olomuodot

Video: Nobelin fysiikan palkintoesitelmä 2016

Tukholmassa juhlitaan parhaillaan Nobel-viikkoa, joka huipentuu palkintojen jakotilaisuuteen ensi lauantaina. Perinteiseen tapaan sitä ennen palkinnon saajat pitävät esitelmiä, jotka on lähetetty myös netissä.

Tässä on tämän vuoden fysiikan palkinnon saajien esitelmä. Palkinto jaettiin siten, että puolet siitä sai David Thouless, ja toisen puolikkaan jakoivat Duncan Haldane ja Michael Kosterlitz. Aiheena esitelmässä on sama, mikä oli palkinnon perusteena, eli "theoretical discoveries of topological phase transitions and topological phases of matter". 

Näin ilma muuttuu kiinteäksi (video)

Ke, 03/09/2016 - 11:42 Jari Mäkinen
Typpi muuttuu kiinteäksi


Kuten tiedetään, on aineella kolme olomuotoa: kiinteä, neste ja kaasu. Listaan voisi lisätä vielä superkuuman plasman ja erittäin kylmät kondensaatit, mutta selvästi ympärillämme olevia olomuotoja on nämä kolme. Mutta milloin olet nähnyt viimeksi ilmassa olevia kaasuja kiinteinä? Et varmaan koskaan.


Päivän kuvaTänään vuonna 1893 professori James Dewar kertoi kuuluisan brittiläisen tiedeyhdistyksen Royal Societyn tapaamisessa, että hän oli onnistunut muuttamaan ilmaa kiinteäksi.

Hän sanoi pakastaneensa ilmaa kirkkaaksi, läpinäkyväksi jääksi.

Kyseessä oli omituinen havainto, koska jään tarkkaa koostumusta ei kyetty sanomaan ja jäätyminen oli tapahtunut kummallisesti.

"Se on kuin hyytelöä, missä on kiinteää typpeä ja mukana hieman nestemäistä happea samaan tapaan kuin lihahyytelössä voi olla nestemäistä vettä kiinteän liivatteen seassa."

"Tai se voi olla oikeaa, kiinteää ilmaa, missä happi ja typpi ovat kumpikin kiinteissä muodoissaan."

1800-luvun loppu oli jännittävää aikaa fysiikassa tässäkin suhteessa, koska tuolloin tekniikka oli sillä tasolla, että tutkijat pystyivät saavuttamaan typen ja hapen nesteyttämiseen vaadittavia matalia lämpötiloja.

Typpi kehuu -195,8°C:n lämpötilassa ja jäätyy -210°C:n lämpötilassa, hapen sulamispiste on -218,8°C ja kiehumislämpötila -182,9°C. Ne ovat siis hyvin saman kaltaisia ja voivat olla samanaikaisesti niin nesteenä kuin kiinteässäkin muodossa.

1800-luvun puolivälissä Michael Faraday onnistui nesteyttämään suuren osan kaasuista, paitsi kuusi hankalinta, joita hän kutsui pysyviksi kaasuiksi. Näitä olivat happi, vety, typpi, hiilidioksidi, metaani ja typpioksidi.

Heliumista ei tuolloin tiedetty vielä mitään (ja sen löytäminen ja nesteyttäminen on aivan oma tarinansa).

Ranskalainen Louis Paul Cailletet ja sveitsiläinen Raoul Pictet tekivät vuonna 1877 ensimmäiset pisarat nesteytettyä ilmaa, mutta ilman muuttaminen kiinteäksi jäi vielä odottamaan.

Ja 123 vuotta sitten professori Dewar onnistui siinä, mikä on mahdollista tehdä melkein missä tahansa kemianlaboratoriossa nykyisin. Tästä esimerkki on päivän kuvana oleva malja kiinteää ilmaa.

Kuva on kaappaus alla olevalta videolta, jolla temppu tehdään kätevästi painekammiossa painetta vähentämällä.

Ja tässä toinen video, jolla tehdään kiinteää typpeä:

Vanitatum vanitas – turhuuksien turhuus

Ke, 08/28/2013 - 21:31 Helena Sederholm

Mies työntää jäälohkaretta pitkin Mexico Cityn katuja niin kauan kunnes jää on sulanut olemattomiin. Belgialaisen taiteilija Francis Alÿsin teoksella on kuvaava nimi: Joskus jonkin tekeminen ei johda mihinkään. (video)

Satoja vuosia sitten taiteilijat maalasivat symbolisia asetelmia maallisesta turhuudesta ja elämän lyhyydestä. Näissä vanitas-maalauksissa pääkallot, soittimet, mätänevät myrkkysienet, savukiemurat ja elämän happamuutta kuvaavat puoliksi kuoritut sitruunat muistuttivat kaikkien ihmisen ponnistelujen haihtumisesta hukkaan. Nykytaiteessa haihtuminen on konkreettisempaa, ainakin silloin kun taiteilijoiden materiaalina on jää.

Alÿsin teos saa meidät miettimään sinnikkyyttä ja kärsivällisyyttä, jota uhraamme turhiinkin ponnisteluihimme. Teos symbolisoi omalla tavallaan kaiken katoavaisuutta. Siinä, kuten monissa muissakin jäisissä teoksissa, olennaisena elementtinä on aika.

Ajasta oli kysymys jo vuonna 1972, kun performanssitaiteilija Laurie Anderson seisoi kadunkulmassa luistimet kiinni kahdessa jääpalassa ja soitti viulua kunnes jää suli. Duettoja jäällä -teoksessa musiikki aikataiteena synkronoitui jään sulamisen hitauteen.

Luonnonilmiöt ottavat oman aikansa. Me taistelemme ajan kanssa, koska sitä tuntuu aina olevan liian vähän. Aika itsessään ei tuota mitään, se on väline, jota emme yleensä ajan tuhlaamisen pelossa pysähdy tarkastelemaan. Ajan luonteen tarkasteluun tarvitaan taidetta, jossa aikaa voidaan viivyttää, muokata, venyttää, nopeuttaa tai jäädyttää.

Sekä Alÿsin että Andersonin teoksissa aika itsessään tehdään näkyväksi ja aistittavaksi. Se ei tuota mitään konkreettista, mutta hyödyllistä kyllä, sillä taide näyttää mitä aika on, kun yritämme pysähtymättä kiirehtiä seuraavan enemmän tai vähemmän turhan asian pariin. Nykytaide ei tislaa ikuista ohimenevästä ja muuttuvaisesta, vaan se dokumentoi tämänhetkistä. Siinä se eroaa vanhoista vanitas-maalauksista.

Yhteistä vanitas-teoksiin on kuitenkin vetoaminen moniin aisteihin. Jää tuottaa jo ajatuksissa tuntoaistimuksia, eikä Anderson ollut ensimmäinen, joka toi jäätä materiaalina käyttävään nykytaiteeseen myös äänielementin. Pari vuotta aikaisemmin amerikkalaistaiteilija Paul Kos oli laittanut gallerian lattialle jäälohkareita, joiden ympärille oli viritetty mikrofonit. Installaation nimi oli Sulavan jään ääni.

Kun jää sulaa, näemme sen olomuodon muutoksen. Kosin teoksessa sen pystyi myös kuulemaan taidemaailmassa, luonnosta erillisessä näyttelytilassa. Taide on inhimillistä toimintaa eli vain ihmisille ominaista, niinpä sillä on merkitystä, että leikitellään luonnonilmiöiden ja ihmisen tekemän välillä. Ihminen on monin tavoin pystynyt hallitsemaan luontoa, mutta toisinaan taiteilijat muistuttavat luonnon omasta roolista toimissamme.

Skotlantilaistaiteilija Katie Paterson on myös leikitellyt jäämateriaalilla, sen olomuodoilla ja sulavan jään äänellä. Muutaman vuoden takaisessa teoksessaan Langjökull, Snæfellsjökull, Solheimajökull hän äänitti sulavien jäätiköiden ääntä. Jäätiköiden sulaminen prässättiin kolmelle äänilevylle, jotka oli valettu kunkin jäätikön uudelleenjäädytetystä sulamisvedestä. Näitä jää-äänilevyjä soitettiin niin kauan kunnes ne olivat sulaneet vedeksi.

Toinen Patersonin jäätikköteos Vatnajökullin ääni oli vedenalainen mikrofoni, vahvistin ja suora puhelinlinja Vatnajökullin jäätikkölaguuniin. Soittamalla mistä tahansa maapallolta numeroon +44(0)7757001122 sai yhteyden jäätikköön.

Nämä taideteokset ovat käsitteellisiä ja vetoavat mielikuvitukseen yhtä lailla kuin vanhat pääkalloasetelmat. Nykytaiteen jääteokset ovat myös katoavaa taidetta: kun jää on sulanut tai haihtunut, jäljelle jää vain märkä miete.

Kuvatut teokset eivät erityisemmin ota kantaa ilmastonmuutokseen, vaikka osoittavatkin, että taiteen kautta on mahdollista käydä vuoropuhelua luonnon kanssa. Joskus voi tuntua, ettei jonkin tekeminen ilmaston lämpenemisen estämiseksi johda mihinkään; luonnon vastaus voi olla tyly.

Niinpä kuvanveistäjä Heini Nieminen teki vuoden 2013 Mäntän kuvataideviikoille Jäätikköjen säilytyspaikka -teoksen (otsikkokuva). Hän leikkasi pleksilasista maailman jäätiköiden muodot ja asetti ne kellumaan vesiämpäreihin. Kun jäätiköiden sulaminen etenee, on mahdollista, että niiden muodot säilyvät vain taiteessa.