Einstein's Heroes - Imagining the World through the Language of Mathematics (Robyn Arianrhod; Oxford University Press, 2005)

"Tämä kirja käsittelee ihmisten ikivanhaa pyrkimystä ymmärtää maailmaa", kirjoittaa Arianrhod. "Pystymme ymmärtämään fyysisen todellisuuden olemuksen ajattelemalla matemaattisesti."

Teos Einstein's Heroes yhdistelee historiaa ja tiedemiesten elämänkertoja matematiikan ja luonnontieteiden läpimurtoihin. Nimellisenä päähenkilönä on Einstein, mutta teos keskittyy Albert Einsteinia edeltävien fyysikkojen ja matemaatikkojen elämään ja ajatteluun, "Einsteinin sankareihin".

Teoksen varsinainen päähenkilö on James Clerk Maxwell. Tämä suurelle yleisölle tuntematon fyysikko ja matemaatikko mullisti sähkömagnetiikan teoriallaan paitsi käsityksen sähkömagneettisen säteilyn luonteesta myös käsityksen siitä, miten matematiikkaa voidaan käyttää luonnonilmiöiden kuvaamiseen. Onko todellisuuden olemus kirjoitettu matematiikan kielellä?

Maxwell käytti matemaattista notaatiota mullistavalla tavalla. Luomalla uuden matemaattisen formalismin Maxwell pystyi sovittamaan yhteen kaksi erilaista käsitystä sähkömagneettisen säteilyn luonteesta. Kaavoista kävi muun muassa ilmi, että on olemassa sähkömagneettisia aaltoja. Tämä johti radion keksimiseen.

Maxwell ei ollut kovin tarkka matemaatikko ja hänestä sanottiin, että "laskut täytyy tarkistaa jälkikäteen". Hän myönsi huolimattomuutensa, mutta korosti, että fysikaalisen ja matemaattisen intuition avulla pystytään vallankumouksellisiin harppauksiin.

Maxwell oli Einsteinille tärkeä esikuva, ja Maxwellin kenttäyhtälöt toimivat inspiraationa Einsteinin suhteellisuusteorian formuloinnille. Muita Einsteinille tärkeitä esikuvia olivat Isaac Newton ja Michael Faraday, joiden kummankin elämää ja tiedettä Arianrhod käsittelee lähes yhtä laajasti kuin Maxwellia.

Teoksesta löytyy runsaasti mainintoja muistakin Einsteinia edeltäneistä tiedemiehistä. Kirjoittaja tuo esille muun muassa Newtonin sanonnan "seisoa jättiläisten hartioilla", jota Newton käytti kirjeenvaihdossaan kilpailijalleen Robert Hookelle (joka oli pienikokoinen).

Teos rakentuu löyhän kronologisesti. Kirjoittaja polveilee eri aikakausien välillä selvitellen tutkimuksen historiallisia yhteyksiä. Mutta kokonaisuus pysyy hyvin hallinnassa.

Kronologisuus auttaa käsittelemään matematiikan merkitystä fysiikassa. Kirjoittaja lähtee liikkeelle yksinkertaisemmista teorioista ja etenee kohti Maxwellin kenttäyhtälöitä.

Kenttäyhtälöitä käsittelevä osa haastaa lukijan, ellei taustalla satu olemaan yliopistotason matematiikan tai fysiikan opintoja. Mutta kirjasta on iloa sellaisellekin lukijalle, joka ei halua perehtyä kenttäyhtälöiden olemukseen gradientteineen ja divergentteineen.

Maxwellin kehittämä matemaattinen koneisto oli omana aikanaan niin radikaali, että Maxwell joutui osin käyttämään terminologiaa joka oli epämukava välimuoto nykyään käytetyn elegantin notaation ja Maxwellin aikakauden tieteellisen kielen välillä.

Arianrhod kirjoittaa vetävästi ja selkeästi, vaikka paikka paikoin yksinkertaistaa asioita liikaa. Joidenkin yksinkertaistusten kohdalla kirjoittaja palaa asiaan myöhemmin ja täydentää alkuperäistä karikatyyriä eksaktimmalla kuvauksella.

Kirjoittaja on matematiikassa täsmällisempi kuin fysiikassa. Tämän huomaa esimerkiksi silloin, kun kirjoittaja käsittelee voimia, joita kohdistuu maahan törmäävään kappaleeseen.

Kirja antaa nykyisestä fysiikan tutkimuksesta vajavaisen kuvan puhuessaan kahdesta tutkimusmetodista: kokeellisesta ja teoreettisesta. Minne hävisi laskennallinen menetelmä, joka jatkuvasti nostaa merkitystään tutkimuksen kolmantena tukijalkana?

Teos vaatii lukijalta enemmän kuin monet muut populaarit tiedekirjat. Mutta Maxwellin yhtälöiden pintapuolinenkin käsittely vaatii pitkälle kehittyneen matemaattisen koneiston esittelyä. Tässä Arianrhod onnistuu hyvin.

Kirjoittaja pystyy tuomaan esille tieteen kyvyn vallankumouksellisiin harppaukseen matemaattisen kielen avulla. Ilman matematiikkaa ei ole olemassa ymmärrystä maailmasta.