Kosmokseen kirjoitettua

Viidakon lait

30.10.2023 klo 00.08, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Subir Sarkarin 70-vuotiskonferenssista kirjoittamani merkinnän kommenteissa kysyttiin miksi saman ilmiön selittämiseen löytyy niin monta teoriaa – kysyjän mielestä tämä oli ristiriidassa sen kanssa, että fysiikkaa pidetään eksaktina tieteenä.

Tämä on yleinen hämmennyksen aihe, ja populaarien tiedeuutisten lukeminen usein vain sekoittaa päätä entisestään. (Tiedeuutisoinnin ongelmista enemmän täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä ja täällä.)

Fysiikan tutkimuksen ytimessä ovat sekä vapaus heittää ilmaan kaikenlaisia ideoita vailla kunnon perusteita että vastuu arvioida niitä kriittisesti ja täsmällisesti. Se on luovaa työtä niin kokeiden kuin teorian osalta.

Kokeet vaativat huolellisempaa suunnittelua ja vakavampaa tarkastelua kuin teoreettisen idean esittäminen – ainakin hiukkasfysiikassa ja kosmologiassa, missä halpa koe maksaa miljoonan ja kallis kymmenen miljardia.

Joskus ei ole selvää, mitä kannattaa mitata, eikä oikean havaintokohteen valitsemiselle ole selvää sääntöä. Hyvä osoitus tästä on tapaukset, missä kokeet ovat löytäneet jotain aivan muuta kuin mitä lähtivät etsimään. Yksi esimerkki on SuperKamiokande, joka jahtasi suurta yhtenäisteoriaa ja löysi neutriinoiden massat, mistä on myönnetty kaksi Nobelin palkintoa.

Teoreetikoilla on vähemmän rajoitteita, ja he esittävät kaikenlaisia ideoita suuntaan ja toiseen. Luovuus ja kuri tukevat toisiaan: malleja voi keksiä minkälaisia tahansa, mutta ne pitää ilmaista täsmällisesti ja kytkeä huolella siihen mitä jo tiedetään. Matematiikka antaa luovuutta ruokkivia rajoituksia.

Kosmologiassa yhä suurempi osa teoreettisesta työstä on kehittyneiden menetelmien huolellista soveltamista tunnettuihin teorioihin, kuten edellisessä merkinnässä mainitsin. Mutta tehdään myös paljon tutkimusta, missä ehdotetaan kaikenlaista uutta, joskus vakaammalla ja joskus huterammalla pohjalla. Toisinaan kyse on vain tunnettujen palikoiden laittamisesta eri järjestykseen, mutta joskus keksitään palikoita joita kukaan ei ole käyttänyt.

Luovuuden merkitys näkyy siinä, että parhaat ideat tuntuvat usein jälkikäteen ilmeisiltä, vaikka niiden löytäminen oli vaikeaa. Suurin osa ehdotuksista painuu unholaan, ja on tavallista, että tutkijat sanovat toisten työn olevan potaskaa heti kun se on julkaistu – joskus oikein ja joskus väärin perustein.

Ulkopuoliselle tämä rikas tutkimusympäristö voi näyttäytyä sekavana viidakkona. Alan tutkijoille sen kerrokset ovat kuitenkin selvät.

On vakaa maaperä asioita, jotka ovat järkevän epäilyn ulkopuolella. Esimerkiksi se, että maailmankaikkeus laajenee ja että atomit ovat syntyneet maailmankaikkeuden ollessa noin 400 000 vuoden ikäinen.

Sitten on vankkaa kasvustoa, eli verkosto asioita, joista epävarmuutemme on pieni, mutta joita voi vielä epäillä, ja jotka varmentuvat koko ajan. Esimerkiksi se, että suurin osa aineesta on pimeää ainetta ja että rakenteen siemenet ovat syntyneet kosmisessa inflaatiossa.

Lopuksi on paljon rönsyilyä, eli vähemmän tai enemmän villiä spekulaatiota luonnonlaeista. Suurin osa ehdotuksista on ristiriidassa keskenään, lähes kaikki ovat väärin, ja ne karsiutuvat pois havaintojen, teorian ja muotivirtausten edetessä. Esimerkkejä ovat se, että pimeä aine koostuu mustista aukoista, tai että se koostuu aksioneista, tai että se koostuu steriileistä neutriinoista; tai että on olemassa toinen maailmankaikkeus, jossa aika kulkee taaksepäin.

Alaa tuntematta on vaikea sanoa, mihin kohtaan yksittäinen tieteellinen artikkeli sijoittuu. Niinpä tiedeuutisointi, missä poimitaan (usein tutkijoiden lehdistötiedotteesta) yksi artikkeli ja esitetään se läpimurtona on yleensä harhaanjohtavaa. Paremmissa tiedejulkaisuissa kuten Quanta toimittajat tuntevat viidakkoa ja puhuvat eri tutkijoille selvittäessään miten ehdotus kytkeytyy tieteen kenttään.

Tieteen rönsyjen seuraaminen voi olla vaikeaa, mutta isompi ongelma on se, että ihmisten tuntemus jopa fysiikan vankasta maaperästä on hutera, osittain kouluopetuksen ongelmien takia. Tätä yritän pieneltä osalta paikata luennoimalla kurssia Fysiikkaa runoilijoille, joka alkaa taas nyt maanantaina 30. lokakuuta.