Miten silmä näkee? –

Näemmekö asiat sellaisina

kuin ne ovat vai olivat?

Meille kerrotaan, että näemme avaruudesta ja tähdistä vain niiden menneisyyden, eikä nykyisyyttä. Tämä näkemys on kuitenkin helppo kyseenalaistaa

Tähtitieteessä oletetaan, että kun tarkkailemme avaruutta ja sen kaukaisia kohteita, emme näe niitä sellaisina kuin mitä ne nyt ovat, vaan sellaisina, mitä ne olivat menneisyydessä. Käytännössä tämä uskomus tarkoittaa, että

• Näemme auringon sellaisena kuin se oli 8 minuuttia sitten, koska valolta kestää tämä aika kulkeutua maapallolle.

• Näemme teleskoopeilla kaikkein kaukaisimmat kohteet sellaisina kuin ne olivat satoja miljoonia tai miljardeja vuosia sitten, koska ne ovat meistä satojen tai miljardien valovuosien päässä ja koska valolta kestää sama aika kulkeutua maapallolle.

Seuraava lainaus jatkaa samasta aiheesta. Siinä selitetään, että näemme avaruudesta aina sen menneisyyden, ei nykyisyyttä:

Kun katsomme tähtiin, otamme osaa aikamatkaan… Syynä ovat valtavat etäisyydet. Tarkastellaan vaikkapa Siriusta, joka on kirkkain tähti yötaivaalla ja näyttää erittäin huomiota herättävältä. Sirius on 26 kertaa niin voimakas kuin Aurinko, ja sijaitsee 8,6 valovuoden etäisyydellä eli karkeasti 80 tuhannen miljardin kilometrin päässä. Sen valolta kestää 8,6 vuotta saavuttaa meidät, joten kun katsomme sitä vuonna 2007, näemme sen sellaisena kuin se oli vuonna 1999.

Pohjantähti eli Polaris, jonka useimmat (varmasti ainakin kaikki suunnistajat) tunnistavat, on viimeisempien mittausten mukaan noin 400 valovuoden päässä meistä. Valo, jonka näemme tulevan sieltä juuri nyt, on itse asiassa lähtenyt Pohjantähdestä vuonna 1606. Vastaavasti, jos Pohjantähdellä on tähtitieteilijä, jolla on tarpeeksi hyvät havaintolaitteet Maan havainnointiin, hän näkee Englannin sellaisena kuin se oli Shakespearen aikaan. (1)

Mutta miten asia on? Näemmekö taivaankappaleet sellaisina kuin ne olivat kauan sitten menneisyydessä vai sellaisina, mitä ne ovat nyt? Katsomme tätä asiaa seuraavien seikkojen valossa:

• Ensinnäkin täytyy huomata, että valovuosi mittaa etäisyyttä, ei aikaa. On laskettu, että yksi valovuosi on n. 9,6 tuhatta miljardia kilometriä. Tämä helposti unohdetaan, kun puhutaan valovuosista.

Entä sitten valon saapuminen silmiin? Onko kaukaisten taivaankappaleiden näkeminen riippuvaista siitä, että valo niistä saapuu silmiimme ja siksi kykenemme ne havaitsemaan? Vai näemmekö ne siksi, että ne ovat tarpeeksi suuria ja kirkkaita kohteita tai tarpeeksi lähellä? Kumpi näistä vaihtoehdoista on oikea? Katsomme sitä seuraavaksi.

• Jos näkeminen riippuu valon saapumisesta silmiin, silloin ihmisten tosiasiassa pitäisi nähdä kaikki ne kohteet, mistä valo on ehtinyt kulkeutua maapallolle. Etäisyydellä ei pitäisi olla merkitystä. Se tarkoittaa, että jos esim. kuun pinnalla joku suuntaa taskulampun maapalloa kohti, tulisi meidän nähdä se, koska valolta ei kestä kuin hetki kulkeutua maapallolle ja silmiimme. Taskulampun pienuudella ei pitäisi olla merkitystä, koska näkemisenhän oletetaan olevan riippuvainen valon kulkeutumisesta tänne.

Mutta miten asia on? Eikö ole niin, että emme millään havaitse taskulampun valoa, koska se on liian pieni? Suuremman valon voimme ehkä havaita, mutta emme pientä. Tämä osoittaa selvääkin selvemmin, että näkeminen on riippuvaista kohteen koosta ja kirkkaudesta, eikä valon saapumisesta silmiimme.

• Eräs havainto on, että näemme paljaalla silmällä vain n. 5000 tähteä, kun tehokkaalla teleskoopilla niitä voi nähdä miljoonia. Mistä tämä johtuu? Eikö se todista siitä, ettei näkeminen ole riippuvaista valon saapumisesta silmiimme (tai maapallolle) vaan havaintovälineestä? Jos näkeminen olisi riippuvaista vain valon saapumisesta kaukaisista kohteista, pitäisi ne nähdä myös paljaalla silmällä eikä vain havaintovälineellä.

• Silmälasit ovat samanlainen asia. Miksi niitä tarvitaan, jos näkeminen riippuu siitä, että valo on saapunut silmiimme? Kukaan ei tarvitsisi silmälaseja eikä myöskään teleskooppeja tähtien tarkkailuun, jos näkeminen edellyttää valon saapumista silmiimme tai maapallolle. Tässä sotketaan kaksi asiaa: valon liikkuminen sekä näkeminen.

• Edellisessä lainauksessa kerrottiin, että Sirius on 26 kertaa niin voimakas kuin aurinko. Kuitenkin tämä kirkas tähti näkyy vain pienenä pisteenä aurinkoon verrattuna. Mistä tämä johtuu? Tietysti etäisyydestä. Mitä kauemmas jostakin kohteesta menemme, sitä pienemmältä se näyttää horisontissa. Se ei kuitenkaan tarkoita, että näkisimme Siriuksen sellaisena kuin se oli 8,6 vuotta sitten vaan ainoastaan pienempänä johtuen etäisyydestä. Samasta syystä aurinko voi näyttää maasta katsottuna kohtuullisen suurelta – vaikka onkin Siriusta pienempi – mutta Neptunukselta katsottuna pieneltä pisteeltä. Kaikki kohteet näyttävät sitä pienemmiltä, mitä kauemmas niistä menemme. Tai sitten jossain vaiheessa tulee vastaan raja, jossa emme näe niitä lainkaan, koska ne ovat liian kaukana tai liian pieniä.

• Kun aurinkoa katsotaan, on selitetty, että näemme auringon sellaisena kuin se oli 8 minuuttia sitten, koska valolta kestää tämä aika kulkeutua maapallolle.

Tässä sotketaan kuitenkin kaksi asiaa keskenään. On aivan eri asia se, kun itse katsomme aurinkoon kuin se, että aurinko valaisee lähiympäristömme ja lämmittää meitä. Vaikka valolta kestäisikin 8 minuuttia tulla maapallolle, emme tässä tapauksessa katso valoa lähiympäristössämme vaan suoraan aurinkoa. Ne ovat kaksi eri asiaa, joita ei tule sekoittaa keskenään.

• Aiemmassa lainauksessa todettiin, että jos maapalloa tarkkaillaan Pohjantähdeltä, näemme maapallon sellaisena kuin se oli 400 vuotta sitten, koska valolta kestää kulkeutua tämä aika näiden taivaankappaleiden välillä. Saman periaatteen mukaan, jos joku kulkee yhtäkkiä ajatuksen nopeudella esim. 70 valovuoden etäisyydelle (Valovuosi mittaa etäisyyttä, ei aikaa. On laskettu, että yksi valovuosi on n. 9,6 tuhatta miljardia kilometriä), pitäisi hänen nähdä tältä etäisyydeltä Toisen maailmansodan aikaisia tapahtumia.

Tämä näkemys voidaan kuitenkin kyseenalaistaa. Miten toisesta paikasta eli kauempaa katsominen voisi auttaa näkemään asioita, joita ei todellisuudessa enää ole? Jos niitä ei nähdä sillä hetkellä, ei varmastikaan auta, jos siirrytään toiseen paikkaan tarkkailemaan. Kauempaa katselemalla emme voi palauttaa vanhoja asioita näkyviin. Kauempaa katsottuna tapahtuu korkeintaan niin, että emme enää näe selvästi, tai jos näemme, näemme senhetkisiä eikä vuosikymmenten takaisia tapahtumia.

• Jos oletetaan näkemisen riippuvan siitä, onko valonsäde saapunut silmiimme, silloin meidän ei pitäisi nähdä niitä valonsäteitä, jotka on suunnattu itsestämme päinvastaiseen suuntaan. Jos esim. täysin pimeässä isossa hallissa suunnataan lamppu yhteen suuntaan ja itsestämme poispäin, ei meidän edellisen näkemyksen mukaan tulisi nähdä valokiilaa lainkaan. Kuitenkin voimme sen nähdä, vaikka olisimme itse lampun takana tai kymmenen metrin päässä valokiilan ulkopuolella. Tämä viittaa jälleen siihen, että näkeminen ja valonsäteet ovat kaksi eri asiaa.

• Osoitus siitä, että tähtitieteessä ei ole kysymys valon saapumisesta havaintolaitteeseen jostain yksittäisestä galaksista ja tähdestä, on se, että havaintolaite joudutaan suuntaamaan siihen suuntaan, missä tähti tai galaksi on. Kaukainen tähti tai galaksi nähdään, koska havaintolaite suunnataan siihen suuntaan missä tähti tai galaksi on, eikä siksi että valo saapuisi havaintolaitteeseen. Jos kysymys olisi valon saapumisesta havaintolaitteeseen, miten tähden tai galaksin valo voitaisiin erottaa miljardeista muista valonlähteistä, joita avaruudessa on? Se ei varmastikaan olisi mahdollista.