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)

Kirjaisten saarella paloin noin 500 neliömetriä metsää

Kirjaisten saarella Nauvossa paloi maastoa noin 500 neliömetrin alueelta tiistaina iltapäivällä. Palo uhkasi levitä viereiseen sauna ja vapaa-ajan asuntoon.

Perjantai noussut alkoholittomien vilkkaimmaksi myyntipäiväksi

Alkoholittomien oluiden osuus on reilu kymmenen prosenttia alkoholittomien myynnistä.

Alkon myyntidata paljastaa, että perjantai on alkoholittomien vilkkain myyntipäivä, ja suhteellisesti eniten niitä myydään Pohjanmaalla ja Kainuussa. Taustalla näkyy laajempi kohtuullistamisen trendi: alkoholista ei välttämättä luovuta kokonaan, vaan sitä käytetään aiempaa valikoivammin ja tietoisemmin.

Ensi talven suden kiintiömetsästys valmistellaan syksyn aikana

Metsästyskauden 2026–27 suden metsästyksen valmistelu on käynnistynyt. Suomen riistakeskus valmistelee esityksen ja kuulee valmistelun aikana myös alueellisia toimijoita. Valmistelun jälkeen esitys toimitetaan maa- ja metsätalousministeriölle, joka päättää suden metsästyskiintiöistä marraskuussa.

Suomalaisinnovaatio korjaa äänieristettyjen työtilojen näkymättömän ongelman

Vetrospace haluaa muuttaa käsitystä toimistopodeista ainoastaan lyhyen puhelun tai palaverin tilana ja tehdä niistä ympäristöjä, joissa voi työskennellä vaikka kokonaisen työpäivän.

Toimistopodeissa on kilpailtu pitkään akustiikalla, yksityisyydellä ja designilla. Suomalainen Vetrospace nostaa kilpailutekijäksi ilmanlaadun. Yhtiön uusi Cognitive Air -järjestelmä ja Ambient Vectoring -teknologia parantavat toimistopodien sisäilman laatua ja vähentävät heikon ilmanlaadun haitallisia vaikutuksia keskittymiskykyyn ja työssä jaksamiseen.

Eläke epäilyttää, tulevaisuus ei

Nordea Henkivakuutuksen Suuren eläkekyselyn mukaan 58 prosenttia alle 40-vuotiaista on jo varautunut tai suunnittelee varautuvansa eläkeajan toimeentuloon sijoittamalla. Nuorten kokemukset ovat osa laajempaa luottamuspulaa eläkejärjestelmää kohtaan: valtaosa suomalaisista pitää omaehtoista varautumista välttämättömänä ja lähes kaksi kolmesta kannattaa mallia, jossa voisi itse valita, mihin osa eläkemaksuista sijoitetaan.

Perusvoiteiden korvattavuuden poistaminen voisi säästää noin 12 miljoonaa euroa lääkekorvauksista

Yhdellä ostokerralla toimitettujen perusvoidepakkausten lukumäärä ennen lääkekaton ylitystä ja sen jälkeen, osuus lääkekaton ylittäneiden henkilöiden perusvoideostoista vuonna 2025. Kuvasta näkee, että valtaosa korvatuista perusvoideostoista sisältää vain maltillisen määrän pakkauksia.

Valtaosa perusvoiteita sairausvakuutuksesta korvattuna ostaneista hankkii voiteita maltillisia määriä, myös lääkekaton ylittymisen jälkeen. Jos perusvoiteiden Kela-korvattavuus poistettaisiin, säästyisi sairausvakuutusmenoja noin 12 miljoonaa euroa vuodessa. Kustannukset kasvaisivat silloin erityisesti perheillä, joihin kuuluu useampi ihosairautta sairastava lapsi.

Turun uudet kulttuurikohteet ja saaristo esittäytyvät Tukholmassa ja Berliinissä

Turku esittäytyy syyskuussa kansainväliselle medialle ja kulttuurivaikuttajille Tukholmassa ja Berliinissä kiinnostavana kulttuuri- ja matkailukaupunkina. Erityisesti esille nostetaan uusi musiikkitalo Fuuga, uudistuva WAM nykytaiteen museo sekä Turun ja saariston monipuolinen matkailutarjonta.

Turkuseura kerää piispis-runoutta

Turkuseura kerää juhlapäivän kunniaksi turkulaisilta piispis-runoutta.

Piispanmunkki eli piispis saa tänä vuonna oman juhlapäivän. Kirjoita oma piispis-fiilistelysi ja tule kuulemaan se kauppahalliin perjantaina 18. syyskuuta.

Kysely: Kaksi kolmesta ei suoriudu töistään parhaalla mahdollisella tavalla

Vain vajaa kolmannes (30 %) suomalaisista kokee suoriutuvansa töissä optimaalisesti, käy ilmi LähiTapiolan Arjen katsaus -kyselystä. Valtaosa (65 %) arvioi, ettei saa työssään aikaan parasta mahdollista suoritusta. LähiTapiolan henkilöstöjohtajan mukaan monilla työpaikoilla on edelleen parannettavaa siinä, miten työn tekemisen edellytyksiä johdetaan.

Raision keskustan tietyömaan järjestelyistä asukastilaisuus

Työt ovat käynnissä Raision keskustassa.

E18 Raision keskustan kohta -hankkeen vaiheen 1 toteutus on käynnistynyt. Asukastilaisuudessa kuullaan hankkeen ajankohtaiset kuulumisia torstaina 10. syyskuuta kello 17–19 Raision pääkirjaston Martinsalissa (Eeronkuja 2).

Martat lahjoittavat kotitaloustarvikkeita opiskelijoille

Lounais-Suomen Martat kerää opiskelijoille kotitaloustavaraa. Tavarat jaetaan Uusia alkuja -kierrätystorilla torstaina 1. lokakuuta kello 10–15. Uusia alkuja järjestetään Turun AMK:n Kupittaan kampuksella, Educity-talossa. Päivän aikana kaikki turkulaiset opiskelijat voivat noutaa tapahtumasta tarvitsemiaan kotitaloustarvikkeita – astioita, aterimia, pyyhkeitä.

Liikkuva lajitteluasema Siira kiertää syksyllä ympäri Lounais-Suomea

Lounais-Suomen Jätehuollon (LSJH) liikkuvan lajitteluaseman Siiran syksyn jätteenkeräyskierrokset ovat käynnistyneet.

Lounais-Suomen Jätehuollon (LSJH) liikkuvan lajitteluaseman Siiran syksyn jätteenkeräyskierrokset ovat käynnistyneet. Siira pysähtyy syksyn aikana yli 20 kohteessa ja ottaa vastaan samoja jätteitä kuin LSJH:n kiinteät lajitteluasemat.

Suomalaisnuorten luonnontieteiden osaaminen edelleen selvästi OECD-maiden keskitasoa parempaa

OECD:n PISA-tutkimuksen mukaan suomalaisnuorten osaaminen on edelleen heikentynyt, mutta on OECD-maiden keskitasoa parempi. Vuoden 2025 tutkimuksen pääalueena oli luonnontieteet.

TFO palaa vuoteen 1952 ja esittää Turun konserttitalon vihkiäiskonsertin ohjelman

Matti Koponen.

Aninkaistenmäelle valmistui syksyllä 1952 Suomen ensimmäinen konserttikäyttöön rakennettu sali. Arkkitehti Risto-Veikko Luukkosen suunnittelema Turun konserttitalo vihittiin käyttöönsä 27.11.1952 Turun kaupunginorkesterin konsertissa.

Selvitys: Sähkölinjojen tuottama taloudellinen hyöty mahdollista huomioida laajemmin maanomistajien korvauksissa

Selvitystyö sähkölinjoista maanomistajille maksettavista korvauksista on valmistunut. Selvityksen mukaan sähkölinjojen tuottama taloudellinen hyöty voitaisiin ottaa nykyistä laajemmin huomioon sähkölinjoista maanomistajille maksettavissa korvauksissa. Selvityksessä ei kuitenkaan löytynyt valmista mallia, joka voitaisiin sellaisenaan ottaa käyttöön Suomessa. Selvitys on nyt lausuntokierroksella.

Bonavalta uusia koteja Kirstinpuistoon

Bonava rakennuttaa Kirstinpuistoon 67 asunnon asuinkerrostalon.

Bonava rakennuttaa Turun Kirstinpuistoon 67 asunnon asuinkerrostalon. Asunto Oy Turun Kirstinpuiston Silmuun tulee A-energialuokan koteja yksiöistä perheasuntoihin sekä yhdisteltäviä Duo-koteja, joista voidaan muodostaa jopa 116-neliöinen kokonaisuus. Omalle tontille rakennettavan seitsenkerroksisen talon rakennustyöt käynnistyvät lokakuussa. Talon on määrä valmistua loppuvuonna 2027.

Hyvinvointivaltion aukot näkyvät kirkon työssä

Sosiaaliturvan muutokset, lapsiperheköyhyys ja ihmisten arjen ongelmien kasautuminen näkyvät seurakuntien diakonia- ja kasvatustyössä, osoittaa tuore Diakonian ja kasvatuksen barometri.

#Harrastamaan esittelee Hjeltin talolla harrastusmahdollisuuksia

#Harrastamaan on Valo-Valmennusyhdistys Ry:n, Turun Ohjaamon ja Turun nuorisotyön yhteistyössä järjestämä harrastusviikon tapahtuma Hjeltin talolla 9. syyskuuta kello 13-17 (Vanha Suurtori 7). Aiheena ovat maksuttomat tai edulliset harrastusmahdollisuudet 18–29-vuotiaille. Tapahtumassa voi tutustua julkisen sekä kolmannen sektorin erilaisiin harrastusmahdollisuuksiin.

Näköislehti

Urheilu

Loic Essomba jatkaa matkaansa Interistä Saudi-Arabiaan

Loic Essomba.

FC Inter ja Al Kholood ovat sopineet Loic Essomban pysyvästä siirrosta Saudi-Arabian pääsarjassa pelaavaan seuraan. Inter saa pelaajasta merkittävän siirtokorvauksen. Helsingin Sanomien mukaan hinta on noin 400 000 euroa.

TPS muistaa entistä puheenjohtajaansa hiljaisella hetkellä

Reijo Toivonen. Kuva on vuodelta 1995.

Turun Palloseuran jalkapallojaoston entinen puheenjohtaja Reijo Toivonen on menehtynyt 89 vuoden iässä. Toivonen toimi 1970-luvulta aina 1990-luvulle Turun Palloseuran jalkapallojaoston sihteerinä ja puheenjohtajana. Hän oli seuran miesten edustusjoukkueen joukkueenjohtajana mestaruusvuosina 1972 ja 1975.

Mika Kuronen kohtaa Rami Hietaniemen karate combat -säännöillä

Mika Kuronen.

Hamara MMA:n promoottori Mika Kuronen ottelee 12. syyskuuta Helsingissä. Vastaansa Kuronen saa kreikkalaisroomalaisen painin MM-pronssimitalisti Rami Hietaniemen , joka on viritellyt viime aikoina vapaaottelu-uraa. Hietaniemen debyytti peruuntui aiemmin kesällä selkäongelmien vuoksi.

Inter varmisti itselleen paikan kauden 2026–27 eurocupien karsintoihin

Inter on jo varmistanut pääsyn europelien karsintoihin ensi kaudella.

FC Inter voitti lauantaina Suomen Cupin ja varmisti sen myötä itselleen paikan kauden 2026–27 eurocupien karsintoihin.

Otteluanalyysi: Interille Suomen Cupin voitto maratonottelussa

Alie Conteh teki voittomaalin Suomen Cupin finaalissa.

Inter kaatoi HJK:n Suomen Cupin finaalissa Tampereella. Mestaruus oli Interin seurahistorian kolmas. Interillä on edelleen mahdollisuus myös kotimaiseen triplaan, sillä talvella Inter voitti Liigacupin.

Tomi Kalliosta Jääkiekkoleijona numero 290

Suomen Jääkiekkomuseo ry:n hallituksen asettama aatelointitoimikunta on valinnut kuusi uutta Jääkiekkoleijonaa. Uusiksi Jääkiekkoleijoniksi numeroilla 287–292 valittiin Marko Anttila , Valtteri Filppula , Juuso Hietanen , Tomi Kallio , Sami Lepistö ja Jukka Toivakka . Viimeksi mainittu valittiin vaikuttaja-kategoriassa Jääkiekkoleijonaksi. Muut saivat kunnian pelaajaurien meriittien vuoksi.