Astrobiologiaa kautta aikojen
Perjantai-iltana Helsingin kirjamessuilla istuimme pienen hetken Suvi Syrjän kanssa yleisölavalla juttelemassa siitä mitä astrobiologia on. Tiedättehän, näitä perusasioita: Suvi avasi keskustelua arvelemalla että astrobiologia olisi aika uusi poikkiteteellinen tieteenala. Minä myöntelin että onhan se uusi nimike tietyn sorttiselle tieteelliselle pyrkimyksille – mutta kuitenkin se nousee ikivanhoista kysymyksistä. Ehkä juuri niistä ensimmäisistä kysymyksistä, joiden kautta oma lajimme on alunperin alkanut hämärästi tulla tietoiseksi omasta olemassa olostaan, tai minkään muunkaan olemassa olosta, tai mistään välittömästi oman elinpiirinsä ulkopuolella olevasta asiasta.
Ennen tuota tietoiseksi tulemistaankin tämän lajiset eliöt oli varmaan jo selvinnyt ihan mukavasti, siitä huolimatta että ne olivat pähkäillleet vain päivittäiseen selviytymiseensä liittyviä asioita: mistä löytyy ruokaa ja suojaa—mistä löytyy parittelukumppani – apua, miten pärjään luolaleijonille ja muille itseäni suuremmille petoeläimille???? Mistä löydän suojaa? Miten voisin metsästää tehokkaammin? Miten käytän tätä käteen osuvaa kiveä—tai mitä, voisikos sen muotilla paremminkin käteen sopivaksi? Nämä käytännön asiat näyttäytyivät jotakuinkin itsestäänselvyyksinä. Mutta sitten, jonakin kauniina päivänä, joku muinainen kaveri oivalsi että eihän kaikki olekaan niin itsestään selvää. Hän alkoi ihmetellä jotakin, hän kysyi jonkun MIKSI kysymyksen. Mikähän se sitten lienee ollutkaa, esimerkiksi, MIKSI tuli polttaa? MIKSI naaras synnyttää? MIKSI vesi virtaa uomassaan? MIKSI vuodenajat muuttuvat? MIKSI kaikki eläimet ja kaikki ihmiset ovat erilaisia, erikokoisia, eri näköisiä. MIKSI pitää alistua vahvemman edessä? MIKSI vanhenen?…. Kun alkaa ihmettelemään, niin kaikki asiat voivat alkaa näyttää aika ihmeellisille.
Emme tiedä milloin tämä ihmettely alkoi, milloin kysyttiin ensimmäinen MIKSI kysymys. Tapahtuiko se jo silloin kun iso-aivoinen apina keinui mukavasti sademetsän latvustoissa ja katseli allaan leviävää monimuotoista sademetsää? Liittyiko se kiinteästi siihen että nämä isot apinat joutuivat taitavasti liikkumaan hennoilla puiden oksilla, tai siihen että ne pitivät hauskaa keskenään ja murahtelivat toisilleen tiettyjä merkkiääniä? Vai alkoiko se vasta siinä vaiheessa kun sademetsä oli jo kadonnut, ja tämä porukka oli joutunut savannille harhailemaan.
Olot savannilla olivat jossakin vaiheessa niin mukavat että voitiin rauhassa istuskella tulen äärellä ja ihmetellä suuria asioita. Voitiin katsella pimeän yötaivaan tähtimerta ja tunnistaa tähtikuvioita. Ihmeteltiin syntymää ja kuolemaa, olemassa olon rajallisuutta. Tiettävästi, vanhimmat ihmis-vainajien hautaamiset tapahtuivat noin 100 000 vuotta sitten. Maailmassa oli paljon käsittämätöntä, ja sen kaiken luultiin olevan henkien ja näkymättömien jumalhahmojen hallitsemalle. Henget asuivat kaikenlaisissa luontokappaleissa. Noin 30 000 vuotta sitten ihminen itsekin alkoi muovoilla esineitä, ehkä jumal-symboleja. Nämä ainakin jo kertovat että ihmiset pohtivat syiden ja seurausten yhteyksiä.
Tähtitaivasta seuraamalla opittiin laskemaan ajan kulkua, vuoden kiertoa ja tärkeitä merkkipäiviä, ja niiden perusteella ajoitettiin myös uskonnollisia rituaaleja. Näistä tähtitaivaan havainnoista kertovat erilaiset kivitemppelit, jotulin tarhat pitkin Eurooppaa, Newgrange Irlannissa ja Stonehenge Englannissa, jotka on rakennettu ainakin 5000 vuotta sitten, tai aiemmin. Taivaan tähtitarhoja ehkä koetettiin yhdistää myös tutumpiin asioihin: ehkä ne ovat toisia maailmoita, ehkä sielläkin asuisi jotakin ihmisen kaltaisia olentoja. Varhaisille aboriginaaleille linnunradan tähdet olivat esi-isien leirinuotioita.
Muinaisten ihmisten mielenliikkeitä pystymme seurailemaan vain kansantarujen ja legendojen pohjalta. Ensimmäiset abstraktit ajatukset, ja ensimmäiset olemassaolon ihmettelyt syntyivät kuitenkin jo paljon ennen kuin ne muuttuivat myyteiksi ja uskonnoiksi (*).
Jossakin vaiheessa sitten, jopa yhteisesti uskottuja uskontojakin alettiin kyseenalaistaa. Joku varhainen filosofi alkoi ihmetellä mistä elämä on tullut, tai miksi ylipäänsä mitään on olemassa, mutta nämä kysymykset kuitenkin ovat jo varsin sofistikoituneen ajattelun tuotteita. Varhaisin tunnettu aineen olemassa oloa pohtinut eurooppalainen filosofi oli kreikkalainen Thales, joka eli 600 – 500 luvuilla, BC, toki aihetta on voitu muissa vanhoissa kulttuureissa pohtia jo paljon aiemminkin. Ilmeisesti pythagoralaiset ehdottelivat myös aurinkokeskeistä maailmankuvaa jo 300-luvulla, BC (https://fi.wikipedia.org/wiki/Aurinkokeskinen_maailmankuva); ajatus tuli tuolloin tyrmätyksi ja unohtui, siihen asti että Nikolai Kopernikuksen päätyi esittämään samaa mallia vuonna 1530. Galileo Galilei kannatti tätä mallia 1600-luvun alussa omien havaintojensa peruseella. Auktoritäärisen kirkon ankarasta vastustuksesta huolimatta se tuli lopulta hyväksytyksi Tyko Brahen ja Johannes Kepplerin tarkkojen havaintojen, ja lopulta Isaac Newtonin vuonna 1687 esittämien painovoima- ja liikelakien perusteella.
Tuo tieteellisen ajattelun historia osoittaa että tietoinen ihminen on kaikkina aikoina halunnut hahmottaa ja ymmärtää maailmaa, ja kyseenalaistaa asioita. Näistä samoista olemassaolon peruskysymyksistä juontaa juurensa myös astrobiologia. Viime vuosisadalta alkaen, ja yhä kiihtyvällä vauhdilla, tiede tutkii nyt sellaisia kysymyksiä kuin: Miten elämä on alkanut? Miten lajit ovat kehittyneet, ja minkälaisia lajeja täällä maan päällä on ennen elänyt? Millaisiin olosuhteisiin elämä saattaa sopeutua? Tiede osaa jo aika hyvin vastata myös sellaisiin kysymyksiin kuin miksi mitään ollenkaan on olemassa, miten eri aineet ovat syntyneet, ja miten tähdet ja planeettakunnat ovat syntyneet. Ainakin se antaa jo jonkinlaisia vastauksia, vaikkakaan ei välttämättämättä lopullisia.
Uusien tiedon tasojen avautuminen myös avaa koko ajan uusia, ja entistä vaikeampia kysymyksiä. Tällaisia kysymyksiä ovat mm. millaiset olosuhteet vallitsevat jossakin kaukana, joko varhaisella Maa-planeetalla, tai kaukaisella planeetoilla? Voisiko niissä osuhteissa olla jonkinlaista elämää? Jos niin, niin millaista, ja miten sitä voisi havaita. Antaako se jotakin signaalia itsestään… tai: mitä elämä ylipäätään on? Onko se välttämättä perusteiltaan samanlaista kuin tämä elämä minkä tunnemme täällä maan-planeetalla.
Nämä kysymykset ovat haastavia, monella tavoin. Tutkittavat kohteet ovat joko ajallisesti tai paikallisesti niin kaukana että sieltä on vaikea havaita yhtään mitään. Mikään tieteenala yksinään ei pysty ratkaisemaan näitä kysymyksiä, vaan ne ovat monitieteisiä. Tarvitaan kemistejä, biologeja, geologeja, ilmastotoeteilijöitä, planetologeja, tähtitieteilijöitä, ja kosmologejakin. Tarvitaan tiimityötä, että voidaan lähettää luotaimia pitkin aurinkokuntaa tutkailemaan olosuhteita eri planeetoilla ja kuilla, ja jopa ihmisiä tutkimaan lähimmän naapuri-planeetan pintaa.
Nuo mainitut kysymykset ovat sellaisia joita nyky-menetelmin voidaan kokeellisesti tutkia, ja tutkitaan, mutta astorobiologian keskusteluihin putkahtaa usein myös mahdottomiakin ajatuksia ja kysymyksiä. Eräs sellainen ajatus tähtien välinen matkustaminen, siis se että mitkään elävät olennot matkustaisivat tähtijärjestelmästä toiseen. Mahdottomia kysymyksiä taas ovat ne jos kysytään miten tekninen sivilisaatio voisi syntyä jossakin muualla maailmankaikkeudessa, tai onko muualla olemassa teknisiä ja pitkälle kehittyneitä sivilisaatoita. Näitä ei voi tietää, näistä puhuminen on pelkkää skifiä tai arvailua, tai uskon asioita. Me emme voisi havaita toista sivilisaatioita muuta kuin siten, että nappaisimme sellaisen lähettämän viestin. Tai ehkä, riittävän tehokkaalla avaruuskaukoputkella, siten että näkisimme valojen syttyvän jollakin planeetalla, tai näkisimme siellä jotakin muuta älyllisen lajin globaalia toimintaa, kuten ydinsodan.
Tuollaisia teknisen sivivilisaation merkkejä on haettu jo 1960 –luvulta lähtien (SETI: search for extraterrestrial intelligence), mutta mitään ei ole löytynyt. Jos niitä on olemassa, ne ehkä eivät halua tai välitä olla missään kosmisessa viestittelyverkossa, tai sitten niitä ei vain ole. Ehkä olemme ainoa tekninen laji havaittavisissa olevassa maailmankaikkeudessa.
Mutta palataanpa varsinaiseen astrobiologian määritelmään, eli siihen miten tämän alan johtava tutkimuslaitos NASA sen määritelee: astrobiologia tutkii elämän alkuperää, esiintymistä, kehittymistä ja tulevaisuutta maailmankaikkeudessa.
Elämän synnyn ja olemassaolon kysymyksi voimme tutkia täällä Planeetta Maassa, ja hiukan jo myös lähiplaneetaltakin. Mutta kysymys elämän tulevaisuudesta on meille outo. Tulevaisuus kuitenkin on lähellä, se alkaa joka päivä, tässä ja nyt – se syntyy kaikesta siitä mitä tänään tapahtuu. Tämän ajannuolen suuntaan meillä ei tunnu olevan paljoakaan tutkimusintressiä. Saisi olla, jos halutaan että se on olemassa.
*PS. Ei ihminen kylläkään ainoa analyyttisesti ajatteleva laji ole. Katsokaapa vaikka https://www.youtube.com/watch?v=ZerUbHmuY04
Menikö linnuilla ja nisäkkäillä älyn kehittymiseen nykyiselle tasolle suunnilleen yhtä pitkä aika?
Maalla, vedessä ja ilmassa !
Mielestäni varislinnut, delfiinit ja simpanssit ovat älykkyyden suhteen lähimain samalla tasolla.
Tuo on kyllä kiintoisa pointti. Ihan näin mutu-tuntumalla voisi tehdä sellaisen johtopäätelmän että se olisi sitten sellainen perustaso mille selkärankaiset monesti päätyvät…. TAI, että se on sellainen perustaso älykkyyttä ja teknologiaa mitä eliöt ilman puhetta, kommunikaatiovälineita, käsiä, ja tulen kanssa työstettyä metallurgiaa pystyvät ilmentämään – siitä huolimatta että mielessään voisivat ihmetellä vaikka kuinka suuri olemassaolon kysymyksiä.
Pitää siis sanoa tähän että onhan tosi onnekasta olla ihminen, kun on käytössä kaikki nämä välineet ajatella, oppia ja kommunikoida.
Käsittämättömän onnekkaita. Jos vertaa elämän kehitystä vuorokauteen, ihmisen tietoisuus on viimeisten minuuttien tulokas, vaiko sekuntien.
No jos ajatellaan että ihmisen laji olisi ollut tietoinen 200 000 vuoden ajan (siin noin Homo sapiensin iän ajan), niin se olisi 0,5 /100 000 osaa elämän olemassaolon 4 miljardin vuoden ajasta. Kun vuoden pituus on 31536000 sekunttia, niin tuo tietoisuuden olemassaolon aika olisi viimeiset noin 4 sekunttia.
Toisaalta älykkyyden tasoja vertaillessamme meillä on taipumus verrata ihmisen älykkyyteen. Mutta voisiko olla älykäs aivan toisella tavalla? Mutkikkaista aivoista on myös haittaa, ne ovat hitaat. Esimerkiksi metsässä lentävä lintu joutuu tekemään salamannopeita navigointiratkaisuja, jotka meille olisivat aivan mahdottomia. Sen aivot ovat siis suorituskykyisemmät siihen ympäristöön, tietenkin sen lisäksi että painavat ja paljon energiaa kuluttavat aivot muutenkin olisivat haitaksi. Kun mennään vielä kauemmas meille tutusta elämäntavasta, voidaan miettiä vaikka metsän puiden ja sienten muodostamaa tietoverkkoa. Miten määrittelisimme sen älykkyyden tason? On helppo sanoa, että se ei ole älyä, vain kemiaa, mutta sitähän meidänkin älymme on.
Ehdottomasti, olet oikeassa. Eliökunnassa on paljon ja monenlaista älykkyyttä — lähes kaikki eläinlajit osaavat toimia hirmu fiksusti omassa elinympäristössään ja -strategiassaan. Esimerkiksi hämähäkit: suunnittelevat juuri oikean kokoisia verkkoja, juuri sopivaan käytävään, juuri sopivan mallisia ja sopivan tiukkoja juuri sille riistalle mitä haluavat pyytää… vaikka ovat lähes sokeita, ja aivot — onko niitä ollenkaan? Ehkä käyttävät seittiä jonkinlaisena aistinelimenä…
Meillä ei tosiaan tällä hetkellä ole tiedossa toimivaa keinoa matkustaa tähtiin. Starshot-hankkeen laserpurjekonsepti ei siihen taivu, monestakin syystä, ainakaan siinä muodossa missä se yleensä esitetään.
Tähtimatkustusta ei kuitenkaan kannata sulkea pois universaalisti. Usein esitetään argumentti että tähtimatkustus, tapahtuipa se miten hyvänsä, vaatii välttämättä paljon energiaa koska nopeasti liikkuvalla kappaleella on suuri liike-energia. Kuitenkin jos olisi olemassa negatiivista massaa, alus voisi koostua 50-prosenttisesti negatiivisesta ja 50-prosenttisesti tavallisesta massasta. Kun alus liikkuu, sen liike-energia ja liikemäärä ovat nollia, joten liiketilan muutos ei vaadi lainkaan energiaa (tai käytännössä vaatisi vähän, koska prosentit eivät olisi tarkkoja). Päinvastoin energiaa olisi vapautunut runsaasti siinä vaiheessa kun aluksen ruumassa oleva negatiivinen painolastimassa oli tuotettu.
Negatiivinen massa olisi standradimallin ulkopuolella olevaa fysiikkaa ja sellaisena spekulatiivista. Spekulaatiolle on kuitenkin siinä mielessä olemassa motivaatio että tiedämme maailmankaikkeuden laajenevan kiihtyvästi, ja ilmiötä ei osata selittää. Joten jotain standardimallin ulkopuolista fysiikkaa lienee olemassa.
Onhan taas kiehtova näkökulma. Siis voi hyvinkin olla niin että eihän me vielä ymmrreta paljon mistään, paljon mitään. Minun on parasta heretä sanomasta mistään että se on mahdotonta.
On jo valmistettu nestettä, jolla on ikään kuin negatiivinen massa. Työnnettäessä sitä voimalla se kiihtyykin työntävän voiman vastaiseen suuntaan. Vaikuttaa siltä, että kokeen tekijät uskovat tuloksiinsa. Ilmiön avulla voisi ehkä selittää pimeän energian ja muitakin asioita kosmologiassa.
https://news.wsu.edu/2017/04/10/negative-mass-created-at-wsu/
Hmmm… mäyttää kyllä siltä että tuota massaa olisi toivottaman vaihea hallita missään käytännön sovelluksessa, kuten avaruusmatkailussa.
MIKSI joku ilmiö tapahtuu niin kuin tapahtuu? Tähän ydinkysymykseen vastasi kattavasti Maupertuis jo 1700-luvun alkupuolella. Kaikki ilmiöt tapahtuvat yleisen luonnonlain, Maupertuis’in keksimän pienimmän vaikutuksen periaatteen mukaisesti. Tiivistäen periaate sanoo, että kaikki tapahtumankulut etenevät siten, että energia pienentyy mahdollisimman nopeasti.
Tämä laki on eri kuin nykyfyysikoiden käyttämä samanniminen periaate, koska se mahdollistaa ympäristöolosuhteiden jatkuvan, yleisesti väistämättömän muuttumisen. Tästä johtuen se ei miellytä montakaan fyysikkoa, eikä siitä juuri puhutakaan, koska toisin kuin nykyfysiikan lait se tekee tarkat ennusteet mahdottomaksi.
Elävien olentojen toiminta perustuu samaan sääntöön kuitenkin niin, että niiden täytyy jatkuvasti vaihtaa toimintamoodiaan ympäristössä tapahtuvien muutosten kanssa ihanteellisesti toimivaksi. Siis tässäkin pätee täsmälleen sama Maupertuis’in pienimmän vaikutuksen periaate toteutuen eliön usein äärimmäisen monimutkaisen hermoston ja muun fysiologian ohjaamana.
https://www.mv.helsinki.fi/home/aannila/arto/luonnonlait.pdf
Tuo lähettämäsi linkki ei avaudu. Vastaako tuo ajatus nyt termodynamiikan toista päässäntöä
https://docplayer.fi/44690773-Ikaantyvien-yliopiston-luentosarjassa-jyvaskyla.html
Tässä toinen mahdollisuus päästä Annilan ko. artikkeliin ”Selittävätkö luonnonlait kaiken?”
Least Action Principle Maupertuis’in antamassa muodossa hallitsee paitsi suljettuja, myös avoimia systeemejä ja on siten ehkä yleisempi kuin termodynamiikan 2. pääsääntö. Osmo Pekonen kertoo siitä
https://journal.fi/tt/article/view/56921
Luulen, että fysikaalisten lakien tai periaatteiden kyky kuvata elävien olentojen toimintaa on aika rajallinen silloin kuin kyse on vähääkään tietoisemmista olennoista. Enkä tässä kiellä ollenkaan sitä etteikö fysiikka asettaisi elämälle tietyt raamit (entropia, jne). Mutta miten Maupertuisin periaatteella kuvataan esimerkiksi ihmistä, joka on päättänyt vuoden päästä kiivetä Mount Everestin huipulle, ja sitten myös tekee sen? Mitä hän siinä silloin minimoi?
.” Mutta miten Maupertuisin periaatteella kuvataan esimerkiksi ihmistä, joka on päättänyt vuoden päästä kiivetä Mount Everestin huipulle, ja sitten myös tekee sen? Mitä hän siinä silloin minimoi?”
Arvelen tällä hetkellä, että luonnon energiatapahtumat tapahtuvat usein hyvin monessa vaiheessa, joissa kussakin energiaero pienenee eri tavoin kuitenkin joka vaiheessa Maupertuisin periaatetta noudattaen. Kun tietoisuutta ei esiinny, edellisen vaiheen lopussa vallinneet arvot ja vastassa olevan luonnon piirteet toimivat uuden kehittyvän tilan alkuehtoina.
Tietoisuus (ihmisen tai eläimen) muuttaa asian erittäin monimutkaiseksi, koska kokonaisuuden vaiheet seuraavat toisiaan hyvin tiheästi tietoisuuden tilan alati muuttuessa ja aiheuttaessa suuria tietoisuusperäisiä, aina uusista aistivaikutelmista, mielteistä jne. johtuvia muutoksia uuden vaiheen alkuehtoihin.
Oma ongelmansa on, vallitseeko Maupertuisin periaate joka hetki aivojen ja luonnon yhtenäisjärjestelmässä vai kahdessa erillisessä järjestelmässä. Veikkaan kahta erillistä järjestelmää.
Alkuehtojen ja energiaerojen vaihtuessa vaihe vaiheelta tarkkoja tuloksia on mahdoton saada. Maupertuisin antamassa muodossa least action principle jäänee lähes aina filosofiseksi näkemykseksi tapahtumista. Jos pysytellään suppeassa tapahtumavälissä, jossa energiaero ei oleellisesti muutu, päädytään fysiikassa nykyisin käytössä olevaan pienimmän vaikutuksen periaatteen muotoon.
En oikein saa tästä kiinni ollenkaan — vaikka luulisin että ihmisen tekemän ajatukset ja toimenpiteet, kaikki mitä se tällä planeetalla tekee, eivät suinkaan noudata tuota pienimmän toiminnan periaatetta… paremminkin päinvastoin.
Monien tähtien elämänvyöhykkeillä sijaitsevat kiviplaneetat, joilla on ajateltu olevan mahdollisuuksia elämälle, omaavat uusien tutkimusten mukaan niin myrkyllisen ilmakehän, että elämä niillä on mahdotonta. Meidän planeettamme elämineen osoittautuu siis yhä harvinaislaatuisemmaksi. Ja vieraan elämän olemassaolo ehkä yhä enemmän uskonvaraiseksi.
https://www.avaruus.fi/uutiset/astrobiologia/maapallon-harvinaislaatuisuus-vahvistui-monilla-muilla-planeetoilla-on-myrkyllinen-kaasukeha.html
Tähän liittyen: ”Auktoritäärisen kirkon ankarasta vastustuksesta huolimatta …”
mielenkiintoista luettavaa:
https://historyforatheists.com/2018/07/the-great-myths-6-copernicus-deathbed-publication/
Siis tuon blogin ylläpitäjä on itsekin ateisti, mutta kyllästynyt kaikkein mustavalkoisimpaan historian uudeksikirjoittamiseen aatteen nimissä.
Ja Giordano Brunosta, jonka nimi usein myös mainitaan:
https://historyforatheists.com/2017/03/the-great-myths-3-giordano-bruno-was-a-martyr-for-science/
Niin,elämä on ihmeellistä! Vain Kaikkivaltias Jumala voi luoda näin ihmeellisen maailmankaikkeuden. Hänen asiansa on,onko Hän luonut elämää muualle maailmankaikkeuteen. Onhan se mahdollista,mutta myös se,ettei ketään muita ole kuin me.