Kõlakoda – muusika annab leiba ka füüsikutele

Tiit Kändler, EPL/teadus.ee

Tänavu 14. mail lennutati kosmosesse Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) teleskoop, millesarnast varem Maalt välja saadetud pole. Herschel on infrapunase observatooriumi teleskoop, millel on seni kosmosesse lähetatud teleskoopidest suurim, 3,5meetrine peegel. Selle eesmärgiks on uurida paljude taevakehade sündi ja evolutsiooni, alates tähtedest galaktikateni. Kuid enne kosmoseküpseks arvamist raputati kosmosesõidukit kolme risttelje suunas neli  kuni sada korda sekundis. Ja siis katsetati, kuidas talub Herschel heli: suunati sellele helimüra, mida peab sõiduk stardil taluma. Selgus, et talub küll. Praegu on Herschel Maast 1,5 miljoni kilomeetri kaugusel ja uurib usinalt taevast.

Nii et kui nõustute, et helimüra on üks muusika äärmuslikke vorme, siis ei jää teil üle muud kui tõdeda, et muusika ei aita mitte ainult korrastada inimese tundeid, vaid on asjakohane ka teaduse ja tehnoloogia edendamisel.  Kuid helimüra on lahutamatu ka kosmilistest kehadest. Pidev tillukeste meteoriitide sadu Kuu pinnale peaks panema selle Maa ustava kaaslase helisema. Ent ükski seismomeetritest, mis on siiani Kuule saadetud, pole olnud küllalt tundlik seda avastama. Pariisis asuva Maa füüsika instituudi teadlane Philippe Logonné ja ta kolleegid otsustasid teha lõppude lõpuks kindlaks, kui tugev see helin on. Selleks hindasid nad meteoriitide populatsiooni  arvukust ja rehkendasid tõenäolise seismilise signaali, mille tekitab eri suuruse ja kiirusega meteoriitide sadu Kuu pinnale. Selgus, et grammist kuni kilogrammi raskused meteoriidid tekitavad kahtlemata ümina, kuid see on imeväike. Maa ümin, mille tekitavad pekslevad lained, on üle tuhande korra valjem.

See tähendab, et seismomeeter tabab Kuul selle taevakeha sisemisi liikumisi ehk kuuvärinaid, ilma et meteoriidid tööd segaksid. Vaikus  tagab töö edukuse. 1977. aastal viis Apollo Kuule seismomeetrite võrgustiku, mis avastas seni veel teadmata põhjustel tekivad kuuvärinad. Me ei tea veel, mis toimub Kuu sisemuses kolmandiku ulatuses tema raadiusest. 

Vesiniku paukuv muusika 

Mõni loodusteadlane ainult muusika tekitamisest ära elabki. Karlsruhes asuva Helmholtzi ühingu tuuma- ja energiatehnoloogia instituudi maa-alal leiab hiiglaslikke betoonpunkrite moodi rajatisi ning paksude betoonmüüridega piiratud platsikesi. Aeg-ajalt kostub neist betoonpunkritest suuremaid või vähemaid pauke. Instituudi teadlane Walter Fietz juhatab meid plekkangaari ja näitab seal raudtala küljes hõljuvat kollast õhupalli. Hoiatab siis ja  vallandab elektrisädeme. Pall paugatab lõhki. Selge see, oli pall on ju täidetud vesinikgaasiga. Siiski ei hukku keegi, nii nagu juhtus krahv von Zeppelini ehitatud dirižaabli Hindenburgi puhul 1937. aastal. Sakslased täitsid tollal õhulaeva vesinikuga, kuna jänkid neile heeliumi ei müünud. Nüüd aga uurivad sakslased vesiniku plahvatusi, et vältida võimalikke õnnetusi vesinikkütusel töötavate sõidukitega.

Ning seda ei saa uurida üksnes arvutiga simuleerides, nii nagu Fietz seda oma ametis teeb, vaid ka vesinikuga paugutades. Plahvatuste puhul jäädvustatakse nii leegid kui helid. Vesiniku-muusika aitab muuta elu turvalisemaks. Muusika pole aga teaduses olnud oluline mitte ainult ratsionaalsetel kaalutlustel. Paljud geniaalsed füüsikud on olnud ka väga head muusikud, kes olid võimelised musitseerima ühes oma kutselistest muusikutest sõpradega. Max Planck oli suurepärane pianist, kes nooruses  isegi kaalus, kas mitte hakatagi muusikuks. Ja kummalisel kombel leidis ta oma hingele kosutust rohkem romantilistest heliloojatest nagu Schubert, Schumann ja Brahms kui Bachi intellektuaalsemast muusikast. Oma muusikalistel õhtutel musitseeris ta sageli ühes tunnustatud viiuldaja Joseph Joachimiga ning Albert Einsteiniga. Ka saksa kvantfüüsik Werner Heisenberg oli nooruses kahelnud, kas mitte valida pianisti  karjäär, kuid siiski tõmbasid teda enam Einsteini tööde rütmid kui Mozarti võluvad helid. Viini füüsik Ludwig Boltzmann oli samuti silmapaistev pianist. Kui ta sõitis 1905. aastal USAsse Berkeley ülikooli loenguid pidama, oli ta sügavalt häiritud sellest, et sealne seltskond tundus olevat täiskarske. Ometi leevendas igatsust koduse hea Austria õlle ja veini järele muusika, täpsemalt võimalus mängida kalleimal Steinway klaveril. Mängides sellel Schuberti  sonaati „tundus selle mehaanika esmalt imelik, kuid kui kiiresti harjud heade asjadega. Andante’s unustasin end täielikult: ma ei mänginud meloodiat, see juhatas mu sõrmi. Pidin end Allegro’t mängides jõuga tagasi hoidma, sest mu tehnika oleks üles ütelnud,” on ta kirjutanud oma Ameerika-mälestustes. Ta märgib, et selline võimalus oli talle tasuks kõigi katsumuste eest, mida ta pidi Californias taluma.   

 Füüsiku loodud muusikasüsteem

Saksa füüsik Hermann von Helmholtz oli see mees, kes 1847. aastal avastas – õigem on öelda, et sõnastas – energia jäävuse seaduse. Kuid see tõi talle kaela vaid vanemate füüsikute  pahameele, sest nood ei olnud veendunud, et maailma juhib mingi üks ja üldine printsiip. Oma tuntuse saavutas Helmholtz hoopis, kui ta avaldas Heidelbergis psühholoogiaprofessorina uurimused nägemise psühholoogiast, värvinägemisest, liikumise tajumisest ning last not least – kuulmisest ja muusikast. Need tööd on asjatundjate arvates siiani aktuaalsed. 1920. aastate Harvardi psühholoog Edward Boring pühendas oma raamatu Helmholtzile  sõnadega: „Kui arvatakse, et raamatuid ei peaks pühendama surnutele, siis Helmholtz ei ole surnud”. Tõepoolest, resonaator, mille Helmholtz leiutas ja millega ta nii kvalitatiivselt kui ka kvantitatiivselt uuris õhu võnkumist suletud õõnsuses (sama võib igaüks kogeda, puhudes tühja pudelisse või okariini), on õpetanud akustikuid ehitama paremaid kontserdisaale.

Ning just füüsik Helmholtz oli see, kes leiutas helikõrguste ülesmärkimise süsteemi, mis kannab ka tema nime ja kus nimetatakse lääne kromaatilise skaala noote nii, nagu seda tänini teevad Euroopa muusikud. Albert Einstein on massiteadvuses lahutamatu oma kohevast soengust, sokkideta kingadest ning muidugi viiulist. Kuid et lõpetada see palake paraja de-kadentsiga, siis olgu toodud üks arvamusavaldus selle geeniuse muusikaloomingu kohta. „Pärast lõunat läksime muusikatuppa ja  doktorid kogunesid oma pille häälestama. Nad otsustasid Beethoveni kvarteti kasuks. Einstein mängis hästi ja tema rasvased valged näpud (nagu kasimatud väikesed vorstikesed) lendasid üle keelte, ent ta jõudis teistest ette. Pianist peatus ja küsis: „Kus te olete, härra professor?”. „Teise lehekülje lõpus,” ütles Einstein. „Tore,” ütles tšellist, „mina olen teise lehekülje alguses.” „Ja mina olen ikka veel esimese lehekülje lõpus,” ütles mu doktor. Pärast seda läksid  nad kõik esimesele leheküljele tagasi. Oli mälestusväärne õhtu.” (Katkend inglise ajakirjaniku Neysa Perksi mälestustest, mille avaldas füüsikaajakiri Physics World oma 2005. aasta jaanuarinumbris.)