Monimittakaavamallinnus

Multiskaalmallinnus (multiscale modelling) eli suomeksi ehkä monimittakaavamallinnus on tänään päivän teema. Minulle se tarkoittaa kvanttikekaniikkaa, molekyylidynamiikkaa, mesoskaalaa ja jatkuvaa ainetta, mutta ei asia mikään uusi ole ihmiskunnalle, vaikka asiat tiedetään vasta nyt.

Ajatellaanpa maailmanlaajuista sikainfluenssaepidemiaa, joka leviää nykyisessä maailmassa nopeasti lentokoneiden mukana kaikkialle, jossa sillä otolliset mahdollisuudet lisääntyä eli pitää olla ihmisiä sopivan paljon ja mielellään kylmässä ilmastossa. Sitä miksi yksittäinen ihminen sairastuu kylmässä paremmin ei taideta oikein tietää, mutta se tiedetään, että kaiken takana on pieni paketti DNA:ta tai RNA:ta viruksen sisällä. Jos pieni osa tuosta DNA ketjusta muuttuu mutaation tai muun syyn takia voidaan saada aikaiseksi aiempaa pahempi influenssa. Molekyylitason tapahtumista päästään maailmanlaajuiseen epidemiaan. Kvanttimekaniikkatason ilmiöketju saa ihmiskunnan sairastumaan!

Globaalimuutos uhkaa ihmiskuntaa, mutta sitäkin voidaan torjua monimittakaavatoiminnalla. Pilvet viilentävät koko maapalloamme heijastamalla auringonvaloa (tiedän, että asia on paljon paljon monimutkaisempi, muttei pohdita sitä nyt), pilvet muodostuvat pienistä vesipisaroista, joita kasvavat pienistä pilvipisaroista, jotka puolestaan muodostuvat pienten molekyylien ympärillä (rikkihappoa, amiineita jne.). Jos halua ymmärtää globaalia muutosta pitää tutkia pieniä muutaman molekyylin ryppäitä!

Bentoniittisavi suojaa kuparikapselia, jonka sisällä on käytettyä ydinpolttoainetta, tuhansien vuosien ajan paisumalla ja täyttämättä kaikki pienimmätkin aukot, joista kuparikapseliin pääsisi korrodoivia yhdisteitä. Mutta bentoniitti koostuu montrmorilloninista, joka esiintyy kahden euron kolikon muotoisina lehtipakkoina, jossa pakkojen paksuus on parikymmentä nanometriä ja yhden lehden paksuus on nanometri, ja lehtien välissä on nanometrin kerros vettä. Kaikki toimii näin, kunhan kaikki atomit rakenteessa ovat oikeilla paikoilla ja pysyvät siellä. Kilometrikoon loppusijoitustilan kohtalo ratkaistaan siis nanometrien tasolla miljoonasosan miljoonasosan mittakaavassa koko systeemistä.

Pahinta ihmiskunnalle voivat kuitenkin olla virukset, kun niissä yksi muutos yhdessä viruksessa voi riittää. Sellaista elämä on!