BLOGIT

Merkinnöissä ja kommenteissa on toisinaan sivuttu pimeää ainetta, joten kirjoitan siitä hieman. Kerron ensin, miksi pimeää ainetta arvellaan olevan olemassa, ja jatkan seuraavassa merkinnässä siitä, mitä pimeä aine voisi olla ja miten sitä yritetään löytää.

Pimeä aine tarkoittaa sellaista ainetta, joka on näkymätöntä tai ainakin niin himmeää, että emme näe sitä suoraan. Voimme kuitenkin päätellä sen olemassaolon painovoiman kautta.

Ensimmäinen viite pimeästä aineesta saatiin vuonna 1933. Tähtitieteilijä Fritz Zwicky päätteli Coma-galaksiryppään galaksien liikkeistä, että Coma sisältää paljon enemmän massaa, kuin mitä siellä nähdään. Periaatteena on se, että mitä massiivisempi rypäs, sitä nopeammin galaksit siellä liikkuvat. Pimeän aineen ideaa ei hyväksytty vuosikymmeniin. Zwicky oli sitä mieltä, että syynä oli tähtitieteilijöiden keskinkertaisuus. Zwicky oli usein edellä aikaansa, mutta silloisten havaintojen yksityiskohtia tuntematta en tiedä, oliko tämä arvio hänen kollegoistaan aivan aiheellinen. Galaksiryppäiden liikkeiden päätteleminen ei ole aivan helppoa, ja on syytä olla varovainen vain yhden systeemin tarkasteluun perustuvien johtopäätösten suhteen.

Tilanne muuttui 1970-luvulla, jolloin saatiin tarkkoja havaintoja tähtien kiertonopeuksista galakseissa. Galaksit (erityisesti spiraaligalaksit) ovat rakenteeltaan symmetrisempiä ja siten helpompia analysoida kuin sotkuiset galaksiryppäät, joiden muodot eivät ole niin selkeitä.

Newtonin gravitaatioteorian mukaan ympyräradalla kiertävän tähden nopeus määräytyy suoraan radan sisällä olevasta massasta. Havaitut nopeudet ovat suurempia kuin mitä galakseissa nähty massa aiheuttaisi. Galakseissa on siis massaa, jota ei nähdä, tai Newtonin gravitaatioteoria ei päde niissä.

Se mahdollisuus, että Newtonin gravitaatiolaki ei toimikaan galakseissa, on periaatteessa kiintoisa. Yleisen suhteellisuusteorian korjaukset Newtonin teoriaan ovat galakseissa erittäin pieniä -paitsi lähellä mustia aukkoja tai neutronitähtiä- joten tämä tarkoittaisi sitä, että yleinen suhteellisuusteoria ei päde.

On melko helppoa keksiä uusi teoria Newtonin gravitaation tilalle siten, että tähtien liikkeet selittyvät, mutta pimeä aine esiintyy muuallakin. Galaksiryppäistä on nykyään tarkempia havaintoja, kosmisen mikroaaltotaustan epätasaisuudet kielivät pimeästä aineesta, massavirtaukset kymmenien miljoonien valovuosien etäisyyksillä vaativat selitystä, pimeän aineen aiheuttaman avaruuden kaartumisen vaikutus valon kulkuun on nähty, ja niin edelleen.

Pimeä aine selittää monia havaintoja yhdellä selkeällä hypoteesilla. Gravitaatiolakia muutettaessa joudutaan sen sijaan säätämään eri vipuja kullekin havainnolle, ja näin muotoillut teoriat ovat monimutkaisia ja rumia. Tämä ei tarkoita sitä, että ne ovat välttämättä väärin - sen määräävät kokeet, ei estetiikka.

Pimeän aineen olemassaolon varmentamiseksi tulisi havaita pimeä aine suoraan, ei vain gravitaation kautta. Tämän tekemiseksi pitäisikin sitten tietää, mitä pimeä aine oikeastaan on. Gravitaation kannalta on jokseenkin yhdentekevää, millaisista hiukkasista pimeä aine koostuu, vain massalla ja lukumäärällä on merkitystä. Mutta jos halutaan havaita hiukkanen laboratoriossa, pitää tietää millainen se on - eli miten se vuorovaikuttaa tavallisen aineen kanssa. Tämä on seuraavan merkinnän aihe.

Fysiikkaa opiskellessa oli joskus vaikea ymmärtää, mikä tieteen edistysaskelissa oli ollut niin vaikeaa. Kun sai tietoonsa ratkaisevan kokeen tulokset ja viitekehyksen missä etsiä selitystä, vastaukset tuntuivat ilmeisiltä.

Suoraviivainen tieteen historia, missä lähdetään oikeasta viitekehyksestä suhteuttamatta sitä ajankohdan tieteelliseen ajatteluun sivuuttaa edistyksen pääasiallisen ongelman: tuon viitekehyksen selvittäminen, ei sen soveltaminen. Kun tietää, mitkä ovat oikeat palikat, on helppo näyttää, miten niillä tehdään haluttu rakennelma.

Tutkimusta tehdessä pitää ottaa huomioon, että osa havainnoista on väärin tai ne voi tulkita eri tavoin. (Ks. merkinnät “Pioneereista” ja “Tyhjän päivittelyä”.) Lisäksi havaittujen poikkeamien tilastollinen merkitys voi olla epäselvä, niin että havainnon voi tulkita sattumaksi tai tärkeäksi vihjeeksi, oman maun mukaan.

Teoriapuolella on epäselvyyksiä aivan kuten havainnoissa. On olemassa todistuksia siitä, että tämä tai tuo vaihtoehto ei toimi - osa todistuksista on hyödyllisiä, toiset ovat väärin ja jotkut ovat oikein, mutta irrelevantteja, koska niiden oletukset eivät vastaa todellisuutta. Jos tutkittava asia käsittelee uutta vaikeaa aluetta, on selvää, että osa tutuista oletuksista ei pidäkään paikkansa, muuten alue olisi jo kartoitettu.

Ei ole mitään tieteellistä metodia nähdä, mikä on oikea lähestymistapa. Oma kokemukseni on se, että kulkee löydöstä toiselle kuin saarekkeilta suossa. Eteneminen on vaikeaa, joskus menee väärään suuntaan, matka tuntuu epäselvältä ja kompuroivalta. Kun lopulta pääsee väliaikaiseen tavoitteeseen, kiinteälle saarekkeelle, oikea reitti sinne on selvä. Vain typerys olisi voinut olla ymmärtämättä heti, asiahan on ilmeinen! Mutta seuraava saareke on vielä usvan seassa, ja taas pitää tarpoa.

Vastoinkäymisiä on monia, ja joskus tuntuu siltä, että suunta onkin väärä ja suo jatkuu loputtomiin. En koe, että esteisiin voi suhtautua aivan rationaalisesti. Joskus pitää asettaa pätevältäkin tuntuvaa kritiikkiä syrjään ja puurtaa eteenpäin. Vasta-argumentteja ei ole syytä unohtaa, mutta niitä kannattaa joskus hautoa, kunnes ymmärtää paremmin.

Kritiikin rooli on keskeinen: ainakin minun on vaikea edetä ilman vastaväitteitä. Kollegoilta saatavalla positiivisella ja negatiivisella palautteella on hyvin erilaiset roolit. Kehut ja kiinnostus on psykologisesti arvokasta ja auttaa jaksamaan suossa, mutta siitä on harvemmin hyötyä oikean reitin löytämiseen. Kritiikki ja kyseenalaistaminen sen sijaan pakottaa ajattelemaan tarkemmin ja näkemään, mihin päin pitää suunnistaa (tai minne ei todellakaan kannata mennä).

Tämä tuntuu kovin erilaiselta kuin kuva huippututkimuksesta, joka etenisi tasaisen nerokkaasti. Fields-mitalilla palkitun matemaatikko Alain Connesin näkemys tuntuu lohdulliselta:

“Sure I never abandon problems. On problems that I care for I will be persistent. I think in mathematics it is extremely important to be persistent. The point is not being brighter or faster. Forget it! What is important is to never abandon a problem.”

Olin toissaviikolla Tampereella suuren Euroopparahoitteisen tiedeprojektin avauskokouksessa ja viime viikolla Pariisissa kansainvälisessä bioetiikan kokouksessa. Erilaisia esitelmiä ja keskusteluja kuunnellessani tulin taas kerran ajatelleeksi sitä, kuinka ihmisten tiedenäkemystä yleensä värittää jompikumpi tunteista; toiveikkuus tai pelko. Tieteen kehitystä seurataan joko innokkaan optimistisesti tai vastahankaisen pessimistisesti. Ja se, kumpaan näistä leireistä havainnoitsija kuuluu, määrää pitkälle sen, kuinka itse kukin suhtautuu tieteen kehityksen herättämiin eettiseen kysymyksiin. Useimmat meistä kun kuitenkin arvioivat asioiden eettisyyttä ainakin johonkin pisteeseen saakka niiden seurauksien perusteella.

Laajamittaisen ympäristökatastrofin mahdollisuus johti niin sanotun varovaisuusperiaatteen suosioon ympäristöeetikkojen ja –poliitikkojen parissa. Tämä periaate sanoo, että mikäli jokin toimintamme (esim. kasvien geneettinen manipulaatio) saattaisi aiheuttaa laajamittaisen ympäristökatastrofin (esim. muunneltujen lajikkeiden hillitsemätön levittäytyminen), tuosta toiminnasta on pidättäydyttävä myös siinä tapauksessa, että varmaa tieteellistä näyttöä katastrofin todennäköisyydestä ei ole saatavilla. Periaatteen oikeutuksena toimii ajatus siitä, että jos uhkana on menettää ”kaikki”, pienet uhraukset (esim. parempien lajikkeiden jääminen kehittämättä) ovat kuitenkin lopulta pieni hinta maksettavaksi. Tämän periaatteen on sittemmin ajateltu soveltuvan myös muihin tieteen uusiin mahdollisuuksiin, kuten vaikkapa ihmisperimän geneettiseen muokkaukseen tai geenihoitoihin.

Varovaisuusperiaatteen vastustajat ovat toistuvasti osoittaneet, kuinka sen johdonmukainen soveltaminen johtaisi siihen, ettei oikeastaan mitään voisi tehdä, sillä millä tahansa yksittäisellä teolla voi olla katastrofaaliset seuraukset. Kehityksen innokkaimmat puolustajat, jotka yleensä ovat varovaisuusperiaatteen kiivaimpia vastustajia, sortuvat kuitenkin itse useasti käyttämään rakenteellisesti hyvin samankaltaista argumentaatiota. Heidän argumenttinsa kulkee kutakuinkin seuraavasti: Jos on mahdollista, että jokin tutkimuslinja saattaa tuottaa jotain erittäin merkittävää (esimerkiksi käyvän hoidon johonkin yleisimmistä syöpätyypeistä) siihen tulee panostaa kustannuksista ja riskeistä liikaa huolehtimatta - vaikka onnistumisesta ei olisikaan tieteellistä varmuutta - sillä suhteessa tutkimuksesta (mahdollisesti) saatavaan hyvään sen kustannukset ovat mitättömät. Jos varovaisuusperiaatteen laajempi soveltaminen johtaisi siihen, ettei oikeastaan mitään saisi tehdä, tämän ”toiveikkuusperiaatteen” mukaan oikeastaan kaikkea pitäisi tehdä ja yrittää pienistä tai vähän suuremmistakin kustannuksista huolimatta.

Se, näkeekö tulevaisuudessa geneettisesti manipuloidun viljan ruokkivan maailman nälkäänäkevät vai superlajikkeiden tuhoavan ekosysteemin, vaikuttaa merkittävästi siihen, missä ja millaisina tieteen eettiset ongelmat koetaan. Yhden mielestä lajikkeiden kehittelyyn ei panosteta riittävästi, kun taas toisen mielestä on jo nyt menty liian pitkälle.

Eettiset kysymykset ovat toki paljon monimutkaisempia, ja kuhunkin tieteenalaan ja jokaiseen tutkimusprojektiin liittyy omia erityiskysymyksiään. Lisäksi täytyy erottaa puhe tieteen mahdollisuuksista sinänsä ja arviot siitä, mihin ja miten tieteen saavutuksia tullaan käyttämään ja miten mahdolliset hyödyt ja kustannukset tullaan jakamaan.

Kiinnostavaa kuitenkin – ainakin minusta – on se, että täsmälleen samankaltainen kuvaus tieteen nykytilasta ja tulevaisuuden mahdollisuuksista synnyttää näkemyksen hyvin erilaisista eettistä ongelmista riippuen siitä, suhtautuuko tieteen mahdollisuuksiin toiveikkaasti vai pelokkaasti. Kulunutta sananpartta lainatakseni: toisen lasi on puoliksi tyhjä ja toisen puoliksi täynnä.