Se magneetti, joka voitti Maan

Haluan kertoa sinulle jotain, mikä saa sinut katsomaan jääkaappimagneettia aivan uusin silmin.

Ota käteesi yksi niistä pienistä magneeteista, joilla kiinnität kauppalistoja. Nosta nyt esiin paperiliitin. Tunsitko sen? Magneetti vetää liitintä ylöspäin ja pitää sitä paikallaan koko tuon valtavan planeetan gravitaatiovoimaa vastaan.

Tämä on oikeasti aika hurja ajatus. Maapallo on valtava. Puhumme noin 6,6 sekstiljoonasta tonnista. Ja silti tämä pieni jääkaapissa lojuva magneetti voittaa taistelun kuin ei mitään.

Fyysikot ovat ihmetelleet tätä ilmiötä pitkään. Painovoima vaikuttaa säälittävän heiveröiseltä verrattuna muihin universumin voimiin. En tarkoita vähän heiveröisemmältä – se on aivan eri luokkaa.

Numeroita, jotka hämmentävät

Kerron tämän kontekstiin muutamalla melko käsittämättömällä luvulla.

Atomissa voi verrata, kuinka paljon elektroni tuntuu vetävän kohti protonia sähkömagnetismin ja painovoiman kautta. Sähkömagneettinen voima voittaa tekijällä noin 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000.

Siis ykkönen ja perässä 39 nollaa.

Toisin sanoen: jos sähkömagnetismi olisi Empire State Building, painovoima olisi... no, käytännössä yksittäinen elektroni. Hyvin pienessä mittakaavassa.

Ja tässä on se juttu, joka pitää fyysikot hereillä öisin: kukaan ei oikeastaan tiedä, miksi painovoima on niin säälittävän heikko kaikkeen muuhun verrattuna.

Ajatus, joka koukuttaa

Nyt asiat alkavat todella kiinnostaa.

Vuonna 1998 kolme fyysikkoa – Nima Arkani-Hamed, Savas Dimopoulos ja Gia Dvali – esitti jotain, mikä kuulostaa tieteiskirjallisuudesta. Ehkä painovoima ei ole oikeasti heikko. Ehkä se vain vaikuttaa heikolta, koska se vuotaa ulos niihin ulottuvuuksiin, joita emme näe.

Ajattele asiaa näin. Kun sytytät lampun pienessä huoneessa, valo täyttää tilan nopeasti ja vaikuttaa kirkkaalta. Mutta valtavassa varastossa? Sama valo leviää ympäriinsä ja vaikuttaa himmeämmältä, koska sen täytyy täyttää niin paljon suurempi tila.

Nämä fyysikot ehdottivat, että sama voisi tapahtua painovoimalle. Sähkömagnetismi ja muut voimat ovat jumissa tutuissa kolmessa avaruudulottuvuudessa, mutta painovoimalla saattaa olla pääsy useampiin. Piilotettuihin ulottuvuuksiin. Lisäsuuntiin, joita silmämme ja instrumenttimme eivät kykene havaitsemaan.

Painovoima ei siis ole heikko – se on vain laimentunut. Levinnyt ohuemmaksi useampiin ulottuvuuksiin kuin osaamme kuvitella.

Miksi tämä oikeasti toimii

Tässä vaiheessa asiat muuttuvat vieläkin jännittävämmiksi. Matematiikka nimittäin tukee tätä.

Muistatko koulusta, että pallon pinta-ala kasvaa säteen neliönä? Kun etäisyys valonlähteestä kaksinkertaistuu, valo leviää neljä kertaa suuremmalle alueelle. Se heikkenee vastaavasti.

Mutta tämä johtuu siitä, että elämme kolmiulotteisessa avaruudessa. Jos eläisimme kaksiulotteisessa maailmassa, ympäröisimme asioita ympyröillä pallojen sijaan. Ympyrän kehä kasvaa vain säteen suhteessa – paljon hitaammin kuin pallon pinta-ala.

Tämä tarkoittaa, että voimat käyttäytyvät eri tavalla sen mukaan, kuinka moneen ulottuvuuteen niiden täytyy levitä. Ja jos painovoimalla on lisäulottuvuuksia, joihin virrata, se näyttäytyisi luonnollisesti heikompana kolmiulotteisessa viipaleessamme.

Pienten mustien aukkojen metsästys

Miten tutkijat sitten testaavat tätä hullua ideaa?

Tässä vaiheessa homma muuttuu jännittäväksi: jos on olemassa pieniä piilotettuja ulottuvuuksia, saattaisimme löytää niistä todisteita uskomattoman pienten mustien aukkojen muodossa.

Logiikka menee näin. Yleensä mustia aukkoja syntyy vain, kun massiiviset tähdet romahtavat oman painovoimansa alla. Mutta jos painovoima vahvistuu hyvin, hyvin pienessä mittakaavassa – pienemmissä kuin mitä olemme koskaan tutkineet – mustien aukkojen luominen voisi onnistua paljon pienemmällä aineen määrällä.

Fyysikot etsivät aktiivisesti näitä mikroskooppisia mustia aukkoja hiukkaskiihdyttimillä kuten Large Hadron Colliderilla. Jos he löytävät niitä, se olisi räikeä todiste siitä, että lisäulottuvuuksia on olemassa.

Mitä se tarkoittaisi

Kuvittele hetkeksi, että tämä teoria pitää paikkansa. Se tarkoittaa, että juuri nyt, kun luet tätä, kehosi painovoima vetää esineitä myös niissä ulottuvuuksissa, joita et näe. Massasi vetovoima ulottuu näkymättömiin suuntiin, leviten ohuemmaksi kuin koskaan kuvittelimme.

Oudolta ajatukselta vaikuttaa, eikö? Voima, joka pitää jalkasi maassa, joka pitää planeetat radoillaan, joka muovaa galaksien kohtalot – saattaa olla vain kuiskaus todellisesta itsestään, vuotamassa todellisuuksiin, joita emme ole vielä löytäneet.

Elämme kolmiulotteisessa kuplassa, kun painovoiman todellinen luonne toimii tavoilla, joita voimme tuskin kuvitella.

En tiedä sinusta, mutta itse aion katsoa jääkaappimagneettiani nyt aivan eri tavalla. Se, mikä vaikuttaa tavalliselta, saattaa olla vain vihje jostain syvästi outosta universumissa, jota kutsumme kodiksemme.