einstein yritti luoda kaiken teoriaa yhdistämällä suhteellisuusteoria kvanttimekaniikkaan siinä onnistumatta.

Edelleen katsotaan, että kaiken teorian voi luoda yhdistämällä suhteellisuusteoria ja kvanttifysiikka. Tässä ei ole kukaan onnistunut, mutta Einstein olisi joidenkin asiantuntijoiden mukaan voinut onnistua, jos olisi lähtenyt liikkeelle kvanttimekaniikasta eikä suhteellisuusteoriasta.

Albert Einstein pyrki kumoamaan kvanttimekaniikan epäuskottavimmilta tuntuneet periaatteet ja luomaan kaiken teorian vielä kuolinvuoteellaan suhteellisuusteoriansa pohjalta. Einstein kuvattuna vuonna 1931. (Kuva: Wikimedia Commons / ASSOCIATED PRESS)

Aalto-yliopiston löytö tarkoittaa sitä, että hiukkasmaailma voi muodostaessaan Borromeon renkaat luoda rikkomattoman rakenteen, joka tukee alhaista energiatilaa.

Laiskat alkeishiukkaset löytävät yhteisen alhaisen energiatilan ja alkavat toimia kuin yhtenä. Tämä tila pysyy tapauksissa, joissa hiukkasrakenteet muodostavat rikkomattomia Borromeon renkaita. Tai ainakin tilan rikkominen on tutkijoiden mukaan hyvin haastavaa.

Tuntui asia sitten vaikealta tai ymmärrettävältä, kvanttimekaniikkaan pätee aina tiedelegenda Richard Feynmanin (1918–1988) sanomaksi väitetty lausahdus.

– Jos luulet ymmärtäväsi kvanttimekaniikkaa, et ymmärrä kvanttimekaniikkaa.

Hyötyä Aalto-yliopiston löydöstä on joka tapauksessa. Hyötyä voi olla ainakin kvanttilaskennassa ja hiukkasfysiikan sekä kosmisten säikeiden tutkimuksessa.

– Yllätykseksemme näitä topologisesti suojattuja linkkejä tai solmuja ei kuitenkaan ollut aikaisemmin keksitty. Luultavasti sen vuoksi, että linkkirakenteessa tarvitaan kolme virtauspyörrettä ja näiden muodostama solmu on myös paljon monimutkaisempi kuin aikaisemmin tarkasteltu kahden pyörteen kohtaaminen, professori Mikko Möttönen kertoo tiedotteessa.

Lue myös

Sulloiko hallitus erityistalousalueet mappi Ö:hön? – "Onhan se iso pettymys", Harri Broman tilittää

Erityistalousalueet ovas Suomessa tabu, vaikka ulkomailla ne keräävät kiitosta, Itä-Suomen erityisedustaja hämmästelee.
8.2.2026 9:01

Miksi maailman kriisien kuvastoon kuuluu valkoinen Toyota-maasturi? Jäljet johtavat Gibraltarille

Uutiskuvissa maailman kriiseistä toistuu usein tuttu näky: kulmikas Toyota Land Cruiser -maasturi, ...
7.2.2026 21:35

Trump: Neuvottelut Iranin kanssa jatkuvat alkuviikosta – Iranin ulkoministerin mukaan uraanin rikastaminen ei lopu

Yhdysvaltain ja Iranin väliset epäsuorat neuvottelut Iranin ydinohjelmasta alkoivat perjantaina.
7.2.2026 16:55

Aihetunnisteet

Aalto-yliopisto Borromeon renkaat fysiikka hiukkasfysiikka kvanttilaskenta kvanttimekaniikka Matematiikka säieteoria tiede

Viidesti viikossa kiinnostavimmista sisällöistä koostettu uutispaketti sähköpostiisi?

Tilaa Suomenmaan ilmainen uutiskirje.

Luetuimmat

  • Päivä
  • Viikko
  • Kuukausi
Parkinsonin taudilla on neljä varhaista oiretta – voivat ilmetä vuosikymmeniä ennen diagnoosia
Uutiset | 31.1.2026 21:23
Rikoksista syytetty Norjan kruununprinsessan poika: ”Minulla on ollut äärimmäinen tarve saada tunnustusta”
Uutiset | 4.2.2026 16:39
Tuttu tuote jääkaapissa voi aiheuttaa ikävän ja vakavan taudin – Syytä varoa etenkin talvella ja keväällä
Uutiset | 1.2.2026 21:01
Aivoverenkiertohäiriö on naisten yleisimpiä kuolinsyitä – Tuore tutkimus paljastaa, mikä ruokavalio pienentää riskiä
Uutiset | 5.2.2026 21:54
Keskusta hiillosti hallitusta sähkön hintapiikeistä: Rintamamiestalon lasku 1 500 euroa kuussa
Uutiset | 6.2.2026 9:10
Mikko Polvinen avoimena suuren päätöksensä taustoista: ”Nyt vihdoin voin sanoa ääneen” 
Uutiset | 6.2.2026 15:23
Yllättävä tutkimustulos limsoista – ”Voivatkin juoda”
Uutiset | 30.1.2026 22:14
Naisia syrjiväksi syytetty työsopimuslain remontti kuohuttaa oppositiota – keskustaedustajat pitävät esitystä käsittämättömänä
Uutiset | 6.2.2026 14:04
Pyritkö keskustan eduskuntavaaliehdokkaaksi, Mikko Polvinen?
Uutiset | 6.2.2026 15:25
Morris Marina kyhättiin museotekniikasta lakkovahtien varjossa – brittiauto muistetaan legendaarisen huonona, mutta kaupaksi se kävi
Uutiset | 31.1.2026 21:20
Tuttu tuote jääkaapissa voi aiheuttaa ikävän ja vakavan taudin – Syytä varoa etenkin talvella ja keväällä
Uutiset | 1.2.2026 21:01
Parkinsonin taudilla on neljä varhaista oiretta – voivat ilmetä vuosikymmeniä ennen diagnoosia
Uutiset | 31.1.2026 21:23
Rikoksista syytetty Norjan kruununprinsessan poika: ”Minulla on ollut äärimmäinen tarve saada tunnustusta”
Uutiset | 4.2.2026 16:39
Tältä näyttää loppuviikon sää
Uutiset | 3.2.2026 17:30
Morris Marina kyhättiin museotekniikasta lakkovahtien varjossa – brittiauto muistetaan legendaarisen huonona, mutta kaupaksi se kävi
Uutiset | 31.1.2026 21:20
Hätkähdyttävä paljastus Kremlin jättimäisestä sotakassasta
Uutiset | 4.2.2026 22:13
Aivoverenkiertohäiriö on naisten yleisimpiä kuolinsyitä – Tuore tutkimus paljastaa, mikä ruokavalio pienentää riskiä
Uutiset | 5.2.2026 21:54
Helena Takalo joutui todella kuumottavaan tilanteeseen olympiavoittonsa jälkeen 50 vuotta sitten
Uutiset | 1.2.2026 20:00
Varoitus hittilääkkeistä: Sadoilla raportoitu vakava sairaus
Uutiset | 1.2.2026 22:06
HS: Ruoka kallistuu entisestään hallituksen hankkeen vuoksi – ”Monilla on tosi tiukkaa muutenkin”
Uutiset | 2.2.2026 14:38
Tuttu tuote jääkaapissa voi aiheuttaa ikävän ja vakavan taudin – Syytä varoa etenkin talvella ja keväällä
Uutiset | 1.2.2026 21:01
Parkinsonin taudilla on neljä varhaista oiretta – voivat ilmetä vuosikymmeniä ennen diagnoosia
Uutiset | 31.1.2026 21:23
Polaaripyörre repeämässä kahtia – meteorologit varoittavat viikkoja kestävästä kylmyydestä
Uutiset | 27.1.2026 12:57
Legendaarinen lentotukialus jonottaa jo naulatehtaalle – USS Nimitz toimi 50 vuotta maailmanpoliisin nyrkkinä
Uutiset | 27.1.2026 21:20
Keskustan Mehtälä: Valtavat sähkölaskut uhkaavat omakotitaloasujia – ”Hallitus töppäsi”
Uutiset | 10.1.2026 18:15
Tuhoaako tämän talven sää ensi kesän punkit? – Näin kommentoi asiantuntija
Uutiset | 12.1.2026 21:31
Brittikenraali: USA tuli ”hattu kourassa” pyytämään apua Afganistaniin
Uutiset | 24.1.2026 23:07
Miksi tavallisen kuluttajan sähkölaskuun ajetaan tehomaksua? Näin vastaa Energiateollisuuden Jukka Leskelä
Uutiset | 20.1.2026 16:15
Grönlannista ei enää ole Tanskalle hyötyä, tanskalaistutkija sanoo – Tanska ei kuitenkaan voi myydä sitä
Uutiset | 8.1.2026 16:10
Rikoksista syytetty Norjan kruununprinsessan poika: ”Minulla on ollut äärimmäinen tarve saada tunnustusta”
Uutiset | 4.2.2026 16:39

Uusimmat

Sulloiko hallitus erityistalousalueet mappi Ö:hön? – ”Onhan se iso pettymys”, Harri Broman tilittää
Uutiset | 8.2.2026 9:01
Miksi maailman kriisien kuvastoon kuuluu valkoinen Toyota-maasturi? Jäljet johtavat Gibraltarille
Uutiset | 7.2.2026 21:35
Trump: Neuvottelut Iranin kanssa jatkuvat alkuviikosta – Iranin ulkoministerin mukaan uraanin rikastaminen ei lopu
Uutiset | 7.2.2026 16:55
Kärjen nykäisy yllätti Kerttu Niskasen
Uutiset | 7.2.2026 16:53
Halla-aho Ylellä: Ukraina-erityislähettilään rooli sopisi Niinistölle paremmin kuin monelle muulle
Uutiset | 7.2.2026 16:17
SDP:n Tuppurainen: STT:n oikaisu on riittämätön
Uutiset | 7.2.2026 15:41
Korkeapaine pitää sään poutaisena ja melko kylmänä
Uutiset | 7.2.2026 15:08
”En ole mitenkään väsynyt” – Orpo sanoo olevansa valmis jatkamaan kokoomuksen puheenjohtajana
Uutiset | 7.2.2026 13:56
Orpo: En aio suostua pessimistisyyteen
Uutiset | 7.2.2026 13:45
 ”En tehnyt mitään virhettä” – Trump sanoi, ettei nähnyt jakamansa videon osaa, jossa Obamat esitettiin apinoina
Uutiset | 7.2.2026 13:18
Näytä lisää

Toimitus suosittelee

”Meni vaalipuheeksi” – Halla-ahon puhe eduskunnassa hämmästytti keskustan kansanedustajia
Uutiset | 4.2.2026 16:46
Nouseeko ruuan hinta taas? – Keskustan Kalmari sysää vastuun ruokakaupoille: ”Ei ole mikään pakko”
Uutiset | 3.2.2026 8:59
Toimittajalta | Säästöpossut pysyvät hyllyn päällä – Orpon hallitus hukkasi suomalaisten luottamuksen
Uutiset | 2.2.2026 16:41

Uutiset

  • Uusimmat
  • Luetuimmat
Sulloiko hallitus erityistalousalueet mappi Ö:hön? – ”Onhan se iso pettymys”, Harri Broman tilittää
Uutiset | 8.2.2026 9:01
Miksi maailman kriisien kuvastoon kuuluu valkoinen Toyota-maasturi? Jäljet johtavat Gibraltarille
Uutiset | 7.2.2026 21:35
Trump: Neuvottelut Iranin kanssa jatkuvat alkuviikosta – Iranin ulkoministerin mukaan uraanin rikastaminen ei lopu
Uutiset | 7.2.2026 16:55
Tuttu tuote jääkaapissa voi aiheuttaa ikävän ja vakavan taudin – Syytä varoa etenkin talvella ja keväällä
Uutiset | 1.2.2026 21:01
Parkinsonin taudilla on neljä varhaista oiretta – voivat ilmetä vuosikymmeniä ennen diagnoosia
Uutiset | 31.1.2026 21:23
Rikoksista syytetty Norjan kruununprinsessan poika: ”Minulla on ollut äärimmäinen tarve saada tunnustusta”
Uutiset | 4.2.2026 16:39

Mielipiteet

  • Uusimmat
  • Luetuimmat
Lukijalta: Mistä sinä olet valmis luopumaan?
Mielipide | 6.2.2026 13:57
Lukijalta: Synnytyksestä synninpäästöön
Mielipide | 6.2.2026 13:47
Lukijalta: Tiedon ja taidon vapaa valtatie
Mielipide | 5.2.2026 12:30
Lukijalta: Nyt se puhelin pois – aikuiset
Mielipide | 5.2.2026 11:08
Lukijalta: Onko tarkoitus jälleen kerran viedä eläkeläisiltä tuhkatkin pesästä?
Mielipide | 5.2.2026 9:04
Lukijalta: Mummorallista arkkuralliin
Mielipide | 3.2.2026 14:59
Lukijalta: Ennusteeni eduskuntavaalien 2027 paikkajaosta
Mielipide | 13.10.2025 13:57
Lukijalta: Vanhustenhuollon kriisi ei ollut yllätys, vaan poliittinen valinta
Mielipide | 30.1.2026 11:34

Keskusta

  • Uusimmat
  • Luetuimmat
Keskustan Kalmari: Helsingin kaupunginvaltuuston ei tule puolittaa kotimaisten kotieläintuotteiden käyttöä
Uutiset | 5.2.2026 9:30
Huoli heräsi: ”Säästöt revitään naisten selkänahasta”
Uutiset | 4.2.2026 13:23
Vanhanen kehottaa hautaamaan vanhat EU-asenteet – ”Keskustassa pitäisi uskaltaa”
Uutiset | 3.2.2026 21:50
Vanhanen kehottaa hautaamaan vanhat EU-asenteet – ”Keskustassa pitäisi uskaltaa”
Uutiset | 3.2.2026 21:50
HS: Hanna Kosonen jättää politiikan – ”Joku ämpäri on täynnä”
Uutiset | 3.2.2026 9:36
Huoli heräsi: ”Säästöt revitään naisten selkänahasta”
Uutiset | 4.2.2026 13:23
  • Uutiset
  • Keskusta
  • Näkökulmat
  • Blogit
  • Tapahtumat

Toimitus

[email protected]
[email protected]

Hel­sin­gin toi­mi­tus
Apol­lon­ka­tu 11 A Hel­sin­ki

Toimitus

Lataa uutissovellus Lähetä juttuvinkki Lähetä palautetta Mediatiedot

Järjestöpalstan ilmoitukset Keskustan piiritoimistojen kautta.

Tietosuoja- ja rekisteriseloste


Seuraa Suomenmaata

✖

Kirjaudu sisään

Syötä tunnuksesi alla oleviin kentiin. Jos sinulla ei ole vielä tunnusta, voit rekisteröityä täällä.

Näköislehti vaatii voimassaolevan tilauksen. Tilaa Suomenmaa täällä.

Olen unohtanut salasanani
Rekisteriseloste