Oletetusti väärin
Kollegani ja ystäväni Will Kinney Buffalon yliopistosta mainitsi hiljattain seikan joka on fyysikoille (ainakin teoreettisille hiukkasfyysikoille ja kosmologeille) selvä, mutta saattaa tulla muille yllätyksenä: tutustuessaan kollegoidensa työhön fyysikot lähtevät usein siitä oletuksesta, että se on väärin.
Tähän kyseenalaistamisen kulttuuriin kuuluu toisaalta sekin, että voi nopeasti muuttaa kantaansa ilman että sitä pidetään nolona. Koska tutkimuksen matemaattinen paikkansapitävyys ei riipu kenenkään mielipiteistä, tämä on myös oppimisen menetelmä, jolla voi vakuuttaa itsensä siitä, että asia jota pitää vääränä onkin oikein – tai löytää sen heikot kohdat.
Suhtautumistapaan liittyy se, että vaikka teoreetikot voivat arvostella toisten ideoita voimakkaasti niihin törmätessään, he eivät tyypillisesti katso tarpeelliseksi ruveta erikseen kumoamaan virheellisinä pitämiään tutkimuksia. Yleensä niihin viitataan lähinnä kintaalla.
Koetulosten kohdalla suhtautuminen on toinen: jos joku raportoi havainnosta, joka osoittaa uuden teorian oikeaksi, väitteen oikeellisuutta ruoditaan tarkkaan. Takana on sama syy kuin ylimalkaisuudessa teoreettisten väitteiden suhteen: havainnot lopulta osoittavat, mitkä teoreettiset ideat ovat oikein ja mitkä eivät. Havaintotulosten suhteen pitää siis olla huolellinen, mutta teoreettisten ideoiden heittelemisestä ei ole suurta haittaa.
Teoreettisilla fyysikoilla on laaja vapaus valita aiheensa, vaikka rahoitusjärjestelmä rajoittaakin tutkimusta yhä enemmän. Hajanainen eri suuntiin vaeltaminen on historiallisesti tuottanut merkittäviä läpimurtoja, vaikka suurin osa reiteistä päätyykin umpikujaan. Kuten filosofi Ludwig Wittgenstein on todennut: jos ihmiset eivät ikinä tekisi typeriä asioita, mitään älykästä ei koskaan tulisi tehtyä.
Fysiikan historiattomuus pelastaa paljon. Oikeat teoriat sisältävät edeltäjänsä, eikä vääriin tarvitse koskaan palata. Tämän onnellisen seikan haittapuoli on se että, antropologi Sharon Traweekin sanoin, fyysikoiden käsitys alansa historiasta on lyhyt hagiografia ja lista ihmeitä. Tilanne on erilainen kuin ihmistieteissä, missä uusi tutkimus ei syrjäytä aiempaa, vaan menneisyys kulkee uuden tiedon rinnalla.
Ymmärryksen puute siitä, että teoreettisilla fyysikoilla on paljon ideoita, joista vain pieni osa osoittautuu oikeaksi, voi merkittävästi vääristää tiedeuutisten välittämää kuvaa tieteestä. Ongelmaa korostaa se, että suurin osa fyysikoista ei koe tarpeelliseksi julkisesti arvostella virheitä, jotka aika kuitenkin pian hautaa.
Vaikuttaa myös siltä, että jotkut toimittajat luulevat, että kaikki vertaisarvioidut tieteelliset artikkelit pitävät paikkansa. Vertaisarviointi karsii kuitenkin korkeintaan ilmeiset virheet – eikä aina edes niitä. Joka päivä ilmestyy kymmeniä kosmologian artikkeleita, ja niiden laatu on hyvin vaihteleva.
Toissapäivänä muun muassa New Scientist ja The Guardian uutisoivat tutkimuksesta, jonka mukaan mustat aukot selittävät pimeän energian, eli sen miksi maailmankaikkeuden laajeneminen kiihtyy. Lukemistani jutuista vähiten huono oli Guardianissa, missä oli mukana kommentit tutkimusryhmän ulkopuoliselta fyysikolta, joka heitti kylmää vettä poskettomille väitteille. Tämä ei kuitenkaan pelasta sitä, että ei ollut mitään syytä tehdä uutista alun perinkään, koska tutkimuksen väitteet ovat villiä spekulaatiota ilman kunnollista matemaattista tai fysikaalista pohjaa. Tekniikan Maailman mukaan on kuitenkin peräti saatu ”todisteita” siitä, että ”pimeää energiaa syntyy mustissa aukoissa”.
Olen monesti (täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä ja täällä) kirjoittanut tiedeuutisoinnin ongelmista. Niitä on varmaan kaikissa suomalaisissa tiedotusvälineissä, joka kirjoittavat tieteestä yleistajuisesti – vähiten julkaisuissa, jotka ovat tiedeyhteisöä lähellä, kuten Yliopisto-lehdessä. Tällä kertaa on kuitenkin syytä kehua joskus arvostelemiani Helsingin Sanomia ja Yleä siitä, miten ne ovat uutisoineet tästä tutkimuksesta, eli eivät mitenkään.
Tämä on mielenkiintoinen aihe. Tuon tähän yhden datapisteen. Kun aloin opiskella fysiikkaa, ajattelin jostain syystä että väärän ja oikean suhde on keskimäärin 50/50. Olin kuitenkin huomaavinani että oli – ja on edelleen – joitain kollegoita, joiden mielestä ihmisen ”kuuluu” luottaa referoituihin papereihin.
”Hajanainen eri suuntiin vaeltaminen on historiallisesti tuottanut merkittäviä läpimurtoja, vaikka suurin osa reiteistä päätyykin umpikujaan.”
Tällaista sosiologista asiantilaa kuvailee kaiketi parhaiten Friedrich Nietzsche: ”Synnyttääksesi tanssivan tähden, sisälläsi tulee olla kaaosta.”
Mutta joo, perustuuko tuo artikkeli todellisiin havaintoihin mustien aukkojen koosta, ja voiko tuon spekuloidun pimeän energian taustalla olla jokin kvanttigravitaatioefekti? (… jossa esim. vetävän massan kaarevuus aiheuttaa mahdollisen laajalle levittyvän vastakkaisen kaarevuuden. Jos hyvin kaarevalla aallolla on taipumus levitä, niin jotain vastaavaa voisi ilmetä myös avaruuden sisällä.)
Tutkijat julkaisivat kaksi artikkelia.
Ensimmäisessä he vertailivat mustien aukkojen massoja ei aikoina, ja totesivat, että myöhäisemmissä galakseissa näkyvät aukot ovat raskaampia kuin varhaisissa näkyvät.
Toisessa he olettivat, että kyse on siitä, että aukkojen massa kasvaa jostain tuntemattomasta syystä, ja osoittivat että tällöin aukkojen massan pitäisi kasvaa verrannollisesti avaruuden tilavuuteen. Tällöin niiden energiatiheys (eli energia/tilavuus) säilyisi vakiona, kuten tyhjön energialla.
He spekuloivat, että massan kasvu voisi liittyä siihen, että ei tiedetä, miten mustia aukkoja kuvataan laajenevassa avaruudessa. Itse asiassa tämä kuitenkin tiedetään, eikä siihen liity mitään massan kasvua.
Mielestäni ei ole mielekästä ruveta spekuloimaan, miten väärä idea olla jostain syystä olla oikein.
https://bigthink.com/starts-with-a-bang/black-holes-dark-energy/
Ethan Siegelin paneutuminen aiheeseen on mielekästä luettavaa.
Ainoat villat, jotka tutkimuksesta löydän, ovat:
– havaintoihin perustuvuus
– korrelaatiolöytö alle 5 sigman luotettavuudella
Näin ollen mitään kausaation päätelmää ei voi tehdä mustien aukkojen merkityksestä; ne voivat kasvaa luonnollisesti ja kausaatio korrelaatiolle (jos se varmistuu) voi löytyä konventionaalisista rakennemekanismeista.
Huonon tutkimuksen uutisoinnista tekee valitettavan yleinen menettely, jossa hehkutetaan teoreettista erikoisuutta, katsotaan sen vahvistamiselle havainto-olettama ja kuvitellaan osutun oikeaan havaintodatan osuessa olettamaan. Tieteellisesti kestävää on falsifiointi, jossa selitysmallia koetellaan havaintodatalla ja selvitetään pätevyysalue, jonka ulkopuolella se ei ainakaan toimi. Lopulta paradigma on se selitysmalli, jolla on siihen saakka tutkitun perusteella laajin pätevyysalue ja tasavertaisista Occamin partaveitsellä ajeltu paras kauneus eli yksinkertaisuus.
TÄHDET JA AVARUUS 19.2.2023:
”Tutkijaryhmä väittää – mustat aukot ovat vastuussa pimeästä energiasta”
Syksy Räsänen 18.2.2023:
”Mielestäni ei ole mielekästä ruveta spekuloimaan, miten väärä idea olla jostain syystä olla oikein”
.
Tällaista tämä on. Molemmat Ursan sivuilla. Toki Tähdet ja Avaruus antaa myös linkin kritiikkiin: https://bigthink.com/starts-with-a-bang/black-holes-dark-energy/
Kehotan jokaista lukaisemaan nimenomaan tämän kritiikkilinkin.
Kas vain, tosiaan.
Jutussa lukee: ”Joka tapauksessa nyt julkaistu tutkimus on poikkeuksellisen kiinnostava ja se on herättänyt paljon keskustelua tutkijoiden piirissä.”
Itse asiassa tällainen täysin virheellinen tutkimus on aika tavallista. Se keskustelu mitä olen nähnyt on johtunut siitä, että tutkimus on nostettu julkisuuteen, ei sen tieteellisistä ansioista.
https://www.avaruus.fi/uutiset/kosmologia-ja-teoreettinen-fysiikka/mullistava-vaite-mustat-aukot-ovat-vastuussa-pimeasta-energiasta.html
Jos mustat aukot kasvaisivat itsestään maailmankaikkeuden skaalatekijän kolmannessa potensissa, silloin ne olisivat (jos laskin oikein) kolminkertaistuneet massaltaan 5 miljardissa vuodessa ja 30-kertaistuneet 10 miljardissa. Vanhoja tähtiä on galaksissamme melko paljon, joten myös vanhoja tähdenmassaisia aukkoja pitäisi olla paljon. Jos väitetään että aukot kasvavat tuolla tavalla oudosti, niin Linnunradan tapaisissa galakseissa pitäisi olla yli tähdenmassaisia muutaman sadan tai tuhannen auringonmassan aukkoja aika paljon, ehkä jopa enemmän kuin nuoria tähdenmassaisia, koska Linnunradan tähtituotto on nykyään pienempi kuin se oli galaksin nuoruudessa. Luulisi että tuollainen näkyisi mm. gravitaatioaaltotapahtumien tilastoissa. Perinteisesti on ihmetelty pikemminkin keskiraskaiden aukkojen vähäisyyttä datoissa, eikä yliedustusta.
Ensiksihän on todettava, että kirjoittajien ehdottamaa kasvumekanismia ei ole olemassa. Mustien aukkojen kasvun reunaehdot laajenevassa maailmankaikkeudessa tunnetaan yleisen suhteellisuusteorian simulaatioista, eikä niihin liity mitään mysteeriä, toisin kuin mitä kirjoittajat väittävät.
Toisekseen isojen mustien aukkojen energiatiheys on paljon pienempi kuin pimeän energian energiatiheys. Sille on tiukat rajat havainnoista.
Ja niin edelleen.
Tai sitten pimeän energian energiataseen tulisi olla jotain aivan muuta kuin miten sen yleensä ymmärretään toimivan. Tutkimuksessa ei anneta mitään mielekästä käsittelyä tuolle vaatimukselle, joten on ad hoc -nosto eikä jatkoon.
Hyvä kirjoitus jälleen.
Tieteellisten tutkimuksien uutisointi tavallisissa lehdissä on tosiaan ongelmallista ihan näin maalikonkin näkökulmasta. Usein se ”totuus” unohtuu kaiken ”spekulaation ja villin ideoinnin” alle, enkä tosian puhu pelkästä fysiikasta.
Sinällään ideointi ja revittely kuuluu fysiikaan ( mahdollisuus uuden löytymiseen) mutta mikä on kokonaiskuva ja relevanttia onkin toinen asia.
Osin syy on varmasti lehdistön: Ei uutta standardimallissa vs. Pimeä aine on selitetty. Kumpi myy:) 🙂
Muistan joskus lukeneeni, miten Einsteinin suhteellisuusteoriasta uutisoitiin keisarillisen ajan Suomessa, ja se meni jotakuinkin näin: ”Uuden selityksen mukaan permannolle heitetyt kellot käyvät kaikki eri aikaa.” 🙂
Aivan, hyvä muistutus siitä että tiedotusvälineet ovat epäonnistuneet ennenkin, eikä se ole estänyt tiedettä saamasta tuloksia. Mutta nykyajan ongelma on että osa tutkijoista tavoittelee julkisuutta eikä keskity omaan tekemiseensä. Ehkä jopa väittävät että systeemi pakottaa.
Vaikka tutkijoita on Einsteinin aikaan verrattuna enemmän, merkittäviä keksintöjä tehdään samaa tahtia kuin aiempina vuosisatoina, eli 30-100 vuoden välein. Vähän tiheämmin kuin Linnunradassa räjähtää supernovia.
Seuraava Sabine Hossenfelderin (Ph.D, teor. fyysikko) tuore youtube-video nostaa erään ison ja mielenkiintoisen kissan pöydälle:
What’s Going Wrong in Particle Physics? (This is why I lost faith in science.)
https://www.youtube.com/watch?v=lu4mH3Hmw2o
Koska video ainakin osittain liittyy Syksyn teemaan, olisin kiinnostunut kuulemaan ajatuksia koskien Sabinen vlogia, jos ei tässä ketjussa niin kenties erillisen blogin yhteydessä. Aihehan on laaja ja ansaitsee ehkä ihan oman bloginsa Syksyltä.
Sabine Hossenfelderillä on sekä aiheellista että aiheetonta kritiikkiä hiukkasfysiikkaa kohtaan (mutta yleisesti ottaen hyvä, että hänenlaisiaan kriitikoita on). En yleensä jaksa katsoa videoita, mutta voisin ehkä kommentoida hänen arvosteluaan jossain vaiheessa. Pannaan mietintään.
Toinen asia mistä olisi kiva kuulla Syksyn kommentit on nämä tiedelehdet. Näitähän on jokunen kun mainitusta TM:stä ja hesaristakin tiedeosio löytyy. Mitkä olisivat suomenkielinen ja englanninkielinen tiedelehti jotka kannattaisi tilata?
Tähdet ja avaruus on tähtitieteen alalta hyvä lehti.
Englanninkielisistä suosittelen lehtiä Quanta ja Aeon.
https://www.quantamagazine.org/
https://aeon.co/science
Ilmeisesti on epäselvää miten mustat aukot kasvoivat niin nopeasti kosmoksen syntyaikoina. JWTS uusimmat havainnot kielii, että galaksit kehtittyivät myös nopeasti. Kenties pimeäenergia oli aiemmin vähemmän.
Pekka Janhusen kommentti oli hyvä: ”Aivan, hyvä muistutus siitä että tiedotusvälineet ovat epäonnistuneet ennenkin, eikä se ole estänyt tiedettä saamasta tuloksia. Mutta nykyajan ongelma on että osa tutkijoista tavoittelee julkisuutta eikä keskity omaan tekemiseensä. Ehkä jopa väittävät että systeemi pakottaa.”
Tämä pitää paikkansa muunkin kuin tieteen suhteen. Esim. Sanoma Median IS levittää pelkästään Ukrainan sotapropagandaa antamatta millekään muulle sijaa!
Tieteen popularisointi on vaikeaa. Ihmiset eivät tunne tieteen terminologiaa eivätkä edes perusteita. Oma väitöskirjani käsitteli sappihappojen solubilisaatio-ominaisuuksia. Tein siitä A4-kokoisen lehdistötiedotteen. Savon Sanomat julkaise sen sellaisenaan. Hesarin toimittaja päätti editoida minun tekstiäni sillä seurauksella, että 24 hiiliatomia sisältävistä sappihapoista tuli sinihappoa HCN! Hesari ei korjannut virhettään, vaikka pyysin sitä. Janne Virkkunen oli silloin Hesarin päätoimittaja.
Yleisesti ottaen jonkin teorian oikeaksi todistaminen on vaikeaa. Vaikka teoria antaisi oikean tuloksen kaikissa tunnetuissa tapauksissa, se ei takaa, että näin olisi jatkossa. Newtonin mekaniikalla selvittiin aika kauan, mutta lopulta suhteellisuusteoria syrjäytti sen tai Newtonin mekaniikka sisältyy uuteen teoriaan rajatapauksena. Teorian vääräksi osoittamiseen tarvitaan vain yksi koe!
Jätetään keskustelu sotauutisoinnista muille foorumeille.
Teorioiden osoittaminen vääriksi havainnoilla on itse asiassa hieman monimutkaisempaa, ks. https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/edistys-ja-rappio/