joulukalenteri

Tiedetöppäysjoulukalenteri: 14. Superlahjakkuudesta hylkiöksi

La, 12/14/2019 - 07:07 Jari Mäkinen
John Hughes-Darseen twitterkuva

Ei ole mikään salaisuus, että monet kirjoittavat CV:n näyttämään lievästi todellisuutta paremmalta. Toiset pudottelevat tunnettujen ja/tai arvostettujen henkilöiden nimiä antaen ymmärtää, että he ovat hyviäkin tuttuja. Jotkut tutkijatkin innostuvat listaamaan ansioikseen töitä ja tutkimuksia, joita ovat joko suunnitelleet, tehneet vain osittain tai ovat olleet mukana tekemässä.

-

Harva kuitenkaan menee niin pitkälle kuin John Darsee, entinen kuuluisan Harvardin yliopiston tutkija. Kaikesta päätellen hän oli ihan pätevä tyyppi, mutta innostui tavoittelemaan suurempaa mainetta vippaskonstein.

Hän tehtaili väärennettyjä tutkimustuloksia.

Darsee opiskeli Notre Damen yliopistossa (Indianassa, Yhdysvalloissa, ei Pariisissa) ja valmistui lääkäriksi Indianan yliopistosta vuonna 1974. 

Hän oli erinomainen opiskelija ja aloitti uransa tutkijana Emory-yliopistossa, Atlantassa. Vuonna 1979 hän siirtyi Harvardiin, missä hän erikoistui sydäntautien tutkimukseen. Vähän yli vuoden aikana hän teki viisi upeaa artikkelia, jotka otettiin arvostettuihin tutkimusjulkaisuihin. Ei ihme, että Harvardin sydäntutkimuslaboratorion johtaja Eugene Braunwald piti nuorta tutkijalupausta kiinnostavimpana kaikista 130 tutkijatohtorista, joita laboratoriossa oli ollut.

Braunwald tarjosi Darseelle pysyvää tutkijanpaikkaa Harvardissa 1981.

Samaan aikaan kuitenkin muutamat Darseen kollegat olivat epäileväisiä. Voi olla, että kyseessä oli osin kateus, mutta nähtävästi takana oli myös pieni epäilys siitä, että uskomattoman nopeasti tehdyissä tutkimuksissa oli jotain hämärää.

Pian kävi ilmi, että Darsee oli vähän käsitellyt päiväkirjoja siten, että muutaman tunnin työ näytti useamman viikon työltä. Kun tämä kävi ilmi, Braunwald erotti Darseen, mutta ei kertonut tapauksesta Yhdysvaltain kansalliselle terveysinstituutille (National Institutes of Health, NIH), joka rahoitti tutkimusta.

Braunwald ja laboratoriota johtanut Robert Kroner tekivät nähtävästi varsin ylimalkaisen selvityksen Darseen töistä, sillä he eivät löytäneet muuta huomautettavaa kuin päivämäärien väärentämiset. Se nimittäin oli  vasta alkua.

Vuoden 1981 lopussa epäilykset Darseen tutkimuksia kohtaan nousivat uudelleen esille, ja nyt NIH teki niistä virallisen selvityksen. Se paljasti, että Darsee oli väärentänyt suuren määrän tutkimustukoksia kokeista, joita hän ei ollut tehnyt.

NIH rankaisi Darseetä eväämällä häneltä oikeuden tutkimusrahoitukseen kymmenen vuoden ajaksi, minkä lisäksi hänen tutkimuslaboratorionsa joutui palauttamaan 122 371 dollaria saamaansa rahoitusta.

Kun Darseen toimia tutkittiin vielä tarkemmin, kävi ilmi, että hän oli väärentänyt tuloksia jo aikaisemmin. Harvard veti takaisin kaikkiaan 30 Darseen tekemää julkaisua, ja lisäksi Emory ilmoitti, että 52 Darseen siellä tekemää artikkelia ja abstaktia ovat virheellisiä.

Kaikki kritisoivat toisiaan valvonnan puutteesta alkaen Notre Damen yliopistosta päätyen tutkimusartikkeleita hyväksyneeseen The New England Journal of Medicine -julkaisuun.

Aluksi Darsee koetti selittää, ettei ollut tietoinen mistään mahdollisesti tekemästään huijauksesta, mutta lopulta hän  julkaisi The New England Journal of Medicinessä anteeksipyynnön \"kaikista epätarkkuuksista ja valheista\".

Hän jätti tutkijanuran ja siirtyi hoitavaksi lääkäriksi. Nykyisin hän toimii bloggaajana – tosin käyttäen nimeä John Hughes-Darsee. Häntä voi seurata mm. twitterissä.

Vastaavia tarinoita on maailma pullollaan, ja niitä on myös Suomestakin. Darseen tapaus on kuitenkin yksi räikeimmistä ja tunnetuimmista.

Toinen laajaa julkisuutta saanut huijari on Diederik Stapel. Hän oli Groningenin ja Tilburgin yliopistojen kunnioitettu sosiaalipsykologian professori aina vuoteen 2011 saakka, milloin hän jäi kiinni siitä, että oli väärentänyt tutkimustuloksiaan ainakin 13 vuoden ajan. 

Kiinnostavaa Stapelin ja Darseen tapauksissa on se, että kumpikaan ei jäänyt kiinni siksi, että heidän artikkelinsa eivät läpäisseet vertaisarviointia. Kun artikkeli on muodollisesti hyvin tehty kiinnostavasta aiheesta, eikä se herätä kummastusta, niin se todennäköisesti julkaistaan, koska julkaisusysteemi hyödyttää niin tutkijoita kuin julkaisijoitakin.

Olennaista on myös se, että artikkelien tapauksessa tutkijoihin luotetaan.

Sen sijaan yleensä kollegoiden tai alaisten epäilykset johtavat huijarien jäämiseen kiinni. Lopulta näin käy aina.

Pienempää huijaamista (ja tämän hiljaista hyväksyntää) esiintyy koko ajan, mistä esimerkiksi voi nostaa erään Brysselissä nykyisin olevan poliitikon gradun.

Tiedetöppäysjoulukalenteri: 13. Edisonin 10 000 epäonnistumista

Pe, 12/13/2019 - 10:41 Jari Mäkinen
Thomas Alva Edison ja fonografi

Eilisessä Nikola Teslan vähemmän hohdokkaista ideoista kertoneessa kirjoituksessa mainittiin myös hänen kilpailijansa Edison. 

Thomas Alva Edison (1847 – 1931) oli keksijän stereotyyppi: lahjakas, työteliäs ja ennen kaikkea näppärä yhdistämään eri asioita uusiksi keksinnöiksi. Hän keksi kyllä valtavasti itsekin, mutta myös "lainasi" muiden keksintöjä ja kehitteli niitä paremmiksi sekä käytännöllisemmiksi. 

Joka tapauksessa Edison on eräs historian tuotteliaimpia keksijöitä, sillä hänen nimissään on lähes 1100 patenttia. Merkittävimpiä ovat fonografi (ensimmäinen äänentallennuslaite) ja sähkövalo.

Sähkölampun keksimiseen liittyy myös hänen tunnetuin lausahduksensa, joka liittyy lampun sisällö olevaan hehkulankaan. Edison testasi lukemattomia eri materiaaleja yrittäessään löytää sopivan langan lampun sisälle. Hän päätyi lopulta hiiltyneeseen bambuun, joka hohti valoa, kun sen läpi johdettiin sähköä.

Tarinan mukaan hän totesi jälkikäteen tästä materiaalin etsinnästä, että "en suinkaan epäonnistunut 10 000 kertaa. En epäonnistunut kertaakaan, sillä onnistuin löytämään 10 000 erilaista tapausta, jotka eivät toimineet. Ainoastaan testaamalla toimimattomia ratkaisuita pystyin löytämään sen, joka toimi."

Edisonin sähkölamppu

Edisonin sähkölampussa hehkulankana oli hiiltynyt bambutikku. Lamput tulivat myyntiin vuonna 1879. Viisi vuotta myöhemmin Alexander Just ja Franjo Hanaman Itävalta-Unkarissa keksivät käyttää volframia  mikä oli paljon kestävämpi ja jonka hyötysuhde oli parempi.


 

Edison siis keksi kaikenlaista ja kehitteli monenlaisia etenkin sähköön liittyviä laitteita. Ei ole mikään ihme, että osa niistä oli etenkin nykynäkökulmasta hulluja. Osa ei toiminut lainkaan, ja osa oli yksinkertaisesti liian edellä aikaansa.

Hän tiesi, että jotkut ideat olivat parempia kuin toiset, ja hylkäsi huonot tai toimimattomat nopeasti. Hän ei myöskään harmitellut jälkikäteen näihin "epäonnistumisiin" kulutta aikaa tai vaivaa, koska piti niitä olennaisina keksintöprosessissa.

Yksi töppäyksistä oli automaattinen ääntenrekisteröintilaite vaaleja varten. Lennätinperiaatteella toiminut laite ei saanut Yhdysvaltain päättäjiltä kannatusta, koska he pelkäsivät, etteivät voisi enää huijata vaaleissa. Vaikka tekniikka on muuttunut, nähtävästi tässä suhteessa ei ole mitään uutta poliittisella puolella.

Edison kehitti myös sähköisen kynän, laitteen, jonka avulla pystyi tekemään saman tien monta kopiota käsinkirjoitetusta paperista. Laite oli kiinnitetty kynään, jolla kirjoitettiin, ja se pystyi seuraamaan kynän kärjen liikkeitä ja monistamaan sen useille papereille sähkömoottorien avulla.

Ongelmana oli kuitenkin se, että kirjoittamiseen käytettiin mustekynää, eivätkä kopiointilaitteiden kyniä pystytty kastamaan musteeseen samaan tapaan kuin alkuräistä kynää. Niinpä Edison keksi käyttää vahapaperia, jonka pintaan kirjoitusta kopioivat kynät tekivät selvän jäljen. Se saatiin sitten näkyviin kastamalla paperi musteeseen.

Tämä osoittautui liian hankalaksi. Lisäksi sähkökynät olivat kömpelöitä ja pitivät suurta meteliä. 

Myöhemmin sähkökyniin kehitettyä tekniikkaa käytettiin nimikirjoituksia kopioiviin laitteisiin ja – yllättäen – tatuointikynissä.

Fonografi, eli äänentallennuslaite, on sähkölampun ohella Edisonin toinen kuuluisin keksintö. Sen ensimmäinen versio kuitenkin oli harmillisen epäkäytännöllinen.

Laitteessa oli tötterö, jonka pohjassa oli äänikalvo ja siinä pieni neula, joka tötteröön tulevan äänen täristämänä raaputti rullalla olevan tinapaperin pinnalle uran. Kun rulla pyöri koko ajan eteenpäin, tallentui ääni kaiverruksena tinapaperin pintaan. Ääni voitiin saada jälleen kuuluviin pyörittämällä tinapaperia pinnallaan pitävää rullaa uudelleen, jolloin neula tärähteli, sai äänikalvon värisemään ja tötteröstä kuului ääntä.

Tinapaperi oli kuitenkin haurasta ja sen pinnalle kaiverrettu ura oli hyvin herkkä. Vasta kun tinapaperin sijalle otettiin vaha, joka kuivui kovaksi äänittämisen jälkeen, laite muuttui kätevämmäksi. Myöhemmin äänilevyt käyttivät täsmälleen samaa ideaa, mutta rullan sijaan ääni oli levyn pinnalla olevassa urassa.

Ensimmäinen nauhoitus vuodelta 1877.

Ääneen liittyy myös puhuva nukke. Edison hankki Saksasta nukkeja, joiden sisälle laitettavaksi hän kehitti pienen version fonografista. Tarkoituksena oli tuottaa niitä joulumarkkinoille vuonna 1888, mutta myyntiin nuket pääsivät vasta seuraavana keväänä.

Niistä ei kuitenkaan tullut suosittuja. Lapset pelkäsivät metallista ääntä, ja lisäksi fonografin koneisto oli hyvin herkkä iskuille. Ne menivät rikki helposti. Lisäksi toimiessaankin äänen voimakkuus hiipui hädin tuskin kuultavaksi jo lyhyen käytön jälkeen.

Nuket vedettiin markkinoilta vain noin kuukauden myynnin jälkeen.

Edison kehitti myös kotiteatterin. Se perustui Edisonin aiempaan keksintöön, kinetoskooppiin, jolla pystyttiin katselemaan elävää kuvaa. Edison keksi tämän vuonna 1888. Se ei ollut projektori, vaan laite näytti filminauhan yhdelle henkilölle kerrallaan laitteen kotelossa olevan aukon kautta. Vuonna 1912 Edison teki tästä version, joka pystyi myös heijastamaan kuvaa valkokankaalle. Se oli siis eräänlainen yksinkertainen filmiprojektori, joka oli pienempi ja kevyempi kuin elokuvateattereissa käytetyt.

Itse laitteet olivat silti liian kömpelöitä kotikäyttöön, ja lisäksi kalliita. Laitteita tehtiin vain 2500 ja niistä ainoastaan 500 ostettiin.

Ongelmana oli myös se, että Edisonin laitteisiin sopi vain sitä varten tehdyt filmit. Valikoima ei ollut suuri, joten Edisonin yhtiö alkoi tuottaa filmejä. Ne olivat kuitenkin ennen kaikkea dokumentteja ja opetusohjelmia, ja suuri yleisö halusi hauskoja elokuvia. Niinpä kinetoskooppin kehitys  ja elokuvatuotanto lopetettiin vuonna 1915.

Kinetoskoopilla oli kuitenkin suuri vaikutus elokuvateollisuuden kehittymiseen, sillä sitä varten Edisonin yhtiössä kehitettiin ensimmäiset käyttökelpoiset selluloidifilmit ja omaksuttiin standardiksi muodostunut 35 mm:n kinofilmikoko.

Kinetofoni

Kun kinetoskooppiin liitettiin fonografi, saatiin kinetofoni. Kuva vuodelta 1895.


 

Kaikkein suurin Edisonin pieleen mennyt keksintö liittyi malmin käsittelyyn. Hän kehitti rautamalmin murskaamista ja seulomista varten laitteiston, missä oli suuret sähkömagneetit nappaamassa ei-rautapitoisen aineksen seasta rautapitoisen aineen.

Edison laski kykenevänsä käsittelemään laitteellaan 5000 tonnia malmia päivässä, mutta tavoitteesta jäätiin kauaksi heti alussa. Laite otettiin käyttöön Ogdensburgissa, New Jerseyssä, ei kovinkaan kaukana New Yorkista, vuonna 1894. Suuret murskaimet eivät toimineet kunnolla, joten Edison muokkasi niitä useampaan kertaan huomatakseen vain, että myös malmin kuljettimet ja kuivaimet kaipasivat suuria muutoksia, ennen kuin magneetit pystyivät toimimaan.

Laite ei koskaan toiminut kunnolla, ja tätä episodia Edison harmitteli toistuvasti jälkikäteen, vaikka se ei ollut hänen tapamaan. Kenties malmibisneksestä tulleet suuret tappiot vaikuttivat asiaan.

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri: 12. Paniikkikohtauksella painottomaksi

To, 12/12/2019 - 06:23 Jari Mäkinen
Nikola Tesla

Nikola Tesla oli Yhdysvaltoihin vuonna 1884 asettunut serbialainen keksijä, jonka nimi on nykyisin kaikkien huulilla Tesla-sähköautojen ansiosta.

Tesla on eräs jännittävimmistä tieteen ja tekniikan historian henkilöistä, eräänlainen hullun keksijän perikuva, ja hänen monien onnistuneiden oivallustensa rinnalla on aika paljon sellaisia aivoituksia, joita voi vain nyt ihmetellä.

Kuten moni muukin, oli Tesla aikanaan nuori ja innokas. Hän oli jopa niin vilkas, että hän sai aina välillä paniikkikohtauksia ja hyperventilaatiota.

Kohtauksien aikana hän huomasi mielensä muuttuvan kevyeksi ja kuvitteli jopa leijuvansa. Kerran hän tuli ajatelleeksi, että ylihengitys voisi saada hänet painottomaksi – hyperventilaation aikaan saama keveys voittaisi painovoiman.

Koska Tesla oli tutkijaluonne, hän halusi testata tuoretta teoriaansa. Hän kipusi vajan katolle ja alkoi hengittää niin kiivaasti, että sai jonkinlaisen hyperventilaatiokohtauksen. Silloin hän hyppäsi alas katolta.

Teslalla oli mukanaan sateenvarjo siltä varalta, että painovoima olisi hyperventilaatiota voimakkaampi. Hän toivoi sateenvarjon toimivan kuten laskuvarjon. Siitä ei kuitenkaan ollut paljoa iloa tai apua, sillä vähemmän yllättäen Tesla putosi päistikkaa alas.

Hän menetti tajuntansa.

Paikalle kiitänyt äiti laittoi rasavillin keksijäpoikansa vuoteeseen, ja kesti useamman viikon, ennen kuin pikku-Nikola oli toipunut koejärjestelystään. 

Hyperventilaatio ei ollut Teslan ainoa vaiva. Hän kärsi pakkomielteistä ja esimerkiksi pelkäsi bakteereita sekä helmikoruja käyttäviä naisia. Elämänsä loppupuolella hän innostui elämään pulujen kanssa ja nimesi erään niistä vaimokseen. Ihmisvaimoa hänellä ei koskaan ollut, vaan hän totesi usein naimattomuuden ja selibaatin olleen luovuutensa ja energiansa lähde.

Tesla pohtii

 

Tesla olikin tuottelias. Hän teki teki noin 300 patentoitua keksintöä, joista tärkein on vaihtovirtaoikosulkumoottori.

Teslan kehittämä vaihtovirtatekniikka kilpaili 1880-luvun lopulla Thomas Edisonin käyttämän tasavirran kanssa. Edison oletti vaihtovirran olevan tasavirtaa vaarallisempaa, mutta koska sen avulla voitiin siirtää tehoa pitemmän etäisyyden päähän, alkoi se yleistyä. Siksi myös nykyisin töpselistä tulee vaihtovirtaa.

Lisäksi hän kehitti teslakäämin sekä puuhasi valon, radiotekniikan, langattoman sähkönsiirron, robotiikan ja lentokoneiden parissa. Tarinan mukaan hän löysi röntgensäteet samoihin aikoihin Wilhelm Röntgenin kanssa. Hän myös visioi satelliitteja ja planeettainvälistä tiedonvälitystä.

Mukaan mahtuu myös muutamia todellisia töppäyksiä. Eräs niistä oli sähkömekaaninen höyryvoimalla toimiva oskillaattori, värähtelijä, jonka oli tarkoitus mullistaa sähköntuotanto. Laite ei toiminut ihan halutulla tavalla, vaan alkoi täristä niin voimakkaasti, että Tesla pelkäsi laitteen saavan aikaan maanjäristyksen Manhattanilla, New Yorkissa. 

Hän hajotti laitteen moukarilla ennen kuin se sai aikaan vahinkoa. Jälkikäteen on laskettu, ettei laite olisi saanut aikaan haittaa kuin itselleen. 

Toinen hullu idea oli valaista koko maapallo, eli saada myös yöpuolinen osa planeetasta valoisaksi. Ideana oli käyttää tähän ilmakehän yläosissa olevia kaasuja, joita hän oletti voivansa virittää valoa hohtamaan ylöspäin suunnatulla korkeataajuuksisella sähkövirralla. Teslan ajatuksena oli näin auttaa esimerkiksi merenkulkijoita, jotka voisivat purjehtia turvallisesti myös yöaikaan.

Hanke jäi ideatasolle, ja on varsin kyseenalaista, että voisiko idea edes toimia. Periaatteessa kaasun saisi sähkövirralla hohtamaan, kuten loisteputken sisällä tapahtuu, mutta ilmakehän virittäminen valoa tuottavaksi vaatisi kenties niin paljon energiaa, että se ei ole mahdollista, ja jos olisi, niin tempulla olisi massiivisia haittavaikutuksia.

Teslan salamakone

Tesla testasi vuonna 1899 Colorado Springsissä laitetta, jonka avulla hän toivoi voivansa siirtää sähköä langattomasti. Hän synnytti keksimällään teslakäämillä suuria jännitteitä, jotka purkautuivat lopulta valtavina keinotekoisina salamoina, jotka kuuleman mukaan pelästyttivät hevosia, saivat ihmiset häkeltymään ja synnyttivät ilmassa lentävien perhosten ympärille aavemaisesti valoa hohtavia Elmon tulia. Kokeet myös saivat aikaan laajoja sähkökatkoksia, kun sähkölaitosten generaattorit menivät rikki.

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri: 11. Mars-luotaimen kova kohtalo

Ke, 12/11/2019 - 08:55 Jari Mäkinen
Mars Climate Orbiter joulukehyksissä

Tämä, jos mikä, on aika ison luokan töppäys: täysin toimintakuntoinen, 200 miljoonaa dollaria maksanut Mars-luotain menetettiin vuonna 1999 hyvin yksinkertaisen virheen vuoksi.

Tänään 21 vuotta sitten, joulukuun 11. päivänä 1998, laukaistiin Cape Canaveralista matkaan Mars Climate Orbiter -niminen luotain. 640-kiloinen avaruuslaite lähti matkaan iltapäivällä paikallista aikaa ja aloitti 9,5 kuukautta kestäneen lentonsa kohti punaista planeettaa.

Kohtalaisen pienen luotaimen tarkoituksena oli tutkia Marsin kaasukehää, ilmastoa ja säätä. Marsin kaasukehä oli tärkeässä roolissa myös luotaimen saapumisessa perille: tarkoituksena oli käyttää ilmajarrutusta hidastamaan luotaimen nopeutta siten, että se asettuisi kiertämään sopivalle radalle Marsin ympärille.

Ilmajarrutus on hyvin kätevä temppu, mutta vaatii tarkkaa ohjaamista. Siinä luotain suunnataan lentämään kaasukehän yläosien läpi siten, että siellä oleva harva kaasu jarruttaa vastuksellaan luotainta. Mutta jos luotain kulkee liian korkealta, ei ilmanvastusta ole tarpeeksi, ja liian syvälle kaasukehään menevä luotain tuhoutuu kitkakuumennuksessa. 

Koska ilmajarrutus toisella planeetalla oli uusi menetelmä, haluttiin Mars Climate Orbiterin kanssa olla varovaisia. Se oli tarkoitus ohjata  lentämään planeettainvälisestä avaruudesta Marsin ohi 226 kilometrin korkeudelta. Siellä oleva ilmanvastus riittäisi rakettimoottorin polton lisäksi hidastamaan ratanopeutta sen verran, että luotain jäisi kiertämään Marsia. Tämän jälkeen rataa olisi voitu säätää uusien ilmajarrutusten ja rakettimoottorien avulla.

Ainoa MCO:n ottama kuva


Mars Climate Orbiter otti tämän kuvan Marsista sitä lähestyessään. Tämä jäi ainoaksi luotaimen ottamaksi kuvaksi.


 

Luotain – tuttavallisesti MCO – saapui perille 23. syyskuuta 1999. Se kääsi aurinkopaneelinsa suojaan (ettei ilmajarrutus rikkoisi paneelia) ja kääntyi sopivaan asentoon jarrutuspolttoa varten. Rakettimoottori hörähti käyntiin suunnitellusti hieman yli klo 12 Suomen aikaa. Moottori jarrutti menoa 16 minuutin ja 23 sekunnin ajan, minkä kuluttua luotaimen oli tarkoitus osua juuri sopivasti kaasukehään.

Suunniteltu rata kulki Marsin taakse Maasta katsoen siten, että radioyhteyden odotettiin olevan poikki noin 20 minuutin ajan. Yhteys katkesi kuitenkin noin minuuttia laskettua aikaisemmin, mikä herätti jo pientä huolta lennonjohdossa.

Kun yhteys ei sitten palautunutkaan silloin kuin olisi pitänyt, eikä sen jälkeenkään, pieni huoli muuttui suureksi suruksi. Nähtävästi luotain oli menetetty Marsiin saapumisen aikana.

Kaksi päivää myöhemmin 25.9.1999 Mars Climate Orbiter julistettiin virallisesti menetetyksi, eikä siihen enää yritetty ottaa yhteyttä. Onnettomuutta tutkimaan perustettiin työryhmä.

Luotaimen rata Marsiin saapumisen aikana

Työryhmä julkisti karun raporttinsa jo marraskuun 10. päivänä, vain hieman yli kuukauden tutkimusten jälkeen.

Työ sujui nopeasti, koska syy onnettomuuteen oli yksinkertainen ja nolo: luotaimen radan laskelmissa olivat menneet sekaisin angloamerikkalaiset yksiköt ja SI-standardin mukaiset yksiköt. 

Nasa on koettanut käyttää kansainvälisiä SI-yksiköitä, mutta se ei ole helppoa paunojen, mailien ja tuumien kyllästämässä maassa. Tässä tapauksessa luotaimen rakentaneen Lockheed-Martin -yhtiön tekemä tietokoneohjelma, jota käytettiin rakettimoottorien impulssin laskemiseen, antoi tuloksensa paunasekunneissa. Nasan lennonjohdossa luotaimen ratamuutosten laskemiseen käyttämä ohjelma puolestaan oletti saavansa luvun newtonsekunneissa.

Vaikka nämä yksiköt eroavat tosistaan peräti 4,45 -kertaisesti, ei kukaan huomannut lukujen olevan omituisia. Nasan ohjelmaan syötettiin siis vääriä lukuja.

Tämän seurauksena luotain ohjattiin tekemään Marsin ohilento vain 57 kilometrin korkeudella, mikä oli aivan liian vähän. Luotain joko hajosi kitkakuumennukseen ja syöksyi saman tien alas, tai sinkoutui takaisin planeettainväliseen avaruuteen.

Onnettomuutta tutkinut työryhmä huomasi, että jo ennen Marsiin saapumista tehdyt ratakorjaukset olivat vieneet luotainta liian alas. Kaksi lennonjohtajaa oli itse asiassa huomannut luotaimen lasketun ja havaitun radan olleen jo tuolloin toisistaan selvästi eriäviä, mutta heitä ei kuunneltu, koska he eivät raportoineet huomiostaan proseduurin mukaisesti.

Työryhmä myös päätteli, että mikäli ratakorkeus olisi ollut 80 kilometriä tai enemmän, niin luotain olisi voinut selvitä toimintakunnossa, mutta 57 kilometriä oli ehdottomasti liikaa.  

Periaatteessa syyllinen onnettomuuteen oli Lockheed-Martin, joka käytti ohjeistuksen vastaisesti amerikkalaisyksiköitä SI-yksiköiden sijaan, mutta käytännössä vikaa oli myös Nasan lennonjohdossa, missä lukuja ei tarkistettu kunnolla.

Huono onni jatkui vielä samana vuonna, sillä samoihin aikoihin kohti Marsia lentänyt Mars Polar Lander -laskeutuja syöksyi alas liian suurella nopeudella ja tuhoutui joulukuun 3. päivänä. Tässä tapauksessa luotain sammutti rakettimoottorinsa liian aikaisin laskeutuessaan todennäköisesti ohjelmistovirheen vuoksi.

Sittemmin kaikki Nasan Mars-luotaimet ja laskeutujat ovat onnistuneet tehtävissään. Yleensä ne ovat jopa ylittäneet odotukset.

Silti vuosi 1999 kummittelee edelleen Mars-tutkimuksen historiassa katastrofaalisena vuotena. Se on myös eräs noloimmista töppäyksistä avaruuslentojen historiassa.

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri: 10. Ilokaasu

Ti, 12/10/2019 - 06:02 Jari Mäkinen
Ilokaasua juhlissa

Itse asiassa tämä on hyvin jouluinen tarina, sillä se alkaa tapaninpäivänä vuonna 1799, ja hyvän joulukertomuksen tapaan pitää sisällään iloa ja draamaa.

Kaksikymmenvuotias kemisti Humphry Davy astui lämpömittari kainalossaan höyrykoneen keksineen Jamess Wattin suunnittelemaan kaasuhengityskammioon. Vieressä lääkäri Robert Kinglake vapautti pulloista kammioon dityppimonoksidia joka viides minuutti aina siihen saakka, kunnes Davy menetti tajuntansa.

Koe meni mönkään, koska Davy ei pyörtynyt, vaan käkätti laboratoriossa niin hervotomasti, että koe piti keskeyttää. 

Paikka oli Pneumaattinen instituutti Englannissa, lähellä Bristolia. Kyseessä oli eräänlainen kylpylä, kaasukylpylä, jonka tarkoituksena oli hoitaa sairauksia uusilla, vast'ikään keksityillä kaasuilla.

Yksi näistä oli vuonna 1772 keksitty dityppimonoksidi, eli typpioksiduuli (N2O). Se on väritön, hajuton ja syttymätön kaasu huoneenlämmössä ollessaan. Nyt tiedämme, että se on myös merkittävä kasvihuonekaasu, joka on vaikutuksiltaan noin 300 kertaa hiilidioksidia voimakkaampi. Sen elinikä ilmakehässä on noin 110 vuotta, ja se aiheuttaa myös otsonikatoa. Sen on todettu olevan 2000-luvun merkittävin otsonikerrosta heikentävä aine.

Ilokaasun valmistuslaite

Mutta 1700-luvun lopussa se oli yksi lupaavista, uusista, terveyden kannalta mahdollisesti hyödyllisistä kaasuista. Sitä synnytettiin ammoniumnitraattia kuumentamalla. Siitä irronnut kaasu otettiin talteen ja laitettiin talteen. Ensin tähän käytettiin öljyllä kyllästettyjä silkkipusseja, sitten metallisia painepulloja.

Myöhemmin kuuluisaksi tullut ja jopa aateloitu Davy sai kokea, miten kaasu sai aikaan mielihyvän tunnetta. Kaikki tuli kirkkaammaksi ja selvemmäksi, hän tuntui leijailevan. Tässä ei ollut mitään uutta, sillä ilokaasua oli toki testattu jo aikaisemminkin, mutta nyt koetta vain jatkettiin. 

Davy näki silmissään ympärillä olevien tavaroiden loistavan ja tanssivan. Kaikki näytti hassulta, ja niinpä hän halusi vain nauraa.

Kun kaasua tuli vain lisää, hän muuttui sekavaksi, kunnes tohtori Kinglake keskeytti koneen. Davyn henki alkoi olla selvästi vaarassa, vaikka hän oli erittäin iloinen ja lähes leijui ilmassa.

Ilokaasu tanssittaa

Hoidoksi ei ilokaasusta ollut siinä mielessä kuin toivottiin, mutta sitä käytettiin tunnelman kohottajana juhlissa. Se sai aikaan automaattisesti naurua, mistä se sai myös nimen ilokaasu.

Sitten kävi niin, että vuonna 1844 Yhdysvalloissa hammaslääkäri Horace Wells oli mukana juhlissa, missä käytettiin varsin reippaasti ilokaasua. Eräs juhlija oli kovasti kevytmielisenä ja kaasuissaan, kun hän kaatui ja sai syvän viiltohaavan jalkaansa. Hän, eikä kukaan muukaan ympärillä huomannut vammaa, ennen kuin joku äkkäsi haavasta pulppuavan veren.

Wells tajusi heti, että ilokaasua voitaisiin käyttää esimerkiksi juuri kivuliaissa hammashoidoissa oloa helpottamaan. Hän ryhtyi itse koekaniiniksi, ja pyysi hammaslääkärikollegaansa poistamaan hampaan suustaan siten, että hän oli ilokaasun vaikutuksen alainen.

Operaatio ei tuntunut juuri missään – kaasu toimi kuin toimikin hyvänä kivunlievittäjänä.

Wells näki varmaankin jo dollarit mielessään, kun hän järjesti näytöksen hammaslääkärikollegoilleen. Massachusettsissa pidetty näytös ei kuitenkaan mennyt ihan nappiin, sillä Wells poisti hampaan vapaaehtoisen potilaan suusta jo ennen kaasun vaikutuksen alkamista, ja potilas huusi kuin palosireeni.

Tuloksena Wellsin maine meni, hän joutui jättämään työnsä hammaslääkärinä ja teki pian itsemurhan. 

Mutta hän keksi ilokaasun sopivan erinomaisesti hammaslääkäreiden käyttöön ja nukutusaineeksi leikkauksissa. Sitä käytetään yhä edelleen, tosin yleensä yhdessä muiden nukutusaineiden kanssa.

Ilokaasua on myös elintarvikkeiden aerosolipakkauksissa ja se on hyvä ponneaine. Kun autokilpailuissa polttomoottoreiden tehoa halutaan lisätä väksi aikaa, suihkutetaan ilman ja polttoaineen mukaan ilokaasua. Kitä olisikaan kiihdytysajo ilman typpioksiduulia! 

Ilokaasua on käytetty myös alkoholin vieroitushoitoon.

Ja kyllä, sitä on myös monissa keittiöissä käytettävien sifoneiden kaasupatruunoissa. Niitä ostettiinkin aikanaan (ja ostettaneen edelleenkin) puhtaasti viihdekäyttöön; ilokaasu sinällään ei ole vaarallista (paitsi ympäristölle), mutta sen käyttö puhtaana voi olla hyvin vaarallista, koska sen hengittämiseen etenkin päihtyneenä liittyy suuri tukehtumisriski. Kaasussa ei ole mukana happea, joten holtiton ilokaasun imppaaminen voi johtaa kuolemaan.

Tukes on siksi kieltänyt (ihan aiheesta) selvästi vain pään sekoittamiseen tarkoitetun ilokaasun myynnin.

Ilokaasupullo vuodelta 1850
Ilokaasupullo 1800-luvun puolivälistä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri: 9. Maapallon ikä

Ma, 12/09/2019 - 11:06 Jari Mäkinen
Lordi Kelvin

Pätevätkin tutkijat tekevät virheitä, kun päätelmiä tehdään vajavaisten tietojen perusteella tai jotain seikkaa ei osata ottaa huomioon. Se, miten Lordi Kelvin arvioi maapallon iän, on hyvä esimerkki tästä.

Lordi Kelvin, eli Sir William Thomson, oli 1800-luvulla toiminut (26.6.1824 – 17.12.1907) fyysikko ja insinööri, jonka nimi elää nykyisin absoluuttisen lämpötilan yksikkönä. Kelvin päätteli ensimmäisenä, mikä on absoluuttisen nollalämpötilan arvo, eli −273,15°C.

Hän tutki myös sähköä ja matemaattista analyysiä, laati modernin fysiikan periaatteita ja oli mukana kehittämässä merenkulkutekniikkaa sekä osallistui lennätinkaapelin laittamiseen Euroopan ja Yhdysvaltain välille. Parhaiten hänet kuitenkin tunnetaan termodynamiikan tutkijana.

Siihen liittyy myös hänen arviointinsa maapallon iästä. Hän arvioi – sinänsä aivan oikein silloisen tiedon perusteella – maapallon syntyneen kuumana, sulana kivimetallipallona, joka on viilentynyt ajan kuluessa. Hän esitti koko maailmankaikkeuden noudattavan termodynamiikan lakeja, ja kuvaili miten aurinkokunta sekä kaikki muu avaruudessa kokee lopulta lämpökuoleman. Siis kaikki viilenee, kun lämpötila koko universumissa tasaantuu. 

Nykynäkökulmasta tämä ei ole mitenkään radikaalia, mutta 1800-luvulla se oli. Monet ajattelivat maapallon olosuhteiden olleen samanlaisia oikeastaan aina, mutta Kelvin mukaan Maa olisi ollut aikanaan liian kuuma asuttavaksi ja olisi tullut sopivaksi elämälle kehittyä vasta myöhemmin.

Charles Darwin julkaisi kirjansa Lajien synty vuonna 1859, ja osin sen innostamana Kelvin arvioi maapallolle ikää juuri tämän viilenemisen perusteella. Näin maapallon kehittyminen saataisiin  tukemaan evoluutiota.

Vuonna 1864 hän esitti ensimmäisen arvionsa: 20 – 400 miljoonaa vuotta. Kelvin itse totesi, että haarukka on varsin suuri siksi, että hän ei ollut varma eri kivilajien sulamislämpötiloista ja ominaislämpökapasiteeteista.

Kolmea vuosikymmentä myöhemmin (1897) Kelvin rohkeni esittää uuden, tarkennetun arvion: 20 – 40 miljoonaa vuotta.

Nyt tiedämme, että arvio oli aika tavalla pielessä, sillä maapallo on noin viisi miljardia vuotta vanha. Siis 5000 miljoonaa vuotta, eli noin 200 kertaa vanhempi kuin Kelvin laski.

Kelvinin päättelyssä meni pieneen ensinnäkin se, että hän oletti lämpötilan kulkevan tasaisesti joka puolella maapalloa, myös eri syvyyksillä.

Toiseksi hän ei tiennyt mitään radioaktiivisuudesta, joka löydettiin vuonna 1903.

Maapallon iän suhteen radioaktiivisuudella on todella suuri merkitys, koska radioaktiivisten aineiden hajoaminen on tuottanut lämpöä ja "hidastanut" viilenemistä.

Lisäksi maapalloon on törmännyt aurinkokunnan ollessa nuori paljon pienempiä kappaleita, ja painovoima on puristanut nuorta maapalloa kasaan. Aivan aluksi Maa oli varsin löyhä ja viileä massamöykky.

Vaikka Kelvin ennätti kuulemaan radioaktiivisuudesta ja muista ikäarvioista maapallolle ennen kuolemaansa, hän ei muuttanut näkemystään. Hän oli yleensä oikeassa ja hyvin itsevarma, ja todennäköisesti tässäkin tapauksessa vakuuttunut siitä, että hänen teoriansa oli paras.

Hän kuoli vuonna 1907, eli samana vuonna kun radiometrinen iänmääritys keksittiin, ja kenties hän olisi lopulta muuttanut mieltään vanhempaa maapalloa tukevan massiivisen todistusaineiston edessä.

Mitä maapallon ikään tulee, niin yhä edelleen on yllättävän paljon kreationisteja, jotka vastoin kaikkia todisteita uskovat maapallon olevan alle 10 000 vuoden ikäisen. Mutta se on jo ihan toinen juttu...

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri: 8. Kylmäfuusio

Su, 12/08/2019 - 11:23 Jari Mäkinen
Stanley Pons (vas) ja Martin Fleischmann (oik).

Huhtikuussa 1989 kerrottiin mullistava uutinen: Utahin yliopiston tutkijat Stanley Pons ja Martin Fleischmann ilmoittivat onnistuneensa saamaan aikaan kylmäfuusion. Maailman energiaongelmat oli ratkaistu kertaheitolla!

Nykyisin ydinvoimalat toimivat siten, että raskaat atomit hajoavat ja hajoamisessa vapautuu energiaa. Kyse on fissiosta.

Vetypommissa ja Auringossa (sekä muissakin tähdissä) tapahtuu kuitenkin fuusioreaktio, missä kevyet atomiytimet yhtyvät tuottaen energiaa. Fissioon verrattuna fuusio olisi paljon parempi, koska raaka-aineita on kätevämmin saatavilla, tuloksena ei ole juurikaan radioaktiivista jätettä ja kaikki häiriöt reaktiossa pyrkivät sammuttamaan reaktion.

Fuusio olisi periaatteessa huippukätevä tapa tuottaa lähes rajattomasti energiaa.

Ongelmana vain on se, että fuusiota ei ole saatu toimimaan vielä kunnolla siinä mittakaavassa, että siitä olisi energialähteeksi. Reaktion aloittaminen vaatii paljon energiaa, ja tuloksena on ollut parhaimmillaan vain hieman enemmän energiaa mitä reaktion synnyttäminen vaati. 

Ranskaan ollaan rakentamassa ensimmäistä teollisen mittakaavan koevoimalaa, ITERiä, ja erilaisia pienempiäkin ratkaisuita tutkitaan ympäri maailman.

Mikään näistä ei kuitenkaan perustu Fleischmannin ja Ponsin vallankumoukselliseen kokeeseen. Mikä meni pieleen?

John Bockrisin kylmafuusiolaite

Fleischmann ja Pons väittivät saaneensa aikaan ydinfuusion yksinkertaisesti laboratoriossaan pöydälle mahtuvalla koejärjestelyllä, missä oli raskasta vettä (deuteriumoksidia), palladiumia ja platinaa.

Palladiumpuikko oli upotettu raskaaseen veteen, joka oli lasiastiassa, jonka reunalla oli platinasta tehty anodi. Kun anodin ja katodin välille kytkettiin sähkövirta, alkoi raskaassa vedessä tapahtua elektrolyysi – deuteriumia alkoi kerääntyä katodille ja kuplia ulos astiasta.

Sähkövirtaa ylläpidettiin yhtäjaksoisesti useita viikkoja, ja raskas vesi vaihdettiin aina välillä uuteen. 

Suurimman osan ajasta koelaitteen lämpötila pysyi ennalta arvattavasti tasaisessa noin +30 °C:ssa, mutta välillä lämpötila nousi äkillisesti +50 °C:een ilman, että laitteeseen syötettyä tehoa lisättiin.

Nämä korkeamman lämpötilan vaiheet kestivät kaksi päivää tai kauemminkin ja toistuivat useita kertoja, kun sellainen kerran oli tapahtunut.

Tutkijakaksikko teki varsin nopeasti johtopäätöksen: ylimääräinen energia ei voinut olla peräisin kemiallisesta reaktiosta, vaan syynä oli ydinreaktio. He julkistivat löytönsä 23. maaliskuuta 1989 ja kertoivat onnistuneensa synnyttämään fuusioreaktion lähes huoneenlämmössä ja ”lukiotason välineillä”.

Kuten aina tieteessä, muut tutkijat riensivät toistamaan Fleischmannin ja Ponsin koetta. Se osoittautui kuitenkin hankalaksi. Tai kokeen tekeminen ei ollut hankalaa, mutta reaktiosta ei saatu missään enempää energiaa kuin siihen laitettiin. Fuusiota, tai mitään muuta ylimääräistä lämpöä tuottavaa reaktiota ei saatu aikaan. 

Fleischmann ja Pons selittivät tätä olettamalla, ettei muilla ollut samanlaista koeympäristöä kuin heillä. He eivät kuitenkaan halunneet auttaa muita toistamaan koettaan, mikä herätti luonnollisesti epäilyksiä 

Kaikista yrityksistä huolimatta kylmäfuusiosta ei ole olemassa ainuttakaan todennettua ja toistettavaa koejärjestelyä, joten Fleischmannin ja Ponsin väitteet olivat joko huijausta – tai sitten he töppäsivät mittauksissaan, jokin koejärjestelyn laite sai aikaan lämpötilan nousua tai jokin tuntematon reaktio tuotti energiaa, eivätkä rohjenneet tunnustaa tätä.

Ei ihan ilmasta temmattu idea

Ajatus kylmäfuusiosta on peräisin 1800-luvulta. Wikipedia kertoo, että Thomas Graham osoitti, että palladium voi sitoa itseensä runsaasti vetyä. 

Itävaltalaissyntyiset kemistit Friedrich Paneth ja Kurt Peters väittivät 1920-luvun lopulla, että vety muuttuisi spontaanisti heliumiksi, kun se absorboituu huoneenlämpötilassa hienojakoiseen palladiumiin. Myöhemmin he itse peruuttivat väitteensä todettuaan, että heidän havaitsemansa helium oli peräisin ympäröivästä ilmasta.

Ruotsalaiskemisti John Tandberg väitti puolestaan vuonna 1927, että hän olisi saanut vedyn fuusioitumaan heliumiksi sähkö­kemiallisessa parissa, jossa elektrodit olivat palladiumia. Järjestely oli siis varsin samankaltainen kuin Fleischmannilla ja Ponsilla, mutta utahilaistutkijat eivät olleet tietoisia Tandbergin tutkimuksista.

Sana "kylmäfuusio", eli "cold fusion" tuli käyttöön vuonna 1956, kun New York Times kertoi  Luis W. Alwarezin aihetta koskeneista kokeista.

Kylmäfuusio on ollut esillä ihan viime aikoinakin, sillä Google päätti yrittää kylmäfuusion synnyttämistä vuonna 2015. Yhtiö käytti kymmenen miljoonaa dollaria tutkimusohjelmaan, jonka tulos oli hyvin selvä: kylmäfuusiosta ei löytynyt minkäänlaista näyttöä.

Periaatteessa fuusioreaktio voitaisiin saada aikaan muutenkin kuin vain korkeassa lämpötilassa, mutta mitkään tiedossa olevat ja koetetut menetelmät eivät ole tuottaneet energiaa enempää kuin reaktion käynnistäminen ja ylläpito vaativat.

-

Yllä olevassa kuvassa on Texas A&M -yliopistossa kylmäfuusiokoetta yrittäneen John Bockrisin laitteisto. Vaikka aluksi koe näytti tuottaneen ylimääräistä lämpöä, näin ei ollutkaan.

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri: 7. DDT

La, 12/07/2019 - 11:21 Jari Mäkinen
DDT-myrkkypurkin etikettiä

Sveitsiläinen Paul Müller äkkäsi vuonna 1938, että saksalaisen Othmar Zeidlerin vuonna 1874 keksimä aine toimi aivan erinomaisena hyönteismyrkkynä.

Diklooridifenyylitrikloretaani, eli DDT tappoi tehokkaasti kerralla monia eri lajeja, mutta kokeiden mukaan oli käytännössä vaaratonta ihmiselle.

Ihmeainetta käytettiinkin paljon, ja sillä esimerkiksi onnistuttiin hallitsemaan malariaa ja montaa muuta hyttysten levittämää tautia monissa osissa maapalloa. Numerot olivat erinomaisia: esimerkiksi Intiassa malariaan sairastuneiden määrä putosi 75 miljoonasta vuodessa noin viiteen miljoonaan. Samalla intialaisten elinaikaodote nousi 32:sta 47 vuoteen. 

Ei ihme, että Müller sai siitä Nobelin palkinnon varsin pikavauhtia, sillä se annettiin vain kymmenen vuotta keksimisen jälkeen vuonna 1948. Koska DDT oli erittäin tepsivä ase tauteja vastaan, tuli keksijän Nobel kemian sijaan juuri lääketieteestä. 

DDT:tä lentolevitetään Orgonissa vuonna 1955.
Tulokset hyttystautien vähentämisessä olivat erityisen hyviä Yhdysvalloissa, missä myrkkyä levitettiin muun muassa lentokoneista laajoille alueille. Tässä kuvassa lentokone (Ford Trimotor) suihkuttaa DDT:tä Oregonissa vuonna 1955 osana kampanjaa, jonka tarkoituksena oli hävittää koiperhosia.

Kuten tässä vaiheessa tarinaa sopii jo arvata, aine ei ollut ihan niin auvoisa kuin oletettiin. Pian nimittäin havaittiin, että DDT on erityisen vaarallinen linnuille, koska ne söivät hyönteisiä, joita DDT:llä myrkytettiin. 

DDT kerääntyy eliöiden rasvakudokseen ja mitä ylöspäin mentiin ravintoketjussa, sitä tappavammaksi se tuli ainemäärän kumuloituessa. Kokonaisia lintulajeja kuoli sukupuuttoon ja voimme ihailla niitä enää eläinmuseoissa. 

Otavan Iso Tietosanakirja vielä vuodelta 1960 kertoo, että DDT:tä käytettiin tuolloin “yleisesti hyönteismyrkkynä kodeissa ja maataloudessa”. Jo tuolloin kuitenkin aineen haitat alkoivat olla tiedossa.

Vuonna 1962 biologi Rachel Carson kirjoitti kirjan "Silent spring", "Äänetön kevät", missä hän kuvailee kevään, jolloin linnut eivät enää laula. 

Kirja kertoo laajemmin ympäristömyrkyistä ja siitä, miten niitä käytettiin aikanaan varsin leväperäisesti. Äänetön kevät on monessa mielessä nykyaikaisen ympäristöliikkeen liikkeelle panija. Joka tapauksessa kirja nosti viimeistään DDT:n haitat julkisuuteen, ja lopulta aine kiellettiin läntisessä maailmassa 70-luvun alussa. Nyt keskustelu käy kuumana DDT:n sijaan sen erään korvaajan, glyfosaattisuolan ympärillä, jonka käyttö näyttää tappavan mehiläisiä.

DDT on yhä edelleen käytössä kuitenkin kehitysmaissa, koska se on halpaa ja tehokasta. Sen haitat on joissain tapauksissa katsottu pienemmiksi verrattuna harmiin, mitä esimerkiksi malaria aiheuttaa.

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri: 6. Silvo Sokan rakettilento

Pe, 12/06/2019 - 18:42 Jari Mäkinen
Silvo Sokka ja Silverstar.

Itsenäisyyspäivän tiedetöppäyskalenterin luukku pitää takanaan supisuomalaisen tieteellishenkisen huijauksen, missä tosin oli hieman saksalaista makua. Silvo Sokan kuvitteellisesta rakettilennosta oli hieno sarja radiossa (ja on edelleen YLE Areenassa), mutta alla on tarina lyhyesti.

Silvo Sokka oli vuonna 1948 jopa kansainvälinen mediapersoona, sillä häntä tulivat Suomeen haastattelemaan jopa monet ulkomaiset tiedotusvälineet.

Syynä oli hänen tekemänsä rakettilento. Tai siis lento, jonka hän kertoi tapahtuneen.

Jos tarinassa on jotain tiedettä tai tekniikkaa, niin se on ennen kaikkea psykologiaa. Nimittäin Sokan kehittämä tarina rakettilennosta avaruuteen oli täyttä puppua, mutta monet uskoivat sitä. Syynä olivat toisen maailmansodan aikaan saksalaisten tekemät rakettikokeet sekä yleinen tietämättömyys avaruusasioista.

Lyhyesti: 17-vuotias Sokka lähti kotoaan polkupyörällä 7. lokakuuta 1948 noin kello 15. Hän postitti kirjeen Savo-sanomalehteen ja jatkoi fillarointia Suonenjoen suuntaan. Kolmen ja puolen tunnin ajon jälkeen hän oli jo nälkäinen ja väsynyt, joten hän päätti tehdä tempun: hän kasteli itsensä Suonteen järvessä ja upotti pyöränsä järveen. Hän käveli läheisen talon pihaan, mistä hänet löydettiin. Hänelle annettiin kuivia vaatteita ja vietiin saunaan lämmittelemään.

Sokka kertoi lähteneensä Kuopiosta lentoon itse tekemällään raketilla, jonka pituus oli seitsemän metriä ja massa noin kaksi tonnia. Lento kesti noin kolme ja puoli minuuttia, kun noin seitsemän kilometrin korkeudessa polttoainesäiliö oli hajonnut. Siksi Sokka ja rakettikone olivat pudonneet järveen noin 50 kilometrin päähän laukaisupaikalta.

Tarinaa tuki sanomalehden julkaisema juttu. Siinä hän kertoi kirjoittaneensa saksalaisen ”insinööri Ganzeugen” nimissä; saksalainen oli auttanut häntä tekemään rakettilentokoneen, joka kuitenkin oli räjähtänyt kesken lennon. 

Ganzeuge ylisti jutussa Sokkaa ja hänen keksintöjä. 

Todennäköisesti Sokka oli halunnut saada sukulaisensa ja kuopiolaiset uskomaan, että hän oli kuollut. Hänen aikomuksenaan kun oli ajaa pyörällä Ruotsiin, eikä olisi ollut hyvä, jos muut olisivat tulleet sotkemaan suunnitelmia. 

Sokan isä kuitenkin kävi nyt hakemassa poikansa takaisin kotiin. Järvestä etsittiin rakettilentokoneen jäänteitä, mutta sieltä löytyi vain polkupyörä.

Valehtelun tunnustamisen sijaan Sokka päätti jatkaa sepittelyä. Hän kertoi Savo-lehdelle tehneensä Silverstar-nimisen rakettilentokoneen yhdessä Ganzeugen kanssa. Raketti olikin lähtenyt Sokan mukaan erittäin hyvin matkaan: se nousi 60° kulmassa laukaisualustaltaan, kunnes sitten räjähti lyhyen lennon jälkeen.

Tarinaan toi uskottavuutta se, että Sokka oli selvästi tutkinut saksalaisten rakettikokeista tehtyjä juttuja ja tiesi paljon lentämisestä.

Juttu herätti paljon huomiota myös siksi, että jos se olisi ollut totta, olisivat raketti sekä lento olleet Pariisin rauhansopimuksen vastaisia. Lisäksi Sokka olisi syyllistynyt moniin tavallisempiin rikoksiin, sillä raketti- ja ilma-aluksen tekeminen sekä lentäminen vaati (ja vaatii edelleen) suuren määrän lupia ja tarkastuksia.

Kun epäilyt kasvoivat, tunnusti Sokka viimein 11. lokakuuta keksineensä koko jutun.

Hän välttyi kuitenkin seuraamuksilta, mutta perhe otti tapauksen varsin raskaasti ja muutti mielestään kokemansa häpeän vuoksi sukunimensä Silvosta Salkeksi.

Silvo kuoli 79-vuotiaana Uudessakaupungissa tammikuussa 2010.

Kuuntele Sakari Silvolan toimittama sarja erinomainen kolmiosainen sarja Silvo Sokasta ja Silverstarista YLE Areenassa!

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.

Tiedetöppäysjoulukalenteri: 5. Nollaosoitin

To, 12/05/2019 - 20:05 Jari Mäkinen
Tony Hoare puhumassa (oikealla)

Tony Hoare (kuvassa oikealla) ei ollut pahantahtoinen mies, vaikka hän sai aikaan erään tietokoneajan historian suurimmista ongelmista. Hän halusi ratkaista ongelman, mutta loi samalla uuden, vielä suuremman – tosin se muodostui hankalaksi vasta myöhemmin.

ALGOL on tietokoneiden ohjelmointikieli, jonka kehittäminen alkoi 1950-luvun lopussa. Joukko amerikkalaisia ja eurooppalaisia tiedonkäsittelytieteen tutkijoita piti seminaarin Zürichissä ja kehitti siellä ALGOL 58 -nimellä tunnetun ohjelmointikielen. 

Se ei tullut koskaan laajempaan käyttöön, mutta oli 1960-luvulla hyvin suosittu tutkijoiden parissa. Matematiikassa ja tietokonetieteessä sitä ja sen johdannaisia käytettiin 1990-luvulle saakka, joskin kaikkein tärkein ALGOLin merkitys oli sen vaikutus muihin ohjelmointikieliin.

Näitä ovat Simula, Pascal, Ada ja C, joka on suora esivanhempi esimerkiksi tämän nettisivun näyttämisessä tarvittavalle PHP-koodille. Netti – sellaisena kun sen nyt tunnemme – kiittää ALGOLia, sillä lähes kaikki serverit hyrräävät PHP:n ystävällisellä myötävaikutuksella.

Yksi ALGOLin variantti oli ALGOL W, jonka tekemiseen osallistui brittiläinen Tony Hoare. Hänen keksintönsä oli ohjelmointikieleen lisätty niin sanottu nollaosoitin, eli "tyhjä" -osoitin.

Osoitin on tietotyyppi, joka viittaa tietokoneen keskusmuistissa sijaitsevaan arvoon. Ja kun osoittimelle annetaan arvoksi null, eli "tyhjä", niin osoitin ei osoita minnekään. Kun tietokoneet eivät olleet kovin suorituskykyisiä, oli sen avulla kätevää kertoa esimerkiksi se, että muisti on loppumassa.

int *p = nullptr; (*p) = 42; // vikatilanne: osoitin ei ole validi osoite

Sittemmin tämä nollaosoitin on aiheuttanut paljon harmia ja lisätyötä, koska ohjelmat kaatuivat osoittimen osoittaessa ei minnekään.

Tony Hoare muisteli vuonna 2009 – nyt aateloituna ja palkittuna alan guruna –  tätä legendan mukaan miljardien dollarien menetyksiä aiheuttanutta keksintöään:

"Keksin nollaosoittimen vuonna 1965, ja tavoitteenani oli se, että kaikki osoittimet olisivat ehdottoman turvallisia siten, että kääntäjä tarkistaisi ne automaattisesti."

"En kuitenkaan voinut välttää kiusausta laittaa mukaan nollareferenssiä, viittausta ei minnekään, koska se oli niin helppo toteuttaa."

Hoaren tavoitteena oli saada tietokoneet toimimaan nopeammin. Tuohon aikaan hän oli työssä Elliot Brothers -yhtiössä kehittämässä ALGOLista mahdollisesti pankeissa, vakuutusyhtiöissä ja muuallakin kaupallisessa maailmassa käytettyä ohjelmointikieltä, jonka kirjoittaminen olisi aiempaa helpompaa.

Osana tätä olivat kikat, joiden avulla tavallisten käyttäjien ei täytynyt keskittyä konekielisen ohjelmoinnin yksityiskohtiin. Tämän vuoksi ohjelma tarkisti sitä minne koodissa olevat osoittimet osoittivat keskusmuistissa, mutta tähän kului aikaa ja kallista (tuolloin aivan konkreettisen kallista) tietokonekapasiteettia.

Niinpä Hoare keksi nollaosoittimen, käskyn, joka sanoi ettei se osoita mihinkään. Yleistäen kyse oli siitä, että kone saatiin toimimaan nopeammin, mutta se saattoi myös kaatua joskus.

Suo siellä, vetelä täällä.

"Nollaosoittimen vuoksi on tullut lukemattomia virheitä, haavoittuvuuksia ja systeemien kaatumisia, jotka ovat saaneet aikaan 40 vuoden aikana miljardien dollarien edestä vahinkoja ja harmia."

Suurin yksittäinen haitta oli CodeRed -nimellä tunnettu mato, jonka nollaosoitin teki mahdolliseksi. Sen leviäminen alkoi vuonna 2001 ja se sai aikaan maailmanlaajuisesti noin neljän miljardin dollarin edestä vahinkoja servereissä ympäri maailman.

Nyttemmin nollaosoittimet on luonnollisesti korjattu, mutta harmina ovat puolestaan muut vastaavat.

Toinen todella kallis tietokonetöppäys on kuuluisa Y2K, vuosituhannen vaihtuminen. Tietokoneiden päivämäärätiedot oli alkujaan tehty muistitilaa säästäen siten, että ne olivat automaattisesti 1900-luvulla. Eli vuosi 1985 kirjoitettiin vain 85, tai vastaavasti. Tämän korjaamiseen (Hoaren mukaan) on käytetty myös noin neljä miljardia dollaria.

CodeRedin saastuttama tietokone

 

Jos haluat heittäytyä ammoisten tietokonekielien maailmaan, niin John Backusin ammoinen artikkeli ALGOL kieliopista (PDF) on kiinnostava.

PS. Tämän kalenteriluukun julkaisu lykkääntyi siksi, että tietokoneohelmasta kertovan jutun julkaisu sai aikaan häiriöitä systeemissämme. Onkohan näillä joku yhteys?

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.