Kosmokseen kirjoitettua

Painon välittäjästä

28.8.2017 klo 18.16, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Kommenteissa on toisinaan tiedusteltu, onko gravitoni löydetty, ja gravitonin ja gravitaation suhde on kestokysymys julkisten puheiden yhteydessä, joten selvennän aihetta hieman.

Joskus populaareissa esityksissä listataan fotonin, elektronin ja muiden alkeishiukkasten joukossa myös gravitoni. Se on kuitenkin luonteeltaan erilainen kuin ne. Asia ei ole monimutkainen, mutta sen hahmottamista häiritsee se, että hiukkasfyysikot tarkoittavat sanalla ”hiukkanen” ainakin kolmea eri asiaa.

Ensinnäkin hiukkanen tarkoittaa tietyn hiukkaslajin yhtä yksilöä: voidaan sanoa, että LHC:n tietyssä törmäyksessä nähdään Higgsin hiukkanen tai yhdessä kuutiosenttimetrissä avaruutta on keskimäärin 410 fotonia.

Toisekseen sana hiukkanen viittaa koko hiukkaslajiin: kun sanotaan, että myonin neutriino löydettiin vuonna 1962 tai että QED on teoria fotonista ja elektronista, ei olla kiinnostuneita yksittäisistä ilmentymistä.

Luokan ja yksittäisen tapauksen kutsuminen samalla nimellä on arkikielessäkin tuttua: sanat tomaatti tai saimaannorppa viittaavat sekä yksilöön että lajiin. Sanan hiukkanen tapauksessa on kuitenkin vielä kolmas merkitys: se viittaa kenttään, jonka tihentymiä hiukkaset ovat.

1920-luvulla kehitetty kvanttimekaniikka on teoria yksittäisistä hiukkasista (vaikka se hämärsikin käsitystä siitä, mitä ne oikein ovat). Kvanttiteorian nykyinen kehitysvaihe, kvanttikenttäteoria, ei sen sijaan ole teoria hiukkasista. Sen rakennuspalikat ovat kenttiä, jotka täyttävät koko avaruuden. Kvanttikenttäteoria kertoo, miten kentät vuorovaikuttavat keskenään ja millä todennäköisyydellä niihin syntyy eri tilanteissa aaltoja: fotonit ovat fotonikentän aaltoja, elektronit elektronikentän. Kenttien käyttäytyminen ei palaudu hiukkasiin. Esimerkiksi sitä, miten Higgsin kenttä antaa hiukkasille massat, ei voi selittää Higgsin hiukkasen ja muiden hiukkasten vuorovaikutuksen avulla.

Yleensä kenttä katsotaan löydetyksi, kun sitä vastaava yksittäinen hiukkanen havaitaan ensimmäistä kertaa. Viimeksi näin on tehty Higgsin kentän kohdalla vuonna 2012. Higgsin kentän tapauksessa kentästä tosin oli jo paljon epäsuoria havaintoja ennen sitä vastaavan hiukkasen löytämistä, koska Higgsin kentän vuorovaikutus muiden kenttien kanssa antaa niiden hiukkasille massat. Toisaalta valo on ”löydetty” (jo meitä edeltäneiden elämänmuotojen toimesta) kauan ennen kuin yksittäisiä fotoneita 1900-luvulla kyettiin mittaamaan.

Jos hiukkasen ymmärtää kahdella ensimmäisellä tavalla, yksittäisenä aaltona tai aaltolajina, niin gravitoni on samanlainen ilmiö kuin fotoni tai elektroni. Mutta siinä missä fotoni on aalto sähkömagneettisessa kentässä, avaruuden täyttävää gravitonikenttää ei ole olemassa, vaan gravitoni on aalto aika-avaruudessa itsessään.

Samoin kuin sähkövarausten molemminpuolisen vetovoiman voi ymmärtää fotonien vaihtamisena, gravitonien voi sanoa välittävän massojen välistä vetovoimaa. Tässä mielessä havaitsemme gravitonien vaikutusta koko ajan. Gravitaatiossa on pohjimmiltaan kyse aika-avaruuden kaarevuudesta, ja sillä (kuten Higgsin kentällä) on myös sellaisia ilmenemismuotoja, joita ei voi palauttaa gravitoneihin. Yksi esimerkki on maailmankaikkeuden laajeneminen, mikä on varmennettu tosiasia (vaikka Aalto-yliopiston tiedotteen perusteella voisi muuta luulla). Toinen on mustat aukot ja niiden sulautuminen toisiinsa – mistä syntyviä gravitaatioaaltoja voi toki kuvailla gravitonien avulla.

Lyhyesti sanottuna, gravitoni on tapa kuvailla pieniä tihentymiä aika-avaruudessa, samalla tapaa kuin elektroni on tapa kuvailla pieniä tihentymiä elektronikentässä.

Onko gravitonia sitten havaittu? Jos gravitonilla tarkoitetaan yksittäistä aaltoa, niin sellaista ei ole havaittu, eikä nähtävissä olevassa lähitulevaisuudessa tulla havaitsemaankaan. Gravitonit vuorovaikuttavat erittäin heikosti aineen kanssa, joten vain yhden havaitseminen on erittäin vaikeaa. Jos taas useamman gravitonin yhteisvaikutus kelpaa, niin niitä on havaittu vaikka kuinka paljon painovoiman ja gravitaatioaaltojen avulla. Jos kysymyksellä tarkoitetaan sitä, onko hiukkasten taustalla oleva kenttä havaittu, niin sellaista ei ole olemassa, mutta aika-avaruutta on vaikea olla havaitsematta.

---

Jokin sanoo poks

30.6.2017 klo 19.28, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Minulta kyseltiin kommenteissa inflaatiota koskevasta kosmologien kiistasta, josta Peter Woit on kirjoittanut mainiossa blogissaan kolmeen otteeseen.

Tapaus ei ole tieteellisesti kovin mielenkiintoinen. Se kuitenkin auttaa ymmärtämään, miten tieteilijöiden viestintä ei ole aina virheetöntä eikä vilpitöntä, ja miten vaikea alan ulkopuolisten on laittaa väitteitä oikeisiin mittasuhteisiin. Woitkin myöntää, että ei pysty kunnolla arvioimaan osapuolten väitteitä, vaikka hänen erikoisalansa hiukkasfysiikka ei ole inflaatiosta kovin kaukana.

Anna Ijjas, Paul J. Steinhardt ja Abraham Loeb kirjoittivat helmikuun Scientific Americaniin jutun, jolla oli räväkkä (ja arvatenkin toimituksen keksimä) otsikko ”POP goes the universe”, eli ”maailmankaikkeus sanoo POKS”. Kolmikko arvosteli siinä kovin sanoin kosmista inflaatiota, joka on paras tämänhetkinen selitys sille, miksi maailmankaikkeus näyttää samanlaiselta kaikissa suunnissa ja  mistä kaikki rakenteet (kuten galaksit, planeetat ja solut) ovat peräisin.

Inflaation ideana on, että maailmankaikkeuden alkuhetkinä sen laajeneminen kiihtyy, mikä tasoittaa avaruuden: aineen tiheys laskee ja avaruuden kuprut suoristuvat sen osien etääntyessä toisistaan. Kiihtyvästä laajenemisesta on tyypillisesti vastuussa jonkin avaruuden täyttävä kenttä. Avaruuden kasvaessa valtavaa tahtia kentän ja aika-avaruuden yhteiset kvanttivärähtelyt venyvät kosmisiin mittoihin. Inflaation lopuksi kenttä hajoaa aineeksi, joka perii värähtelyiden synnyttämät epätasaisuudet, joista tulee galaksien ja kaiken muun rakenteen (kuten planeettojen ja ihmisten) siemeniä.

Ijjas, Steinhardt ja Loeb arvostelevat, että inflaatio ei ole teoria, vaan viitekehys erilaisille malleille. Ei ole yhtä inflaatioteoriaa, vaan satoja erilaisia malleja siitä, miten inflaatio olisi tarkalleen tapahtunut. Mallien pääasiallinen ero on se, millainen kenttä aiheuttaa kiihtyvän laajenemisen, onko kenttiä ehkä useampia tai saadaanko inflaatio kenties aikaan muuttamalla yleistä suhteellisuusteoriaa. Eri malleissa kvanttivärähtelyt ovat hieman erilaisia, joten maailmankaikkeuteen syntyy hieman erilaisia rakenteita. Esimerkiksi galaksit syntyvät aiemmin tai myöhemmin, ja galaksiryppäitä on enemmän tai vähemmän suhteessa galakseihin. Eri malleissa inflaatiosta vastuussa oleva kenttä hajoaa myös aineeksi vähän eri tavalla, joten esimerkiksi pimeää ainetta syntyy enemmän tai vähemmän suhteessa tavalliseen aineeseen.

Ijjas, Steinhardt ja Loeb väittävät lisäksi, että inflaatio on niin joustava idea, että valitsemalla sopivan mallin voi saada minkä tahansa tuloksen rakenteen siemenille. Lisäksi he väittävät inflaation aina (tai ainakin yleensä) jatkuvan ikuisesti ja johtavan multiversumiin, jossa avaruuden eri alueet ovat tyystin erilaisia eikä mitään voi ennustaa. Heillä on muitakin väitteitä joita en tässä käy läpi, ja heidän yhteenvetonsa on se, että ”inflaatiokosmologiaa, sellaisena kuin sen nykyään ymmärrämme, ei voi arvioida käyttämällä tieteellistä metodia”.

Kolmekymmentäkolme tunnettua hiukkasfyysikkoa ja kosmologia (joukossa jokunen nobelisti) laittoi nimensä alle vastaukseen, jossa puolustetaan inflaatiota ja kumotaan kolmikon väitteitä. Tieteessä yleinen mielipide ja auktoriteetit voivat olla väärässä, mutta tässä tapauksessa vastaus on paikkansapitävä: osa kolmikon huomioista pitää paikkansa, jotkut väitteet ovat liioiteltuja ja johtopäätökset ovat pötyä.

On totta, että inflaatiomalleja on monia erilaisia, mutta ei ole totta, että niistä saa ulos mitä tahansa. Ensimmäiset mallit on esitetty 1980-luvun alussa, ja niiden tyypilliset ennusteet ovat pitäneet kutinsa yhä tarkempien havaintojen myötä yli kolme vuosikymmentä. On totta, että jotkut inflaation parissa työskentelevät tutkijat (mukaan lukien osa niistä, joiden nimi on vastauskirjeessä) ovat voimakkaasti yhdistäneet inflaation multiversumiin ja mainostaneet ikuista inflaatiota. Inflaatio ei kuitenkaan välttämättä ole ikuista, eikä ikuinen inflaatio välttämättä synnytä multiversumia.

Inflaatio on itse asiassa tyypillinen esimerkki onnistuneen tieteellisen idean kehityksestä. Ensin idea keksitään, sitten sitä hiotaan. Kun se näyttää toimivan, niin moni yhteisön jäsen haluaa mukaan menestykseen, ja tutkijat kehittävät erilaisia versioita inflaatiomalleista, joilla on vähän erilaisia ennusteita. Samalla tulee tutkittua malleja, joiden ennusteet ovat hyvin epätyypillisiä, ellei muuten, niin sen osoittamiseksi, mihin kaikkeen idea venyy. Kunnes havainnot ja teoria yhdessä kiinnittävät sen, mikä malli on oikea, teoreetikot jatkavat uusien mallien rustaamista ja nykyisten tarkempaa syynäämistä.

Pimeän aineen tilanne on samanlainen. On satoja erilaisia ehdotuksia siitä, millainen pimeän aineen hiukkanen oikein on ja miten sen voisi havaita. Joissakin malleissa pimeän aineen hiukkasia on helppo havaita, toisissa niitä ei voi nähdä kuviteltavissa olevassa tulevaisuudessa.

Tämä ei tarkoita sitä, että pimeä aine tai inflaatio eivät ei olisi tieteellisiä ideoita. Tieteen mittarina pidetään usein sitä, että väitteet on mahdollista kokeellisesti osoittaa vääriksi. Todellisuus on monimutkaisempi. Tiede ei juuri koskaan etene siten, että esitetään teoria, joka tekee kiistattoman yksikäsitteisiä ennusteita, joiden todetaan olevan ristiriidassa havaintojen kanssa, mikä johtaa teorian hylkäämiseen.

Sen sijaan ideoista on yleensä erilaisia versioita. Havaintojen tarkentuessa osa malleista karsiutuu pois. Jos jäljelle jää yhä kummallisemman näköisiä malleja, joita pitää vielä jälkikäteen säätää sopimaan havaintoihin, niin luottamus siihen, että ollaan oikeilla jäljillä, laskee. Vastaavasti jos yksinkertaisimmat mallit ennustavat havaintoja oikein, luottamus ideaan kasvaa. Lisäksi myös ymmärrys malleista paranee, niin että voidaan puhua teoriasta mallin sijaan. Lopulta ylitetään raja, jossa onnistuneiden ennusteiden ja kehittyneen teoreettisen käsityksen yhteen kietoutunut kokonaisuus on niin vakaa, että teoria on järkevän epäilyn ulkopuolella.

Inflaatio ja pimeä aine eivät ole vielä ylittäneet tätä rajaa. Niitä voi järkevästi epäillä, ja niille on esitetty vaihtoehtoja. Sellaiset vaihtoehdot, jotka ennustavat hyvin erilaisia asioita kuin tyypillinen (tai mikään) pimeä aine ja inflaatio, ovat karsiutuneet pois. Nykyiset ehdotukset yrittävät toistaa pimeän aineen ja inflaation menestykset jollain eri menetelmällä, siinä yleensä kummemmin onnistumatta.

Ijjaksen, Steinhardtin ja Loebin kommentit onkin syytä ymmärtää heidän oman vaihtoehtoisen ideansa pönkittämisen viitekehyksessä. Osa vuosien 2000-01 väitöskirjatutkimustani liittyi Steinhardtin ja hänen silloisten yhteistyökumppaneidensa keksimän inflaation vaihtoehdon ongelmiin. Siitä on myöhemmin kehitetty idea maailmankaikkeudesta, joka ensin suppenee ja sitten laajenee, niin että rakenteen siemenet syntyvät suppenevan vaiheen aikana inflaation sijaan.

Siinä missä inflaatio voi toimia hiukkasfysiikan Standardimallin Higgsin kentällä, Steinhardtin ja kumppanien idea vaatii eksoottisempia rakennuspalikoita ja on inflaatiota monimutkaisempi. Niinpä sen esittelyyn niin tiedeyhteisössä kuin sen ulkopuolella on otettu mukaan iso annos inflaation puutteiden arvostelemista. Vaikka osa väitteistä on perättömiä, tiedeyhteisön sisällä on terveellistä, että jotkut pitävät esillä yleisesti hyväksyttyjen ideoiden heikkoja kohtia ja muistuttavat tutkijoita asioista, jotka menestyksen myötä sivuutetaan. Jos argumentit ovat kehnoja, sekin voi olla hyödyllistä osoittamalla miten vakaalla pohjalla arvosteltu idea on. Inflaation kohdalla kolmikko on oikeassa ainakin siinä, että ei vielä tiedetä, miten se alkaa.

Tiedeyhteisön sisällä ei niin haittaa, vaikka ihmiset puhuvat välillä pötyä. Voi jopa sanoa, että se on väistämätöntä. Ludwig Wittgensteinin sanoin, jos ihmiset eivät joskus tekisi hölmöjä asioita, mitään älykästä ei koskaan tulisi tehtyä. Asiantuntijoiden keskustellessa ja havaintojen tarkentuessa kyllä selviää, mitkä ideat ovat oikein ja millainen maailma on. Tiedeyhteisön –tai inflaatiokosmologien verrattain pienen joukon– ulkopuolella vahvat väitteet voivat kuitenkin haitata ymmärrystä tieteestä, koska yleisöllä ei ole tietoa niiden viitekehyksestä eikä valmiuksia arvioida niitä kriittisesti. Joskus tiedetoimittajia syytetään asioiden kärjistämisestä ja sensaatioiden perättömästä uutisoinnista, mutta suuressa osassa harhaanjohtavaa populaaria tiedekirjoittelua jäljet johtavat tutkijoiden näppäimistöihin.

---

Suru Auringon sammumisesta

26.6.2017 klo 18.05, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Yleisen kirjallisuustieteen opiskelijoiden Katharsis ry:n lehden Teema uudessa numerossa on kolumnini Suru Auringon sammumisesta. Se alkaa näin:

Esseessään Kosmologia ja science fiction kirjailija Stanislaw Lem valitti vuonna 1977, kuinka scifi on ”kesyttänyt kosmoksen, kutistanut sen lakaisemalla pois ne ikuisesti äänettömät tyhjyydet, joita Pascal kammoksui”. Lem harmitteli sitä, kuinka maailmankaikkeuden paketoiminen inhimilliseen kokoon sopivien seikkailujen taustaksi riisti siltä sen ”oudon, kylmän suuruuden”. Todellisuuden näkemisellä moraalinäytelmänä on kuitenkin kunniakkaat perinteet.

---

Puolustuspuhe kaiken teorialle

16.6.2017 klo 14.47, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Tieteessä tapahtuu –lehden numerossa 4/2017 on julkaistu puolustuspuheeni kaiken teorialle. Se on laajempi versio tammikuun blogimerkinnästäni. Artikkelin viimeinen kappale on seuraava:

Fysiikan sovellusten merkitystä on vaikea yliarvioida. Jos Maapallolla koskaan päästään tilanteeseen, missä ihmiset voivat kaikki elää ihmisarvoista elämää ja osallistua yhtäläisesti ihmisyhteisön asioihin, niin se on mahdollista ainoastaan fysiikan sovellusten, kuten automatisaation, digitalisaation ja modernin tiedonvälityksen, ansiosta. Yhtä tärkeää on kuitenkin se, miten fysiikka auttaa meitä ymmärtämään maailmaa: se selittää sateenkaaren värit, kertoo tähtien olevan etäisiä aurinkoja, paljastaa maailmankaikkeuden historian olevan meidän historiaamme. Lyhyesti sanottuna, fysiikka kehystää inhimillisen kokemuksen, ja kaiken teoria olisi viimeinen sana siitä ympäristöstä, mikä määrää olemassaolostamme.

---

Kolmas pari kaukaisuudessa

6.6.2017 klo 23.07, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Koeryhmä LIGO julkaisi viime viikolla kolmannen havainnon kahden mustan aukon törmäyksestä syntyneestä gravitaatioaallosta. (Kahdesta edellisestä havainnosta täällä ja täällä.) LIGOn lehdistötiedote löytyy täältä, ja tässä näkyy tietokoneiden raksuttama yleisen suhteellisuusteorian mukainen simulaatio siitä, miten aukot lähestyivät toisiaan ja sulautuivat.

Aalto kulki Maapallon läpi 4. tammikuuta 2017, kolme miljardia vuotta syntymänsä jälkeen. Havainto tehtiin noin kuukausi sen jälkeen, kun LIGO aloitti toisen havaintokautensa, oltuaan kymmenen kuukautta poissa toiminnasta päivitystä varten. Havaintokausi jatkuu kesän loppuun. LIGOn siirtyessä telakalle eurooppalaisen Virgo-havaintolaitteen odotetaan astuvan kehään, ja LIGO palaa seuraan ensi vuoden loppupuolella paremmalla herkkyydellä.

Uusi törmäys ei paljastanut mitään yllättävää. Mustien aukkojen massat olivat noin 20 ja 30 Auringon massaa, edellisten havaittujen mustien aukkojen massojen välissä. Lehdistötiedotteen mukaan havaintojen perusteella toinen aukoista on saattanut pyöriä eri suuntaan kuin pari kokonaisuutena. Tehty havainto ei kuitenkaan rajoita pyörimistä niin paljon, että asiasta voisi sanoa paljoa. Mustien aukkojen pyörimissuunnista voidaan päätellä se, ovatko ne syntyneet eristyksissä vai osana tähtiryppään kehitystä, mutta täytyy odottaa lisää havaintoja, että asiaan saadaan selkoa.

LIGOn havainnot ovat ainutlaatuinen ikkuna mustien aukkojen tapahtumahorisontin äärimmäisille tienoille. Nyt kun kasassa on kolme havaintoa, LIGO saa entistä tarkempia rajoituksia sille kuinka paljon mustien aukkojen käytös voi erota yleisestä suhteellisuusteoriasta, mutta mitään poikkeamia ei ole näkynyt.

LIGO-ryhmä tutki myös, ensimmäistä kertaa historiassa, gravitaatioaaltojen nopeuden riippuvuutta aallonpituudesta. Yleisen suhteellisuusteorian mukaan gravitaatioaallot, kuten valo tyhjiössä, matkaavat valonnopeudella aallonpituudesta riippumatta. Tämäkin testi antoi odotetun tuloksen: poikkeamat valonnopeudesta ovat korkeintaan suuruusluokkaa 10^(-19), eli alle miljardisosan miljardisosan.

Uusien detektorien valmistuttua gravitaatioaaltohavainnoista tulee kenties viikoittaista rutiinia, mutta nyt jokainen on innostava tapaus. LIGO-ryhmän arvion mukaan mustien aukkojen törmäyksiä odottaisi nykyisellä herkkyydellä näkyvän kenties kymmenen vuodessa, joten loppuvuodesta saatetaan ilmoittaa lisää ilon aiheita. Mielenkiinnolla odotetaan myös ensimmäistä havaintoa neutronitähtien, tai mustan aukon ja neutronitähden, törmäyksestä.

---

Tieteilijän etiikasta

26.5.2017 klo 15.28, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Pidin tänään Helsingin yliopiston filosofisen tiedekunnan promootion tunnustuksettomassa tilaisuudessa puheen. Se meni jokseenkin näin.

Minua pyydettiin lausumaan muutama sana etiikasta. Helsingin yliopiston eettisten ohjeiden mukaan hyvän tieteellisen käytännön lähtökohtana ovat ”tiedeyhteisön tunnustamat toimintatavat”.

Onkin tavallista, että tieteen etiikan pohdinta rajoitetaan siihen, miten toimitaan tiedeyhteisön hyväksymällä tavalla. Tiedeyhteisön normien tarkoituksena on varmistaa, että kukin tekee tiedettä oikein.

On kuitenkin olemassa myös laajempi eettinen kysymys: tekeekö tieteellä oikein, tekeekö tieteellisellä koulutuksella oikein. Tämä kysymys on oleellinen myös niille, jotka eivät jatka tiedeyhteisössä, vaan hyödyntävät tieteellistä osaamistaan muualla.

Te promovoidut tiedätte, millaista on työskennellä epävarmuuden kanssa; millaista on selvittää pitääkö jokin asia paikkansa; millaista on huomata, että onkin väärässä; millaista on joutua myöntämään olevansa väärässä; te tiedätte mitä tarkoittaa asioiden tarkasteleminen analyyttisesti ja kriittisesti.

Nämä taidot, jotka te olette hankkineet vuosien työllä, ovat yhteiskunnalle tärkeitä. Ilman teidänlaistenne ihmisten kykyä ongelmanratkaisuun ja analyyttiseen ajatteluun nykyaikainen, teknologinen, sosiaalisesti monimuotoinen yhteiskunta ei voisi toimia eikä kehittyä.

Tämä tarkoittaa myös sitä, että teillä on vastuuta. Tieteilijän opinnot opettavat paljon, miten ajattelun työkaluja käytetään, mutta vähän sitä, mihin niitä pitäisi käyttää ja mihin niitä ei pitäisi käyttää.

Yhdysvaltojen suurin matemaatikkojen työnantaja on NSA. Yhdessä CIA:n ja Yhdysvaltojen armeijan kanssa se työllistää kymmeniä tuhansia ihmisiä tiedustelun ja tarkkailun parissa, monet heistä korkeasti koulutettuja. Onko sattumaa, että näistä kymmenistä tuhansista niillä kahdella, jotka ovat eniten tuoneet julki näiden tahojen väärinkäytöksiä ja rikoksia -viime viikolla vapautuneella Chelsea Manningilla ja maanpaossa olevalla Edward Snowdenilla– ei kummallakaan ollut korkeakoulututkintoa?

Otetaan laajempi esimerkki, joka ei liity henkilökohtaiseen toimintaan. Yhdysvaltalaisten tuki sille, että heidän hallituksensa tappaa ihmisiä miehittämättömillä lentokoneilla ympäri maailmaa korreloi positiivisesti koulutustason kanssa. Samoin tuki Israelin pommitukselle Gazassa kesällä 2014. Mitä korkeammin koulutettu ihminen on, sitä todennäköisemmin hän kannattaa -ainakin näissä tapauksissa- laitonta ja tuhoisaa väkivaltaa, josta on vastuussa valtio, johon identifioidutaan kollektiivisesti.

Mainitsen nämä esimerkit havainnollistaakseni sitä, että analyyttisen ajattelun taidosta ei ole moraalisten arvioiden tekemisessä mitään hyötyä, jos ajattelua ei osaa suunnata niiden tekemiseen. Arvioinnin kohdistaminen yhteisön normeihin edellyttää sitä, että pystyy katsomaan asioita yhteisön ulkopuolelta.

Tieteellisissä opinnoissa tätä ei juuri opi. Päinvastoin, niiden myötä oppii ajattelun työkalujen lisäksi sen, miten toimitaan yhteisön osana, sen sääntöjen mukaisesti.

On sanottava, että ilman yhteisön toimintaan ja normeihin sitoutumista nykyaikainen yhteiskunta ei olisi mahdollinen. Ihmisten kyky asettua osaksi isoa kokonaisuutta mahdollistaa kaikki saavutukset yli sen, mihin pieni ihmisjoukko kykenee, sanalla sanoen sivilisaation.

Mutta inhimillinen sivilisaatio vaatii myös yhteisön toiminnan yksilöllistä arvioimista.

Esimerkki Suomesta: Nokia myi vuonna 2008 Iraniin teknologiaa matkaviestinten tarkkailuun. Seuraavana vuonna Iranin hallinto käytti sitä demokratiapyrkimysten väkivaltaiseen tukahduttamiseen. Nokia myönsi, että sen ”olisi pitänyt paremmin ymmärtää mahdolliset seuraukset ihmisoikeuksille Iranissa”.

Nokian projektissa on varmasti ollut mukana useita korkeasti koulutettuja ammattilaisia. Ja ilmeisesti kukaan heistä ei tullut ajatelleeksi, että viestinnän tarkkailuun tarkoitetun teknologian myyminen viranomaisille, jotka järjestelmällisesti loukkaavat ihmisoikeuksia, johtaisi siihen, että nämä käyttävät sitä viestinnän tarkkailemiseen ihmisoikeusloukkausten avittamiseksi. Tai jos tuli, ei pitänyt sitä ongelmana. Tai jos piti, ei tuonut asiaa esille. Tai jos toi, ei ryhtynyt toimiin. Kukaan nokialaisista tuskin halusi, että ihmisiä kidutetaan koska he tavoittelevat demokratiaa, mutta kukaan ei puhaltanut peliä poikki. Dokumentit aiheesta tosin myöhemmin vuodettiin, joten me tiedämme asian yksityiskohdista.

Toinen Nokiaan liittyvä tapaus. Eräässä puheessa mainitsin siitä, miten moraalitonta on se, että puhelintemme raaka-aineita tulee maista, joissa näiden raaka-aineiden kontrolloimisesta käydään sotia. Puheen jälkeen kaksi henkilöä tuli luokseni ja kertoi olevansa Nokian työntekijöitä. He kiittivät minua siitä, että toin tätä tärkeää asiaa esille ja kertoivat, miten he ovat vaikuttaneet yrityksen sisällä siihen, että raaka-aineiden alkuperään saadaan selvyyttä ja osallisuutta ihmisoikeusloukkauksiin voidaan pienentää.

Voisin mainita yhteisön moraalisia ongelmia myös tiedeyhteisöstä. Mainitsin nämä kaksi esimerkkiä havainnollistaakseni sitä, että kun todella kohtaa eettisiä ongelmia, ei yleensä ole selvää, mikä on oikea ratkaisu. Milloin pitäisi toimia yhteisön sisällä yrittäen muuttaa sen toimintatapoja? Milloin pitäisi lopettaa osallisuus ja viedä asia yhteisön ulkopuolelle? Milloin ollaan siinä pisteessä, että pitäisi sabotoida yhteisön toimintaa?

Tällaisiin kysymyksiin ei ole valmiita vastauksia, aivan kuten ei ole yhtä tieteellistä metodia, jota seuraamalla aina löytäisi oikean ratkaisun tutkimusongelmiin. Mutta teillä, jotka olette oppineet tieteellisen ajattelun välineet, on hyvät valmiudet arvioida tällaisia monimutkaisia kysymyksiä ja tehdä johtopäätöksiä.

Tämä edellyttää sen tunnistamista, että on tarpeen kriittisesti arvioida ei vain sitä, miten yhteisön käytäntöjä noudatetaan, vaan sitä, millaisia nämä käytännöt ovat. Vain tällaisesta ulkopuolisesta  näkökulmasta voi kammeta analyyttisen ymmärryksen inhimillisyyden palvelukseen, niin että toiminta ei noudata vain tiedeyhteisön etiikkaa, vaan myös tieteilijän etiikkaa.

Muotoja muodottomasta, yksinkertaista monimutkaisesta

8.5.2017 klo 20.44, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Galleria Duetossa Helsingissä aukesi viime torstaina Metta Savolaisen näyttely Solar Eclipse. Sen kahdesta huoneesta yksi on omistettu hiukkasfysiikalle ja toinen kosmologialle. Savolainen opiskeli Helsingin yliopistossa 1980-luvulla fysiikkaa viisi vuotta ennen siirtymistään kuvataiteen pariin.

Hiukkasfysiikan teoksissa käydään läpi Standardimallin hiukkaset yksi kerrallaan: kuusi kvarkkia, kuusi leptonia, W- ja Z-bosoni, fotoni ja gluoni sekä Higgsin hiukkanen, josta on peräti neljä muotokuvaa. Huoneeseen kävellessä on kuin astuisi sisään hiukkasfysiikan oppikirjaan. Sadoista teoreetikkojen ehdottamista hiukkasista (joista ei ole toistaiseksi kokeissa näkynyt jälkeäkään) on mukaan päässyt X-bosoni, joka on 80-luvulla suosittujen suurten yhtenäisteorioiden kalustoa.

Alkeishiukkaset eivät kuulu meille tutun klassisen fysiikan piiriin: niillä ei ole muotoa, väriä eikä koostumusta. Savolaisen abstrakti ja symbolinen ilmaisu sopii hyvin arkitodellisuuden tuonpuoleiseen maailmaan, jota hallitsee samanaikainen erillisyys ja kytkeytyneisyys, äärimmäinen pelkistäminen ja yksinkertaisista osista kasautuva monimutkaisuus.

Hiukkaset on kuvattu ympyröinä neliön sisällä, kuin erillisinä muusta maailmasta mutta luonteeltaan siitä leikattuina. Joissakin töissä on käytetty rinnakkaisia tai vastakkaisia muotoja ja värejä. Siinä missä fotoni aaltoilee vaaleana sivusuunnassa horisontaalisten tummien viivojen taustalla, gluonin tummien vertikaalisten viivojen ympäristönä on vaalea aaltoliike alhaalta ylös. Tämä on visuaalisesti kaunista, mutta useimmiten nämä visuaaliset temput eivät liity hiukkasten ominaisuuksiin. Esimerkiksi fotonin ja gluonin välillä ei oikeasti ole mitään vastakkaisuutta eikä niitä saa toisistaan mitään vaihtamalla. Edellinen välittää sähkömagneettista vuorovaikutusta ja jälkimmäinen värivuorovaikutusta, joilla ei ole mitään tekemistä keskenään.

Olisin toivonut kuvien olevan hiukkasten todellisten ominaisuuksien (varausten, massojen, spinien ja vuorovaikutusten) esityksiä, nyt hiukkaset määrittäviä tekijöitä on käytetty vain inspiraationa.

Massiivisten bosonien (W, Z, X, Higgs) kuvaelementtinä on käytetty kirjaimia W, Z, X ja H, jotka ovat inhimillisen historian kulttuurillisia sattumia, eivätkä kerro meistä riippumattomasta maailmasta mitään. W-, Z- ja X-bosonien kuvissa on muita hiukkasia läheisempi suhde hiukkasen ympyrän ja taustan välillä, mikä tavoittaa jotain niiden lyhyestä eliniästä ja siitä, miten niiden rooli on välittää ohimenevästi vuorovaikutuksia. Mutta miksi Higgs on osa tätä sarjaa? Sen elinikä on toki lyhyt, mutta ominaisuuksiltaan ja osuudeltaan se on tyystin erilainen kuin W, Z ja X. Jäin myös kaipaamaan yhteyttä fotoneihin ja gluoneihin. Ne ovat ikuisia ja siksi erilaisia kuin W, Z ja X, mutta niiden rooli on hyvin samanlainen. W ja Z välittävät heikkoa vuorovaikutusta, X spekulatiivista yhtenäisvuorovaikutusta. Oleellisesti Z on vain raskas fotoni, ja W siitä vähän sähkövarauksen puoleen kallellaan. On sääli, että bosonit on eroteltu kahteen ryhmään, joiden välillä ei ole dialogia.

Hiukkaspotreteista pidin eniten elektronista, joka näyttää samaan aikaan hajaantuneelta ja keskittyneeltä, sekavalta ja järjestäytyneeltä. Yhdessä myonin ja taun kanssa se muodostaa eheän sisarussarjan. Niitä vastaavista neutriinoista oli kustakin yhdessä kaksi kuvaa, joissa ympyrän ja taustan ilme on vastakkainen. Tämä on kaunis esitys neutriinoiden oskillaatioista, mutta jää vajaaksi maalista. Neutriinot eivät sekoitu yksikseen, vaan keskenään, ja oikeastaan niiden luonnetta kuvaisi parhaiten kolme kertaa kolme kuvaa, missä kukin liittyy ominaisuuksiltaan jokaiseen muuhun, jotkut enemmän ja toiset vähemmän.

Kvarkit olivat puhtaan kuvallisesti hiukkasista kenties onnistuneimpia, ja kuvien kahtia jakautuneisuus tuo mieleen kvarkkien kaksi spin-tilaa. (Samanlainen rakenne olisi ollut poikaa leptoneillekin.) Niiden ripustus havainnollistaa kvarkkien (ja leptonien) kolmea perhettä ja jakoa pareihin, joista toinen osapuoli on ylhäällä ja toinen alhaalla. Kuten neutriinojen kohdalla, tässä on tosin jääty puolitiehen; ripustus rikkoo rakenteen sijoittamalla top (tai totuus)-kvarkin alas ja bottom (tai kauneus)-kvarkin ylös. Kuvien ripustamisella sivusuunnassa olisi voinut viestiä perheiden massaeroista, mutta nyt tuntuu siltä, että yhden parin sijoittaminen kauemmas muista ei ole harkittua.

Kosmologia-osuudessa on esillä Aurinkokunnan ilmiöitä ja lintuja, fysiikan kannalta siis lähialueen tähtitiedettä. Nämä kuvat eivät ole sidottuja silmän saavuttamattomiin ilmiöihin: niiden ei tarvitse kehittää muotoa muodottomuudelle, vaan tehdä konkreettisesta abstraktia, yksinkertaistaa monimuotoisuutta. Ilmiöt eivät muodosta samanlaista tarkkaan rajattua kokonaisuutta kuin hiukkaset, mukaan on valittu tunnelmallisia kohtauksia Auringon, Kuun ja lintujen elämästä.

Lempiteokseni oli Lunar Eclipse, jossa päällekkäiset taivaankappaleiden ympyrät kohtaavat, ja sekä eroaminen että yhtyminen jäävät näytettäväksi valittujen hetkien ulkopuolelle. Toisiaan katsovat ja omissa ympyröissään alkeishiukkasten arvokkuudella peilaavat Puutarhan linnut ovat viehättävä symmetrian sovellus lähes inhimilliseen maailmaan.

Näyttely on auki 21.5., ensi viikon loppuun, asti.

---

Ei edes väärästä jalkaväkeen ja juoksuhautoihin

29.4.2017 klo 14.35, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Puhuessani tiedemarssilla tieteen popularisoinnista ja uutisoinnista minua pyydettiin kirjoittamaan blogiini siitä, mitä tiedeblogeja itse luen. On vain kaksi alan blogia, joista luen kaikki merkinnät.

Ensimmäinen on fyysikko Peter Woitin Not Even Wrong. Nimi viittaa Wolfgang Paulin nimiin laitettuun lausuntoon joistakin fysiikan ideoista, jotka ovat niin epämääräisesti muotoiltuja, että niiden ei voi sanoa olevan edes väärin. Woit aloitti arvostelemalla säieteoriaa, ja hänellä on aiheesta samanniminen kirja. Woit on eräs hiukkasfysiikan yhteisön ulkopuolisille näkyvimpiä säieteorian arvostelijoita, ja hän on vaikuttanut myös siihen, miten aiheeseen yhteisön sisällä suhtaudutaan. Monet tunnetut fyysikot kommentoivat blogissa, ja kommentit ovat osa sen viehätystä. Woit on laajentanut aihevalikoimaansa, ja hänen bloginsa on yksi parhaita paikkoja hiukkasfysiikan uutisten ja huhujen seuraamiseen. Kosmologian suhteen Woit ei ole aivan yhtä terävä, mutta tärkeät uutiset aiheesta kyllä hänen blogistaan löytää. Hän kirjoittaa myös matematiikan tutkimuksesta tavalla, joka on minusta usein kiinnostava, vaikka en siitä usein paljoa ymmärräkään. Scientific Americanissa on juuri ilmestynyt Woitin haastattelu otsikolla Why String Theory is Still Not Even Wrong, josta saa käsityksen hänen näkemyksistään.

Toinen lempitiedeblogini on Jesterin eli hiukkasfyysikko Adam Falkowskin Résonaances. Falkowski aloitti blogin lääkkeenä masennukseen, ja nimimerkin tarkoituksena oli kenties suojata häntä ammatillisilta ongelmilta ja eristää kriittisen ja toisinaan mauttoman huumorin seurauksilta. Anonymiteetti ei kuitenkaan kestänyt kauaa. Olimme samaan aikaan postdoc-tutkijoita CERNissä, ja oli kuitenkin helppo huomata, kuka fenomenologisista (eli teorioiden ja havaintojen välissä olevista) hiukkasfysiikoista teki tarkkaavaisena muistiinpanoja puheista, joista myöhemmin tuli selostus Resonaancesiin. Resonaances keskittyy uusien havaintojen läpikäymiseen, erityisesti hiukkasfysiikassa ja sen setvimiseen, mitä ne kertovat eri teorioiden terveydentilasta. Falkowski kirjoittaa kiinnostavasti myös kosmologisista havainnoista, mutta aivan samalla asiantuntemuksella kuin hiukkasfysiikasta. Blogin pääasiallinen puute on se, että kirjoituksia ei ilmesty useammin, mutta jokainen niistä on kiinnostava. Falkowski ei ole kirjoittanut sitten syyskuun, toivottavasti Résonaances ei ole kuollut.

Luen silloin tällöin Tommaso Dorigon blogia A Quantum Diaries Survivor, ja harvoin petyn. Dorigo on kokeellinen hiukkasfyysikko, joka on mukana CERNin CMS-koeryhmässä, ja hän kirjoittaa poikkeuksellisen avoimesti kokeellisen fysiikan tekemisestä. Hän menee myös teknisiin yksityiskohtiin silloin kun se on tarpeen. Dorigon asenne mahdollisiin löytöihin on aina avoin mutta epäilevä. Tommasolta ilmestyi aiheesta viime vuonna kirja Anomaly! Collider physics and the quest for new phenomena at Fermilab. Tässä ote kirjasta, josta näkee hänen tyylinsä.

Toinen toisinaan lukemani blogi on Matt Strasslerin Of Particular Significance. Strassler on hiukkasfenomenologi kuten Falkowski, mutta kirjoittaa joskus yleisempiäkin selityksiä, esimerkiksi neutronien stabiiliudesta ja mustien aukkojen informaatioparadoksista.

Joskus luen Sabine Hossenfelderin blogia Backreaction. Hossenfelder tutkii kvanttigravitaation fenomenologiaa, ja kirjoittaa myös kiinnostavan kriittisesti tieteen popularisoinnista ja uutisoinnista sekä tiedeyhteisöstä. Blogissa on kirjoituksia myös tieteeseen liittymättömistä yhteiskunnallisista ja muista asioista, joista luen mieluummin niihin asioihin perehtyneiltä, joten en seuraa Backreactionia säännöllisesti, vaan luen sitä kun käsittelyssä on erityisen kiinnostava aihe, kuten myös Strasslerin blogia.

Toisinaan on tullut luettua (ja olisi kannattanut lukea useammin) yhteistyökumppaneideni Shaun Hotchkissin ja Sesh Nadathurin blogeja Blank on the Map ja The Trenches of Discovery. He ovat kosmologeja ja kirjoittavat uusista havainnoista ja niiden tulkinnasta yksityiskohtaisesti ja selkeästi. (Jälkimmäinen on itse asiassa yhteisblogi biokemistin ja taiteentutkijan kanssa, mutta olen lukenut siitä vain Shaunin kirjoituksia.) Kumpikin blogi on ollut yli vuoden vaiti, enkä tiedä niiden jatkosta.

Mainittakoon vielä suomenkielinen Akatemian jalkaväki, jossa jatko-opiskelijat ja nuoret postdoc-tutkijat kirjoittavat tieteen tekemisen arjesta, tutkimusaiheen valitsemisesta välipalojen ongelmaan. Olen lukenut siitä lähinnä kosmologi Tommi Tenkasen tiiviitä kirjoituksia, joissa hän avaa tiedeyhteisön toimintaa ja kosmologian tutkimusta.

---

Kaikenlaisia kertomuksia kosmologiasta

23.4.2017 klo 22.29, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Puhuin eilen tiedemarssilla tieteen popularisoinnista ja uutisoinnista. Puhe oli jokseenkin seuraavanlainen. (Minulta kysyttiin puheen jälkeen, mitä tiedeblogeja itse luen, kirjoitan niistä seuraavassa merkinnässä ensi viikolla.)

Kommentoin ensin minulle esitettyä kysymystä siitä, miksi tulin mukaan marssille. Tiedemarssin lähtökohta on poliittinen. Sitä alettiin Yhdysvalloissa järjestää vastauksena siihen, että valtaan noussut Donald Trumpin hallitus on ennennäkemättömän vihamielinen tieteelle. Suomessa meidän on syytä ensisijaisesti keskittyä siihen, mitä täällä tapahtuu. Suomessa suurin uhka tieteelle on nykyinen hallitus, joka romuttaa tieteen tekemisen mahdollisuuksia. Oli irvokasta nähdä tiedemarssilla hallituspuolue Kokoomuksen kansanedustaja Sanna Lauslahti pitämässä tieteilijöille puhetta tieteen tärkeydestä.  Mikäli Lauslahti haluaa parantaa tieteen asemaa Suomessa, oikea osoite puheille on oma puolue, ei tieteentekijät.

Aiheenani on tieteen popularisointi ja uutisoiminen. Käsittelen enimmäkseen tilannetta kosmologiassa, jonka tunnen, vaikka lipsunkin käyttämään sanaa ”tiede” yleisemmin. Yleisön vastuulle jääköön arvioida, missä määrin kommenttini koskevat muitakin aloja.

Tieteellinen tutkimus kustannetaan enimmäkseen verovaroista. Joidenkin aiheiden, vaikkapa puolijohteiden, tutkimuksella on odotettavissa teknologisia sovelluksia, ainakin välillisesti. Toisaalta sellaisilla aloilla, joissa tutkimuskohde on lähempänä ihmisten arkikokemusta, vaikkapa historiassa, muutkin kuin asiantuntijat voivat suoraan tutustua tuloksiin, ja ero tutkimuksen ja popularisoinnin välillä on pienempi kuin luonnontieteissä. Molemmissa tapauksissa suuri yleisö saa siis rahoilleen vastinetta.

Kosmologiassa, samoin kuin hiukkasfysiikassa, on toisin. Aloilla ei nykyään ole mitään nähtävissä olevia sovelluksia. Tämä ei tarkoita sitä, etteivätkö ne saattaisi avata ovia uuteen teknologiaan tavoilla, joita emme osaa vielä kuvitella. Kun tutkitaan perustavanlaatuisia luonnonlakeja, on mahdotonta sanoa, mitä löytyy ja miten sitä voi käyttää hyödyksi. Lähes kaiken nykyteknologian pohjana oleva kvanttimekaniikka on tästä oiva esimerkki. Mutta olisi epärehellistä luvata, että tällaisia sovelluksia varmasti tulee.

Niinpä kosmologian ja hiukkasfysiikan saralla tieteen popularisointi on erityisen tärkeää, koska se on ainoa, mitä suuri yleisö tutkimuksesta varmasti kostuu. Kaikkien tutkijoiden ei tarvitse osallistua, mutta yhteisöllä kokonaisuutena on velvollisuus kertoa mitä se on retkillään löytänyt.

Kosmologian popularisoinnista on ensinnäkin se hyöty, että ihmiset saavat tietää, mitä maailmankaikkeudesta on saatu selville. Sillä on itseisarvoa, että tietää, millainen todellisuus on. Lisäksi maailman hahmottaminen uudella ja arjesta vieraalla tavalla tuottaa tunne-elämyksiä. Science fictionin yhteydessä kuvataan perspektiivin laajentamista totuttujen maisemien ulkopuolelle termillä ”sense of wonder”, ihmetyksen tuntu, ja sen voi saavuttaa myös tieteen popularisoinnista. Mainittakoon vielä erikseen, kuinka arkikäsitysten korjaaminen innoittaa taidetta. Science fictionin kohdalla tämä on ilmeistä, mutta myös muun genren kirjallisuus, kuvataide ja teatteri saanut inspiraatiota tieteen popularisoinnista.

Popularisoinnista on myös se hyöty, että suuri yleisö hahmottaa miten tiedettä tehdään. Voi myös sanoa, että he hahmottavat mitä tiede on, koska tieteessä ei ole kyse tietyistä johtopäätöksistä, vaan tavasta jolla ne saavutetaan. Tieteellinen tutkimus on mainio esimerkki siitä, miten selvitetään rationaalisesti, miten joku asia on, ja mitä tarkoittaa se, että asioiden tiedetään olevan tietyllä tavalla. Tämän asian parempi hahmottaminen on hyödyksi myös tiedeyhteisön ulkopuolisille.

Popularisointi tekee tiedeyhteisön tutuksi ja selventää, millaista on tieteily ja tieteilijät. Popularisoinnin kohteeksi sopiikin tulosten lisäksi myös tiedeyhteisön toiminta, tieteen filosofia, tieteen sovellusten poliittinen merkitys, yhteiskunnallisen politiikan vaikutus tieteeseen ja tieteenteon arki.

Erityisen tärkeää on korjata lasten ja nuorten käsitys tieteen tekemisestä. Fysiikassa on iso miesenemmistö, varsinkin kosmologiassa ja hiukkasfysiikassa. Tähän on useita syitä , mukaan lukien paikkojen ja apurahoja jakavien tiedostetut ja tiedostamattomat ennakkoluulot. Mutta iso osa vinoumasta syntyy siitä, että fysiikan opintoja aloittaa selvästi vähemmän naisia kuin miehiä. Tähän vaikuttaa aiheettoman sukupuolittuneet käsitykset fysiikasta, mitä popularisointi voi muuttaa.

Yksi tiedeyhteisön popularisoinnilla tavoittelema hyöty on lisäksi se, että halutaan antaa tieteestä, erityisesti omasta tieteenalasta, hyvä vaikutelma rahoituspäätöksiä tekeville, jotka usein eivät ole tiedeyhteisön jäseniä ja jotka muodostavat käsityksensä osittain populaarien esitysten ja uutisten pohjalta.

Popularisoinnilla on rajansa. Kosmologian (ja monien muiden luonnontieteiden) kohdalla se ei tee suurelle yleisölle mahdolliseksi arvioida tieteellisiä tutkimuksia kriittisesti. Popularisointi ei ole tieteellistä viestintää, vaan tarinankerrontaa tieteen tiimoilta. Tutkimuksissa käytetyn matemaattisen kielen ja hienostuneiden menetelmien ymmärtäminen vaatii vuosien perehtymistä. Populaarien tekstien lukeminen ei valmista tieteentekoon osallistumiseen.

Popularisointi ei myöskään ole tieteellistä dialogia. Poikkitieteellinen tutkimus on tärkeää, ja usein ideat raja-aidan takaa auttavat löytämään hedelmällisemmän suunnan. Esimerkiksi hiukkasfysiikan Higgsin mekanismi hahmotettiin ensin kiinteän olomuodon fysiikassa. Se kuitenkin edellyttää tutkimuksen yksityiskohtien tuntemista, mikä vaatii tieteellistä viestintää, ei popularisointia.

Popularisointi saattaa kuitenkin auttaa suurta yleisöä arvioimaan kriittisesti muuta popularisointia tai ainakin tieteellistä uutisointia. Tiedeuutiset ovatkin oma lajinsa. Tiede on vaikea aihe uutisoida. Se on laaja alue, ja uusi tutkimus liikkuu tunnetun epävarmalla rajalla. Toimittajat eivät voi olla kaikkien alojen asiantuntijoita, eivätkä he välttämättä ole minkään alan asiantuntijoita. Usein tiedotusvälineet haluavat kertoa uusista asioista (mihin jo sanat ”uutisointi” ja ”uutinen” viittaavat), missä on tieteen kohdalla kaksi ongelmaa.

Ensinnäkin, jos ei tiedä missä on, niin tieto siitä mihin liikutaan on merkityksetön. Jos tutkimusta ei aseteta oikeaan viitekehykseen, niin on mahdotonta ymmärtää uusien tulosten merkitystä. Esimerkki tiedeuutisten ulkopuolelta saattaa havainnollistaa asiaa. Jos kirjoittaisi uutisen vaihtoehdosta D’Hondtin suhteelliselle ääntenlaskutavalle, mutta ei kertoisi mikä on D’Hondtin tapa tai mitä on äänestäminen yleisölle, jolla ei ole tietoa kummastakaan, niin olisi mahdotonta ymmärtää asian merkitystä ja kytköksiä.

Toinen ongelma on se, että suuri osa uudesta tutkimuksesta on väärin. Kun liikutaan tuntemattoman rajamailla, kukaan ei varmasti tiedä, mikä on oikea suunta, ja monet retket menevät harhaan. Tämä on väistämätön osa tutkimusta, mutta sen välittäminen oikein on hankalaa, jos keskitytään vain uusiin löytöihin (tai sellaisina markkinoituihin: usein ne eivät ole sen enempää uusia kuin löytöjä) kokonaiskuvan kustannuksella.

Huomattava osa tiedeuutisista on käsittämättömiä: niistä on vaikea saada selville mitä on tehty ja mikä sen merkitys on. Joskus uutisten perusteella tiede vaikuttaa läpitunkemattomalta, niin että on mahdotonta edes yleistajuisesti hahmottaa, mistä on kysymys. Tämä koskee usein jopa alan tutkijoita. Tutkimuksen tuloksia on kuitenkin mahdollista selittää karkeasti siten, että asiasta saa karkean mutta ymmärrettävän kuvan. Yksinkertaistamiseen tosin liittyy toinen vaara: ymmärryksen illuusio. Jos vedetään liikaa mutkia suoriksi, lukija voi virheellisesti kuvitella ymmärtäneensä asian, sen sijaan että hahmottaisi käsityksensä rajat.

Joskus toimittajat valittavat, että tieteilijöiltä ei saa yksiselitteisiä kannanottoja, vaan he ovat täynnä varauksia. Epävarmuus ei kuitenkaan ole tieteen kirjoittamisen este, se on keskeinen osa tiedettä. Tieteessä on kyse epävarmuuden asteiden kartoittamisesta. Ilman tätä viitekehystä on mahdotonta välittää rehellistä kuvaa tieteestä.

Yksi tiedeuutisoinnin ongelma on se, että toimittajat tuntuvat olevan kovin herkkäuskoisia tieteilijöiden suhteen. Tutkijoiden lehdistötiedotteisiin suhtaudutaan kuin ne olisivat kiistattomasti totta, tai ainakin vilpittömiä yrityksiä kuvata tulokset mahdollisimman asianmukaisesti. Usein tämä ei pidä paikkaansa. (Esimerkkejä löytyy Peter Woitin blogista Not Even Wrong tagilla ”This Week’s Hype”.)

Vain muut alan tieteilijät voivat arvioida tiedotteiden paikkansapitävyyttä ja laittaa ne oikeaan kehykseen. Vakiintuneiden asioiden kohdalla tutkijoiden suhtautuminen on jokseenkin yksimielinen, mutta uusista askelista voi olla erittäin ristiriitaisia näkemyksiä, varsinkin jos kyse on teoreettisesta tutkimuksesta eikä havainnoista. Uusien tulosten asettaminen kohdalleen tutkimuksen kentälle on tämän takia ulkopuolisille vaikeaa, mutta tämä on erottamaton osa tiedettä.

Tiedeuutisoinnin ja popularisoinnin tilannetta on parantanut merkittävästi internet, joka mahdollistaa suoran viestinnän ja vuorovaikutuksen tieteilijöiden ja suuren yleisön välillä. Blogien ja muiden kaksisuuntaisen välittömän joukkoviestinnän välineiden avulla tieteilijät voivat kirjoittaa tieteestä ilman portinvartijoita ja välikäsiä. Tämän johdosta aihevalinnat heijastavat suoremmin tiedeyhteisön näkemyksiä siitä, mikä on kertomisen arvoista, ja lukijat saavat suoremman näkymän tieteen tekemiseen. Aiheita voi myös käsitellä niiden vaatimalla laajuudella – tilaa on rajattomasti, joten tämä saattaa tarkoittaa laajaa käsittelyä, mutta yhtä lailla sitä, että epäoleelliset asiat voi sivuuttaa.

Internet mahdollistaa myös sen, että suuri yleisö voi kysyä asioista suoraan tutkijoilta. Lisäksi muiden tutkijoiden kommentit blogeissa ja vastaavilla foorumeilla valaisevat ulkopuoliselle sitä, miten tutkimus tiedeyhteisössä nähdään välittömyydellä, jota on vaikea tavoittaa ulkopuolisten uutisissa. Blogit hämärtävätkin popularisoinnin ja uutisoinnin rajaa, ja joissain tapauksissa myös populaarin esityksen ja tieteellisen keskustelun rajaa.

---

Kehykset ja marssi

11.4.2017 klo 17.06, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Helsingin opettajien ammattiyhdistyksen lehden Rihvelin 1/2017 sivuilla 6-7 on juttuni Inhimillisen kokemuksen kehykset fysiikan opettamisesta ja merkityksestä.

Puhun Tiedemarssilla lauantaina 22.4. tieteen popularisoinnista ja uutisoinnista otsikolla Kaikenlaisia kertomuksia kosmologiasta. Marssi alkaa kello 12, päivitän puheen kellonajan tänne kun se selviää.

Päivitys (20/02/17): Puheeni on kello 13.30 Helsingin yliopiston päärakennuksen salissa 1.