Pienet edellä, isot perässä

16.3.2016 klo 11.10, kirjoittaja
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Jutustelin viime viikonloppuna Big Question –tilaisuudessa. Korostin alustuksessani sitä, että isojen kysymysten pohtiminen ei ole hedelmällinen lähtökohta. Fysiikassa on edistytty paljon juuri siksi, että on keskitytty kysymyksiin, jotka ovat tarpeeksi pieniä.

Isot kysymykset ovat hyvin yleisiä, eivätkä liity vain johonkin yksityiskohtaan. Esimerkkejä ovat vaikkapa mitä on aine, mitä on oleminen, millaisia jumalat ovat, miksi maailmassa on pahuutta ja niin edelleen. Tällaiset mietelmät, joita voi esittää ilman erityistä perehtymistä, perustuvat väistämättä arkisiin ennakkokäsityksiimme. Niiden vastauksia ei voi kuitenkaan helposti päätellä arkisista lähtökohdista, muuten kysymyksiä ei isoina pidettäisikään.

Toisin on pienten kysymysten kohdalla. Ne voi rajata niin yksinkertaisiksi ja lähelle, että niitä voi käsitellä jo tuntemiensa käsitteiden avulla. Kun vastaus löytyy, se auttaa hahmottamaan, mikä on seuraava kysymys.

Yhtä lailla menetelmät pitää valita aiheen mukaan: ei ole olemassa yhtä tieteellistä metodia, jota seuraamalla löytäisi maaliin, vaan eri tilanteisiin sopivat erilaiset työkalut. Ainoastaan tutkimus voi osoittaa, mitkä ovat mielekkäitä tutkimuksen kohteita, ja mistä suunnasta niitä voi hahmottaa.

Rajattujen ongelmien ratkominen yksi kerrallaan auttaa lähestymään suuria kysymyksiä askel askeleelta. Niiden avulla saa selville, mitkä ovat hyödyllisiä käsitteitä ja miten niitä pitää kehittää. Kysymys ei ole vain yksityiskohtien selvittämisestä kuvan tarkentamiseksi, pienten asioiden kanssa näprääminen voi johtaa koko kysymyksenasettelun arvioimiseen uudelleen: pienet asiat valaisevat suuria ongelmia yllättävillä tavoilla.

1500-luvulla yksinkertainen pohdinta siitä, millä nopeudella eripainoiset kappaleet putoavat johdatteli klassisen mekaniikan syntyyn ja sen tuomaan maailmankuvan mullistumiseen. 1900-luvun alussa sen selvittäminen, miksi kuuma vetykaasu säteilee tietyn aallonpituista valoa oli keskeistä kvanttimekaniikan löytämisessä. Sen lisäksi, että kvanttimekaniikka on jokseenkin kaiken nykyteknologian pohjana, se on myös antanut sellaisia vastauksia suuriin kysymyksiin aineen luonteesta ja olemisesta, joita kukaan ei osannut edes kuvitella.

Mitä jumaliin ja pahuuteen tulee, luonnontieteellisen maailmankuvan mullistusten myötä olemme ymmärtäneet, että maailmankaikkeus ei ole itsessään sen enempää inhimillinen kuin moraalinen. Maailmaa hallitsevat ihmisen kuvaksi tehdyt henkiolennot ovat osoittautuneet kuvitelmaksi, ja kysymys jumalten luonteesta ja pahuudesta on siirretty psykologian, sosiologian ja uskontotieteen piiriin – nekin omalla sarallaan kehittyneempiä kuin arkiset mietelmät.

Nykyään fysiikassa on edistytty siinä määrin kauas, että uusia kiinnostavia kysymyksiä ei voi enää muotoilla ilman, että on omaksunut paljon erikoistunutta tietoa ja menetelmiä. Nykyään yksinkertaisia kysymyksiä ovat vaikkapa se, miten taivaalla näkyvien supernovien kirkkaus vaihtelee, tai millainen epägaussiaaninen vääristymä kosmisen mikroaaltotaustan epätasaisuuksiin tulee ylimääräisestä kentästä inflaation aikana. Ilman asiaan perehtymistä voi olla vaikea edes ymmärtää, mitä kysymykset tarkoittavat.

Suurin osa tieteilijöiden työstä on yksityiskohtaisten pikku arvoitusten ratkomista valmiissa viitekehyksessä, kuten tieteenfilosofi Thomas Kuhn aikoinaan korosti. Kaikki tällainen toiminta ei tietenkään johda suurten kysymysten äärelle, ja siinä on sellainen vaara, että ei nähdä uusia suuntia yksityiskohtien tiheiköstä. Läpimurroissa mietitäänkin usein samaan aikaan hyvin yksityiskohtaisesti pieniä asioita ja suuria linjoja, kuten data-analyytikko Nate Silver on korostanut.

Tämän takia tutkimusta ei voi johtaa keskitetysti, eikä kukaan osaa sanoa, mitkä ovat tulevaisuuden merkittäviä löytöjä. Yhtä lailla kuin pitää olla avoimuutta suurille kysymyksille, täytyy myös olla aikaa pienten asioiden huolelliseen selvittämiseen, niiden hyötyä miettimättä.

16 kommenttia “Pienet edellä, isot perässä”

  1. Tapio Salo sanoo:

    Einstein teki ajatuskokeita ja oivalsi ennenkuin alkoi todistella. Ymmärtääkseni Feynmann myös korosti mielikuvituksen käyttöä lähtökohtana. Näistä näkemyksistä rohkaistuneena kysyn jälleen ja toivon, että löytyisi joku joka osaisi todistella:

    Eikö vosi ajatella, että m.aukot ovat kosmoksen kierrätyskeskuksia, jotka siirtävät musertamansa aineen informaation ja energian joko toiseen paikkaan tai peräti toiseen universumiin uudelleen hyödynnettäväksi?
    Kuvittelen myös, että pimeä energia ja -aine ylläpitävät näkyvän puolen olioiden virtuaalitodellisuuksia. Onhan tietoisuus myös tieteen välineille pimeä elementti!!

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Kaikenlaista voi ajatella, mutta kaikki mietteet eivät ole hedelmällisiä.

      1. Tapio Salo sanoo:

        Katsoin SR:n yotuben pimeästä aineesta. Oli valaiseva kaikin puolin, mutta entäs pimeä energia. Mitä oikein hommailee. Ei voi olla tyhjentävä selitys, että vain kasvattaa avaruutta. Yleensä kosmos tuppaa olemaan äärimmäisen pihi ja kysessä on ylivoimaisesti suurin osio?
        Minusta on aika kuvitella, kun hedelmällisiä ideoita ei näytä muuten syntyvän!
        Harmi ettei Feynmann ole enää keskuudessamme.

          1. Tapio Salo sanoo:

            Kiitos linkeistä. Löytyipä paljon tietoa tutkimuksesta ”Pimeästä paineesta”. Hedelmällistä oli mielestäni teoria kosmoksen makrorakenteiden muodostumisesta. En ehtinyt perehtyä vielä onko rakenteille löydetty merkityksiä? Ainehan muodostuu mikrokosmoksessa rakenteista ja sisältää valtavasti energiaa?
            On myös esitetty varteenotettavilta tahoilta, että pohjimmainen perusta onkin informaatiossa eikä energiassa?

    2. ”Eikö vosi ajatella, että m.aukot ovat kosmoksen kierrätyskeskuksia, jotka siirtävät musertamansa aineen informaation ja energian joko toiseen paikkaan tai peräti toiseen universumiin uudelleen hyödynnettäväksi?”

      Jos noin olisi, ja jos uskotaan Hawkingin säteilyn olemassaoloon, silloin musta aukko haihtuu pois riittävän pitkän ajan kuluttua, ja muualle siirtynyt energia pitäisi kaiketi käydä jotenkin perimässä takaisin mikä kuulostaa hankalalta tai ainakin asialla olisi jotain seurauksia.

      Tähdenkokoisen aukon haihtuminen Hawkingin säteilyllä kestää tavattoman kauan. Mutta jos aukko on riittävän pieni, sen elinaika on lyhyt, ja pienen aukon pitäisi voida esiintyä riittävän suurienergisissä hiukkasprosesseissa myös virtuaalisena välitilana. Silloin siirtynyttä energiaa ei pelkästään pitäisi käydä perimässä takaisin, vaan se olisi alun perinkin ollut virtuaalista ts. ei varsinaisesti olemassa olevaa.

  2. Heikki Poroila sanoo:

    Eteneminen yksityiskohtien kautta laajempiin tulkintoihin on epäilemättä tieteellisen tutkimuksen mielekkäin lähestymistapa. Ajatus siitä, että fysiikassa olisi siirrytty kokonaan pitkälle erikoistuneiden tutkijoiden hegemoniaan, kuulostaa silti ehkä hivenen epäilyttävältä tai ainakin ”lohduttomalta”.

    Vaikka hyväksyttäisiin, että kokonaan uusien näkökulmien muotoilu nykyfysiikan kielelle ei onnistu maallikolta, kai nyt kuitenkin jää pienen pieni mahdollisuus sille, että fyysikkokunnan ulkopuolelta voi tulla idea tai kysymys – tai havainto -, joka pakottaa avaamaan vanhat vastaukset?

    Tällainen ”ulkopuolinen” tekijä voisi olla vaikka tähtitieteen harrastajan onnekas sattuminen paikalle, kun jotain ennennäkemätöntä tapahtuu. Maailmankaikkeutta tarkkaillaan koko ajan tehokkailla laitteilla, mutta tuskin ne vieläkään pystyvät havaitsemaan kaikkea mahdollista.

    * * *

    Kiitos muuten lauseesta ”Maailmaa hallitsevat ihmisen kuvaksi tehdyt henkiolennot ovat osoittautuneet kuvitelmaksi”, vaikka esimerkiksi tänään uutisoidun ”rukousaamiaisen” perusteella monet vallankäyttäjät eivät ole samaa mieltä.

    Heikki Poroila

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Mullistavia havaintoja voi toki tulla yllättävistä suunnista. Teoreettisiakin läpimurtoja on tapahtunut siten, että on sovellettu jonkin toisen alan oivalluksia, mutta sekin on edellyttänyt molempien alojen yksityiskohtien tuntemista.

  3. Kysymyksen koko ei ratkaise, vaan se onko se hyvin asetettu. Hyvin määriteltyjä suuria tai ainakin keskikokoisia kysymyksiä tutkitaan minusta turhankin vähän. Kokeellisella puolella kaikki ilmiöt joita ei tällä hetkellä osata selittää ovat tällaisia. Teoreettisella puolella esimerkiksi ovatko kvanttimekaniikan eri tulkintojen ennusteet keskenään identtiset silloinkin jos ne Schrödingerin yhtälön formalismin sijaan ilmaistaan relativistisen kenttäteorian avulla. Ja sama kysymys jos mukaan lisätään kaareva taustametriikka. Myös fermioneille voisi yrittää keksiä vaihtoehtoisia formalismeja, nykyiset eivät ole ainakaan minulle järin intuitiivisia.

  4. Lentotaidoton sanoo:

    Räsänen: ”Kaikki tällainen toiminta ei tietenkään johda suurten kysymysten äärelle, ja siinä on sellainen vaara, että ei nähdä uusia suuntia yksityiskohtien tiheiköstä.”

    Samalla kun tämä tietysti on yleisesti ottaen totta, on tällaisessa omat vaaransa. Kun eräs Suomen eturivin kosmologeista sanoo näin, niin meillä tuolla Tiede-keskusteluissa useat wannabe-kotitarvetieteilijät/kosmologit suorastaan kuolaavat omien lievästi sanottuna kehitelmiensä puolesta ja sivukaupalla. Heillä näitä ”suuria kysymyksiä” riittää. Tietysti, koska Räsänenkin on tätä mieltä.

    1. Syksy Räsänen sanoo:

      Yritin korostaa sitä, että yksityiskohtien tunteminen on välttämätöntä, mutta samaan aikaan on hyvä ajatella isossa mittakaavassa.

  5. Lentotaidoton sanoo:

    Räsänen: Yritin korostaa sitä, että yksityiskohtien tunteminen on välttämätöntä, mutta samaan aikaan on hyvä ajatella isossa mittakaavassa.

    Tietenkin näin on ja sen useimmat ymmärtävät. Mutta tilanne usein(miten) keskustelupalstoilla on juuri päinvastainen. No siellä tietysti eivät keskustelekaan ammattimiehet/naiset. He eivät sellaisesta saisi mitään. Silloin kun tärkein asia on tuo ”suuri ajatus” ja sitä todistellaan hatarilla (tai peräti huuhaa) taustatiedoilla ja kun keskustelussa jankataan samaa sivutolkulla, niin ”keskustelusta” menee mielekkyys.

    Valitettavasti tuo Räsäseltä lainaamani lause (irti leikattuna) ruokkii tietämättömiä verbaalitieteilijöitä ja selviä trolleja.

  6. Kari sanoo:

    Siinä Syksy olet oikeassa, että ellei tutki pientä, ei ymmärrä suuria asioita. Kvanttifysiikka näyttäisi kuitenkin olevan kaiken ratkaisu, ja siellä riittää työtä. Itse tutkin suurempia juttuja, mutta joka välissä on pakko palata pieneen ja hakea sieltä ymmärrystä suuriin kokonaisuuksiin.

    1. Tapio Salo sanoo:

      Yksi suuria kysymyksiä, että pohjimmaisena informaatio eikä energia. Muistaakseni jo Feynmann alkoi tuoda esiin i:n merkitystä ja ainakin jotkin säeteorikot nyttemmin kallistumassa samaan suuntaan.Onhan elävä maailma myös hyvä malli siitä kuinka entropiaa voidaan kiertää informaatitekniikalla. Ymmärtääkseni rakenteet mahdollisia vain i:n pohjalta.

  7. Arto Kiiskinen sanoo:

    On varsin uskottavaa se, mitä Syksy Räsänen kirjoitat pienien kysymysten selvittämisessä tieteen puitteissa. Kun kuitenkin tulemme inhimilliselle alueelle ns. sivistyksen piiriin, on selvää, että ihmiset (filosofit, teologit, sosiologit jne.) tekevät yhteenvetoja (luonnon)tieteen tekemistä havainnoista.

    Tällöin toki mennään luonnontieteiden ulkopuolelle. Saman kyllä teet Syksy omassa blokissasi, kun kommentoit uskontoa ja moraalia. Vaikka vedotaan auktoriteettiin tieteilijänä, tällaiset kommentit menevät rytisten tieteen ulkopuolelle. Tieteen rajojen loukkaamista edustaa myös Kirsi Lehdon hiljattain esittämä analyysi elämän mahdollisuuksista telluksen ulkopuolella. Käytetyssä kaavassa napataan todennäköisyyksiä, ilman että niillä olisi mitään matemaattista, fyysistä tai tilastollista perustetta. Kun näin käytetyt muuttujien arvot ovat perusteettomia, on kaavakin hyödytön.

    Aikanaan koulussa opetettiin deduktion ja induktion käyttöä tieteen menetelminä. Kumpaakin osaprosessia tarvitaan.

  8. Tapio Salo sanoo:

    Silloin, kun tieteen poteroihin suojautuneet vastustavat ”huuhaata”, he esittävät, että ainoastaan teoreettisesti aukottomasti perustellut havainnot voidaan hyväksyä.

    Tällä kriteerillä jokseenkin kaikki tutkimukset ja ideat fysiikan ja kemian ulkopuolella määräytyvät epätieteellisiksi siis huuhaaksi.Syrjikäämme siis filosofiaakin (paitsi logiikat ja oppiteoriat). Siis Demokriitokset ja Brunot huuhaaukkoja vaikka sattumalta osuivatkin mietteissään ihan oikeille jäljille ja historiat ja sosialitieteet sekä biologiakin pitkälti huuhaata.

Vastaa käyttäjälle Lentotaidoton Peruuta vastaus

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *