Füüsika | lood.teadusest | News

Enn Mellikovi mälestuseks

5. Aug 2018

See minu artikkel ilmus 2010. aasta kevadel. Ei hakka seda ajakohastama. Võibolla saavad huvilised siit lugeda ühe ülitööka ja meeldivalt sooja inimese, Enn Mellikovi töö tausta. R.I.P.

Tiit Kändler

 

Eesti teadlased tõhustavad keskkonnahoidliku elektri tootmist

 

Kütuseelemendi töötemperatuuri õnnestus alandada ja kasutegurit tõsta ning päikeseelemendi kasutegurit tõsta ja hinda alandada.

 

Kui Briti teadlased William Nicholson ja Anthony Carlisle avastasid 1800. aastal, kuidas vesi lahutada hapnikuks ja vesinikuks, ei aimanud nad, et annavad panuse ühele elektri tootmise viisile. Nemad juhtisid veest läbi elektrivoolu ehk teostasid esimese elektrolüüsi. Kuid läks 38 aastat ja William Robert Grove tegi vastupidist. Ta avastas, et kui pista kaks plaatinaelektroodi üht otsa pidi väävelhappesse ja teised otsad hapniku ning vesiniku mahutitesse, siis voolab elektroodide vahel konstantne elektrivool. Mahutites oli lisaks gaasidele ka vesi ja Grove märkas, et voolu voolates vee tase mõlemas neist tõusis.

Liites sellised elektroodide ja mahutite paarid järjestikku patareiks, lõi ta seadme, mida tema kutsus gaasipatareiks, praegu aga nimetatakse kütuseelemendiks. Sellest elemendist, mis toodab elektrit olgu siis vesinikust või maagaasist või mistahes süsivesinikkütusest, loodetakse juba aastakümneid abi majade kütmisel ja valgustamisel, autode sõidutamisel ja koguni lennukite lendamisel. Selle nimel on töötanud ja töötavad tippteaduskeskused kogu maailmas, sealhulgas Eestis. Ent lihtsat ja töökindlat ning odavat lahendust pole veel leitud.

 

Kütuseelemendi ja päikeseelemendi eellased

Muidugi poleks kütuseelement saanud ilmuda, kui Itaalia anatoom Luigi Galvani poleks 1791. aastal torkinud surnud konna närve erinevatest metallidest tööriistadega. Ta märkas, et seda tehes hakkasid konna jalalihased tõmblema. Tema pidas nähtust loomse elektri fluidumiks. Kuid rõhutas, et selle avaldumiseks on vaja, et kaks töövahendit oleks eri metallidest. Alessandro Volta otsustas asja katsetada iseenese peal ja võttis appi mündid. Ta märkas, et kui keele peale panna hõbe- või kuldmünt, keele otsaga aga puudutada tina- või pliiplaadikest, siis tekib hapukas maitse. See avastus innustas Voltat leiutama sammast, mis hiljem tema nime pälvis ja oli maailma esimene patarei. Selles 1799. aastast pärit patareis oli rida rakke, milles igaühes tsingist ja hõbedast elektroodid, eraldatuna soolavette kastetud papiga.

Ei kütuseelemendi, ammugi siis patarei leiutajad teadnud midagi aatomite ehitusest, saati siis elektronidest, mis nende seadmetes elulist osa etendavad. Kuid nende leiutiste nüüdisaegsed täiustajad peavad aine ehitusest ja neis toimuvatest protsessidest teadma vägagi palju. Sellepärast ongi kütuseelementide ja tavaliste patareide edasiarendamine nõnda teadmiste mahukas, et vajab teaduse tippkeskustesse kogunenud teadlaste ühiseid jõupingutusi.

Patareid on küll täiustunud, ja kummatigi töötas juba 19. sajandi lõpul esimene autogi just elektripatareil. Ent elektrijõul töötavad autod on siiski väga kallid ja ei sõida laadimata kaugele. Seepärast kujutavad akudel töötavad elektriautod endast tegelikult hübriidautosid, milles leidub ka bensiinimootor, mille abil sõidetakse kaugemale ja ühtlasi ka laetakse auto akut.

Siin loodetakse läbimurret just kütuseelemendilt, mis ei vaja kütuseks bensiini, vaid vesinikku ehk mõnda teist vesiniku sisaldavat kütust nagu näiteks metaan. Vesinikul töötavaid sõidukeid ongi juba siin-seal liikumas näha, kuid see on alles algus.

Möödunud sajandi alul sai selgeks, et elektri tootmiseks ei ole tingimata vaja ajada katlasse fossiilseid kütuseid või ehitada veejõul töötavaid elektrijaamu või vuristada ringi tuuleturbiine. On veel üks loomulik võimalus, mille on meile kinkinud seesama allikas, tänu millele oleme elus meie nagu kogu elusloodus. See on Päike. Osavalt ehitatud päikeseelement valmistab elektrit otse päikesevalgusest.

Kuidas üldse saab päikese valgusest tekkida elekter? Selle tõsise küsimuse lahendas 1905. aastal Albert Einstein, kes näitas, kuidas valguse kvant footon aatomis neeldudes võib sellest vabastada elektroni. See saavutus tugines Max Plancki 1900. aasta avastusele, et absoluutselt musta keha kiirgus on kvantiseeritud ehk siis pole pidev, vaid kiiratakse portsude kaupa, mida footoniteks nimetama hakati. Need avastused tegid lahti tee kvantmaailma avastamiseks, mille toimimist selgitab kvantmehaanika ja mis on võimaldanud leiutada nii transistorraadio, mobiiltelefoni, arvuti kui säästupirni. Ja päikeseelemendi ehk fotovoltelemendid, milles tänu erilistele materjalidele vabanevad elektronid, kui need suplevad päikesevalguses.

 

Lihtsad keerulised asjad

Nii et põhimõtteliselt on nii päikeseelemendid kui ka kütuseelemendid üsna lihtsad. Ent kui püüda ehitada selliseid elemente, mis oleksid ka lihtsad hooldada ja lihtsad toota, siis selgub, et asi pole sugugi nõnda lihtne. Lühidalt öeldes teeb asja keeruliseks see, et nende elektrit tootvate elementide ehitamiseks vajalike materjalide otsimist ja siis veel hingeelu tundma õppimist võib võrrelda kui mitte just nõela, siis vähemalt kruvikeeraja otsimisega heinakuhjast. Kuid ometi ei ole teadlased jäänud eeslina pidama kahe heinakuhja vahele, vaid on kindlalt otsustanud olemasolevaid seadmeid täiustada.

Et täiustada, peab teadma, mis on olemasolevatel siis viga. Muidugi on nagu alati esimene viga nii kütuseelemendi kui päikeseelemendi kõrge hind. Optimistide meelest hind muidugi langeb, kui vaid tootmine kasvab. Kuid ikkagi tuleb neis kasutada nõnda haruldasi materjale, mis sisaldavad Maal nõnda vähe esinevaid elemente, et hind paratamatult jääb kõrgeks. Seepärast otsitakse uuemaid ja odavamaid materjale. Kütuseelementide puhul on raske see, et nende käigushoidmiseks vajalik vesinik pole just kõige ohutum gaas. Sestap otsitakse turvalisemaid võimalusi nende kütmiseks. Päikeseelementide puhul on põhiline murelaps nende vähene kasutegur. Seetõttu ka elektri kõrge hind ja suur ruumivajadus. Kütuseelemendid on raske juhus seetõttugi, et need toimivad hästi vaid suhtelistelt kõrgetel temperatuuridel, mis küünivad tuhande Celsiuse kraadini. Nii et Volta elemendi sarnaselt neid juba tasku ei pista.

Kuid pole ju kahtlust, et hästi teadaolevatel põhjustel tuleb otsida uusi tõhusaid energiaallikaid ja sealhulgas elektri tootmise viise, mis oleksid keskkonnahoidlikud ja samas ka võimaldaksid muuta energia tootmise struktuuri. Mida edasi, seda selgemaks saab, et ülisuured kontsentreeritud jõujaamad pole alati kõige parem lahendus ei tarbija, ei tootja, ammugi siis julgeoleku kaalutluste poolt vaadates. On siis loomulik, et ka Eesti teadlased tegelevad nende nii riigile, Euroopa Liidule kui kogu maailmale oluliste probleemidega.

 

Kütuseelemendi jahutamine

Tartu ülikoolis on üks tugevalt ja tulemuslikult arendatud teadusharusid elektrokeemia. See aga on üsna otseselt seotud kütuseelementide tootmisel ette tulevate teadusprobleemidega. Nõnda laiendati alates aastast 2000 TÜ keemia instituudis elektrokeemilisi uuringuid – ja sealjuures nii alus- kui rakendusuuringuid.

Kütuseelemendi elementaarrakk koosneb katoodist, millel toimub hapniku redutseerimine, anoodist, millel toimub kütuse oksüdeerumine ja nende vahel olevast elektrolüüdist, mis need elektroodid eraldab, aga ka nende vahel voolavat elektrivoolu juhib. Elektroodid on suure poorsusega materjalid, mida võib liigitada nanomaterjalide alla – nende poorid on nõnda väikesed. Suur poorsus on aga vajalik kütuseelemendi kasuteguri tõstmiseks.

Tartu teadlased valisid oma uurimise ja arendamise objektiks kütuseelemendi, mille elektrolüüt on valmistatud haruldaste muldmetallide oksiididest, milles toimub hapniku anioonide suunatud liikumine. Selliseid kütuseelemente kutsutakse tahkeoksiidseteks kütuseelementideks (solid oxide fuel cell, SOFC). Selline kütuseelement töötab küll suhteliselt kõrgel temperatuuril, ent seevastu on teoreetiline ja ka saavutatav kasutegur palju kõrgem kui madal- või keskmisetemperatuurse kütuseelemendi kasutegur. Et aga kõrgemal kui 900 kraadil korrodeeruvad materjalid kiirelt, siis on oluline töötemperatuuri alandada – milline eesmärk ka püstitati.

Tööd ei tee Tartu ülikooli keemia instituudi direktor, professor Enn Lust ja tema kolleegid üksi, nendega on liitunud teadlased Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudist akadeemik Endel Lippmaa ja Juhan Subbi kolleegidega ning rakendajana AS Elcogen. Ettevõtmist on rahastanud ja rahastab Eesti Ettevõtluse Sihtasutus EAS.

  1. aastal alustati ja võeti eesmärgiks alandada SOFC töötemperatuuri 900-lt kraadilt 500–700 kraadini. Koostati ka SOFC komplekssed ühikrakud. Teisalt uuriti, kuidas saaks täiustada väga suure elektrilise kasuteguriga energiasalvestamise seadist, milleks on elektrilise kaksikkihi kondensaator. Selline energia salvestamise seade on hädavajalik, et tsükliliselt töötavate päikeseelementide või tuulegeneraatorite energiat salvestada ja seda siis tarbijale pidevalt edastada. Ühtlasi uuriti, kuidas saaks mürgist lahustit asendada loodussõbralikematega. Nende tööde eest pälvis Enn Lust 2008. aastal Eesti Vabariigi teaduspreemia.

Kokkuvõttes õnnestus töötada välja metoodika kütuseelemendi ülisuure eripinnaga poorsete katoodide sünteesiks ja uuriti nende käitumist huvialuses temperatuurivahemikus. “Elcogenil on hetkel üks patenditaotlus, mille sisu üks osa on katoodi valmistamine,” ütleb 2001. aastal loodud AS Elcogen juhataja Enn Õunpuu. Ta lisab, et Elcogeni poolt Tartu Ülikoolilt tellitud tööd ongi põhiliselt keskendunud katoodi uurimisele.

„Oleme modifitseerinud mikro-mesopoorsete katoodimaterjalide sünteesimeetodeid ning selle peale ongi AS Elcogen’il meie poolt väljaarendatud patendid –USA, Euroopa ja sisseandmisel on ka Vene Föderatsiooni patent. Oleme need katoodid ise sünteesinud ja karakteriseerinud, kasutades röntgenstruktuuranalüüsi, skaneeriva elektronmikroskoopia, lämmastiku adsorptsiooni, tsüklilise volatmperomeetria ja elektrokeemilise impedantsi meetodeid,” selgitab Lust, „meie olime ühed esimesed, kes otsustasid sünteesida mikro-mesopoorseid katoode, kasutades selleks haruldaste muldmetallide mitraate ja poorimoodustajat.

Katood on kogu elemendi töötamise efektiivsuse kohalt suhteliselt oluline. Samas ei saa vähemtähtsamaks pidada anoodi ja ka muude funktsionaalsete kihtide osakaalu elemendi töös. “Elcogeni viimaste aastate tegevus on keskendunud laboris väljatöötatud materjalikombinatsioonidest elemendi tööstusliku prototüübi väljatöötamisele,” ütleb Õunpuu, “tänaseks on meil tulemus käes. See ei ole loomulikult lõplik, sest pidev arendustegevus on hädavajalik ning see ka jätkub. Lisaks Tartu Ülikoolile ja KBFI-le oleme kaasanud firmasid ja uurimisasutusi USA-st, Saksamaalt, Hollandist, Soomest ja Sloveeniast.”

Tänaseks välja töötatud prototüüp on läbinud testid Soome riiklikus uurimisasutuses VTT-s ning tulemused on väga head. “VTT omab väga head ülevaadet kogu maailma tasemest ning meie elemendi kohta antud hinnang oli, et “ Elcogen’s cell performance is in average about 10% better than known best available commercial cell in world”. Rõhutame, et Elcogeni elemendi töötemperatuur on 650 ̊C.

Selle aasta eesmärk on Elcogenil käivitada esmane tootmisliin, mis võimaldaks elemente toota väikestes seeriates. Plaanitav aastane tootmismaht oleks esialgu kuni 2MW elementide elektrilises väljundvõimuses. Ühe elemendi võimsus on kuni 250W. Neid ei plaanita autotööstuse jaoks, vaid loodetakse rakendada hajutatud energiatootmisel väikeettevõtetest kodumajapidamisteni välja.

“Kasutatavad materjalid kogu elemendis on kõikidel arendajatel ligilähedaselt samad, mõnevõrra erinevad on kihtide valmistamise tehnoloogiad, mis kokkuvõttes määravad elemendi efektiivsuse ja hinna,” ütleb Õunpuu.

Kõige olulisemaks yulermuseks peab Lust seda, et saadi teada, et katood peab olema mikro-mesopoorne, st hierarhilise struktuuriga, kus on olemas nii reaktsioonitsentrid kui ka transportpoorid. Samuti tehti kindlaks, et strontsiumiga aktiveeritud lantaankobaltiit ja praseodüümkobaltiit sobivad keskmisetemperatuurse kütuseelemendi katoodideks – neist valmistatud kütuseelemendid töötavad madalamal temperatuuri kui traditsioonilised lantaanmanganiidil baseeruvad kütuseelemendid, mis võimaldab kütuseelementide koostamisel kasutada odavamaid konstruktsioonimaterjale – kalli keraamika asemel odavamat roostevaba terast. „Näitasime, et Eestis võib teha edukalt kütuseelementide alast arendustegevust ning isegi sellealaseid patente ette valmistada,” võtab ta kokku.

 

 

 

Päikeseelement kui liivapaber

Päikeseelementide puhul on asi veidi teistsugune – nende hinna määravad mitte ainult tehnoloogiad, vaid ka kasutatavad materjalid. Standardsete, räni baasil valmistatavate elementide puhul on kõige energiamahukam ränikristallide puhastamine – kristalli lisandite arvust sõltub kasutegur.

Tallinna Tehnikaülikooli materjaliteaduse instituudi direktor, akadeemik Enn Mellikov ja tema kolleegid ongi aastaid uurinud ränitehnika alternatiivide rakendusvõimalusi. Üheks võimaluseks on kasutada elektrit juhtivaid polümeermaterjale fotovoltelementide puhverkihi materjalina keskkonda saastava kaadmiumsulfiidi (CdS) asemel. Valmistatigi mitmeid hübriidseid mitmekihilisi päikeseelementide struktuure.

Veel üks võimalus on aga ehitada päikeseelemendi valgustundlik kiht monoteradel. See tähendab tillukestel üksteisest eraldi olevatel kristallidel, mis on ühendatud omavahel elektroodidega. „Meie oleme oma pingutused suunanud vaakummeetoditel põhineva õhukesekilelise päikeseelementide tehnoloogia asendamiseks odavate ja suure tootlikkusega pulbriliste tehnoloogiatega,” ütleb Mellikov, kes ühes oma kolleegidega nende algsete tööde eest 2006. aastal Eesti Vabariigi teaduspreemia pälvis.

Kõnealuste pulbrite terade koostises oli tavapäraselt kolm elementi – vask, seleen ja indium –, kuid seda viimast on looduses väga vähe. Eesti teadlased võtsid eesmärgiks indiumi  asendamise mõne teise elemendiga. Lõpuks jõuti tehnoloogilise lahenduseni, mis võimaldab odavatest keemilistest elementidest kasvatada pulbri jaoks ühtlase ümara kujuga ja siledate pindadega kristalle. Kasvatamise kestvusega, temperatuuriga ja sulandaja keemilise koostisega saab reguleerida kristallide suurust ning kuju. See tehnoloogia on nüüd kaitstud patentidega kõigis Euroopa maades, USAs ja Jaapanis.

Monoterapulbri pooljuhtomaduste muutmiseks on aga vaja teadlikult suunata nende terade koostist, milleks muudetakse sulandaja keemilist loomust ja termilist järelkäsitlust erinevates gaasikeskkondades. „See lõi aluse monoteramaterjalide suunatud sünteesiks, mis on kaitstud patenditaotlustega ja patentidega enamikes juhtivates tööstusmaades,” ütleb Mellikov.

Töö monoteraliste päikeseelementide arendamiseks käib edasi, selles osaleb ka firma Crystalsol, mille asutaja ja peateadlane Dieter Meissner on praegu ka Tallinna Tehnikaülikooli materjaliteaduse instituudi säästva energeetika osakonna professor. „Meie eesmärk on saada hea kvaliteediga kristalli, selleks kasvatame seda sula-soolades,” ütleb ta.

Koostöö algas 1990. aastatel, mil selgus et kahel pool raudset eesriiet oli töötatud samas suunas. Monoteraliste membraanide tehnoloogiat edendati nii Philipsi teaduslaborites Eindhovenis valgustundlike lülitite tootmiseks kui Venemaal sõjaliseks tarbeks. Mellikov töötaski paarkümmend aastat selles viimases suunas. Meissneri töörühmad aga püüdsid leiutada päikeseelementi vasest, indiumist, galliumist ja seleenist moodustatud kristallidest. Koos töötades on jõutud odavama ja tõhusama variandini, kus kristallid moodustatakse vasest, tinast, tsingist, väävlist ja seleenist.

Kui need kristallikesed on kantud grafiitelektroodiga kaetud epoksiidist aluskihile, ja siis neile peale kantud tsinkoksiidist elektrood, ongi päikeseelement valmis. Silmaga vaadates meenutab see õige peeneteralist liivapaberit. Ainult et siin pole tegemist ränist liivateradega, vaid vasest, tsingist, tinast, väävlist ja seleenist moodustunud, juuksekarvast paar-kolm korda peenemate terakestega.

Teadlaste sõnul on nad saavutanud kasuteguri, mis ulatub 5,8 protsendini ja mis on maailmas tipmine. Eesmärk on kasutegurit veelgi tõsta. Selleks on rahastamisel abiks Ettevõtluse Arendamise Sihtasutus EAS ja investeerimisfondid Soomest ning Norrast. Selle aasta veebruaris sai Crystalsol selle tehnoloogia arendamise eest Austria riikliku keskkonna- ja energiatehnoloogia auhinna ning võitis Austria wirtschaftservice´i grandi fotovoltmoodulite arendamiseks.

„Hind, tootmise maksumus, kasutegur,” kordab Meissner päikeseelemendi kõige olulisemaid parameetreid. Kuna iga monotera on juba ise tilluke fotovoltelement, siis pole vahet, kui suur on lõplik moodul. See on võrreldes teiste õhukesekileliste tehnoloogiatega eeliseks – seal läheb mooduli iga suurendamine kalliks. „Selliseid päikeseelemente saab toota nagu trükimasinal raamatut trükkida,” ütleb Meissner, „ja valmistada neid tellija soovi järele nagu ülikonda.”

 

 

 

 

Folkloristika | Füüsika | Geograafia | News | to.imetaja

Kalevipoja seiklused ja e-riik

25. Jul 2018

Kalevipoja seiklused ja e-riik

See Tiit Kändleri essee ilmus juuni/juuli Eesti Looduses

 

Eestlastel on üks suur ja kindel usk – et eestlased ei ole usklikud, või kui, siis vähimal kombel maamunal. Ometi oleme olnud kui ei muud, siis umbusklikud, see usk on meid säilitanud. Nüüd on seegi lahtunud, nüüd oleme digiusklikud. Oleme e-usklikud, nii nagu ei keegi muu Maa peal. Usume oma ID-kaarti enam kui ajatollad Koraani. Usume, ja oleme kütkes, peame muudkui vahetama oma usuvahendajat, milleks on tarkvara, ja et tarkvara töötaks, siis ka värkvara.

Me usume, et mälu ei ole vaja, me teame niigi kõike, ja me ei tea enam, mida me ei tea, sest kõik on ju ometi „võrgus kirjas“. Meie jumalakoda on nutitelefon, meie inglid on äpid ja jumalasõna on „Eduka programmeerimise e-raamat.“

 

Nõnda oleme unustanud Kalevipoja mõtte ja mõttekuse/mõttetuse. Kreutzwaldil ei olnud nutiseadet ja sestap ta mõistis ning kostis vastu, kui paluti Kalevipoja lood ühte eeposesse kokku panna. Kui püüan meenutada, mis mees see Kalevipoeg oli, siis mäletan oma poisipõlvest, mil esmakordselt tema tegudest lugesin, et ta tundus minu jaoks liiga suur. Liiga suur, et olla tõsi. Arvan nüüdki, et Kalevipoeg oli Eesti jaoks liiga suur. Nii nagu on liiga suured euroraudtee, eurotselluloosivabrik, e-riik, eurotunnel, nullenergiamajad, puuhalgude mürgid, üheainsa haigla, üheainsa postkontori, üheainsa apteegi ideed, ning leivaküpsetamise terviseohtlikkus. Need kõlbaksid, kui Eesti oleks üks oblast, mitte üks väike riigike.

Kalevipojast on jäänud meie looduses siiani järele tema tegude jälgi. Millega ta põhiliselt tegeles? Põhiliselt viskas ta kive, kündis, magas või võitles tuuslarite, huntide ning oma lollustega. Ei ole lugeda, et Kalevipoeg oleks kunagi ka külvanud. Või kui, siis metsamarju.

Hunte tapsid Kalevi pojad koerte Irmi, Armi ja Mustu abil tosinate kaupa, nahkagi nülgisid. Alati olid hundid Kalevipoja vastu. Murdsid tema hobugi maha. Nüüd on tänu digimanipulatsioonidele saanud huntidest meie rahvusloomad. Tore lugu küll!

Neeruti ja Porkuni, Vooremaa ja Peatskivi, Haaslava Uniküla. Need on vähesed näited ohtratest paikadest, mis Kalevite pojaga seotud. Sain Vikipeediast huviga lugeda, et. Kalevipoja säng on „II tüüpi muinaslinnus“. Ja et Kalevipoja künnivaod on „mandriliustiku sulamisel settinud ooside rida.“ Mida imet! Tavaliselt heitis Kalevipoeg pärast kündmist magama. Ja üleüldse pärast igat sugu töid. Nagu öeldud, pole leidnud allikaid, et Kalevipoeg oleks künnivagude vahele midagi külvanud. Peale jõhvikate, murakate ja mustikate. Saati siis saaki koristanud.

Fotol: Kalevipoja pesulõksud, M 1:100

Oma ainsa saagi tõi Kalevipoeg seljas Venemaalt: koorma laudu. Miks just Venemaalt, pole teada, kuid võitluses Sarvikuga purustas ta osa oma laudadest. On arusaamatu, miks Kalevipoeg tassis lauad üle Peipsi seljas, kui oleks need ometi saanud kimpu siduda ja nõnda kenasti Peipsiveerde purjetada ja vilet lasta. Ometi sõitis ta ju pärast maailma otsa „Lennukiga“, mille oli laevale eksikombel nimeks pannud! Muuseas – harva on Eestis olnud mõnda maalikunstnikku, kes poleks maalinud või joonistanud, kuidas Kalevipoeg seljas laudu tassis! Olen pärinud kunstiteadlastelt, nemadki ei tea, palju meil selliseid maale on. Hea teema doktoritööks, kas pole!

Tegu, mis Kalevipojale eriti meeldis, oli loopida kive laiali. Terve Eesti on neid nüüd täis. Eksikombel nimetatud rändrahnudeks, ehkki on hoopis viskrahnud. Milleks Kalevipoeg neid loopis, enamjaolt ei tea – kui spordi pärast, siis edestas ta Pierre de Coubertain’i sajandite võrra. Ehkki, jah, tänu sellele ta kuningaks saigi.

Kalevpojal läks tegelikult kõik vussi. Vägistas kogemata Saarepiiga, mispeale too end ära uputas. Laskis Soome Tuuslaril oma ema Linda varastada, mispeale pikne tolle maha lõi ja ema kiviks muutis. Siis läks Soome sepa juurde ja tappis tema poja. Seejärel murdis tamme pooleks ja tegi sellest Soome silla. Milleks küll, kui seda enam pole ja tahetakse Soome sild hoopis maa alla uuristada? Kas keegi teab, mis Kalevipoeg tõi lauad just Venest? Et näidata sajanditepikkust sõprust? Ja milleks tal laudu vaja oli? Et lihtsalt sarvikuid maha lüüa, ja sedagi Siili näpunäitel. Ta ema Linda vähemasti nuttis pärast oma mehe surma Ülemiste järve kokku ja tassis ka Toompea kõrgeks mäeks. Kes olid aga kaks tema kolmest pojast? Kalevipoja vendadest pole peast ei jalust märki ja ei tea nende nimesidki.

Purask kandis kellelegi Alevipojale Kikerpära sohu varanduse, Kalevipoeg suutis sundida tollel see varandus Soome sepale mõõga tasuks vedama. Siis tassis Kalevipoeg kaks jalga laiad ja kolm tolli paksud lauad Pihkvast kohale ja muidugi jäi magama. Mille peale sorts hooramarjade abil mõõga ära varastas. Miskipärast oli sorts mõõga Kääpa jõkke pillanud. „Kes sind enne ise kannud: Siisap mõõka, sõbrakene, Murra tal jalad mõlemad!“ sajatas Kalevipoeg Soome sepa juures. Ometi oli ju ka sorts seda mõõka enne ise kannud, mis sest et vähem kui Kalevipoeg, ja pealegi: miks üle Peipsi sammunud liigsuur mees mõõka madalast Kääpa jõest üles ei korjanud? Kas Kalevipoeg soovis säilitada Eesti põlismetsi, kui lauad Pihkvast tõi? Kus sa sellega. Kord murdis männi, kord tamme, kord lauad, kuni särgitu siil teda õpetas, mispeale Kalevpoeg oma särgist tükikese siilile kinkis. Sõgedas tapluses sai ta seljakotti võetud mehike surma, aga Kalevipoeg tahtis jälle magada, kasvõi sohu. Rahvusloom hunt vahepeal lambaid mudis. Kalevipoeg seejärel Vene silda Peipsisse viskama hakkas. Kui kaugele jõudis, saame Peipsi ääres Nina külas näha.

Jõudis aga Kalevipoeg oma lauakoorma jäänustega vaid Endla järveni, kus nägi allmaailma lõket põlemas, aga tuli jälle uinuda. Viskas lauad maha, lõpuks päästis põrgust kolm piigat, need tõstis lauakoorma otsa.

Lõpuks oli Olevipoeg see, kes linna ehitama hakkas, kui Kalevipoeg laudu ja tammepuid ja kive kokku tassis. Põhiliselt tahtis Kalevipoeg aga magada ja põrgusse sisse piiluda.

 

Kalevipojal ja renessansi-aja igakülgsel vaimugeeniusel Leonardol oli miskit ühist: uudishimu ja see, et kumbki oma töödega eriti lõpuni ei jõudnud. Ka Leonardol polnud naist, kuna oli omasooarmastaja. Kes olid Kalevipojale Olevipoeg, Sulevipoeg ja Alevipoeg? Kaks venda tal oli, kuid need haihtusid kusagile. Nimesidki me ei tea. Nii nagu Põhja-Itaalia linnad Milano ja Firenze Leonardole, nii oli Eesti Kalevipoja jaoks liiga väike. Sestap mõõk ta lühemaks, parajamaks lõikaski.

Võib vaid rõõmustada, et Kalev pole koju jõudnud: küllap pole veel kõik peerud kahel otsal lõkkele löönud, küllap pole isegi „Eesti 200“ piisav selleks. Kuid mis tõmbas Kalevipoega just nimelt Põrgu poole? Põrgupiigad teda ju ei huvitanud. Võib vabalt olla, et juba Kalevipoja ajal valitses Põrgus nutimaailm, digimaailm. Ja et Kalevipoeg oli uudishimulik, siis tahtis seda näha. Ja muidugi robootikat.

Elasid ju põrgus raudalased-robotid, kes meelitasid: „Keda rannast raudalased/ saatnud kaupa sobitama.“ Need olid kindlad: „Võimuvoli sinu käessa/ tarkus meie taskutessa/ mõisterikkus meie kotis.“ Selge see, et jutt käis nutiseadmetest põrgulistest robotite kotis. Taara mõtles välja küll kavala nipi panna Kalevipoeg põrgu väraval meid raudalaste ja nutiasjade eest kaitsma, üteldes: „Et ei selli sidemesta,/ kuri pääseks kütketesta,“ kuid ometi Taarameeste lootus, et Kalevipoeg „kaitseb kütkes teiste kütkeid“ kas pole täitunud või on, kuna tõeline digikuri pole veel meie maile saabunud.

 

Kosmoloogia | lugemis.vara | News | vänge.lugu

“Läbi musta augu” on Eesti 2017. a kauneimate raamatute seas

8. Feb 2018

läbi-musta-augu (1)

 

 

 

Eerik Kändleri joonistatud/kujundatud ja Tiit Kändleri  kirjutatud raamat valiti Eesti kauneimate raamatute 2017 sekka viie lasteraamatu  hulgas.

Auhinnaõhtu neljapäeval, 8. veebruaril 2018 kell 17 Eesti Rahvusraamatukogu 6. korruse näitusesaalis. Ülal 3. märtsini.

Lugege ühes lastega ja lisaks põnevusele saate tõsikindlaid teadmisi unversumist.

teadus.ee

 

lugemis.vara | mis.uudist | News

Tiit Kändleri lasteraamat: Reaali 2. Lastelugu “Andruse õnnepäev”

1. Feb 2018

“Andruse õnnepäev” on lugeda nii koolilapsele kui tema vanematele

Tekstid Tiit Kändler

Pildid Eerik Kändler

Toimetamine Karl-Martin Sinijärv

Esikaas

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

Äsja ilmus trükist Tiit Kändleri lasteraamat “Andruse õnnepäev”. See viib kokku nii mineviku, milles elasid lapsevanemad, kes ehk mäletavad Eesti esifilmi “Andruse õnn”, kui ka nüüdsed koolilapsed. Sedapuhku ei ole tegu teadust populariseeriva raamatuga, vaid teosega, mis püüab kirjutada sellest, kuidas koolilaps lahendab mõnesid oma muresid. Tegevus toimub Tallinna kesklinna hoovis, Simunas ja Tallinna Reaalkoolis. Mis on loogiline, kuna raamatu kirjastas värske Reaali Kirjastus oma Reaali lastelugude sarja 2. raamatuna. 1. raamatu kirjutas Jürgen Rooste. Mõlemad on Reaalkooli vilistlased. Kolm momenti, imepall, Kawe purk, ausambapoiss ja muud tegelased.

teadus.ee

lugemis.vara | News

Teadusaabits otse trükist

20. Nov 2017

Äsja ilmus minu uus raamat, absoluutselt kogu teadust hõlmav. Üsna kõvad kaaned. Osta ja sa kahetsed Et pole ostnud kahte.

Teadusaabits.Esikaas

Teadusaabits

Universum ühe minutiga

Minu illustratsioonid, 112 lk

Kirjastus Argo

Kui olete selle läbi lugenud, ei ole teil vaja enam ridagi teadusest lugeda. Raamatus on A-st Z-ni sadakond märksõna ühes illustratsioonidega, nagu Diskursus, Günekoloogia, Rahvusteadus, Stringid, Politoloogia, Tõejärgne jm moodsused.

¤

¤¤

Teadusaabits.Eesleht.

Teadusaabits.Tagakaas

Matemaatika | News | to.imetaja

Ämbliku maailma võrgus

1. Nov 2017

 

See Tiit Kändleri essee ilmus oktoobrikuu Eesti Looduses 2017

 

 

Nimetada tippkeskuseks innustunud teadlase rühma, mis püüab meile seletada, et nn arvamusliidrite nõnda armastatud termin „talupojamõistus“ ei toimi ega selgita meile maailma, kuhu inimene oma leiutistega on jõudnud ja milles ta tegutseb, on omamoodi trikk. Kui maailm on mittelineaarne, siis on selle tipp kas noatera või lõpmatusse hüppav funktsioon, mis vajab julmalt renormeerimist. Aga olgu, siiski jääb talupojamõistusest üks osa vajalikuks ka kaootilise maailma inimmõistusele vajalikul määral korrastatud piiril. Mulle seletas talupojamõistuse seoses Ernst Öpiku fenomeniga selgelt ära akadeemik Jaan Einasto. See on, kui ise otsustad, ise teed ja ise ka vastutad.

Jalutaja paradoks  

Kujutage ette, et te ei jaluta mitte nõnda, et iga sammuga astute edasi meetrikese, vaid esimese sammuga meetri, teisega kaks, kolmandaga neli ja nõnda edasi.11. sammuga astute juba 1024 meetrit ning olete edenenud kaks kilomeetrit. Teie kaaslane alustab samast punktist, kuid nurgasekundi murdosakese suunaga põhja poole. Küsimus on, kuidas kahe jalutaja liikumist kirjeldada. Kas see süsteem on stabiilne või hälbib, hajub, nii et trajektoorid lahknevad ja jäävadki lahknema? Eriti kui arvestada, et inimene käib pigem vinka-vonka.

See on mittelineaarne jalutuskäik ja iga korralik mittelineaarsete nähtuste analüütik pakub teile vastuseks jalutuskäiku kirjeldava võrrandi (muidugi mittelineaarse ja ligikaudse) ning selle lahendi, mis üldjuhul on saadud mingis lähenduses. Mida muud on teil teha, kui teda uskuda, sest ise ei suuda te kontrollida, kas näete veel kunagi oma sõpra või mitte. Elu ei ole tavaliselt nii pikk, et kontrollida matemaatikut katseliselt. Parajat irooniat lubades võime määratleda mittelineaarsete nähtuste uurijad kui teadlased, keda me peame võtma hea usu peale.

Siinkohal on sobilik tuua üks ajalooline ja matematiliselt banaalne näide.

1850. aastatel oli üks juhtivaid asjatundjaid arvuteooria alal, eriti lõpmatute ridade alal Göttingenis töötav saksa matemaatik Peter Gustav Lejeune Dirichlet (1805–1859). 1858. aastal usaldas ta oma tudengile Leopold Kroneckerile (1823–1891), et oli leiutanud uue tehnika, lahendamaks mõningaid diferentsiaalvõrrandite perekondi, millel pole analüütilist lahendust. Ta vihjas detailidesse laskumata, et ta oli kasutanud seda tehnikat, et tõestada, et planeetide orbiite kirjeldavad lähendatud, lõpmatute ridadena esitatud lahendused koonduvad. Kahjuks suri Dirichlet 1859. aastal 54-aastasena. Ei Kronecker ega keegi teine suutnud Dirichlet’ vihjet kasutades kõnealuste ridade koonduvust tõestada. Keegi siiski ei kahelnud, et ta kõneles tõtt – nõnda kõrge oli Dirichlet maine.

1880. aastate lõpuks hakkas see lahendamata probleem matemaatikuid painama, ja nõnda korraldas Stockholmi Ülikool kuningas Oscar II läheneva 60. sünnipäeva eel suure auhinnaga võistluse nelja küsimuse lahendamiseks. Üks neist oli küsimus: kas Päikesesüsteem on stabiilne?

William Hamilton (1806–1865) oli tulnud ideele Newtoni füüsikaseadused ümber sõnastada, kasutades osakeste kahte omadust – asukohta ja impulssi. Nõnda sai ta kolme ruumi- ja kolme impulsikoordinaadiga kuuemõõtmelise faasiruumi. Kahe osakese puhul tühjas kastis läheb vaja 12-mõõtmelist faasiruumi. Kuid osa faasiruumist on määravam, osas faasiruumis on osakeste jaotus ühtlane. Faasiruum on nagu maastik. Faasiruum on topoloogia lihtne näide ja Henri Poincaré (1854–1912) kasutas seda, tõestamaks, et Päikesesüsteem on stabiilne. Ta muutis mehaanika ja dünaamika probleemi geomeetria probleemiks. Oma võistlustöös ei käsitlenud Poincaré kogu Päikesesüsteemi, vaid ainult kolme keha probleemi. Tal kulus 200 lehekülge, et teatud lihtsustuste puhul tõestada, et kolme keha süsteem saab olla stabiilne. Kohtunike jaoks oli matemaatiline kaadervärk uudne ja Poincaré sai auhinna, kuna kuninga sünnipäev, 21. jaanuar 1889 lähenes. Kui artikkel ära trükiti, leidsid matemaatikud sellest vea. Kuid Poincaré võttis kätte ja parandas selle, avaldades uue töö 1890. aastal.

Riia.Kuulus Juugend.Alberta

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

Riia. Valgus ja vari. Kuulus Albrta juugendtänav. Foto: Tiit Kändler

Ainul et, Poincaré enesegi üllatuseks jõudis ta nüüd vastupidisele tulemusele: kolme keha ebastabiilsus on normaalne, pidevalt stabiilsed orbiidid aga erand. Lubatagu nüüd küsida, miks meie Päikesesüsteem püsib? Me võime planeetide orbiidid arvutada mistahes täpsusega ja arvutused näitavad, et Päikesesüsteemi olukorras saavad planeedid säilitada suhteliselt kaua oma orbiite – inimliku ajaskaalaga võrreldes. Päikese elueaga võrreldes pole aga need rangelt perioodilised.

Meil ei jää ka siin üle muud kui uskuda seda juttu, mis on enam või vähem kaootiliselt maha viksitud astrofüüsik John Gribbini 2004. aastal esmailmunud raamatust „Deep Simplicity“, ning vähemalt kord olla õnnelik inimese eluea suhtelise lühiduse üle. (On asjakohane lisada, et kolme keha olukord pole muutunud, mida kinnitas oma loengus 2014. aasta suvel Kopenhaagenis toimunud Euroopa Avatud Teadusfoorumil nüüdiskuulsus matemaatikas, 2010. aastal Fieldsi medali võitnud elegantne prantslane Cédric Villani (vt alumisel fotol)

IMG_8458

Jah, kole oleks näha planeedisüsteemi drastiliselt ümber rivistumas.

 

Keeruka maailma keerutus

Sattunud puhtast huvist Riia linna vastu septembri keskel Riias peetud Euroopa planeediuurijate, asteroidide ja meteooride ning komeetide huviliste teaduskongressile, ootasin sealt valgust probleemile, miks kõik see kupatus koost ei varise. Kuid selgus, et kuigi koos oli 800 teadlast, ei peetud üldistavaid ettekandeid, Kõik tegelesid oma andmete töötlemisega, et kirjeldada Päikesesüsteemi planeetide, eksoplaneetide ja muude vähemate Päikesesüsteemi taevakehade mõne üksiku omaduse täpsustamisega. Jah, andmeid on kogunenud tohutult, katsu sa neid üldistada. Olles uurinud Ernst Õpiku kogutud teoseid mis kenasti köidetuna Tartu Observatooriumis riiulil, olemata astronoom, tundus mulle, et Öpikul oli poilt meie ümber  toimuvast universumist selgem. Ta rõõmustas kunagi 1930. aastatel Tartus, et see linn sobib teadustööks suurepäraselt vaimse keskkonna tõttu, ent mitte arvukate pilviste ööde tõttu – muidu oleks tal läinud vaja palju enam raha, et palka maksta oma enamuses naisarvutajate suurenevale kogule.

Me võime näha, kuidas tahkiste ehitust kompavad lained toovad sealt välja vajalikku salateavet sealhulgas selle kohta, kas raudbetoon, mis nüüdisajal segatakse koos terasvarrastega, on ausalt valmistatud. Me võime tunnetada, kuidas omaette osake soliton, mis on ühelt poolt justkui matemaatikute välja mõteldud, teiselt poolt keskkondades, ka meres, reaalne ja jõuline, võib hävitada või vajalikku  teavet tuua. Me võime visualiseerida Eesti suurimat visualiseerimise süsteemi, me võime kujutleda klaverikeele kõla, mis on nähtavaks tehtud helilainete mõõtmisega. Me võime heita pilgu mere otsatusse lainemaailma, imestada, kust süda saab oma energia, et usinalt tuksuda, uurida peidetud juhtimissüsteemide printsiipe ja avalikkuse õrna tasakaalu. Praktilise meele tasakaalustamiseks saame vaadata mitte ainult läbi klaasi, vaid klaasi sisse. Kes pole veel  pead kaotanud, saab mõtiskleda footonite imeliste trikkide üle.

Labane on öelda, et seda kõike seob mittelineaarsus või koguni  kaootilise maailma imepärane võime luua korrastatud saarekesi. Kui me poeme virtuaalselt looduse selja  taha ja vaatame asja sealt poolt, siis näeme, et mingeid eri  teadusharusid ei ole olemas. On vaid inimene, kes olles hädas looduse toimimise mõistmisega, on pidanud maailma kastistama ja nüüd on jõudnud  järeldusele, et kastikeste vahelised seinad tuleb kui mitte maha tõmmata, siis läbipaistvaks muuta ometi.

Õpikul oli geniaalse matemaatiku pea, mis lõo statistiliselt usutava korra peaaegu kõigis universumi mõõdetavates valdkondades. Arvutite saabudes tema neid kasutama ei hakanud – milleks mul enesel pea? – küsis.  Võib-olla kasutavad astronoomid liigselt arvuteid, võib-olla on arvud muutunud tähtsamaks asja olemusest, mis universumi universaalseid nähtusi piirab ja kaitseb?

Riia linn on saanud nõnda laiad teed ja puiesteed, suured pargid, kui kindlustuste otstarbe kadudes linnamüür maha tõmmati ja bastionide süsteem tasandati. Aja edenedes kogunes rikkus, Rootsi võimu ajal oldi selle suurim linn, Tsaari-Venemaal kolmas sadamalinn. Arhitektuuri arenguvool tõi arhitekte, kes ehitasid hulgaliselt säilinud juugendmaju. Linnaäärsete 19. sajandi villade suurus paneb imestama. Tahad seda kõike mitte ainult nautida, vaid ka mõista. Mulle tundub, et arvutiga pole sel juhul midagi peale hakata. Kas pole ehk astronoomidki end liigselt arvutite taha istutanud, selle asemel, et asjade üle järele mõtelda?

Võib-olla sipleme universaalse universumi ämbliku maailma võrgus, kui kolm keha nagu Kuu, Maa ja Päike meile täpselt teada olematutel põhjustel koos püsivad.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Füüsika | Geneetika | Keemia | News | to.imetaja

Nobeli preemiad 2017: nullist lõpmatuseni

24. Oct 2017

 

See teaduskirjanik Tiit Kändleri lugu ilmus Maalehes 19. oktoobril osaliselt

 

Tänavused loodusteaduste nobelistid uurivad ainet nullist lõpmatuseni, inimene kaasa arvatud. Meid pidevalt läbivad gravilained, eriline meie valke kolmemõõtmeliselt esitav mikroskoop ja meie ööpäevarütmid on saavutused, mis ei vaja küsimust: aga milleks?

 

 

Füüsika. Universum. Gravilained

016. aasta alul teatati gravitatsioonilainete eksperimentaalsest kinnitamisest kahest mõõteseadmest koosnevas eksperimendis LIGO. Mõõdeti kahe, meist 1,3 miljardi valgusaasta kaugusel asuva hiiglasliku musta augu kokkupaiskumisel tekkinud gravilainet. Olen sellest Maalehes kirjutanud (vt 14. märtsi ML). 2017 ehitati mõõteseade täpsemaks ja tundlikumaks, et skeptikuid tulemuse usaldusväärsuses uskuma panna. Kui gravilainete püüdmine saab astronoomidele tavaliseks, muutub universum meie jaoks oluliselt läbipaistvamaks nii mineviku, Suurest Paugust pärinevate gravilainete suunas, kui tuleviku, mustade aukude tekke ja universumi piiride suunas.

Ajaloo irooniana õnnestus äsjane otsene gravitatsioonilainete registreerimine põhimõtteliselt sama seadmega, millega tehti kindlaks, et valgus levib igas taustsüsteemis ühe ja sama kiirusega. Albert Michelson ja Edward Morley tegid Eiunsteini relatiivsusteooriat kinnitava katse 1887. aastal andekalt lihtsal interferomeetril.

Valgusallikast tulev valgus jagatakse poolläbipaistva peegliga kahte omavahel risti kulgevasse harru ja kummagi haru otsas on peeglid, mis valguse tagasi peegeldavad. Poolläbipaistev peegel viib kaks eri teed kulgenud valguskiirt kokku. Kui mõlema kiire teed on olnud täpselt ühepikkused, siis kohtub valguslaine hari harjaga ja signaal kahekordistub, kui vahe on pool lainepikkust, siis üks laine kustutab teise. Meetod on väga tundlik, ent vajab eriti hoolsat isoleerimist mehaanilistest müraallikatest (vt graafik).

LIGO.ML

LIGO on gravilaineid kinni püüdnud veelgi paar korda ja nende sõsareksperiment, Pisa lähedal asuv itaallaste VIRGO teatas samast 2017. aasta augustis.

¤

¤

¤

¤

Tunnustatud ameerika füüsik Kip S Thorne California Tehnoloogiainstituudist oli 1980. aastatel üks mõõteseadme ehitamise plaanijaid ja algatajaid. Mul õnnestus teda kuulata Londonis 2009. aasta suvel peetud maailma teadusajakirjanike kongressil (vt foto allpool). Rainer Weiss on sakslane, kes töötab Massachussetsi Tehnoloogiainstituudis, Barry C Barish on ameeriklane, kes töötab California Tehnoloogiainstituudis. Miks ei antud Nobeli preemiat neile möödunud aastal, pole selge, nagu ei oska arvata, miks sadade ja sadade gravilainete püüdjate seast valiti just need kolm väärikaimat.

Kip.Thorne2.A

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

Kiirkülmutist mikroskoop näeb valke kolmemõõtmelisena

 

Mikroskoobi leiutas 1620. aastatel keegi hollandlane ning see koosnes kahest läätsest. Selle abil uuris kangakaupmaas Antonij van Leeuwenhoeck 1660. aastatel kangaste kvaliteeti. Tänu oma uudishimulikkusele suutis ta avastada bakterid, vereosised, mikroorganismid ja konna vereringe. Saladus oli töötada äärmiselt väikeste läätsedega. Ühel säilinutest on paksus 1,2 millimeetrit ning mõlema külje ümaruse raadius 0,7 millimeetrit. Sellega saavutas ta 270-kordse suurenduse. Nobeli preemia asutamiseni oli jäänud veel 230 aastat. Kuid idee, et mikroskoop avab meile maailma suuruseni null, oli sama originaalne, kui mõte, et umbes samal ajal samuti hollandlaste leiutatud teleskoop avab meile maailma lõpmatuseni. Miks  mikroskoobi lääts valgust murrab, tuli tollal veel välja nuputada. Kuidas murrab, sellest kirjutas Isaac Newton oma 1709. aastal avaldatud ja kuulsaks saanud raamatus Opticks.

Mikroskoobi põhiviga on see, et valgusel on nii suur lainepikkus. See seab piiri, tekitades kõrvaldamatuid moonutusi. Sestap võeti nähtava valguse asemel käiku üha pisema lainepikkusega kiired, kuni leiutati elektronmikroskoop: elektroni lainepikkus on vähimaid, mida teame. Sellega sai hakata nägema aatomeid. Teisalt leiutati, et lühilaineliste röntgenkiirtega saab uurida kristallide atomaarset ja molekulaarset ehitust. Konrad Röntgen oli esimene füüsika nobelist aastal 1901. Elektronmikroskoopia hakkas arenema 1930. aastatel ja sellega seostub nii mõnigi Nobeli preemia.

Aatomjõumikroskoop suudab eristada molekule ja aatomeidki, kuid seda vaid tahke aine, eelistatult kristalli pinnal. Nõnda on elektronmikroskoopia ja aatomjõumikroskoopia pakkunud meile küll toreda sissevaate elutusse nanomaailma alates nanotorudest kuni grafeenini, teiselt poolt aga viiruste maailma, avades hindamatu võimaluse arendada uusi materjale ja võidelda nakkushaigustega.

Kuid see, mida biofüüsik vajab, on uurida suurte molekulide nagu valgud käitumist alul lahuses, seejärel rakkudes. Juba vähemalt 40 aastat on teada, et ühe sellise võimaluse pakub fluorestsents. 1950. aastatel hakati Cambridge’s valgumolekule mõõtma röntgenkiirtega, need enne kristalliseerides. Nõnda avastati ka DNA topeltheeliksiline ehitus.

1970. aastatel arendati välja fluorestsentsi korrelatsioonspektroskoopia. Kui laserkiir fokusseerida, on selles ruumalas eriliselt vähe kiirgavaid molekule ja nõnda saab fluorestseeruva kiirguse footoneid loendades ja nende statistikat rehkendades teada nii nende liikumise kui keemiliste reaktsioonide kohta. Aastaks 2000 valmis esimene fluorestsentsmikroskoop, mille eest võideti Nobeli preemia 2015. aastal.

Ja ennäe – ka 2017. aasta Nobeli preemia, sedapuhku keemiapreemia, omistati uut laadi mikroskoopia leiutamise eest, millega saab näha elusorganismide suuri molekule kolmemõõtmelisena. Šveitslane Jacques Dubocher (Lausanne’i ülikool), sakslane Joachim Frank (Columbia Ülikool, USA) ja šotlane Richard Henderson (Cambridge) töötasid aastaks 2013 välja uue meetodi – täiustatud elektronmikroskoobi, mida nimetatakse krüostaatiliseks, kuna biomolekulid ühel mõõtmise astmel külmutatakse ülikiirelt vedela etaani ja lämmastikuga.

Makromolekulide struktuuri on mõõdetud ennegi, ja nimelt tuumamagnetresonantsi meetodil. Selle meetodi täiustamise eest said Nobeli preemia Kurt Wüthrich ja Richard Ernst ning Eestis viis meetodi maailmatasemele Endel Lippmaa. Ent elumolekulid ja nende kuju muutumine on nii keeruline, et nende taipamiseks tuleb rünnata mitmelt poolt.

 

Öö ja päev meie kehades

Kui und ei tule, on öö pikk. Kuigi objektiivselt selle pikkus ei muutu. Maa pöörleb meist sõltumatult. Elusolendites kulgevat kella, mis on seotud öö ja päeva vaheldumisega, on uuritud juba vähemalt 2400 aastat, mil kreeka laevakapten Androstenes kirjutas tamarindipuu lehtede orienteerumisest läbi ööpäeva. On jõutud teadmiseni, et unetuse üks põhjusi on ööpäevarütmi ehk peenemalt tsirkadiaanrütmi segiminek. Muuseas – inimese ööpäevarütm ei ühti Maa pöörlemise rütmiga, vaid on umbes 24 tundi ja 11 minutit. Isegi nüüdsed nobelistid vist ei tea, miks. See-eest on nad välja uurinud, milline geen kontrollib ööpäevarütmi. Selles abistas neid geneetikute lemmikloom äädikakärbes. Nad isoleerisid geeni, mis kodeerib valku, mis koguneb rakku öösel ja laguneb päeval. Nüüd teame, et ka teised paljuraksed reguleerivad oma ööpäevarütmi sama geeni toel.

Ameeriklased Jeffrey C. Hall (Brandelsi ja Maine’i Ülikoolid), Michael Rosbash (Brandelsi Ülikool) ja Michael W. Young (Rockefelleri Ülikool) lähenesid probleemile igaüks möödunud sajandi lõpukümnenditel veidi erinevalt, ent kokkuvõttes said teada, mida see täheühendiga PER tähistatav valk teeb. 1994. aastal avastas Young teisegi geeni, timeless ehk ajatu, mis kodeerib TIM nimelist valku ja on vajalik ööpäevakella õigeks tööks, tagades tagasiside.

Nii et teame, millised geenid on mängus, kui meie ööpäevakell õigesti ei käi, kuid kuidas neid parandada, on iseasi.

 

 

 

 

 

Füüsika | News | to.imetaja

Teadus on kõigile avatud

24. Oct 2017

See teaduskirjanik Tiit Kändleri esse ilmus ajakirjas Eesti Loodus septembris 2017

 

 

Iga inimene peab sageli lahendama tema jaoks uusi küsimusi. Lahendused muutuvad olude muutudes. Nõnda tegutseb tavainimene enese teadmata teadlasena.

 

„Ma tean seda.“ Kui sageli olete seda lauset kuuldavale toonud? Sõna „teadma“ esineb nende saja sõna seas, mis on olemas kõigis maailma keeltes. Selle väite leidsin Oxfordi Ülikooli matemaatikaprofessori ja Simonyi nimelise, „üldsuse poolt teaduse mõistmise“ õppetooli pidaja Marcus Du Sautoy sel aastal avaldatud raamatust „What We Cannot Know“ („Mida me teada ei saa“). Võrratu matemaatik ja teaduskirjanik ning -lektor Sautoy jõuab füüsika ajalugu vaadeldes järeldusele, et muidugi jääb teadus alati alla täielikust teadmisest. „Ma kaalutlen, kas poleks parim ütelda, et me ei saa kunagi kindlalt teada, mida me teada ei saa.“

Jalgratta leiutamine

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

Foto: Tiit Kändler

Projekt ITER valmib Prantsusmaal härgamisi, ent Karlsruhe Tehnikainstituudis keevitati selle reaktorit juba 2009. aastal.

 

Solvavalt triviaalne tulemus 500-leheküljelise raamatu kohta? Arvan, et mitte. Teaduse ajaloost saab tuua hulgi näiteid, et oma aja tunnustatuimad teadlased eitasid võimalust teada saada, mida me praegu peame kooliteadmiseks (universumi vanusest algosakeste maailmani välja).

Lõplik lõpmatus

Praegu kinnitab arvestusväärne hulk kosmolooge, et meie universum on lõplik. Või vähemalt, et me ei saa kunagi teada, kas see on lõpmatu. Küsimus, mille esitab teile kuueaastane laps. Du Sautoy jõuab oma raamatus järeldusele, et me saame kasutada matemaatikat, et lõplike vahendite abil tõestada lõpmatuse eksisteerimist. Või veel – Sautoy ise on paarkümmend aastat muude tegevuste seas pusinud ühe arvuteooria teoreemi tõestamise nimel. Nii nagu see matemaatikute seas loomulik on. Nõnda et võib-olla siiski eksisteerib lõputu hulk paralleeluniversumeid, mida ju ühe matemaatika kohaselt näidatud on, kuid mille kinnituseks me veel katseid teha ei oska. Kuid me ei osanud ju katseliselt ka tõestada, et gravitatsioonilained on olemas, kuni 2016. aasta 11. veebruaril kuulutaati välja LIGO eksperimendi tulemused: 2015. aasta septembris registreeris kaks sõltumatud interferomeetrist detektorit kahe hiiglasliku, Maast 1,3 miljardi valgusaasta kaugusel asuva musta augu ühinemisplahvatusest välja paiskunud gravitatsioonilained.

Gravilainetest loodetakse saada sellist teavet universumi hiiglaslike objektide kohta, mis siiani on olnud varjul. Täpselt 100 aastat hiljem, kui Albert Einstein ennustas gravitatsioonilained ja Karl Schwarzschild mustad augud, mõõdeti kahe musta augu ühinemisest Maale jõudnud lained. Gravitoni pole veel leitud. Vähe sellest, äsja teatas Ameerika Astronoomiaühing, et saadi raha LIGO andurite 25 protsenti tundlikumaks muutmiseks ning tuleval aastal võetakse ette pikem mõõtmine. Nagu nägime, polnud ühest mõõtmisest Nobeli preemia saamiseks piisav.

Homo sai Homo sapiens sapiensiks, kui umbes 70 või 50 tuhande aasta eest leiutas keele, mis võimaldas hakata vestma väljamõeldud lugusid. Müüdid, religioonid,  Chevrolet, Armani, paberraha, sotsialism, liberalism. Nende meemide jõud on usaldusel – kui usaldus variseb, varisevad ka lood.

Kreeka jutuvestja Aisopos pajatas umbes sellise loo. Elas kord tähetark ja kõndis mööda metsa äärt, imetledes taevas säravaid tähti. Kõndis, kuni kukkus auku, mille olid talumehed kaevanud tiigri püüniseks. Välja ta sealt ei suutnud ronida. Hakkas siis appi karjuma. Küla serval elanud talumees tuli kohale ja küsima: „Kes sa sihuke oled?“ „Olen tähetark,“ vastas tähetark. „Kui sina väidad, et oled tähetark ja tead meist lõputult kaugel olevate tähtede saladust, kuid oma silme ette ei näe, siis ongi su koht augus,“ kostis talumees ja läks koju tagasi.

Võib-olla pani Aisopos selle loo pihta hiinlastelt, aga nüüd, mil Euroopa 16.-17. sajandi teadusrevolutsiooni saavutused ja Euroopa muusika on hiinlased pihta pannud, pole sellest lugu. Kui oma õpetajat, akadeemik Endel Lippmaad tema biograafia kirjutamiseks kaks aastat intervjueerisin, küsisin kord, miks ta teadust teeb. Ta vaatas mind oma kelmikas-läbitungival pilgul ja vastas: „Lõbu pärast, nii nagu teiegi kirjutate!“ „Poliitikat tegin vajadusest.“

 

Universumi rahvas

Me elame maailmas, mida nimetame universumiks. See asub nulli ja lõpmatuse vahel. Kõige põnevamad asjad juhtuvad eimiskis ehk vaakumis ja seal, kuhu me näha ei saagi. Kui meie ei saa miskit näha, siis on meil varuks üks imepärane asi – matemaatika. Matemaatikaid on lõputu hulk. Algebra ja geomeetria, rühmateooria ja hulgateooria ja mis veel kõik. Me võime vaielda, kas meie universum on lõplik või lõputu, kuid matemaatikaga oleme tõestanud, et pole vahet, kas vaatame universumit arvtelge nulli ja ühe vahel või nulli ja lõpmatuse vahel.

Sest lõpmatusi on mitut sorti, nii nulli ja ühe kui nulli ja lõpmatuse vahel.

Selleks, et füüsikast lõbu tunda, pole vaja teada kogu füüsika ajalugu. Pole vaja teada mingeid valemeid. Teadusest kirjutamine on nagu teadus ise: tähtis on liikumine, mitte tulemus. Füüsika libiseb meil käest, selle seadused täpsustuvad, kui matemaatika teoreemid on jäävad, kui need on kord tõestatud. Pythagorase teoreem kehtib lamemaal ikka, kuid Newtoni geniaalsed seadused vajavad täpsustamist.

Jeesus ütles evangelistide vahendatuna: „Minu riik pole siitilmast.“ Teisal jälle kinnitas vastupidist. Söandan parafraseerida: matemaatika riik pole siitilmast ja on kah.

Teadusest kirjutamisel on mu meelest ilmtähtis püüda kolme varblast korraga, need on kolm T-d.

Taust. Teravmeelsus. Teadmine. Sama reegel kehtib teaduses.

Taustata teadusuudis on nagu ühe tiivaga varblane. Sööb, ent ei lenda. Teravmeelsuseta teaduslugu on nagu sabata varblane: sööb ja lendab, aga kukub ninali. Teadmiseta, teadmist andmata on teaduslugu, nagu ka teadus pime varblane: sööb ja lendab, aga ei tea, kuhu.

Hea teadus on teravmeelne, selle tuuma tabamine on nagu hea komöödia, tegijale sageli tragikomöödia.

ITER3A

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

Karlsruhe Tehnikainstituut: inimese parim leiutis jalgratas sobib toetuma kõrgtehnoloogilisele hiiglasele.

Foto: Tiit Kändler

Teadusest kirjutades ei tohi unustada, mis on kultuur. Meie rahvuskaaslase, Rootsis töötava, kultuurimajandust uurinud ja rahvusvaheliselt tunnustatud teadlase Tõnu Puu määratluses: kunstid ja teadus. Kunstides kehtivad samad reeglid, mis teaduses.

Parim viis kadunud asja leidmiseks ei ole seda meeleheitlikult otsida, vaid lasta sellel olla. Küll see varem või hiljem välja tuleb. Kes on tegelnud kunstide ja teadusega, teab, millest kõnelen. Sellepärast pole olemas teadusuudist ajakirjanduslikus mõttes. Mees kukub redelilt hopsti!, uudis! Newton ja Einstein jõudsid selleni, miks kukub ja kuidas kukub, läbi aastakümneid kestnud töö.

On küsimusi, millele polegi vastust. Kuid neist saab osavalt, matemaatika abil mööda hiilida.

See on teadusest kirjutamise rõõm, aga ka õnnetus. Kiuidas sa müüd teoreetiku tagumikutunde? Sest teoreetiku, matemaatiku jaoks pole tähtis niivõrd pea (ilma milleta muidugi ei saa), kui vastupidav tagumik.

Teadusest kirjutamisel ja pajatamisel on neli müüdavat teemat, neli T-d needki. Tervis. Toit Tänane ilm. Tore seks.

Scientific American kinnitab mu juttu. 2015. aastal avaldatud maailma 25 auväärsema teadusinstitutsiooni artiklitest olid loetavaima 25 seas ka:

Uus, bakterite resistentsuse vastane antibiootikum (tervis). Globaalne soojenemine (ilmastik). Apokalüptiline liikide väljasuremine (toitu jääb vähemaks). Seksistlikud arvutimängud.

Lohutust pakub mulle üks artikkel 25-st, milles tõestati, et maamunal kasvab 3,04 triljonit puud. See annab lootust: inimese uudishimu pole kadunud ehk minu moto: „Igaüks on teadlane!“ kehtib.

Lõpetan, kust alustasin, jutuvestja Aisopose looga. Lõvikütt luusis, püss käes, mööda metsa ja uuris muudkui oma jalge ette. Talle tuli vastu puuraidur, kirves käes, ja küsima: „Mida sa maast otsid?“ „Otsin lõvi jälgi,“ vastas puuraidur.“ „Mis sa neis jälgedest otsid, ma parem näitan sulle, kus on lõvi,“ pakkus puuraidur. „Oh ei,“ kohkus kütt, „ma ei otsi lõvi, vaid lõvi jälgi.

Lootkem, et teadus ja sellest kirjutajad ei vaata vaid nina püsti taevasse ja julgevad otsida ka lõvi ennast. Kui vaid inimese ajumahust piisab.

 

 

 

 

Füüsika | Keemia | News

Nobelist Kurt Wüthrich sai Eesti teadusest aimu, kohanud Endel Lippmaad

6. Oct 2017

See teaduskirjanik Tiit Kändleri intervjuu ilmus ajalehes Postimees 16. septembril 2017

 

Kuigi tähistame 15. septembril oma erakordse akadeemiku ja poliitiku Endel Lippmaa 87. sünniaastapäeva, mitte sünnipäeva, pole tema elutöö meist lahkunud. Eesti Teaduste Akadeemia alustas 12. septembril tema mälestusloengutega, esimene Endel Lippmaa nimeline medal anti nobelistile, šveitsi keemikule ja biofüüsikule Kurt Wüthrichile. Kohal viibis ja pidas kõne ka Eesti Vabariigi President Kersti Kaljulaid.

 

Kõigekülgne teadlane Endel Lippmaa tõestas oma eluga, et „tippteadust saab teha igasugustes oludes“. Nõnda sõnastas esimese akadeemik Endel Lippmaa nimelise medali kätteandmistseremoonial kõnelnud akadeemik ja Helsinki Ülikooli biotehnoloogia instituudi professor Mart Saarma. Endel Lippmaa nimelise medali, metallist E-tähe, riputas laureaadile kaela TA president Tarmo Soomere. Kurt Wüthrichile kohtus Lippmaaga esimest korda 1970. aastate alul ning nautis meie akadeemiku vahedat mõistust ja erilist eruditsiooni. Seejärel esinenud Eesti Vabariigi President Kersti Kaljulaid sõnas: „Lippmaa oli liikuja vaenlase koridoris“. Tõepoolest, meie Lippmaa oli  tuumamagnetresonantsi (TMR) esimesi edendajaid maailmas ning teisalt Eesti iseseisvuse võtme lahtimuukija ja MRP originaalprotokollide hankija.

Lippmaa.TsitaatA

Lippmaa keskendus erinevalt enamikust TMR teadlastest, kes kasutasid molekulide kompamiseks nende koostises oleva vesiniku tuuma, raskematele aatomitele. Tema ja ta kaasteadlased mõõtsid süsiniku ja hapniku, räni ja alumiiniumi tuumade asendit. Eesmärk oli mõista, milline on erinevate suurte molekulide ruumiline struktuur.

Eestile pöördelistel aastatel loobus Lippmaa suurest osast teadusest ja keskendus poliitikale.  Nagu ta mulle tema biograafia kirjutamise käigus 2010. aastal kirjeldas, kasutas ta teaduslikke meetodeid, et riigi vabadus taastada. Sellele juhtis elegantselt tähelepanu Karsti Kaljulaid: „Lippmaa eesmärk oli, kuidas teada saada, mida teada saada.“

Nõnda ilmus Lippmaa võlujõul tollase N Liidu juhtkonna ette kui Issanda nuhtlus MRP protokolli salajase lisa originaalne kehastus. Osava manipuleerimisega saavutasid Lippmaa ja teised Eesti esindajad NL Ülemnõukogu istungil 1989. aastal otsuse, mis mõistis kehtetuks MRP lepingu ja tunnistas sellega, et Eesti väärib vabadust. Seejärel saavutas Lippmaa sellele otsusele ka NL Riiginõukogu kinnituse. „See oli Riiginõukogu esimene ja viimane otsus,“ kinnitas Lippmaa, misjärel naasis täie jõuga teadusmaailma.

President Kaljulaidi sõnul on aeg tavaliselt lühike, et saada tagasisidet teadlastelt, kui mingi otsus on tehtud. „Kui saame uskuda teadlast ja tema meetodit, siis meie ühiskond, digiühiskond toimib,“ ütles ta ilmse vihjega Lippmaa taoliste teadlaste üliolulisele.

Eesti Teaduste Akadeemia peamaja saal Tallinnas Toompeal oli Lippmaa mälestusloenguks tulvil akadeemikuid, Lippmaa pereliikmeid, tema kunagisi kolleege, õpilasi – Lippmaa mõistuse ja lumma austajaid.

 

Intervjuu Kurt Wüthrichiga

Wüthrish.ETL.medalA

Kurt Wüthrich on vähemat kasvu, ent vilgas, samas kõneviisilt pigem rahulik kui tormav. Tüüpilise Šveitsi sakslasena on ta jutt justkui ettevaatlik, ent pigem see ei tõtta, ometi olles täpne ja kohati värvikas. Intervjueerin teda TA peamaja ühes 2. korruse toas, vahetult peale tema loengut ja AK intervjuud. Istume tugitoolidesse ja ma räägin oma taustast, sellestki, et töötasin Lippmaa sektoris, kui ta paar korda meid külastas, ometi ei tegelnud TMR meetodiga. Ta kuulab huviga. Kaelas on tal Endel Lippmaa nimeline medal: suur metalne E-täht. Alustan.

Te olete sündinud maal, talumehe pojana. Te ei otsustanud just liiga noorelt, et teadlaseks hakata. Millal te tundsite, et teadlaseks olemine on teie põhieesmärk?

Ma olin lummatud loodusest, tahtsin saada metsainseneriks. Ma õppisin spordiga seotud alasid ega plaaninud saada teadlaseks. Näiteks unistasin saada profijalgpalluriks, spordiõpetajaks kas keskkoolis või ülikoolis. Kuid meie koolis moodustus õpilaste rühm, mis hakkas ülikoolitasemel õppima matemaatikat ja füüsikat. Siis hakkasin tegema mõningaid katseid, kuid ma polnud nii edukas, et otsustada teadustöö kasuks.

 

Te olete minu kohatud teadlastest erand – et keegi on saanud teadlaseks spordi kaudu. Professor Lippmaa oli spordi suhtes üsna ükskõikne.

Tõepoolest on sport mulle palju andnud. Ma mängin jalgpalli tänaseni, hoolimata mõne aasta tagusest jalavigastusest.

 

Te tõite oma loengus ka näite – kui mõneteist aasta eest oli magnetresonantsi kujutis teie põlvest üsna udune, kuid ometi näitas spordivigastust, siis möödunudaastane pilt on terav ja näitab, et vigastus on paranenud.

Jah, TMR on edenenud – kujutage ette, et seda meetodit saab kasutada molekulist inimeseni ehk läbi üheksa suurusjärgu! Teist sellist annab otsida.

 

Te olete olnud ka spordiinstruktor. Kas tegu oli mäesuusatamisega?

Jah, nii see oli nooruses. Hiljem, 1984. aastal olin pettunud, et mu ideid peeti vääraks ja otsustasin, et hakkan taas vaid spordiga tegelema. Olime seostanud TMR signaali õigete vesiniku tuumadega makromolekulis, ja seeläbi leidnud võtme valgu struktuuri ruumiliseks pildistamiseks.

 

Praeguseni olete te Uus-Meremaa väärika Mercury Bay Game Fishing Club kalastusklubi liige, nii nagu oli näiteks oli Hemingway. Kas olete ka Šveitsis kalu püüdnud?

Poisina küll. Olen püüdnud maailma eri paigust, ka meredest üsna suuri kalu. See klubi on oluline paik, et kohata teraseid inimesi üle maailma.

 

Olete olnud huvitatud prantsuse kultuurist – kirjandusest, muusikast. Millist laadi kirjandusest näiteks?

Ma käisin koolis paikkonnas, mis asus saksa ja prantsuse keelt kõnelevate kogukondade piirimail. Mulle meeldis kõik prantsuspärane, klassikaline kirjandus eelkõige, aga ka veinid ja köök.

 

Teie töö tulemustes valkude struktuuri uurimise alal kaheldi 1984. aastal üsna sügavalt. Milles oli asi?

Nagu ma oma loengus rääkisin, olid kahtlejad kristallograafid, kes mõõtsid samu molekule tahkes maatriksis. Ja see oli enam kui kahtlus, mu tulemusi peeti suisa valeks ja nõnda lahkusin ülikoolist. Valkude sekundaarset struktuuri, mida meie nägime, nägid ka kristallograafid. (Intervjueerija selgitus: primaarseks struktuuriks on üksikute aatomite järjestus valgus, kui see niidina sirge oleks; sekundaarne struktuur on eluliselt oluline ja näitab, kuidas valk ennast lahuses tegelikult kokku voldib. Kritallograafid mõõdavad kristallide ehitust.) Ja kristallograafide saadud struktuur oli täiesti erinev. Meie oma oli täpne, nende oma vale. Toimetaja otsustas meie struktuuri avaldada. Ja läks seitse aastat, enne kui nad tunnistasid, et nad eksisid. Nii et see oli lihtsalt business.

 

Kuidas te hoolimatust suhtumisest jagu saite ja ei murdunud?

Ma lahkusin ülikoolist ja talviti tegelesin suusatamisega. Ning suviti jooksin ma mägedes. Ma ei läinud kahe aasta jooksul ühelegi teaduskogunemisele, vaid panin samm-sammult kirja, mida me olime teinud. Kuni selgus, et oleme kõik teinud õiges suunas, nautisin suusatamist. Kui asi ei õnnestu, pead jätkama, selleks aga pead võitma iseennast.

Minu eesmärgiks oli rakendada TMR strukturaalses bioloogias. 30 aasta eest saime näha vee molekuli, praegu on nähtud 150 000 bioloogilist struktuuri, ent me ei tea ikka, kuidas valk töötab. Tuleb mõista selle kokkukeerdumise teed ja funktsiooni.

 

Kas jätkete praegu loengupidamist Zürichi ETH-s?

Jah, ja mul on seal töörühm, nii nagu Californias ja Hiinas. Seal Hiinas on viisiks, et ehitatakse valmis tohutu maja, varustatakse see tipptehnoloogiaga. Ja siis jäädakse ootama, et äkki keegi värvatuist avaldab midagi ajakirjas Nature. Püüan juhtida tähelepanu, et päris nii need asjad teaduses ei käi.

 

ETH-ga on olnud seotud ka Nobeli laureaat Richard Ernst, keda mul on õnnestunud Tallinnas intervjueerida.

Jah, me oleme koos töötanud. Ta oli siin ka 1973. aastal, kui mina esmakordselt Eestis olin. Teist korda olin Eestis 1977. aastal.

 

Kui te esmakordselt Endel Lippmaad kohtasite, mis teid temas köitis?

Meil oli ühine huvi TMR vastu. Ta oli äärmiselt vahe, ääriselt täpne oma ideede sõnastamises. Tema kaudu sain teada, et Eestis tehakse tippteadust. Endel Lippmaa laboratoorium oli 1970. aastatel üks universumi singulaarsusi. Sedasama arvas ka Richard Ernst.

 

Daily Telegraph nimetas Zürichit parimaks linnaks maailmas, kus elada. Mida teie Zürichist arvate?

Mina elan Bernis ja Bern on Zürichist palju meeldivam linn. Zürichis on suurepärane lennujaam, see on minu jaoks tähtis. Seal on kõrge klassiga muusikateater, ooper – kuhu ma küll ei lähe, sest palju on tööd teha. Seal on head restoranid, kuid see kõik on väga kallis. Ma ei tea, kuidas nad oma järjestuse said, kuid minu jaoks on elamine Californias La Jollas parim paik.

 

Kes vähegi on roninud magnetresonantsi kuvamise aparaati, śee teab, kui suur see on ühes kõigi oma vilede ja piiksudega. Kas kunagi tuleb aeg, et TMR aparatuur muutub väikeseks, nagu on muutunud arvutustehnika seadmed?

Muu tehnika muidugi muutub, kuid probleem on selles, et te peate olema tugevas magnetväljas. Kuid pigem peab funktsionaalne magnetresonantskuvamine jõudma igasse haiglasse.

 

Kas teie pika karjääri jooksul on olnud midagi, mis on teid tõeliselt üllatanud? Lippmaa oli mees, kes ei üllatunud kunagi.

(On üllatunud ja mõtleb pikalt. Muigab.) Esimene kord oli, kui ma nägin omaenese hemoglobiini molekuli, see oli siis absoluutselt uus võimalus. Kui te teete midagi tõelisest entusiasmist, siis on vaimseid üllatusi palju. Kordan veelkord – selle meetodiga saab mõõta nii inimese kui raku, nii bakteri kui valgu molekuli struktuuri. Seega on iga saavutus üllatav.

 

Te uurite valkude elu. Aastal 2000 vallandus suur eufooria, kui teatati inimese genoomi järjestamisest. Loodeti, et nüüd saame teada haiguste kõik põhjused. Ometi pole nii läinud. Mis on organismile tähtsam – kas genoom või proteoom, valkude hulk. Endel Lippmaa rõhutas Geenivaramu rajamisel, et koguda tuleks materjali mitte ainult genoomi, vaid ka proteoomi uurimise tarbeks.

Jah, nii see on, kuid alles nüüd hakkame mõistma, kuidas valk end kolmemõõtmeliseks kokku pakib. Peame oskama ka geenijärjestuse pealt valgu kokkuvoltinist ennustada.

 

Kahtlemata peab selles kehas olema vedruvaim, nõnda kiirelt suisa hüppab Wüthrich püsti madalast tugitoolist, kui intervjuu lõpeb ja ta soovib ajakava korraldajalt, et teda enne hotelli viimist sõidutataks läbi vanalinna. Soovin talle järgmise aasta 4. oktoobriks rõõmsat 80. juubelit ja luban samal päeval, mis on ka minu sünnipäev, teda meeles pidada.

 

Need on kastikesed, võib illustreerida portreekestega, saadan igaks juhuks ka ETH foto

 

Endel Lippmaa süvenes teadusesse lapsena

 

Endel Lippmaa sündis 15. septembril 1930, nõnda oleks 30. juulil 2015 surnud Lippmaa saanud eile 87-aastaseks. Tema isa, akadeemik Teodor Lippmaa heakskiidul hakkas poiss Tartu Ülikooli botaanikaaias elades tegema keemia- ja füüsikakatseid. Isa ei pannud pahaks paugutamistki. Seejärel tuli raadiovaimustus, ta teenis aparaatide parandamisega väikest raha oma raadiodetailide ostmiseks.

Ise pidas ta äärmiselt kasulikuks, et sai gümnaasiumis korraliku ladina keele oskuse, mis kulus Eesti iseseisvuse järjepidevuse tõestamisel ära. Endel Lippmaa perekond hukkus 27. jaanuaril 1943 vene lennukipommi läbi, kui tema kinos oli. Lippmaa kolis Tallinn-Nõmmele tädi juurde ja astus Nõmme gümnaasiumisse.

TPI-sse astus ta põlevkivikeemikuks, kuna orvuna oli tal vaja raha ja seal oli suurem stipendium. Lippmaa abikaasa Helle Lippmaa on keemik, neil on kaks füüsikuharidusega poega Jaak Lippmaa Ja Mikk Lippmaa.

„Iga uus asi, kui seda järjekindlalt teha ja kui see on õige, on destruktiivne,” kinnitas ETL, nagu teda kolleegid kutsusid. Lippmaa ei olnud üheülbaline, et saaksime teda seostada vaid ühe tegevusvaldkonnaga. Nüüdse sõnapruugi kohaselt oli Lippmaa tuumamagnetresonantsi maaletooja, tema juhendamisel ehitati Eesti esimene spektromeeter. Esimesena hakkas ta kasutama ülijuhtivad magneteid, et mõõta vesinikutuumast raskemate aatomite tuumasid.

Aastal 2012 oli Lippmaa artikleid viimase 20 aasta jooksul tsiteeritud 6731 korda ja sel aastal 330 korda.

Uuendused tuumamagnetresonantsis, mille eest Šveitsi füüsik Richard Ernst 1991. aastal Nobeli preemia sai  „panuse eest kõrge lahutusvõimega TMR spektroskoopia metodoloogia arendamisel” leiutasid Lippmaa ja tema kolleegid pisut varemgi. Kuid Eesti teadlastel  ei olnud võimalik oma tulemusi kiiresti avaldada, mujal kui AMPERÉ-i ühingu Ungari konverentsi materjalides –, natuke varem, kui Ernsti avaldatud töö, milles ta kahemõõtmelist tuumaresonantsi kirjeldas.

Ise jagas Lippmaa oma teadustöö järgnevalt: analüütilise aparatuuri ehitamine, tuumamagnetresonantsi spektroskoopia, bioloogia uus paradigma (mida ta eriti rõhutas), neutriino massi massiivsus, keskkonnakaitse: õhk. fosforiit, diktüoneema, energeetika.

Lippmaa juhtimisel saavutati maailma kõige kiirem TMR mõõteraku pööritaja, mille abil aineid endisest palju täpsemalt mõõta sai.

Fosforiidisõja lahingud, MRP avalikustamine, kogu senise poliitilise ja majandusliku süsteemi krahh saabusid 1987. –1989. aastatel, samal ajal avaldas Lippmaa ja tema uurimisrühmmaailma olulistes teadusajakirjades artikleid ülijuhtivuse kohta, järeldades, et tegu ei ole metalse juhtivusega. Kuid meie teadlaste esimesi sel teemal avaldatud artikleid ei uskunud keegi.

„Poliitika oli teadustöö rakendus teisel alal, ei mingit vahet,” ütles ta ise. 1989. aasta jõululaupäev oli Moskva Kremlis Eesti jaoks ärev. Pidi selguma, kas oma istungit pidav NSV Liidu rahvasaadikute kongress, kõrgeim võim Nõukogude Liidus, tühistab Molotovi-Ribbentropi pakti salaprotokollid ja hindab nende osa Balti riikide okupeerimisel või mitte. Hääletati „jah“.

Teist korda pärast MRP võitlust kogunes Eesti tipp-poliitikuid Moskvasse enne Riiginõukogu istungit 6. septembril 1991. Oli vaja teha lobitööd, et Riiginõukogu Eesti iseseisvust tunnustaks. Lippmaa oli kohal. Tunnustus saabus. „Sellega oli mu missioon lõppenud,“ tunnistas Lippmaa.

Siiski osales ta veel ministri ja Riigikogu liikmena riigi juhtimises. Teadlasena lõi ta Eestile kindlad sidemeid Euroopa Tuumauuringute keskuse CERN-iga ja osales projektis TOTEM, olles paljude ühisartiklite autorite seas.

Tänu Lippmaale saime nii varakult Interneti ja domeeni .ee, selle asemel et saada .ru. Tema oli esimene, kes hakkas rakendama personaalarvuteid, tema kaastöölised ehitasid nii sihtotstarbelisi arvutid kui ka esimese personaalarvuti.

Allikas: Tiit Kändler, Endel Lippmaa, Mees parima ninaga, 2012

 

 

 

Nobelist Kurt Wüthrich sai teadlaseks spordi kaudu

Sündis 4. oktoobril 1938 Aabergis Šveitsis, elas Berni lähedal farmeri perekonnas. Lähedane kontakt loodusega tekitas huvi loodusteaduse vastu. Bioloogiliste makromolekulide TMR spektroskoopiaga tegeleb alates 1967. aastast. Õppis Berni ülikoolis, doktorikraadi tegi 1964 Baseli ülikoolis, kus õppis ka võistlusspordiga seotut. 1957 – 1962 oli suusainstruktor mäekuurortides. Töötas Ameerikas, 1969 siirdus Zürichi ETH-sse. Seejärel ringles maailma eri teaduskeskustes. Oli Rahvusvahelise Puhta ja Rakendusliku Biofüüsika Ühenduse president. Tema naine Marianne aitas tal asju ajada. Neil on tütar ja poeg.

1984. aastal leiutas TMR meetodi valkude struktuuri määramiseks lahustes. Seni määrati see kristalliseeritud valkudel. Sellesse suhtusid kristallograafidväga kriitiliselt. Ta lahkus ülikoolist ja tegeles kaks aastat suusatamisega. Kuue aasta pärast tema tööd tunnistati õigeks.

2002 aastal pärjati ta Nobeli preemiaga „TMR spektroskoopia arendamisel makromolekulide kolmemõõtmelise struktuuri määramiseks lahuses”.

Riigi Tehnikakõrgkooli ETH (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich) ajalugu on kuulusrikas. Selles on õpetanud või töötanud 21 nobelisti, sealhulgas Konrad Röntgen, Wolfgang Pauli ja Albert Einstein ning TMR edendajad Richard Ernst ja Kurt Wüthrich, siin avastati kõrgtemperatuurne ülijuhtivus.

Allikas: Nobelprize.org 

 

 

 

 

Tuumamagnetresonantsi võidukas lugu

1945. aastal registreerisid mitmed USA teadlased nõrga raadiosagedusliku signaali, mille tekitasid tavalise aine aatomite tuumad. See oli uue aine uurimismeetodi, tuumamagnetresonantsi (TMR) sünd. Kui aatomis leidub magnetiline tuum ja pista see tugevasse alalisse magnetvälja ning samal ajal kiiritada raadiosagedusliku väljaga, saab välja sagedust muutes saavutada resonantsi tuumaga. Kui säherdune aatom on molekulis, sõltub resonants tuuma ümbrusest ja nõnda annab selle resonantsi sagedus infot tuuma lähiümbruse kohta ehk molekuli ehituse kohta.

Viimase 70 aastaga on TMR meetodi avastajatele ja arendajatele jagunud kuus Nobeli preemiat.

Funktsionaalne resonantskuvamine on tuumamagnetresonantsi (TMR) meetod, ainult et patsiente vähem kohutava sõnata „tuum“. Patsient viibib suure ja tugeva magneti õõnsuses. Nii on TMR spektromeetrid jõudnud meditsiini, neid on ka Eesti haiglates, kuid aju uurimiseks, saati veel raviks, meil neid ei kasutada, pigem diagnoosimiseks.

 

Füüsika | News

Nobelisti portree

5. Oct 2017

Originaalne foto nobelistist

Tekst ja foto: Tiit Kändler, teaduskirjanik

Kip.Thorne2.A

Uusim Nobeli füüsikapreemia jagati ometi kord viimase aja suurima saavutuse autoritele. Neile, kes tõestasid lõpuks,

et gravitatsioonilained on ometi olemas. Neist kolmest on värvikaim Kip Thorne, kes on teinud koostööd ka Stephan Hawkingiga ja juba 1980. aastatel pakkus välja meetodi gravilainete detekteerimiseks. Ta on ka tundud kihlvedaja; Hawkingiga selle peale, kas must auk kiirgab või mitte. Sel puhul jäi ta küll alla.

Gravilainetest kirjutan täpsemalt edasipidi, siin aga on hää meel tuua foto, mille tegin 2009. aasta suvel Londonis toimunud maailma teadusajakirjanike kongressil WCSJ, kus Thorne esines kosmoloogia-teemalisel paneelil.

TK

tunnustatud teaduse populariseerija teadus.ee suvekool Vikipeedia