Kosmokseen kirjoitettua

Myöhästynyt vallankumous

20.12.2025 klo 23.09, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Vietän tutkimusvapaata Queen Mary University of Londonissa, ja olen nauttinut Lontoon museoista. Tiedemuseossa pysähdyin Charles Babbagen differenssikoneen nro. 2 ääreen. Se on näytekappale historiasta jota ei tapahtunut, portista jonka ihmiskunta sai auki, mutta josta se ei sataan vuoteen astunut.

Vuonna 1822 Babbage julkaisi suunnitelman differenssikoneesta nro. 1. Koneen oli tarkoitus laskea ja tulostaa suunnistuksessa ja muissa käytännön toimissa tarvittavia lukutaulukoita automaattisesti, ilman että ihmisen tarvitsee osallistua laskun tekemiseen muuten kuin antamalla koneelle ongelman.

Kymmenessä vuodessa osa koneesta saatiin rakennettua. Sen avulla Babbage esitteli koneen toimintaa ja automaattisen laskennan periaatteita Iso-Britannian tieteilijöille ja seurapiireille. Hän kehitti siitä paremman version, differenssikoneen nro. 2, mutta kumpaakaan ei saatu valmiiksi. Iso-Britannian hallitus oli rahoittanut differenssikoneen nro. 1 valmistamista, mutta suuren panostuksen (22 höyryveturin tai 2 frigaatin hinta) vastineeksi se oli saanut vain seitsemäsosan koneesta. Kun Babbagen mukaan kone oli vieläpä vanhentunut ja hänellä oli jo parempi nro. 2 suunniteltuna, hallitus lopetti tuen sen mielestä epäonnistuneelle hankkeelle.

Lontoon tiedemuseossa on kaksi alkuperäistä osittain rakennettua differenssikonetta ja kesken jäänyt analyyttinen kone. Mutta pisimmäksi aikaa jäin myöhemmän laitteen eteen, laitteen joka valmistui yli 150 vuotta Babbagen suunnitelmien jälkeen.

Babbagen kaavailuja arvosteltiin myöhemmin siitä, että rattaiden ja muiden osien vaatima tarkkuus olisi ollut ajan valmistusmenetelmien ulottumattomissa. Tällöin hallituksen päätös olla rahoittamatta Babbagen työtä olisi ollut oikea.

Mutta vuonna 1991 Lontoon tiedemuseoon valmistui kokonainen toimiva differenssikone nro. 2, joka on yli kolme metriä pitkä, puoli metriä leveä ja kaksi metriä korkea. Sen osat tehtiin Babbagen ajan menetelmien tarkkuudella, ja laite toimii. Vuonna 2002 koneeseen lisättiin Babbagen piirrosten mukainen tulostin, jolla se automaattisesti printtaa tuloksensa.

Vaikka rahoitus oli loppunut, Babbagen tutkimus jatkui. Hän laajensi differenssikoneen periaatteita ja kehitti analyyttisen koneen. Siinä missä differenssikoneet pystyivät vain tiettyihin laskuihin, analyyttinen kone oli ratkaisevalla tavalla erilainen: se pystyisi tekemään mitä tahansa laskuja mitä koneen on mahdollista tehdä. Ongelmat annettaisiin reikäkorteilla, joita jo käytettiin automaattisten kangaspuiden ohjaamiseen. Tällainen kone on matemaattisten sääntöjen ruumiillistuma, jonka hammasrattaiden liikkeet polkevat laskennon askelia. (Vuonna 2011 käynnistyi suunnitelma 28 analyyttisen koneen rakentamiseksi Babbagen alkuperäisen mallin mukaan.)

Babbagen kanssa yhteistyötä tehnyt Ada Lovelace (joka oli Lordi Byronin tytär) toi mukaan vuonna 1843 käsitteellisesti mullistavan näkökulman: numerot voivat esittää lukujen sijaan mitä tahansa muutakin. Ne voisivat olla nuotteja, jolloin kone voisi soittaa musiikkia, tai sen voisi ohjelmoida piirtämään kuvia tai suorittamaan loogisia päätelmiä.

Kaikki palat olivat kasassa. Analyyttinen kone oli tietokone (laskukone olisi parempi sana kuvaamaan näitä laitteita) kuten sen nykyään ymmärrämme: väline joka voi automaattisesti ratkaista mitä tahansa laskentaan palautettavia ongelmia, joiden laskeminen on ylipäänsä koneelle mahdollista.

Jos Iso-Britannian hallitus ei olisi lopettanut rahoitusta, informaatioaikakausi olisi käynnstynyt 1800-luvun alkupuolella. Vuonna 1990 (vuotta ennen kuin toimiva differenssikone nro 2. valmistui Lontoossa) scifikirjailijat William Gibson ja Bruce Sterling esittelivät kirjassaan The Difference Engine maailman, jossa näin kävi. Siitä tuli steampunkiksi nimetyn genren keskeinen teos. Myöhemmässä steampunkissa tuntuu tosin usein olevan kepeä sävy, mikä on kaukana kuin Gibsonin ja Sterlingin tekstistä, jonka keskeisiä aiheita ovat teknologian kehityksen myötä kehkeytyneet ympäristökatastrofi ja valvontayhteiskunta.

1800-luvulla logiikkaa kehitettiin enemmän kuin koskaan antiikin Kreikan jälkeen, ja silloin rakennettiin joitakin laskemisen ja loogisen päättelyn automaatteja. Mutta ensimmäinen tietokone valmistui vasta 1940-luvulla.

Tietokoneiden myötä fysiikan (ja muiden alojen) yksityiskohtaista luvuilla laskemista käsin tehneiden ihmislaskijoiden (engl. computer) työtä ei enää tarvittu. Helmitaulut, laskutikut ja tuhansia vuosia sivilisaation keskustassa ollut taito laskea lukuja tarkkaan muuttui sukupolven aikana tarpeettomaksi.

Mutta tietokoneet eivät ole vain väline tehdä tehokkaammin laskuja mihin ihmiset pystyvät, kuten Iso-Britannian hallitus differenssikoneesta ajatteli. Ne ovat avanneet uudenlaisen informaation ja teknologian maailman, jolla on mittaamattoman suuri merkitys kaikilla ihmiselämän alueilla.

Niiden avulla voimme mitata miljardien galaksien paikan taivaalla, ja lähitulevaisuudessa ehkä kartoittaa koko näkyvän maailmankaikkeuden kaikki tuhat miljardia galaksia, ja varmistaa kvanttifysiikan ja yleisen suhteellisuusteorian pätevyyden niin tarkkaan ja suurissa ja pienissä mittakaavoissa, että Babbagen aikaan siihen ei olisi uskonut kukaan.

Fysiikalle, ja nykyaikamme perusteille, tietokoneet ovat olleet vähintään yhtä merkittäviä kuin kvanttimekaniikka. Tai tietokoneiden merkitys pitäisi ehkä arvioida vielä korkeammalle, ihmiskunnan suurimpien teknologis-tieteellisten saavutusten –tulen, matematiikan, kirjoituksen ja fysiikan– joukkoon.

Babbagen analyyttisen koneen myötä tämä vallankumous olisi voinut alkaa sata vuotta aiemmin. On vaikea tapahtumien keskellä hahmottaa, mitkä suunnat ovat hedelmällisiä, silloinkin kun oikea reitti näyttää myöhemmin ilmeiseltä. Esimerkiksi luonnontieteen periaatteet olisi voitu kehittää ja niitä olisi voitu soveltaa jo antiikin Kreikassa, mutta teknologinen ja taloudellinen ympäristö oli suotuisa vasta 1600-luvulla.

Sen jälkeen, kun James Maxwell 1860-luvun alussa esitti nyt hänen nimeään kantavat yhtälöt, jotka sisältävät klassisen sähkömagnetismin, reitti suppeaan suhteellisuusteoriaan oli lyhyt. Ei tarvitse kuin kirjoittaa yhtälöt hieman eri muodossa, niin näkee, että niiden mukaan aika ja avaruus muodostavat neliulotteisen kokonaisuuden, aika-avaruuden. Mutta sen sijaan Maxwellin saavutus ajoi monia tutkijoita eetteriteorioiden umpikujaan, ja vasta vuosina 1905-07 Albert Einstein ja Hermann Minkowski hahmottivat mistä on kyse.

Vaikka tiedonvälitys on nykyään tehokkaampaa, teorioita ymmärretään paremmin ja tutkijoita on paljon enemmän, ilmiö ei ole kadonnut. Kun kosmisen inflaation idea esitettiin vuonna 1980, se olisi ollut heti mahdollista yhdistää hiukkasfysiikan Standardimallin Higgsin kenttään. Tässä kuitenkin kesti 27 vuotta, joiden aikana kehitettiin jokunen sata erilaista mahdollista kenttää, jotka voisivat olla vastuussa inflaatiosta, vaikka siihen ei välttämättä tarvita mitään uutta. Kyse ei ole yhtä merkittävästä asiasta kuin edellä mainituissa tapauksissa, eikä ole selvää, onko Higgsin kenttä todella inflaation takana. Mutta muistan, että kun Mikhail Shaposhnikov ja Fedor Bezrukov vuonna 2007 esittivät idean, olin tyrmistynyt, että kukaan ei ollut keksinyt sitä aiemmin.

Ajattelu liikkuu ympäristön rajoittamilla radoilla ja pohdinnat tapahtuvat yhteisön sisällä, kunnes havainnot, ulkopuolinen kehitys tai hiljalleen tasainen tutkimus vie uusille reiteille.

Ja vaikka ymmärryksemme maailmasta on kehittynyt valtavasti Babbagen ajoista, on kyseenalaista ovatko tieteen rahoitusjärjestelmät parempia kohteiden tunnistamisessa, niin pienessä mittakaavassa kuin isossa. Esimerkiksi Nobelin palkinnolla vuonna 2017 palkittu ja yhä tehokkaammin toimiva gravitaatioaaltokoe LIGO Yhdysvalloissa menettää näillä näkymin 40% rahoituksestaan, mikä rampauttaisi kulta-aikaansa elävän gravitaatioaaltojen kokeellisen tutkimuksen maailmanlaajuisesti.