Kosmokseen kirjoitettua

Vapaus, sivistys, itsehallinto

19.2.2020 klo 15.22, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Juttelen maanantaina 2.3. kello 17 Tiedekulmassa tutkimuksen vapaudesta, sivistyksestä ja itsehallinnosta yliopistolla tilaisuudessa. (Facebook-tapahtuma tässä.)

Mukana paneelissa ovat myös Helsingin yliopiston kansleri Kaarle Hämeri, opiskelijavaikuttaja Sanni Lehtinen sekä kansanedustajat Atte Harjanne (vihr), Veronika Honkasalo (vas) ja Jouni Ovaska (kesk).

Keskustelua alustavat Tampereen yliopiston konsistorin jäsen Hanna Kuusela, Oulun yliopiston hallituksen jäsen Petri Lehenkari ja Helsingin yliopiston hallituksen jäsen Jukka Kekkonen.

Tapahtuman kuvaus on seuraava:

Toteutuuko tutkimuksen vapaus? Mitä tieteellinen ja taiteellinen sivistystehtävä vaatii? Entä kenelle kuuluu itsehallinto nyky-yliopistoilla? 

Tilaisuudessa keskustellaan yliopistojen johtamisesta ja yliopistodemokratiasta, sivistyksen merkityksestä sekä tutkimuksen ja opetuksen vapaudesta yliopistojen arjessa kymmenen vuotta uuden yliopistolain hyväksymisen jälkeen.

Tilaisuuden järjestävät yhteistyössä Helsingin yliopiston valtiotieteellinen tiedekunta, Kohti parempaa yliopistomaailmaa -tutkimushanke (Tampereen yliopisto), Politiikasta-lehti, tiede- ja tietokirjakustantamo Vastapaino sekä Yliopistokäänne.

Sattuman kauppaa

30.1.2020 klo 21.58, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Olen kirjoittanut tutkimusrahoituksen hakemisen ongelmista lähinnä hakijan näkökulmasta. Ajattelin nyt katsoa asiaa enemmän arvioijan vinkkelistä. Olin viime syksynä, ja sitä ennen vuonna 2015, Helsingin yliopiston kolmivuotisten tutkimusmäärärahojen arviointipaneelissa, joten käytän sitä esimerkkinä. Olen arvioinut hakemuksia ja tutkijoita myös Etelä-Afrikan kansalliselle tutkimussäätiölle, Iso-Britannian Royal Societylle ja Puolan kansalliselle tiedekeskukselle.

Helsingin yliopiston kolmivuotinen tutkimusmääräraha on 50 000 € vuodessa, mikä kattaa yhden jatko-opiskelijan palkan (plus matkakuluja ja muita pieniä kuluja kuten julkaisumaksuja) tai melkein yhden väitelleen tutkijan palkan. Vuonna 2019 rahaa oli jaossa yhteensä 2.55 miljoonaa euroa.

Hakemukset jaetaan tiedekunnan mukaan paneeleihin, joissa on 4-6 jäsentä. Ensimmäisellä kierroksella paneeli valitsee jatkoon lupaavimmat hakijat, joilta pyydetään tarkempi hakemus. Toiselle kierrokselle selvinneet paneeli laittaa paremmuusjärjestykseen. Yliopiston tutkimusneuvosto antaa paneelien lausuntoihin nojaten ehdotuksen rehtorille, joka tekee päätöksen rahan saajista.

Arviointi tehdään Helsingin yliopiston henkilökunnan voimin. Tässä on se hyvä puoli, että rahaa ei mene ulkoisten arvioijien matkakuluihin ja palkkioihin, vaan kaiken budjetoidun rahan voi antaa määrärahoina. Tietysti hakemusten arviointiin kuluva työaika on poissa muista tehtävistä (erityisesti tutkimuksesta, josta joustavimpana leikataan ensimmäiseksi), mutta en tiedä paljonko tätä huomioidaan rahoitusinstrumenttien tehokkuutta arvioidessa.

Huono puoli on se, että koska tutkimusyhteisö on tiivis, monet paikallisista tutkijoista jotka ovat päteviä arvioimaan tietyn hakemuksen tieteellisiä ansioita ovat siihen myös jäävejä. Kun hakemuksia tulee monelta alalta ja tutkimuskohteet ovat erikoistuneita, paneelin jäsenet joutuvat arvioimaan hakemuksia aiheista, joista he eivät tiedä mitään. (Mainittakoon, että Suomen Akatemia käyttää ulkomaisia arvioijia, joista ainakin osa on alan asiantuntijoita.)

Niinpä kaikkein tärkeimpiä asioita, kuten miten ehdotus sijoittuu tutkimuksen kentälle, miten merkittävä tutkimuskysymys on ja millaista edistystä siinä voi odottaa, voi usein ottaa huomioon vain hyvin rajallisesti. Omalta osaltani voin sanoa, että oli poikkeus, kun pystyin arvioimaan hakemuksen tieteellisiä ansioita. Usein voi vain luottaa hakijan esittämiin väitteisiin työn tärkeydestä, mikä palkitsee suuret puheet, ei realistisia arvioita.

Hakemuksia sitten arvioidaan niiden asioiden perusteella mitä ymmärretään, kuten hakijan numeerisesti mitattavat ansiot (julkaisujen määrä, aiemmat apurahat, kokemus tutkimusryhmien johtamisesta) ja se miten selvästi hakemus on kirjoitettu. Tässä voivat nousta tärkeiksi sellaiset seikat, jotka ovat tutkimuksen tekemisen kannalta aivan yhdentekeviä, kuten onko aikataulu yksityiskohtainen ja onko siitä Gantt-kaavio.

Toissijaisiin seikkoihin nojautumista pahentaa se, että laadukkaita hakemuksia on paljon enemmän kuin niitä, joita voidaan rahoittaa, ja jotenkin hakemukset pitää erottaa toisistaan.

On nurinkurista, että rahahakemuksia arvioidaan paljon epämääräisemmin ja sattumanvaraisemmin kuin tieteellisiä artikkeleita, vaikka tutkimusrahoituksen saaminen on tutkijalle paljon merkittävämpi meriitti kuin artikkelin julkaiseminen tietyssä lehdessä.

Artikkelien vertaisarviointiin kuuluu kirjoittajan ja arvioijan välinen dialogi. Minulle on artikkelin vertaisarvioijana käynyt niin, että olen virheellisesti luullut artikkelissa olevan ongelman, ja kirjoittaja on voinut osoittaa, että olen väärässä. Tämä siitä huolimatta, että kyse on artikkeleista, joiden alan tunnetun hyvin ja joiden arviointiin käytän enemmän aikaa kuin rahahakemusten (en usko olevani tässä yksin). Tutkimusrahoituksen kohdalla on sen sijaan yleinen käytäntö, että hakija ei voi kommentoida arvioita, eikä välttämättä edes saa niitä tietoonsa.

Niinpä hakuprosessissa on paljon satunnaisuutta, ja on kyseenalaista, tuottaisiko samojen hakemusten arvioiminen eri paneelilla samaa tulosta. Toistettavuuden parantaminen, esimerkiksi antamalla mahdollisuus kommentoida arvioita, kuitenkin lisäisi ennestään hakemusprosessiin meneviä resursseja, ja niitä kuluu jo nyt kohtuuttomasti.

Edellisen merkinnän kohdalla kysyttiin, mikä sitten olisi ratkaisu. Erilaisia rahoitusmalleja on pohdittu, ja kilpaillun rahoituksen osuus on iso kysymys, jota olisi syytä miettiä. Mainitsen tässä vain neljä pientä ehdotusta.

Ensinnäkin, aiempaa tutkimusrahoitusta ei pitäisi käyttää mittarina tutkimusrahoitusta ja työpaikkoja jaettaessa. Tutkijoiden vertaaminen ei ole helppoa, joten on houkuttelevaa ulkoistaa vastuu aiemmille arvioijille. Rahoitusprosessien tulokset ovat kuitenkin epäluotettava mittari, koska ne eivät ole toistettavissa. Tutkijoilla on paljon erilaisia meriittejä: artikkelien sisältö, lukumäärä ja julkaisukanavat, puheiden sisältö, lukumäärä ja pitopaikat, artikkelien saamien viitteiden määrä, edelliset työpaikat, opetuskokemus, palkinnot ja niin edelleen. Näistä tutkimusrahoituksessa lienee eniten satunnaisuutta.

Toisekseen, jatko-opiskelijoiden rahoitus pitäisi saada vakaalle pohjalle ja hoitaa keskitetysti, ei jättää sitä ohjaajien hakemusten ja apurahojen varaan. Sattumanvaraisuutta ja epävarmuutta rahoituksessa tulisi muutenkin vähentää. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta on viime vuosina antanut rahaa hakijoille, jotka menestyvät Suomen Akatemian tai Euroopan tutkimusneuvosto ERC:n hauissa, mutta eivät saa rahoitusta. Tämä on esimerkki siitä, miten voidaan välttää raskas hakuprosessi käyttäen olemassa olevia (sinänsä ongelmallisia) arvioita. Käytäntö myös lieventää sitä ongelmaa, että jos rahaa ei saa, hakemukseen käytetty aika on mennyt hukkaan.

Kolmannekseen, arvioijia tulisi kouluttaa ja ohjeistaa paremmin. Nykyään käytetään yhä enemmän aikaa siihen, että tutkijoita koulutetaan kirjoittamaan hakemuksia, mutta niiden arvioijilla ei välttämättä ole mitään koulutusta tehtävään. Opastuskin on usein puutteellista.

Vuonna 2015 huomautin siitä, että yliopisto ei antanut ohjeita sukupuolen huomioimiseen hakemuksia arvioidessa: pitäisikö yhtä hyvien hakemusten kohdalla suosia hakijaa, jonka sukupuoli on alalla aliedustettuna vaiko ei? Nyt neljä vuotta myöhemmin ohjeita ei vieläkään ollut. Myöskään omien ennakkoluulojen tunnistamisesta ei ollut mitään ohjeita. Kysyttäessä kerrottiin, että tutkimusneuvosto hoitaa sukupuolikysymyksen. Mutta sinne mennessä hakemukset ovat käyneet jo läpi yhden leikkurin, eikä pois jätettyjä hakemuksia voi ottaa huomioon. Diversiteettin ja tasapuolisuuden parantamiseen tähtäävät käytännöt –mitä ne ovatkaan– pitää toteuttaa kaikilla tasoilla, ensimmäisistä arvioista alkaen.

Neljännekseen, olisi syytä tunnustaa tutkimusrahoitukseen liittyvä satunnaisuus. Koska arvioissa on joka tapauksessa paljon satunnaisuutta, voisi säästää aikaa ja vaivaa tekemällä prosessista avoimesti satunnaisen. Paneeli voisi karsia pois huonot hakemukset ja rahansaajat voitaisiin arpoa jäljelle jääneiden joukosta – mahdolliset painotukset tieteenalojen, sukupuolen ja muiden tiedepoliittisten seikkojen huomioimiseksi on helppo ottaa arvonnassa huomioon.

Fysiikan instituutti FQXi jakoi vuodesta 2006 alkaen pieniä apurahoja tällaisella menetelmällä, mutta nyt järjestelmä on ilmeisesti muuttunut. Nature raportoi, että muutkin rahoittajat ovat käyttäneet arvontaa, esimerkiksi Uuden-Seelannin terveystutkimusneuvosto ja Sveitsin kansallinen tiedesäätiö SNSF.

Arvonta säästää hakemusten tekemiseen ja arvioimiseen menevää aikaa ja vähentää ennakkoluulojen merkitystä. Samalla on mahdollista vetää raja siitä, ketkä pääsevät toiselle kierrokselle (eli arvontaan) vain hakemusten laadun perusteella. Nykyään toiselle kierrokselle otettavien hakemusten määrä on rajattu, joten oleellisesti yhtä hyvältä vaikuttavat hakemukset voivat päätyä tai olla päätymättä jatkoon, koska jokseenkin yhtä hyviä hakemuksia on paljon.

Naturen artikkelissa mainitaan myös vähemmän ilmeinen hyöty: kun kaikki tietävät, että rahan saaja on päätetty avoimen sattumanvaraisesti (toisin kuin nykyään, missä kyse on peitellystä sattumanvaraisuudesta), rahan saamista ei pidetä yhtä isona meriittinä. Täten saajat eivät pidä itseään niin paljon muita parempina – ja oletettavasti rahatta jääminen ei ole yhtä paha isku. Rahoituspäätökset kun ovat omanarvontuntokysymyksiä, vaikka tietäisi, että päätökset eivät luotettavasti mittaa pätevyyttä.

Rahoituksen arpominen vaikuttaa mielekkäältä vaihtoehdolta silloin, kun päteviä hakijoita on selvästi enemmän kuin myönnettäviä määrärahoja, ja luotettava erottelu niiden välillä vaatisi merkittävästi enemmän resursseja kuin mitä siihen ollaan valmiita laittamaan tai on mielekästä laittaa. Tämä on Helsingin yliopiston kolmivuotisten määrärahojen tilanne.

Ei ole selvää, tuottaisiko arvonta parempia tuloksia kuin nykyinen järjestelmä. Vastaavasti ei ole selvää, onko nykyinen järjestelmä parempi kuin arvonta. Tutkimusrahoituksen järjestelmät eivät ole evidence-based, eli ne eivät perustu tutkittuun tietoon ja kattaviin arvioihin eri vaihtoehdoista, joissa kaikki tekijät (kuten hakemuksiin käytetty aika ja niissä vaaditun liioittelun vääristävät vaikutukset) olisi huomioitu.

Kun hakijoille laaditaan entistä enemmän mittareita, olisi syytä kiinnittää huomiota siihen, mitä ne mittaavat ja kuinka luotettavia niiden tulokset ovat.

Lyijyä ja painoja

12.1.2020 klo 18.42, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Francis Baconin teoksen Novum Organum ilmestymisestä tulee tänä vuonna kuluneeksi 400 vuotta. Olen mielelläni siteerannut Baconin siinä esittämää huomiota, että totuus kehkeytyy ennemmin virheistä kuin sekaannuksesta. Kun tein niin taas viime syksyn kurssilla Fysiikkaa runoilijoille, ajattelin, että pitäisi varmaan lukeakin kirja. (Puhuin kirjasta hieman marraskuussa Kauniaisten musiikkijuhlilla.)

Novum Organum on tieteenhistorian keskeinen teksti. Nimi tarkoittaa uutta työkalua, ja kirjassa Bacon hahmottelee uudenlaista tapaa ymmärtää maailmaa, nimittäin (nykykielellä ilmaistuna) tieteellisiä menetelmiä ja luonnontieteellistä maailmankuvaa. Bacon oli protofyysikko: hänen ideansa ja käytäntönsä eivät olleet vielä fysiikkaa, ja niissä oli keskeisiä puutteita. Mutta hänen tekstinsä oli tärkeä harppaus matkalla filosofiasta luonnontieteeseen.

Kirjan alkupuolen kantava teema on antiikin filosofien ja heidän ihailijoidensa haukkuminen. Onkin hauska huomata, että fyysikoiden ylenkatsova asenne filosofeihin on vanhempi kuin fysiikka. Bacon jakaa filosofit ”kahteen perheeseen” joista yksi löytää uutta tiedettä ja toinen (kenties siksi, Bacon anteeksiantavasti kertoo, että sen jäsenet ovat kiireisiä tai tyhmiä) vain selittää sitä. Tämä tuo mieleen C.P. Snow’n noin 300 vuotta myöhemmin kirjoittaman valituksen siitä, miten älyköt ovat jakautuneet ”kahteen kulttuuriin”, luonnontieteelliseen ja humanistiseen.

Bacon vertaa sitä, miten filosofisiin pohdintoihin nojaava luonnon ymmärtäminen oli polkenut antiikin ajoista paikallaan siihen, miten käsityöt, metallityöt, kellojen tekeminen ja muu teknologia oli edistynyt. Myös tutkimusmatkat osoittivat, että maailma on antiikin ideoita laajempi ja siinä oli uutta löydettävää.

Teksti kertoo muutoskaudesta, jolloin horisontit avautuivat. Fysiikan sanastoa ei vielä ollut, ja Bacon lainaa sanoja oikeustieteestä (vieläkin puhutaan fysiikan laeista), kieliopista, tähtitieteestä, valtiotieteestä (fysiikan hyödyntäminen näyttäytyy samanlaisena valloittamisena ja alistamisena kuin valtioiden tutkimusmatkat ja vallankäyttö) ja lääketieteestä.

Bacon peräänkuuluttaa auktoriteettien hylkäämistä ja pidättyneisyyttä kannan ottamisessa ennen kuin asioista on kunnollista tietoa. Bacon kirjoittaa toivovansa, että hänen ideoidensa seuraajia ei muisteta siitä, että he olisivat tehneet mitään suurta, vaan siitä, että he antoivat vähemmän arvoa asioille, joita pidetään suurina. Bacon on armoton kuvatessaan aikansa tieteen tilaa: ”Nykyinen ihmisten ajattelu on romukasa, joka on rakentunut monista uskomuksista ja sattumuksista, sekä lapsellisista käsityksistä, joita imimme varhaisina vuosinamme.”

Vastalääkkeeksi Bacon korostaa asioiden yksityiskohtaista tarkkailua, havaintojen laajaa kirjaamista muistiin, sekä havaintojen tekemistä ideoiden pohjalta ja ideoiden tarkistamista havainnoilla. Havaintojen käyttäminen maailman ymmärtämisessä ei ollut uusi idea. Bacon kuitenkin oivalsi, että kannattaa erikseen järjestää tilanteita joita havaita (esimerkiksi lämmittää ilmaa leilissä) – eli tehdä kokeita.

Idea kokeista oli niin uusi, että Bacon käyttää sekaisin sanoja koe ja kokemus, erottelematta kielessä välittömiä kokemuksia ja niiden heikkouksia välttämään pyrkiviä järjestelyitä.

Bacon jakaa kokeet kahteen joukkoon: niihin, joiden tuloksista on välitöntä hyötyä ja niihin, jotka kantavat hedelmää vasta myöhemmin. Hänen varoituksensa ajatella pitkää aikajännettä ja olla panostamatta vain edellisiin pikavoittojen toivossa tuntuu kaukonäköiseltä. Bacon oli aikaansa edellä myös korostaessaan instituutioiden ja ihmisryhmien merkitystä kokeiden tekemisessä, ottaen mallia laivanrakennuksesta ja muusta teknologisesta toiminnasta, mikä oli perinteiselle filosofiselle lähestymistavalla vierasta. Bacon myös teroittaa laitteiden (kuten mikroskoopin ja teleskoopin) tärkeyttä havaintojen laajentamisessa välittömien aistikokemusten tuolle puolen. Tässä ollaan sittemmin edetty alueille, joista Bacon ei osannut edes uneksia: nykyään tiedämme, että suurin osa maailmankaikkeudesta on meille näkymätöntä, ja on selvää, että kokeita voi tehdä vain laitteilla.

Bacon pitkät luettelot havainnoista ja niihin liittyvistä kysymyksistä osoittavat miten vähän tuolloin tiedettiin asioista jotka ovat nykyään itsestään selviä. Bacon ei esimerkiksi tee eroa lämmön ja lämmön kokemuksen välillä – niinpä käteen lämpimältä tuntuva turkki on hänelle samanlainen lämmön lähde kuin nuotio. Henget ovat vielä keskeinen tapa ymmärtää aineen ominaisuuksia, vaikka ne tuntuvat jo riisutuilta yliluonnollisesta painolastista. Teksti ei avaa vain sitä, miten paljon nykyään tiedämme, vaan myös sitä, miten pieni määrä käsitteitä selittää paljon. Esimerkiksi se, että ilma koostuu hiukkasista selittää äänen, lämmön, paineen ja sen miksi jotkut asiat nousevat ylös tai painuvat alas, mutta Baconin aikaan nämä olivat kaikki erillisiä kysymyksiä.

Bacon ajatteli, että totuuden saa selville tekemällä kattavasti kaikenlaisia havaintoja ja nousemalla niiden avulla tikas kerrallaan, vailla tarvetta filosofisille oletuksille ja teorioille. Yksittäisistä havainnoista ei kuitenkaan ole mahdollista selvittää yleisiä lakeja ilman oletuksia, sen enempää filosofiselta kannalta kuin käytännössä.

Teoreettisessa fysiikassa puhutaan nykyään kahdesta lähestymistavasta, bottom-up ja top-down, eli pohjalta ylös ja huipulta alas. Edellinen on lähellä Baconin ideaa siitä, miten ymmärrys rakennetaan etenemällä siitä, mitä voimme nyt havaita. Jälkimmäisessä lähdetään teoreettisista ideoista, jotka ovat kaukana siitä mitä tiedämme todeksi.

Fysiikassa on edetty molempia reittejä; yleinen suhteellisuusteoria ja kosminen inflaatio ovat esimerkkejä ideoista, jotka kehitettiin kaukana tunnetusta fysiikasta ja havainnoista, mutta jotka ovat olleet erittäin ennustusvoimaisia. Baconilta puuttunut pala, joka on tehnyt tämän mahdolliseksi, on matematiikan käyttäminen teorioiden täsmälliseen ilmaisemiseen ja kehittämiseen. Tämä vallankumous alkoi pian Baconin jälkeen, ja vuonna 1687 Isaac Newton julkisti ensimmäisen fysiikan teorian, klassisen mekaniikan.

Matemaattisilla malleilla on omat rakenteensa, jotka eivät vain tiivistä havaintoja ja ennusta uusia, vaan myös kanavoivat ajattelua tiettyihin suuntiin ja sulkevat toisia pois. Bacon tunsi hyvin sen ongelman, että arkiajatteluun perustuvat filosofiset pohdinnat voivat harhautua minne sattuu, koska ei ole rakennetta niitä ohjaamaan:

”Meidän ei tarvitse antaa ihmisten ymmärrykselle siipiä, vaan ennemmin lyijyä ja painoja, jokaisen hypähdyksen ja pyrähdyksen hillitsemiseksi. Eikä tätä ole ennen tehty; mutta kun se on tehty, voimme toivoa tieteeltä enemmän.”

Matemaattisia rakenteita on toki lukuisia, ja huipulta alas kulkeva reitti voi juuttua paikalleen, jos on valinnut rakenteen, joka ei kuvaa todellisuutta tai jossa on vaikea edetä, kuten säieteorian multiversumipohdinnat osoittavat.

Baconin esittämä kokeellinen ja rationaalinen tarkastelutapa tuntuu nykynäkökulmasta ilmeisen yksinkertaiselta. Se, miten myöhään nuo ideat keksittiin kertoo kuitenkin, miten vaikea ne oli löytää. On hankala vieroittua siitä, mitä on oppinut ja vaikea kehittää uutta mittatikkua, jolla arvioida ajattelun perusteita. Tässä ympäristön vaikutus on keskeistä: ihmisen ajattelu kasvaa suhteessa muihin ihmisiin ja tieteen edistys kietoutuu yhteiskunnan kehitykseen.

Baconin lukeminen muistuttaa myös siitä, että tieteellinen maailmankuva on lähestymistapa totuuden selvittämiseen, ei kokoelma lausuntoja siitä, mikä on totta.

Tiedeuutisten knopit

31.12.2019 klo 00.20, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Vuodenvaihteen ratoksi maamme suurin julkinen media Yle tarjoaa ”perinteisen” tiedevisan, jossa voi testata ”ovatko tiedeuutisten knopit hallussa”. Kysymys 8/15 on seuraava:

Pimeää ainetta tutkiva Tommi Tenkanen on esittänyt maailmankaikkeuden alun tapahtumille tavanomaisesta käsityksestä poikkeavaa järjestystä. Millaista?

A) Ensin tapahtui maailmankaikkeutta rajusti laajentanut kosminen inflaatio ja vasta sen jälkeen tapahtui kuuma alkuräjähdys.

B) Ensin oli kuuma alkuräjähdys, joka muuttui kylmän alkuräjähdyksen kautta kosmiseksi inflaatioksi.

C) Maailmankaikkeus räjähti kerralla lähes nykyiseen kokoonsa.

Tämä on varoittava esimerkki tiedeuutisoinnin vastuuttomuudesta. Tommi Tenkanen ei ole esittänyt mitään yllä olevista vaihtoehdoista – ja mikä pahempaa, ne ovat kaikki harhaanjohtavia.

Termillä ”alkuräjähdys” saatetaan viitata joko maailmankaikkeuden alkuun, nykyisen aineen syntyyn kosmisen inflaation lopussa tai sarjaan inflaation jälkeisiä tapahtumia. (Asiaa on puitu täällä ja täällä; selkeintä olisi välttää koko sanaa ja puhua vaikka maailmankaikkeuden alusta tai aineen synnystä.)

Ensimmäisessä tapauksessa vaihtoehto A on sanan ”alkuräjähdys” määritelmän vastainen, kahdessa jälkimmäisessä se on sanan määritelmän mukaan totta. Virke A ei siis kerro siitä, millainen maailma on, vaan siitä, miten sanoja käytetään.

Vaihtoehdossa B esiintyvä ”kylmä alkuräjähdys” on menneiden aikojen jäänne, jolla on suunnilleen yhtä paljon tekemistä nykytieteen kanssa kuin eetterillä. (En olisi ilman Googlen apua edes tiennyt mitä se tarkoittaa.)

Vaihtoehdossa C on yhdistetty tavallinen väärinkäsitys ja karkea epätotuus. Onnettomasti valitusta nimestään huolimatta ”alkuräjähdys” ei ole räjähdys. Maailmankaikkeuden jatkuva laajeneminen taasen on suunnilleen yhtä hyvin varmennettu asia kuin Maapallon pyöreys.

Yllä siteerattu”tiedeknoppi” on kysymyksiltään suunnilleen yhtä järkevä kuin alla oleva historian kysymys.

Liikkuvuuden historiaa tutkiva N.N. on esittänyt Ranskan synnyn tapahtumille tavallisesta käsityksestä poikkeavaa järjestystä. Millaista?

A) Ensin tapahtui Ranskaa rajusti laajentanut Kaarle Suuren valtakausi ja vasta sen jälkeen tapahtui kova valloitus.

B) Ensin oli kova valloitus, joka muuttui pehmeän valloituksen kautta Kaarle Suuren valtakaudeksi.

C) Ranska räjähti kerralla lähes nykyiseen kokoonsa.

Fysiikasta kirjoitettaessa tällainen hölynpöly on normaalia. Vaikka kysymyksessä olisi siteerattu Tommin tutkimuksen antia oikein ja yksi vastauksista pitäisi paikkansa, tällainen ”knoppailu” olisi silti ongelmallista. Kyse ei ole vain siitä, ovatko yksittäiset asiat väärin, vaan siitä, että koko viitekehys on harhaanjohtava.

Kyselyistä ei muisteta vain oikeita vastauksia, vaan vaihtoehtojen kokonaisuus muovaa käsitystä. Mielekkäästi laadittu monivalintakysymys valottaa oleellisia aiheita laajemmin kuin vain yhden vaihtoehdon kautta. Tähän tietysti liittyy vastausten lisäksi myös kysymyksen valinta. Nyt Tommin (sinällään kiinnostava) tutkimus on nostettu satojen viime vuonna ilmestyneiden vastaavien artikkeleiden joukosta esille vain siksi, että se on saanut paljon julkisuutta. Tämä taas ei liity niinkään tutkimuksen sisältöön kuin sen lehdistötiedotteeseen.

Tiede ei ole kokoelma tietoa, vaan siihen kuuluu elimellisesti joukko päättelytapoja sen selvittämiseksi, mikä on totta ja mikä ei, sekä tarkka kirjanpito epävarmuudesta. Tällaisten kyselyiden arvo tieteen ymmärtämiselle (ainakin mitä tulee teoreettiseen fysiikkaan) ei ole nolla vaan negatiivinen: ne nostavat esille yksittäisiä ehdotuksia muiden joukosta antaen ymmärtää, että niissä on jotain erityistä – ja tekevät tämän tavalla, josta on mahdotonta ymmärtää, mistä on kyse.

Kuten olen aiemmin kirjoittanut, toimittajat ovat tavattoman herkkäuskoisia mitä tutkijoiden (tai oikeastaan näiden yliopistojen PR-osastojen) tiedotteisiin tulee. (Aiheesta ks. täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä ja täällä.) Tämän takia tutkijoilla on vastuu olla huolellisia. Ei riitä, että tiedotteiden sisältö on totta, pitää myös ottaa huomioon, millaisen vaikutelman ne antavat, ja rapauttavatko ne yleistä tieteen ymmärrystä hetkellisen huomion hyväksi.

Kun päättyvän vuosikymmenen alulla OPERA-koeryhmä piti CERNissä lehdistötilaisuuden mahdollisesti valoa nopeammista neutriinoista, ei auttanut, että tiedotteeseen oli asianmukaisesti kirjattu, että mitään löytöä ei ole tehty. Jo siitä, että CERNissä järjestettiin lehdistötilaisuus toimittajat päättelivät, että jotain merkittävää oli tapahtunut. Tämä saattoi olla OPERAn johdon tarkoituskin, mutta silloin kun näin ei ole, on syytä olla varovainen. Jos ei halua, että joku vetää liipasimesta, ei kannata jakaa ammuksia.

Mitä toimittajien vastuuseen tulee: jos ei ole varma, mihin piippu osoittaa, ei kannata vetää liipasimesta vaikka joku jakaisikin ammuksia.

---

Kosmologiakurssi

10.12.2019 klo 13.30, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Luennoin Ursalle lauantaina 25.4. kello 12-18 kurssin kosmologiasta, jolle on annettu typäkkä nimi Kosmologiakurssi Ia [korjaus: ihan vain Kosmologiakurssi]. Kurssille voi ilmoittautua täällä. Kurssimaksu on 15€ Ursan jäsenille, 40€ muille. Paikkoja on rajoitettu määrä, ja ne kuulemma menevät nopeasti, eli jos haluaa mukaan, kannattanee ilmoittautua pian. [Lisäys: Kurssi tulikin vuorokaudessa täyteen.]

Kurssin kuvaus on tämä:

Kurssi tarjoaa napakan katsauksen moderniin kosmologiaan, sen oleellisimpiin teorioihin sekä hieman myös kosmologian historiaan. Kurssilla käsitellään mm. maailmankaikkeuden historia, ison mittakaavan rakenteet, kosmisen mikroaaltotausta, pimeä aine, pimeä energia ja kosminen inflaatio. Kurssin pitää yliopistotutkija, dosentti Syksy Räsänen.

Päivitys 1 (10/12/19): Korjattu kurssin nimi.

Päivitys 2 (11/12/19): Lisätty maininta, että kurssi tuli täyteen.

Tutkimushankkeen umpikuja

2.12.2019 klo 17.12, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Galleria Duetossa aukesi keskiviikkona Metta Savolaisen taidenäyttely Ympyrän neliöiminen. Kaksi vuotta sitten samassa tilassa oli näyttely Solar Eclipse, jossa Savolainen maalasi alkeishiukkasten muotokuvia, pelkisti tähtitieteen ilmiöitä ja asetti lintuja symmetrian maailmaan.

Uusi näyttely juontaa juurensa siihen, kun Savolainen löysi veljensä jäämistöstä Wilbur Richard Knorrin antiikin ajan matematiikkaa käsittelevän kirjan The Ancient Tradition of Geometric Problems ja rupesi käymään sen todistuksia läpi. Näyttelyn geometrinen osa on rajattu tiukasti sen nimen mukaiseen ongelmaan: miten rakennetaan harpilla ja viivaimella neliö, jolla on sama pinta-ala kuin annetulla ympyrällä, eli miten neliöidään ympyrä?

Ensimmäinen askel on Pythagoraan lause, joka yhdistää suorakulmaisten kolmioiden sivujen pituudet toisiinsa neliöiden avulla. Yhtälön z²=x²+y² kuvallinen ilmentymä on sopusuhtainen asetelma, jossa mieli lepää.

Matematiikka, kuten fysiikka, rakentuu aiempien tulosten päälle, ja Pythagoraan lause on kauskantoisten löytöjen pohjana. Mutta haaroja versoaa moneen suuntaan, eivätkä kaikki kanna hedelmää. Näyttely onkin erityisen koskettava siksi, että se kuvallisen myötätuntoisesti esittelee epäonnistuneen tutkimusohjelman.

Pythagoraan jälkeen tulee Antifon, joka yritti täyttää ympyrän yhä pienemmillä kolmioilla. Rakennelmaa pitäisi kuitenkin jatkaa yhä pienempiin kolmioihin, aina nollakokoon ja äärettömään lukumäärään asti. Siihen eivät harppi ja viivain riitä. Tarvittava matematiikka ymmärrettiin vasta 2000 vuotta myöhemmin, mutta jo antiikin kreikkalaiset hahmottivat, että Antifonen yritys ei mene perille.

Kolmas tutkija, jonka työtä näyttelyssä popularisoidaan, on Hippokrates Khioslainen, joka löysi entistä hienostuneempia geometrisia yhteyksiä. Hän sai ilmaistua kolmioiden pinta-alan ympyrän ja kuunsirpin pinta-alan summana. Kun tietyt kulmikkaat muodot oli saatu osoitettua yhtä suuriksi kuin tietyt kaarevat muodot, olisi tarvittu vain menetelmän yleistys kaikkiin kuunsirppeihin ja tulos olisi valmis.

Hippokrateen reitti johti kuitenkin umpikujaan. Koska ympyrän pinta-alassa esiintyy luku 𝞹, ei ole mahdollista harpilla ja viivaimella piirtää neliötä, jolla olisi sama pinta-ala, kuten Ferdinand von Lindemann osoitti vuonna 1882.

Vastaava vuosituhansien ajan tutkijoita riivannut ongelma oli todistaa, että yhdensuuntaiset suorat eivät risteä. 1800-luvulla ymmärrettiin, että todistus on mahdoton, koska väite ei ole yleisesti totta. Kyseessä on vain Eukleideen määrittelemän geometrian erityispiirre, joka ei päde kaikille geometrioille (erityisesti se ei päde todellisessa maailmassa).

Gallerian seinällä roikkuvat kuvalliset ratkaisut matemaattisiin ongelmiin ovat kauneudessaan pahaenteisiä, muistuttaen kirkkaista poluista jotka eivät vieneet mihinkään ja herättäen epäilyksiä nykyisten matkojen päätepisteestä.

Edellistä Solar Eclipse -näyttelyä tiukempi rajaus on kiinnostava. Aiemmin taiteilija kehitti muualta muotoja muodottomille hiukkasille, nyt matematiikkaa määrää viivat, kaaret ja pinnat, vain lauseiden valinta ja sävyjen poiminta jää taiteilijan tulkintaan. Matemaattiset todistukset ovat tulleet paperille kuviksi ja seinälle konkreettisiksi esineiksi, joiden edessä on miellyttävä seisoa ja siirrellä mielessään värillisiä palikoita.

Savolaisen töiden terävät linjat ja selvät värit (joskus ne ovat turhan sameita) tuovat mieleen matemaatikko Oliver Byrnen vuonna 1847 julkaiseman version Eukleideen klassikkoteos Alkeiden ensimmäisestä kuudesta kirjasta. Byrnen tarkoitus oli tehdä geometrian perusteet helpommin lähestyttäviksi, ja samassa hengessä Savolaisen maalaukset ovat lähempänä taiteen ja tieteen risteystä kuin edellisen näyttelyn hiukkaskuvitukset. Teoksia voi katsoa kauniina kuvina, jotka oppikirjoista puuttuivat.

Matematiikan ja fysiikan tutkimuksessa käytetään sekä geometrista että algebrallista ajattelua, karkeasti sanottuna sekä kuvia että yhtälöitä, eri ongelmissa ja eri tutkijoilla eri suhteissa. Kouluopetuksessa saattaa kuitenkin korostua algebrallinen puoli, vaikka kuvallinen esitys voisi avata joillekin helpommin ovia. Savolaisen näyttelyn avajaisissa kuuluikin hermostuneena nauruna yleisön lapsuudesta kantama matematiikan pelko hänen kertoessaan, miten kuvien geometriaa luetaan.

Todistusten kuvallinen tarkastelu voisi myös nivoa yhteen matematiikan ja kuvataiteen opetuksen koulussa. Aalto-yliopistossa matemaatikko Kirsi Peltonen on järjestänyt kursseja, jotka tuovat yhteen niin sisällön kuin kurssilaisten osalta matematiikkaa, taidetta ja arkkitehtuuria. Aallossa on elokuussa 2020 Bridges-konferenssi näiltä tiimoilta.

Tarkan geometristen teosten ohella on näyttelyn toisessa huoneessa jatkoa Solar Eclipsen symmetrialinnuille. Tällä kertaa valon ja varjon linnut ikävöivät viestejä tai muistoja kantavien aaltojen ja valkoisen kohinan seassa, Fibonaccin lukujen, taivaan kyynelten ja kirsikankukkien keskellä. Abstraktien asioiden konkreettinen esittäminen ja inhimillisten tunteiden abstrakti ylentäminen nivoutuvat kuvallisiksi runoiksi, joiden sanaton ymmärrys ei tyhjenny algebran keinoin.

Näyttely on auki sunnuntaihin 22.12. asti.

Tiede ja uskonto inhimillisen maailman puolesta

29.11.2019 klo 13.26, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Evankelis-luterilaisen kirkon piispoilta ilmestyi toissapäivänä puheenvuoro Tieteiden lahja. Verkkolehti Areiopagi pyysi siihen kommentin muun muassa minulta. Muita kommentoijia olivat teologi Eero Junkkaala, filosofi Leila Haaparanta, evoluutiobiologi Mikael Fortelius, historioitsija Jaakko Tahkokallio sekä ilmastotutkija Laura Riuttanen, biokemisti Matti Leisola, filosofi Leo Näreaho, filosofi Tarja Kallio-Tamminen ja teologi Sammeli Juntunen.

Kirjoitan tieteestä, uskonnosta, ilmastonmuutoksesta, rohkeudesta, nöyryydestä ja apartheidista Palestiinassa.

”Tiedeuskoa, jonka piispat maalaavat tiedevastaisuudelle vastakkaiseksi navaksi, en tunnista tiedeyhteisöstä enkä yhteiskunnasta laajemmin. Liiallinen usko teknologiaan ja vallitsevaan yhteiskunnalliseen järjestelmään ovat kyllä oikeita ongelmia. Uskomme, että hallitsemme kättemme työt, että se minkä olemme pystyttäneet ei koskaan romahda, että kaikki järjestyy tekemällä kuten ennenkin. Tämä on uskoa ihmisen kaikkivoipaisuuteen ja hänen rakennelmiensa täydellisyyteen.”

Tiede porttina uuteen maailmaan

24.11.2019 klo 22.01, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Kauniaisten musiikkijuhlien tämän vuoden teema oli uusi maailma, ja 3.11. pidin esityksen otsikolla Tiede porttina uuteen maailmaan. Sikäli kun muistan, puhuin jokseenkin seuraavalla tavalla.

Uusi maailma meren tuolla puolen

Mundus Novus. Uusi maailma. Eurooppalaiset ottivat 1500-luvulla tämän termin käyttöön kuvaamaan Amerikan mantereita, jotka olivat heille ennestään tuntemattomia. (Viikingit olivat toki matkanneet Pohjois-Amerikkaan jo vuosisatoja sitten, mutta tämä oli unohtunut.)

1500-luvun tutkimusmatkat ja niihin liittyvät valloitukset mullistivat käsityksen siitä, millainen Maa on, muuttivat yhteiskunnat ja auttoivat tieteen alkuun.

Löytöretket eivät muuttaneet käsitystä Maapallosta vain siinä mielessä, että karttoihin lisättiin uusia maita, ne myös maallistivat kuvaa maailmasta. Sieltä minne oli aiemmin meren tuolle puolen sijoitettu paratiisi, löytyi tavallisia ihmisiä, ja heidän altaan samanlainen maa ja yltään samanlainen taivas kuin Euroopassa.

Eurooppalaisten valloitusretket tuhosivat Pohjois- ja Etelä-Amerikan yhteiskunnat, mutta ne myös muuttivat Euroopan yhteiskuntia perustavanlaatuisesti. Tämä ei tapahtunut vain taloudellisen vaikutuksen kautta, vaan myös siirtämällä ajattelun uusiin uomiin.

Uusi maailma meren tällä puolen

”Suurin este tieteiden edistykselle sekä uusien tehtävien ja seutujen avaamiselle niissä on ihmisten toivon puute ja oletus, että se on mahdotonta.” – Francis Bacon, 1620

Tutkimusmatkat ja niihin liittynyt teknologian kehitys osoittivat, että maailmassa on uusia asioita löydettävänä. Yllä oleva sitaatti on prototieteilijä Francis Bacon kirjasta Novum Organon. Teoksen nimi tarkoittaa jotain sellaista kuin uusi työkalu maailman ymmärtämiseen, ja Bacon hahmotteli siinä tieteen perusteita.

Kirjassa on paljon antiikin auktoriteettien arvostelua. Bacon halusi vapauttaa ajattelun muinaisten suurmiesten varjosta ja kaataa rajoitukset, jonka mukaan heidän oivalluksiaan ei voisi ylittää. Bacon lainaa termejä eri aloilta – tiedettähän ei vielä ollut, eikä siten tieteellistä sanastoakaan. Yksi sanojen lähde on oikeusoppi (jota Bacon harjoittikin), ja nykyäänkin puhutaan fysiikan laeista. Toinen oli tutkimusmatkat, kuten sitaatista näkyy: maailman toistaiseksi selvittämättömät säännönmukaisuudet esitetään maantieteellisesti uusina seutuina.

Tutkimusmatkat osoittivat, että tavalliset, (Baconin ajan) nykyaikaiset ihmiset saattoivat saada maailmasta selville asioita, joista antiikin viisailla ei ollut aavistustakaan. Tämä tuntemattomien asioiden löytäminen kaukaa johdatti tutkailemaan myös lähellä olevia tunnettuja asioita tarkemmin: lämpöä, tulta, kappaleiden liikettä ja niin edelleen.

Tieteelle on monenlaisia määritelmiä, mutta tässä kelpaa sellainen, jonka mukaan tiede on maailman kartoittamista havaintoihin pohjaavalla rationaalisella päättelyllä. (Kaikki vaikkapa Helsingin yliopiston tiedekunnissa tehtävä tutkimus ei mahdu tämän määritelmän alle.) Tämä idea olisi voitu kehittää aiemmin, jo antiikin Kreikassa. Se ei edellyttänyt 1600-luvun matemaattisia ja teknologisia edistysaskelia, vaikka sitä niiden avulla toteutettiinkin.

Ympäristö kuitenkin kehystää sitä, mitä tulee ajatelleeksi, mitä uskaltaa ajatella ja miten ajatukset johtavat uusiin ajatuksiin. Tarvittiin uudet olosuhteet asettamaan ajatukset hedelmällisiin uomiin.

Hyödyn arvaamaton maailma

Bacon korostaa luonnosta hyötymistä tieteen avulla. Hän varoittaa, että vaikka osasta tutkimuksesta on välitöntä teknologista hyötyä, sen lisäksi tarvitaan tutkimusta, jonka hyöty ei ole heti nähtävissä, mutta joka selvittää asioita ja luo pohjan myöhemmälle teknologialle. Tämä vastaa karkeasti nykyajan jakoa soveltavaan tutkimukseen ja perustutkimukseen.

Teknologian ja tieteen suhde oli alusta alkaen tiivis. Tekniikan kehitys mahdollisti asioiden entistä tarkemman tutkimisen -Bacon käsittelee esimerkkeinä mikroskooppeja ja teleskooppeja- ja tiede johti uuteen teknologiaan. Tämän kehän yhä nopeampi kiertäminen vei 1700-luvulla teolliseen vallankumoukseen.

Höyrykone toi käyttöön fyysistä voimaa yli sen, mihin ihmiset ja muut eläimet pystyvät, ja jatkuvasti ja väsymättä. Veturien voima yhdisti kaupungit toisiinsa nopein rautatein. Höyrylaivat tekivät satamien verkostossa liikkumisesta säännöllisempää ja vähemmän altista sääilmiöille moottorien työntäessä laivoja eteenpäin tuulista piittaamatta.

1800-luvulla sähkö mullisti maailman. Akkujen avulla saatettiin varastoida energiaa keinotekoisesti, tarvitsematta polttaa hiiltä, kaasua tai puuta silloin kun energiaa tarvittiin, ja sähköjohtojen avulla kuljettaa sitä kauas. Sähkövalot valaisivat kaupungit ja tekivät mahdolliseksi elää kirkkaassa valossa myös yöllä, vapauttaen elämää Auringon noususta ja laskusta. Nykyään avaruudesta Maata katsoessa näkee öisinkin valon hohteen: olemme karkottaneet pimeyden.

1900-luvulla kvanttimekaniikka oli elektroniikan ja nykykemian, siis jokseenkin kaiken nykyteknologian, pohjana, johtaen digitaaliseen teknologiaan, tietokoneisiin, satelliitteihin, internettiin.

Viimeisen kolmensadan vuoden aikana tiede on eniten maailmaa ja yhteiskuntia muuttanut tekijä.

Uusi maailma välillämme

”Teknologia ei ole hyvää eikä pahaa; eikä se ole neutraalia.” – Melvin Kranzberg, 1985

Tiede on mullistanut yhteiskuntia kahdella tavalla.

Ensinnäkin teknologinen kehitys on muutoksen moottori. Yllä oleva sitaatti teknologian historioitsija Melvin Kranzbergilta kuvaa sitä, että teknologiaa voidaan käyttää sekä edistämään että tuhoamaan inhimillistä elämää: sillä voidaan rakentaa ihmisille entistä parempia koteja entistä nopeammin, sekä entistä tehokkaammin tuhota noita koteja ja ihmisiä niissä.

Mutta sen lisäksi teknologia johdattaa kehitystä tiettyyn suuntaan, ja sillä on seurauksia, joita kukaan ei ole tarkoittanut eikä ennustanut. Höyrykoneen ja sarjatyön kehittäminen johti väestön muuttamiseen maaseudulta kaupunkien tehtaiden työväeksi, mikä mursi perinteiset käsitykset perheistä sukupuolista, sukupolvista ja yhteiskuntaluokista. Se kyseenalaisti yhteiskunnalliset valta-asetelmat, ja johti sosialistisiin ja kommunistisiin liikkeisiin, jotka vaativat uutta maailmaa. Uusi ajattelu ihmisistä ei ole irrallaan teknologiasta, vaan asiat ohjaavat toisiaan.

Toisekseen tieteessä on kyse sen selvittämisestä, mikä on totta ja mikä ei ole totta. Monet vanhoilta ajoilta periytyneet käsitykset niin maailmasta kuin ihmisistä eivät ole totta. Tutkimus on osoittanut, miten käsityksemme sukupuolista, seksuaalisuudesta ja muista ihmisten välisistä suhteista –ja suhteistamme muunlajisiin eläimiin– ovat olleet virheellisiä ja korjanneet yhteiskuntaa totuudenmukaisemmaksi. Tiede on avannut uudenlaisen ihmisyyden.

Inhimillinen maailma menneisyyden tuolla puolen

Nyt teknologia, yhdessä totuudenmukaisemman ihmiskuvan kanssa, mahdollistaa maailman, jossa jokainen voi elää ihmisarvoista elämää, vapaana nälästä, janosta, sodasta, raatamisesta, joka on täyttänyt menneisyytemme. Teknologia tekee mahdolliseksi toteuttaa meren tuolta puolelta aikoinaan etsityn jumalaisen paratiisin maan päällä. Tällaista uutta maailmaa ei ole koskaan ollut.

Yhtä lailla teknologia mahdollistaa, ensimmäistä kertaa, koko inhimillisen sivilisaation, ellei koko lajimme, tuhoamisen ilmastonmuutoksen ja joukkotuhoaseiden kautta. Alla oleva sitaatti kirjailijalta ja aktivistilta Arundhati Roylta on toiveikas; hän lausui sen erään katastrofin, Irakin sodan aikana, katsoen hetken kauhuja kauemmaksi.

”Toinen maailma ei ole vain mahdollinen, hän on jo matkalla. Voi olla, että monet meistä eivät ole enää täällä häntä tervehtimässä, mutta hiljaisena päivänä, kun kuuntelen hyvin tarkkaan, saatan kuulla hänen hengityksensä.” – Arundhati Roy, 2003

Epäinhimillinen maailma arjen tuolla puolen

Jos tiede mahdollistaa inhimillisen maailman, se on myös paljastanut että maailma on epäinhimillinen. 1900-luvulla tiede osoitti, että arkikäsityksemme maailmasta ovat perustavanlaatuisesti virheellisiä.

Suhteellisuusteoria osoitti, että avaruus ei ole passiivinen näyttämö tapahtumille, eikä aika ole erillinen mittari sille missä vaiheessa näytelmää ollaan, vaan ne ovat osa yhtä kokonaisuutta, aika-avaruutta, joka muuttuu vuorovaikutuksessa aineen kanssa. Aika kulkee eri tavalla eri paikoissa ja avaruus kehittyy ajassa; maailmankaikkeus laajenee.

Kvanttifysiikka osoitti, että käsityksemme aineesta, olemisesta ja tapahtumisesta ovat tyystin virheellisiä. Aine ei koostu kiinteistä palikoista, todellisuus on epämääräinen ja epädeterministinen.

Arkinen käsityksemme todellisuudesta on evoluution myötä kehittynyt kuvaamaan ilmiöitä ja olosuhteita, jotka ovat olleet keskeisiä henkiinjäämisemme kannalta: pituuksia millistä kilometreihin, aikavälejä sekunnin murto-osasta vuosiin, nopeuksia jotka ovat pieniä verrattuna valonnopeuteen, vähäisiä energioita ja heikkoja gravitaatiokenttiä. Tämä on pieni saareke fysikaalista maailmaa, eivätkä sen perusteella tehdyt johtopäätökset ole yleisesti päteviä.

Jos suhteellisuusteoria tai kvanttifysiikka tuntuvat omituisilta, ongelmana on rajoittunut arkikuvamme todellisuudesta. Jos kuvittelee maailman olevan litteä, niin pyöreällä maailmalla on kummallisia ominaisuuksia: jos matkaa samaan suuntaan, niin palaa takaisin alkupisteeseen, vaikka ei ole koskaan kääntynyt takaisin, ”ylös” osoittaa eri suuntaan eri puolilla maailmaa, ja niin edelleen. Pallon pinnan tunteva hahmottaa, että asiassa ei ole mitään outoa, ristiriitaista on vain kaarevan avaruuden pakottaminen litteään ajatteluun.

Merkityksetön maailma osaa vailla

Mytologioiden maailma on inhimillinen. Kenties alussa on epäinhimillinen ja käsittämätön kaaos, mutta maailmaa muokkaavat voimat ovat persoonallisia ja ihmisenkaltaisia, ja usein ihmisellä on erityinen osa kaikkeuden tapahtumissa.

Modernin kauhukirjallisuuden edelläkävijä H.P. Lovecraft kirjoitti, että hänen tarinoidensa ytimessä on se ajatus, että ihmiskunnalla ei ole merkitystä. Jossain mielessä Lovecraftin visio oli kuitenkin turhan lohdullinen. Vaikka hänen kirjojensa maailma on välinpitämätön ihmiskuntaa kohtaan, sitä ohjaavat voimat ovat vanhojen mytologioiden tapaan persoonallisia. Ihminen on merkityksetön, mutta maailma on merkityksellinen.

Tiede on osoittanut, että maailmaa hallitsevat lait ovat persoonattomia, maailmalla ei ole sisäsyntyistä merkitystä, eikä ihmisillä ei ole erityistä paikkaa maailmankaikkeudessa.

Maan pöly josta olemme kasvaneet on monipolvisten muodonmuutosten muokkaama: avaruuden laajetessa kvarkit yhtyvät protoneiksi ja neutroneiksi, jotka muodostavat ytimiä, jotka sitoutuvat elektronien kanssa atomeiksi, jotka muodostavat molekyylejä, joista syttyvät tähdet, joiden kuolema synnyttää raskaat alkuaineemme. Olemuksemme ja ihmisyydessä tärkeimpänä pitämämme asiat ovat evoluution sattumusten suomaa.

Kaikkien maailmojen alkuperä

Yllä näkyy Euroopan avaruusjärjestö ESAn Planck-satelliittiryhmän (jossa Helsingin yliopistokin on mukana) tekemä kartta kosmisesta mikroaaltotaustasta, valokuva maailmankaikkeudesta 14 miljardin vuoden takaa. Se näyttää, millainen maailma oli 380 000 vuoden iässä: kuuma keitto, jossa jotkut alueet olivat sadastuhannesosan verran harvempia ja toiset saman verran tiheämpiä. Tiheämmät alueet sittemmin tiivistyivät gravitaation vaikutuksesta ja muodostivat galakseja ja muita rakenteita.

Kaikkien rakenteiden alkuperä on näissä pienissä sattumanvaraisissa tiheysvaihteluissa: Auringon, Maan, ihmisten; kaikki saavutuksemme ja koko inhimillinen kulttuurimme on niistä lähtöisin.

Maailma yllä, alla ja välissä

Kaikkiaan, tiede on paljastanut että maailma on epäinhimillinen, sikäli kun maailma tarkoittaa maailmankaikkeutta perustavanlaatuisella tasolla.

Samalla tiede on tehnyt ensimmäistä kertaa mahdolliseksi inhimillisen maailman, sikäli kun maailma tarkoittaa arkemme fyysisiä ja sosiaalisia puitteita.

Oppaana tälle ensimmäiselle valtameren ylitykselle kohti uutta maailmaa meillä on tiede, sekä merkitykset jotka yhdessä annamme ja arvot jotka yhdessä määritämme.

---

Kohti monimuotoisuutta

10.11.2019 klo 17.56, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Tällä viikolla Helsingissä järjestettiin 4.-5.11. NORNDiPin toinen konferenssi. NORNDiP eli Nordic Network for Diversity in Physics on naispuolisten pohjoismaisten fyysikoiden vuonna 2017 perustama ja  NordForskin rahoittama projekti naisten näkyvyyden, tasa-arvon ja diversiteetin edistämiseksi fysiikassa.

Konferenssissa oli naispuolisten fyysikoiden kiinnostavia puheita fysiikan eri alueilta, kuten neutriinoiden astrofysiikasta, kaupunkien mikrometeorologiasta, maanjäristyksistä, rakenteiden vaikutuksesta maailmankaikkeuden laajenemiseen, ja aurinkoenergiaa keräävien liuosten valmistamisesta molekyylifysiikan keinoin. Lisäksi oli sukupuolikysymyksiin, tasa-arvoon ja diversiteettiin keskittyviä puheita.

Konferenssin avasi Helsingin yliopiston vararehtori (ja hiukkasfyysikko) Paula Eerola. Matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa yleisesti ja fysiikassa erityisesti on pitkään ollut ongelmana naisten pieni osuus sekä opiskelijoista että tutkijoista. Aloittavien opiskelijoiden osalta tilanne on parantunut huomattavasti. Matemaattis-luonnontieteellisessä on itse asiassa nykyään kaikista tiedekunnista kaikkein tasaisin aloittavien opiskelijoiden sukupuolijakauma: naisia on 45%. Kaikissa muissa tiedekunnissa valtaosa opintonsa aloittavista on naisia. Seuraavaksi vähiten epätasainen tilanne on oikeustieteellisessä ja teologisessa, missä 63% aloittavista opiskelijoista on naisia.

Matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan osastoista paras tasapaino on fysiikassa, missä aloittavista opiskelijoista naisia on 43%. Epätasaisimmat luvut ovat tietojenkäsittelytieteessä (31% naisia) ja kemiassa (65% naisia), mutta edellisen tilanne muuttuu nopeasti: naisten osuus on yli kaksinkertaistunut viimeisten neljän vuoden aikana.

Viime vuosikymmenellä aloittavista fysiikan opiskelijoista vain kolmannes oli naisia. On vaikea sanoa varmasti, mistä muutos johtuu, mutta siihen lienee vaikuttanut se, että fysiikan osasto on panostanut siihen, miten fysiikkaa esitetään kouluille ja tuonut esille naispuolisia roolimalleja. Uusien alojen kuten ilmakehätieteen kasvu on myös saattanut vaikuttaa.

Henkilökunnan tilanne on paljon epätasaisempi: matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa henkilökunnasta 29% on naisia; professorien kohdalla osuus on 13% (tilastoissa on muuten vain kaksi sukupuolta). Eija Tuominen esitteli keräämiään lukuja fysiikan osalta Suomen yliopistoista. Helsingissä naisten osuus professoreista on isoin, 8/38 (21%). Huonoin tilanne on Itä-Suomen yliopistossa, missä 12 fysiikan professorin joukossa ei ole ainuttakaan naista (0%). Seuraavaksi epätasaisin tilanne on Aalto-yliopistossa, missä 22 professorista yksi on nainen (5%) ja Jyväskylän yliopistossa, missä 18 professorista yksi on nainen (6%). (Näissä luvuissa ovat mukana apulaisprofessorit, täysprofessorien kohdalla tilanne olisi luultavasti vieläkin karumpi.)

Tilanne on samanlainen muissa pohjoismaissa: mitä korkeammalle mennään, sitä vähemmän naisia on, eikä ongelma korjaannu itsekseen ajan myötä. Yleinen yhteiskunnallinen tasa-arvo ei myöskään takaa naisten tasapuolista edustusta, vaan siihen vaikuttavat monet tekijät. (Esimerkiksi Birzeitin yliopistossa Miehitetyillä palestiinalaisalueilla noin 80% fysiikan opiskelijoista on naisia, vaikka yleinen tasa-arvon tilanne on siellä heikompi kuin Suomessa.)

Naisten vähäiseen osuuteen vaikuttavat ainakin tiedostamattomat ennakkoluulot, lasten hankkimisen vaikea yhdistäminen tutkimustyöhön (missä vaikuttaa myös lapsenhoidon ja kotitöiden epätasainen jakautuminen), naispuolisten roolimallien ja ohjaajien puute, naispuolisten kollegoiden puute, avoin syrjintä sekä seksuaalinen ja sukupuoleen perustuva häirintä.

Jadranka Gvozdanovic kertoi, että Euroopan unionin ylenpalttisen arvostettujen aloittavien tutkijoiden ERC-tutkimusrahoituksen hakijoista naisia on 31% ja saajista 27%. Naisten tutkimussuunnitelmat arvioidaan yhtä hyväksi kuin kuin miesten, mutta heidän tutkijan potentiaalinsa saa huonommat arviot. Jälkimmäinen on epämääräisempi ja vaikeammin punnittava asia, ja arviot siitä saattavat siksi olla helpommin ennakkoluulojen vietävissä. Tätä on yksittäisissä tapauksissa vaikea osoittaa, mutta asiasta on yleisesti ottaen tutkimusnäyttöä. Esimerkiksi on todettu, että täysin identtisistä hakemuksista, joista toisessa on miehen ja toisessa naisen nimi miehen nimellä varustettu arvioidaan korkeammalle. Gvozdanovicin mukaan arvioihin vaikuttaa myös se, että miehet herkemmin liioittelevat ja naiset vähättelevät saavutuksiaan.

Mutta kuten olen aiemmin kirjoittanut, ei ole selvää, miksi tilanne on erityisen huono fysiikassa. Aikoinaan kaikki yliopistojen alat olivat vain miehille, ja kaikissa oli aluksi samat ongelmat. Miksi fysiikassa ja läheisillä aloilla edistys on ollut muita hitaampaa? Osa syistä liittyy ennakkokäsityksiin fysiikasta, koska naisia on jo aloittavissa opiskelijoissa vähemmän, osa siihen mitä yliopistoissa tapahtuu, koska naisten osuus laskee korkeammalle noustessa.

Tomas Brage tarjosi yhdeksi selitykseksi fyysikoille ominaista kognitiivista harhaa. Fysiikan teorioiden muotoilussa ja ongelmien ratkaisemisessa sosiaalisten tekijöiden ja yhteiskunnallisten ennakkoluulojen vaikutus on vähäinen. (Niillä on kyllä iso vaikutus siihen, mitä teorioita arvostetaan ja mitä ongelmia lähdetään ratkaisemaan.) Niinpä on helppo kuvitella, että fyysikkona tekee päätöksiä opiskelijoiden ja tutkijoiden valinnasta yhtä lailla ilman ennakkoluuloja. Ennakkoluuloja on vaikeinta ottaa huomioon silloin kun kuvittelee, että niitä ei ole. Koulutus ja kokemus analyyttisestä ajattelusta auttaa päätösten tekemisessä rationaalisesti vain silloin kun tuntee oman ajattelun lähtökohdat. Jotkut myös esittivät, että erityisesti fysiikassa ja matematiikassa vaalitaan sankarimyyttiä yksinäisestä nerosta, joka yleensä mielletään mieheksi.

Usea puhuja korosti sitä, että ongelman korjaamiseen ei riitä lukujen mittaaminen tai ohjeiden laatiminen, vaikka niistä on hyvä aloittaa. On tärkeää tiedottaa tasa-arvosta ja kouluttaa sen toteuttamiseksi kaikilla tasoilla, alkaen johdosta. On oleellista saada johdolta selvä viesti tasa-arvon ja diversiteetin merkityksestä, joka auttaa konkreettisten toimien saamisessa läpi.

Läpinäkyvyyden lisääminen valintojen ja palkkauksen kaikilla tasoilla on keskeistä: tasapuolisuutta on vaikea varmistaa, jos ei ole tietoa siitä, mitä tapahtuu. Prosesseissa olisi syytä olla mukana ulkopuolinen tarkkailija, joka voi varmistaa tasapuolisuuden toteutumisen. Pitää myös olla mahdollisuus katkaista prosessi, jos tasapuolisuus ei toteudu, vaikkapa sen takia että paikasta on tiedotettu valikoivasti. Esimerkkinä mainittiin tapaus, jossa haku laitettiin uusiksi, kun kaikki ehdokkaat olivat miehiä. Tasapuolisuus on tärkeä ottaa huomioon alusta alkaen, ei vain lopullisia valintoja tehdessä. Omat ongelmansa on paikoissa, jotka täytetään suoraan kutsumalla, ilman avointa hakua. (Mainittakoon, että minut nimitettiin sekä viisivuotiseen yliopistonlehtorin tehtävään että nykyiseen pysyvään yliopistotutkijan paikkaan ilman hakua.) Kannustimien luomisen merkitystä korostettiin: jos rahoitus riippuu diversiteettitavoitteiden saavuttamisesta, tilanne muuttuu nopeasti.

Tanskassa on paikkoja, joita saavat hakea vain naiset ja muuta vain naisille tarkoitettua rahoitusta. Yksi tällaisten järjestelyjen ongelma on se, että jos naisille on korvamerkittyä rahaa, niin tätä pidetään syynä olla antamatta heille sellaista rahoitusta, jota kaikki voivat hakea. Sukupuolikiintiöt ovat toinen joskus käytetty väline, mutta avoimien ja ennakkoluulot huomioon ottavien, tasapuolisten prosessien ja käytäntöjen luominen esitettiin tehokkaampana keinona tasa-arvon ja diversiteetin toteutumiseen. Kiintiöt voivat korjata lukumäärien vinoumia, mutta sivuuttavat niihin johtavat syyt.

Kiintiöiden käyttämisessä esimerkiksi arviointilautakunnissa ja muissa päättävissä tai neuvovissa elimissä on myös se ongelma, että kun naiset ovat vähemmistössä, heille tulee suhteettoman paljon tällaista hallinnollista työtä. Tämä vie aikaa pois tutkimukselta, opetukselta ja muulta arvostetummalta (ja kiinnostavammalta) työltä.

Yritysmaailmaan siirtynyt Vala Hjörleifsdóttir kertoi, että hänen kokemuksensa mukaan yliopistoissa fysiikassa halutaan palkata yksittäisiä supertähtiä, kun taas yrityksissä mietitään, kuka on ryhmän kokonaisuuden kannalta paras ehdokas. Hän totesi, että koska jälkimmäisessä tapauksessa ajatellaan tutkimuksen tekemisen kokonaisuutta eikä vain yksilöä, diversiteettikysymys nousee automaattisesti osaksi päätöksentekoa.

NORNDiP-verkoston nimessä esiintyy sana diversiteetti eli monimuotoisuus, jota nykyään käytetään ennemmin kuin naisten edustusta tai tasa-arvoa. Käsitteillä on suuri merkitys ajattelun ohjaamisessa, ja termi diversiteetti auttaa hahmottamaan sitä, että sukupuolia on useampia kuin kaksi ja tasa-arvossa on muitakin akseleita kuin sukupuoli. Usein etniseen taustaan liittyvään syrjintään on kiinnitetty vähemmän huomiota kuin sukupuoleen liittyvään.

Esimerkiksi CERNin diversiteetti- ja inkluusio-ohjelman johtaja Louisa Carvalho puhui CERNissä otetuista askeleista tasa-arvon suhteen mitä tulee sukupuoleen ja seksuaaliseen orientaatioon. Sitä ei kuitenkaan pidetä mainitsemisen arvoisena, että CERNin ainoa Euroopan ulkopuolinen jäsenvaltio Israel perustuu sekä laillisesti että käytännössä yhden etnisen ryhmän ylivaltaan ja rotusortoon. Sitä, että Israelin akateemiset instituutiot osallistuvat rotuerottelun ylläpitämiseen ei katsota diversiteettikysymykseksi – lähitulevaisuudessa tämä nähtäneen aikamme omituisuutena.

NORNDiPin konferenssi on hyvä esimerkki ruohonjuuritasolta nousevasta toiminnasta. Osallistujat olivat muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta fyysikoita, joten he tuntevat alan käytännöt hyvin, ja olivat itse keränneet datan ja käyneet sitä läpi. (Data-analyysi on tietysti fyysikoille tuttua, ja esityksissä oli paljon lukuja.)

Samalla täytyy sanoa, että tällainen ruohonjuuritason konferenssi on itsessään osoitus ongelmasta. Jos tasa-arvo ja diversiteetti otettaisiin vakavasti, yliopistoilla olisi palkattuja ammattilaisia, jotka järjestelmällisesti keräisivät aiheesta tarkkaa dataa; analysoisivat sitä; auttaisivat diversiteettitavoitteiden muotoilemisessa; ja seuraisivat tavoitteiden saavuttamista ja raportoisivat siitä suositusten kera. Nyt tutkijat joutuvat tekemään tätä oman alansa osalta vapaaehtoisesti työnsä ohella. Kun kyseiset tutkijat ovat ylivoimaisesti naisia, niin diversiteetin edistäminen itsessään osaltaan lisää epätasa-arvoa, se kun vie naispuolisten fyysikoiden aikaa.

Niin luvuilla mitatun tasa-arvon edistäminen kuin häirintätapauksiin puuttuminen koetaan liian usein niiden ongelmaksi, josta tilanteesta kärsivät. Yliopistojen johto on helposti passiivinen ja sysää ratkaisujen keksimisen ongelmia esille tuovien vastuulle (joilla ei kuitenkaan ole valtaa muuttaa asioita), sen sijaan että ryhtyisi toimeen.

Luvut ja ylätason analyysi eivät yksin välitä ongelman laajuutta. Naisfyysikoiden kertomukset omista kokemuksista epäasiallisesta kohtelusta valaisevat ongelmien konkreettisuutta, sekä siltä kannalta että asioissa on edetty että myös siinä, että on vielä paljon korjattavaa.

Yksi tällaisten tapaamisten hyöty on se, että tasa-arvosta kiinnostuneet tapaavat ja verkostoituvat. Usein ihmiset eivät uskalla kertoa häirinnästä tai kiinnittää huomiota rakenteellisiin vääristymiin tiedeyhteisössä, koska pelkäävät, että heidät leimataan ongelmalliseksi.

NORNDiPiin voi liittyä lähettämällä viestin osoitteeseen norndip@gmail.com. Helsingin yliopiston Kumpulan kampuksella toimii naisverkosto, joka on avoin kaikille sukupuolille. Fysiikan osastolla ongelmista sopii raportoida hyvinvointiryhmälle, joka luotsasi viime vuonna kampukselle menettelyohjeen (Code of Conduct).

Paikan täyttäminen

28.10.2019 klo 00.12, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Pari viikkoa sitten tutkijakollegani Tommi Tenkasen vieraillessa Helsingissä juttelimme työhuoneellani inflaatiosta, pimeästä aineesta ja pimeästä energiasta. Sitten kiistelimme hänen paljon huomiota saaneen artikkelinsa lehdistötiedotteesta ja termistä alkuräjähdys. Lopuksi Tommi antoi minulle käteen vasta ilmestyneen kirjansa Pimeän aineen arvoitus sanoen, että sen alussa on alkuräjähdykselle määritelmä, josta en pidä. Hän oli totisesti oikeassa, mutta kirjassa on myös paljon sellaista mistä pidän.

Ursan julkaisema kirja on kauniskantinen ja hyväntuoksuinen. Sen 12 luvussa ja noin 200 sivulla käydään läpi pimeän aineen perusteita niin teorian kuin havaintojen osalta. Kunkin luvun avaa viehättävän vanhakantainen yhden virkkeen tiivistelmä sisällöstä, ja jokaisen lopussa on kolmen pointin kertaus. Sellainen onkin hyödyllinen tällaisessa tietokirjassa, joka kulkee tarinallisesti ja jossa tietoa pitää pohjustaa huolella.

Tommi on teoreettinen fyysikko, mutta kertoo tarinan havainnot edellä. Tämä on asianmukaista, meillä kun on paljon pimeään aineeseen viittaavia havaintoja, mutta emme tarkalleen tiedä millainen teoria sitä kuvaa. Ensimmäinen luku on pikajuoksu kosmologian virstanpylväiden ohi, sen jälkeen käydään yksittäisiä aiheita tarkemmin läpi. Pimeän aineen tutkimus yhdistää astrofysiikkaa ja hiukkasfysiikkaa, ja kirjassa molemmat puolet ovat sopivalla painolla mukana.

Pimeä aine on yksi kosmologian keskeisiä kysymyksiä, avoin paikka maailmankaikkeuden kalusteluettelossa. Kirjassa käsitellään pimeää ainetta erittäin monipuolisesti, 1900-luvun alkupuolen havainnoista kosmiseen mikroaaltotaustaan, gravitaatiolinsseihin, galaksien ja ison mittakaavan rakenteen simulaatioihin, pimeän aineen hiukkasten suoraan ja epäsuoraan havaitsemiseen ja niiden tuottamiseen hiukkaskiihdyttimissä. Historiassa on kiinnostavia yksityiskohtia, joita en aiemmin tiennyt. Kokeiden historia tuo esille fyysikkojen kekseliäisyyden, ja mukaan ovat päässeet uusimmat hauskat ehdotukset pimeän aineen etsimisestä DNA-rihmoilla ja 12 kilometrin syvyydestä kaivetuilla mineraaleilla.

Lukuisista vaihtoehdoista pimeän aineen hiukkaselle kirjassa on käsitelty tarkimmin nynnyjä, aksioneja ja mustia aukkoja. Tommi mainitsee myös eksoottisen mahdollisuuden siitä, että pimeä aine olisikin monimutkaisempaa ja muodostaisi kenties jopa pimeän aineen planeettoja ja olentoja. Myös se vaihtoehto, että pimeää ainetta ei olisikaan olemassa käydään läpi.

Kirjassa esitellään Suomessa pimeän aineen tiimoilta tehtävää tutkimusta. Tommi on siinä mukana, ja kirjoittaa jonkin verran omasta työstään ja polustaan tutkijana. Tarina liikkuu Higgsin hiukkasen löytämisestä CERNin saleissa Planck-satelliitin tuloksen käsittelyyn Helsingin yliopiston fysiikan tutkimuslaitoksen seminaarihuoneessa, ja sieltä Johns Hopkinsin yliopiston käytäville.

Tieteen tekemisen ennalta-arvaamattomuus ja yhteisöllisyys tuodaan hyvin esille. Pimeällä aineella on ollut monta kokkia, mikä esitetään selitykseksi sille, että sen enempää Fritz Zwicky kuin Vera Rubin ei saanut Nobelin palkintoa. On tosin ironista, että selitystä on valaistu sitaatilla Jim Peeblesiltä, joka saa tänä vuonna Nobelin palkinnon osittain pimeästä aineesta.

Tällaisissa kirjoissa on vaikea välttää toistoa, koska asiat risteävät, mutta sitä olisi voinut karsia. Kerronnan selkeyttä minun on hankala arvioida ensinnäkin siksi, että olen kirjoittanut samoista aiheista ja toisekseen siksi, että tutun tekstiä on vaikea irrottaa henkilöstä. Minusta kuitenkin tuntuu, että selitykset liikkuvat turhan nopeasti ja jäävät joskus pintapuolisiksi. Ymmärrykselle olisi voinut tarjota enemmän tukea. On saman tien sanottava, että 200 sivussa käydään läpi paljon asiaa, ja syvyyden ja laajuuden välillä pitää tehdä valinta. Meno on myös välillä hieman poukkoilevaa: temaattista ja kronologista kerrontaa ei ole saatu sovitettua saumattomasti yhteen, ja tarina kulkee eri poluille, joilta palataan myöhemmin takaisin.

Teksti on positiivissävyistä ja kepeää. Kirjaan on haastateltu tutkijoita, mutta haastateltujen persoonallinen ääni ei juuri kuulu. Poikkeuksena on kenties tunnettu teoreetikko Nima Arkani-Hamed, jonka suureellisia ja osittain virheellisiä väitteitä esitellään kritiikittä. Arkani-Hamed esimerkiksi väittää, että ”edes yksinkertaisimpia wimpejä ei ole [kokeellisesti] suljettu pois, ei todellakaan”. Tätä väitettä voi kauniisti kutsua markkinapuheeksi: totta se ei ole. Havainnot ovat sulkeneet pois alkuperäiset yksinkertaiset wimpit jo aikapäiviä sitten, ja pimeän aineen hiukkasten pitää vuorovaikuttaa ainakin miljardi kertaa heikommin kuin mitä alun perin ajateltiin.

Harhaanjohtava on myös Arkani-Hamedin väite, että Higgsin hiukkasen ”olemus on täysin paradoksaalinen”. Todellisuudessa Higgsin LHC-kiihdyttimessä mitatut ominaisuudet vastaavat hiukkasfysiikan Standardimalliin ennusteita erinomaisen hyvin. Ne sopivat myös hyvin joihinkin sen laajennuksiin, kuten steriilejä neutriinoita sisältävään nuMSM:ään. On toki totta, että jotkut teoreetikoiden vaalimat mallit (kuten supersymmetrinen Standardimalli) sopivat havaintoihin huonosti. Tämä on paradoksaalista vain jos haluaa pitää kiinni teoreettisista ideoista silloinkin kun havainnot osoittavat toista. Tältä osin tiedeyhteisön käsittely jää kirjassa pinnalliseksi, kriittisiä sävyjä ei juuri ole.

Kirjassa on kuitenkin yleensä huolella eroteltu se, mitä tiedetään varmasti, mikä on luultavasti totta, mikä on villiä spekulaatiota ja mitä havainnot tästä kaikesta sanovat. Epävarmuudet on huomioitu hyvin myös lopun sanastossa, mikä onkin varmaan lukijoille hyödyllinen, sen verta paljon erikoistermejä tästä aiheesta kertoessa väistämättä tulee käyttäneeksi.

Tällaisissa kirjoissa pitää valita valheensa, koska usein lukija ymmärtää paremmin, jos asian selittää yksinkertaisesti ja väärin kuin monipolvisesti ja oikein. Kirjassa on kuitenkin useita yksinkertaistuksia ja huolimattomuuksia, joiden kanssa olisi mielestäni syytä olla tarkempi. Alla jokunen esimerkki.

Tekstissä sanotaan, että neutriinot kiitävät aina lähes valonnopeudella. Itse asiassa kosmiset neutriinot (eli lähes kaikki neutriinot) ovat maailmankaikkeuden laajenemisen takia pudonneet kauas valonnopeudesta.

Kosmisen mikroaaltotaustan polarisaatio on jo mitattu, ja sitä tuottavat muutkin tapahtumat kuin kosminen inflaatio.

Kirjassa useaan kertaan toistetaan yleistä harhakäsitystä siitä, että ”aine on energiaa ja energia ainetta”. Energia on aineen ominaisuus, aivan kuten liikemäärä, massa, nopeus tai sähkövaraus. Se ei ole erillinen olemisen muoto. Kun kirjassa käydään läpi pimeää ainetta ja pimeää energiaa, tämä muotoilu on erityisen hämmentävä.

Tommi kirjoittaa, että hiukkasfysiikan ja astrofysiikan välillä ei juuri ollut yhteyttä ennen pimeän aineen teorioiden nousua 1980-luvulla. Itse asiassa Yhdysvaltojen ydinaseprojektista tunnettu Robert Oppenheimer toi astrofyysikot ja suhteellisuusteoreetikot yhteen 1960-luvulla kvasaarien selittämiseksi, ja samalla muitakin hiukkasfyysikoita tuli mukaan kuvioihin, kuten esimerkiksi Pedro Ferreiran kirjassa Täydellinen teoria käydään läpi. Myös Neuvostoliitossa Lev Landaun ja Jakov Zeldovitšin ryhmissä siirryttiin sujuvasti hiukkasfysiikan ja astrofysiikan välillä 1960-luvulta asti.

Ei ole totta, että ”kukaan ei tiennyt miksi” maailmankaikkeuden laajeneminen kiihtyy, kun se vuonna 1998 havaittiin. Osa tämän vuoden Jim Peeblesin Nobelin palkinnosta myönnetään siitä, että hän vuonna 1984 palautti tyhjön energian (joka johtaa kiihtyvään laajenemiseen) kosmologian keskiöön. Tämä ei ole pieni yksityiskohta, vaan valaisee havaintojen ja teorian suhdetta: vuoden 1998 havainnoista on mahdollista lukea, että maailmankaikkeuden laajeneminen on kiihtynyt vain jos etukäteen olettaa, että tyhjön energiaa on olemassa. (Myöhemmät havainnot ovat varmentaneet asian ilman tätä havaintoa oletusta.) Kokeellisten ryhmien kysymyksenasettelu muotoutui nimenomaan teoreetikoiden työn päälle, ja tämä oli myös syy siihen, miksi teoreetikot hyväksyivät havainnot niin nopeasti. Eri asia on sitten se, onko selitys oikea. Pyrkimys dramatisointiin johtaa kirjassa harhaan myös LIGOn havaitsemista gravitaatioaalloista kerrottaessa.

Avaruuden ja aika-avaruuden kaarevuus menee selityksissä sekaisin: tuntuu tarpeettomalta yksinkertaistaa esimerkiksi valon taipumista puhumalla vain avaruuden kaarevuudesta, kun avaruuden ja aika-avaruuden kaarevuus kuitenkin myöhemmin esitellään erillisinä käsitteinä.

Entäpä se alkuräjähdys? Tutkijat käyttävät sanaa kolmessa eri merkityksessä: ajan ja avaruuden alku (alkuperäinen merkitys); aineen synty inflaation lopussa; tai aikakausi, jolloin aine oli nykyistä kuumempaa ja tiheämpää. Kirjassa on valittu viimeinen, epämääräisin vaihtoehto, vieläpä siten, että alkuräjähdys päättyy vasta atomien muodostumiseen, eli kestää 380 000 vuotta. Mutta tekstissä on tehty selväksi, miten termiä käytetään, mikä saattaa sentään lieventää väärinkäsityksiä.

Lopussa oleva kirjallisuusluettelo osoittaa, miten paljon hiukkaskosmologiasta suurelle yleisölle suunnattuja kirjoja onkaan suomeksi julkaistu. Joukossa ei kuitenkaan tätä ennen ollut ainuttakaan vain pimeälle aineelle omistettua teosta. Tämän paikan kirja täyttää, ja esittelee pimeästä aineesta kaiken oleellisen. Erityisen ajankohtainen kirja on niille, jotka haluavat syventää tietojaan tämän vuoden Nobelin palkinnon tiimoilta.

Päivitys (28/10/19): Korjattu havainto oletukseksi.