Kosmokseen kirjoitettua

Kasvaako autoja maasta?

26.11.2025 klo 00.47, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Kurssillani Fysiikkaa runoilijoille esittelen fysiikkaa ei-luonnontieteilijöille. Monille kurssin kävijöille luonnontieteellinen lähestymistapa on vieras ja kiehtova, koska fysiikan ajattelutapa ja käsitteet poikkeavat siitä mikä on ihmistieteistä tuttua. (Ks. myös edellinen merkintä Frankensteinista.)

Tutkimus on osoittanut, että todellisuus on erilainen kuin mitä kukaan ennen fysiikkaa osasi kuvitella. Maailmassa on monia piirteitä, jotka eroavat suuresti arkikäsityksistämme. Jo kurssin alkupuolella se, että suppea suhteellisuusteoria osoittaa ajan, samanaikaisuuden ja kappaleiden pituuksien riippuvan liikkeestä voi tuntua vaikealta hyväksyä. Tässä yhteydessä siteeraan luennoilla filosofi Ludwig Wittgensteinia:

On aivan varma, että autoja ei kasva maasta. – Meistä tuntuu, että jos joku voisi uskoa päinvastaista, hän voisi uskoa kaiken, minkä me leimaamme mahdottomaksi ja kiistää kaiken, mitä me pidämme varmana.
           Mutta miten tämä yksi usko on yhteydessä kaikkiin muihin? Tekisi mielemme sanoa, että se, joka voi uskoa tuon, ei hyväksy koko todentamisjärjestelmäämme.

Lainaus on kirjasesta nimeltä Varmuudesta, missä on julkaistu Wittgensteinin viimeisinä elinvuosinaan 1949-51 kirjaamia pohdintoja tiedosta ja totuudesta, jotka ovat lähellä luonnontieteellistä ajattelua.

Muuten myös Kari Enqvist pitää Wittgensteinin kirjoituksista, erityisesti Varmuudesta-tekstistä. Enqvistin mukaan Wittgenstein viipyilee kaikkialla hänen kirjansa Kangastuksia varjojen talossa – Todellisuutta etsimässä rivien väleissä. Lienee syytä mainita sekin, että filosofi ja Wittgenstein-asiantuntija Thomas Wallgren on kyseenalaistanut sen, missä määrin nämä julkaisemattomat muistiinpanot kuvaavat Wittgensteinin ajatuksia – mutta fyysikoiden ajatuksia ne ainakin kuvaavat.

Wittgenstein tarjoaa esimerkiksi järjettömästä väitteestä sen, että autoja kasvaa maasta. (Hänellä on muitakin hauskoja esimerkkejä.) Väite on ristiriidassa monen havainnon ja teorian kanssa: maata kaivaessa ei löydy valmisteilla olevia autoja, emme ole nähneet laitteiden kasvavan maasta, se on vastoin teoreettisia käsityksiämme autojen valmistuksesta, ja niin edelleen.

Väite ei ole järjetön minkään yksittäisen seikan takia, vaan se on ristiriidassa kokonaisuuden kanssa, jonka yksityiskohdat kietoutuvat toisiinsa tavalla, jota emme ajattelussamme erittele. Jos väite olisi totta, niin melkein kaikki tietomme teknologiasta, historiasta ja kanssaihmisistä olisi väärin. Mikään perustelu sille, että autoja kasvaa maasta ei voi olla vakaammalla pohjalla kuin nämä käsityksemme. Niinpä siihen, että autoja kasvaa maasta voi uskoa vain jos hylkää järkeen perustuvan päättelyn – ja silloin voi uskoa mihin tahansa.

Asian voi muotoilla myös niin, että väite ”autoja ei kasva maasta” on järkevän epäilyn ulkopuolella. Epäilyn täytyy aina pohjautua johonkin: jokin asia vaikuttaa epävarmemmalta kuin muut mihin sitä verrataan. (Wittgensteinin sanoin: ”Loputon epäily ei ole edes epäilyä.”) Wittgensteinin mukaan lopulta perustelu jollekin asialle ei palaudu yhteen varmaan seikkaan, vaan toisiaan tukevien asioiden kokonaisuuteen.

Fysiikassa on paljon väitteitä, jotka ovat järkevän epäilyn ulkopuolella: Maa on pyöreä, Aurinkoa kiertää monta planeettaa, maailmankaikkeus laajenee, ihmiset koostuvat atomeista. Nämä väitteet koskevat havaintoja, mutta ne ovat mielekkäitä vain jonkin teorian puitteissa. Meillä pitää olla valmiiksi teoreettinen käsitys siitä, mitä ovat Maa, Aurinko, maailmankaikkeus, ihmiset ja atomit, ja toisaalta mitä pyöreys, kiertäminen, laajeneminen ja atomeista koostuminen tarkoittavat.

Havaintoja voikin sanoa todeksi tai epätodeksi vain jonkin teorian viitekehyksessä, koska niiden selittäminen ja ymmärtäminen riippuu teoriasta. Arjessa emme usein ajattele tätä, koska emme kiinnitä huomiota arkiajattelumme pohjana oleviin teorioihin. Mutta mitä yksityiskohtaisempiin havaintoihin mennään, sitä monimutkaisempia teoreettisia käsitteitä niihin liittyy, ja sitä todennäköisemmin ne kyseenalaistavat myös arkikäsityksemme pohjalla olevat teoriat, jotka pitää tällöin avata epäilyn kohteeksi.

Niinpä voi sanoa, että emme varmenna yksittäisiä havaintoja koskevia väitteitä, vaan teorioita. (Enemmän teorioiden varmentamisesta täällä ja täällä.) Kun sanomme, että suhteellisuusteoria pitää paikkansa, tarkoitamme että monet sen ennusteet ovat vastanneet havaintoja suurella tarkkuudella, ja odotamme että näin käy jatkossakin. Tähän liittyy myös se, että kilpailevien teorioiden vastaavat ennusteet eivät ole pitäneet paikkaansa. Toinen mahdollisuus on se, että muiden teorioiden ennusteet ovat havaintojen tarkkuuden puitteissa yhtä hyviä, mutta nämä teoriat ovat suhteellisuusteoriaa monimutkaisempia, eikä tälle ylimääräiselle monimutkaisuudelle siis ole havainnoista tukea.

Kun sanomme, että suhteellisuusteoria pitää paikkansa, emme tarkoita että mikään havainto ei koskaan voisi olla ristiriidassa sen kanssa. Jos suhteellisuusteorian ennusteiden vastainen havainto varmistetaan, niin se rajaa teorian pätevyysaluetta. Pätevyysalueellaan suhteellisuusteoria edelleen pitäisi paikkansa, tietyllä tarkkuudella. Vastaavasti 1600-luvulla kehitetty klassinen mekaniikka pitää vieläkin paikkansa omalla pätevyysalueellaan, jonka rajat suhteellisuusteoria ja kvanttifysiikka määrittävät.

Wittgensteinin autoesimerkki nostaa keskiöön tavan, millä asioita osoitetaan todeksi. Tähän liittyy myös se, että jokin asia voi olla totta ja jopa järkevän epäilyn ulkopuolella, vaikka se olisi ristiriidassa arkiajattelun kanssa, jos sen perustelut ovat vankemmat kuin ne mitä meillä on arkikokemuksellemme.

Monet fysiikan väitteet ovat tällaisia. Ne eivät muutu sitä epävarmemmiksi mitä kauemmas siirrytään arjen piiristä – pieniin tai isoihin etäisyyksiin, varhaisiin aikoihin tai isoihin nopeuksiin. Tämä johtuu siitä, että fysiikan väitteet eivät rakennu toistensa päälle kuin torni, vaan ne muodostavat verkon, jonka uusien kohtien vahvistaminen lisää myös aiempien varmuutta.

Se että perustelujen seuraaminen vaatii erikoistunutta tietoa, jonka hankkimiseen menee vuosia ei tee niistä epävarmempia, koska tutkijoita on paljon ja he toimivat avoimesti, kilpaillen ja yhteistyötä tehden.

Kun jokin väite on uusi tai poikkeuksellisen monimutkainen eikä tutkijoiden yhteisö ole vielä ehtinyt käydä sitä läpi, siihen kyllä liittyy tällaista epävarmuutta. Tämä näkyy suurissa julistuksissa, joita on sittemmin peruttu, esimerkkinä OPERA-kokeen valoa nopeammat neutriinot ja BICEP/Keck-kokeen gravitaatioaallot. Fysiikassa eri väitteillä onkin hyvin erilainen varmuus (mikä valitettavasti usein tiedeuutisoinnissa hukkuu): osalle ei ole mitään tukea, monista meillä on kohtuullinen varmuus ja kohtuullinen epäily, ja jotkut ovat järkevän epäilyn ulkopuolella.

Onko väite, johon uskominen on järjetöntä sitten varmasti väärin? Wittgenstein vertaa järkevän epäilyn tuolla puolen olevia asioita jähmettyneeseen joenuomaan ja epäilyksenalaisia asioita siinä liikkuvaan veteen. Hän kuitenkin toteaa, että ajatusten joenuoma voi siirtyä paikaltaan ja vesi jähmettyä, niin että aiemmin järjettömänä olleesta tuleekin järkevää ja epäillystä varmaa.

Esimerkiksi on mahdollista, että kaikki käsityksemme maailmasta ovat väärin, koska elämme tietokonesimulaatiossa eikä maailmankaikkeuttamme ole olemassa. (Matrix-elokuvat ovatkin tehneet ideasta tunnetun populaarikulttuurissa.) Väite ei ole loogisesti mahdoton, eikä se ole ristiriidassa minkään havaintojen tai varmennettujen teorioiden kanssa, eikä tule koskaan olemaankaan. On mahdollista, että maailma on luotu 6 000 vuotta sitten tai 15 minuuttia sitten, valmiiksi vanhana muistojen kanssa. On mahdollista, että sinä lukija olet ainoa ihminen, ja kaikki muut ovat androideja, jotka teeskentelevät ihmisiä sinua huijatakseen. On mahdollista, että autoja kasvaa maasta.

Kaikki tämä ja moni muu asia on mahdollista, ja voi kuvitella havaintoja, jotka antaisivat tukea näille väitteille. Tämä ei ole ristiriidassa sen kanssa, että on järjetöntä uskoa mihinkään niistä, kuten on järjetöntä epäillä sitä, että suhteellisuusteoria pitää paikkansa.