BLOGIT

Tutkijat ja tiedetoimittajat ovat toistaneet toistamasta päästyään, että tieteessä vain vertaisarvioituja tutkimusartikkeleita voi pitää vakavasti otettavina. Menettelystä käytetään ilmastodenialistien piirissä joskus pilkkanimeä “kaveriarviointi”, vaikka oikea nimitys ehkä olisi “kilpailija-arviointi”. Tutkijat ovat ihmisiä kaikkine raadollisine piirteineen. Siksi ainakin teoriassa kilpailija-arvioinnin pitäisi olla yksi parhaista tieteellisen laadunvarmistuksen menetelmistä. Jos tutkijoiden pyyteettömään moraaliin ei voi luottaa, kai sitten edes heidän kilpailijoidensa raadolliseen haluun kampittaa kollegansa työ?

Tietysti osa tuloksista julkaistaan joissakin olosuhteissa jo ennen vertaisarvioidun tutkimusartikkelin julkaisemista. Vertaisarviointi ei tietenkään ole tieteellisen löydöksen välttämätön ehto.

Toisaalta koko vertaisarvioinnin idea on, että saadaan tutkimuslöydös riiittävän laadukkaana julkaistua, jotta sitten muut alan tutkijat pääsevät testaamaan, toistuuko löydös. Ensimmäinen paperi on vasta alkua.

Yksi suurimmista tiedehuijauksista sinä aikana kun itse olen tiedeuutisia kirjoittanut, oli tapaus Hwang Woo-suk. Läpimurto alkiokantasoluviljelmän saamisesta kloonatusta solusta julkaistiin vuonna 2004 Seattlessa yhdysvaltain tiedeviikolla, jossa löydös sai niin suuren tiedejournalistien huomion kuin oikeastaan on missään mahdollista. Kirjoitin kritiikittömän jutun Hesariin niin suurella otsikolla kuin mahdollista, koska mitäpä tuota epäilemään. Hwangin paperin julkaisi Science, jonka julkaisija on myös yhdysvaltain tiedeviikon järjestäjä. Ei tiedeyhteisössä juuri mitään luotettavampaakaan ole.

Sen kerran Sciencen vertaisarvio oli mennyt metsään. Kaksi vuotta myöhemmin suurin osa Hwangin kantasolutöistä osoittautui huijauksiksi. Tiedeviikolla 2006 St. Louisissa Sciencen päätoimittaja Donald Kennedy oli nöyrää poikaa.

Kyse oli siis muutamasta paperista. Tiedeyhteisö tunnisti ne huijauksiksi alle kahdessa vuodessa. Vaikka vertaisarvioinnin seula ei ole täydellinen, se on riittävä. Hwangin tapauksen kaltaiset vilpit ovat erittäin harvinaisia. Jos nyt sitten meni populaarikin tiedejournalismi metsään, niin mentiinpä ainakin hyvässä seurassa.

Hyviä esimerkkejä siitä, että vertaisarvoimattomiin papereihin ei pidä luottaa, on surullisen kuuluisa IPCC:n raporttiin päätynyt väite Himalajan jäätiköiden sulamisesta jo lähivuosikymmeninä. Kyse ei ollut vertaisarvioidusta tutkimuksesta. Se horjutti hiukan IPCC:n uskottavuutta, mutta ei vähänkään ilmastotutkimuksen luotettavuutta. Eivätkös ne tätä juuri ole sanoneet! Älkää luottako muuhun kuin vertaisarvioituun, “laatuvarmistettuun” tieteeseen!

Pääsin tai jouduin itse tammikuussa tilanteeseen, jossa vertaisarvioimaton tutkimus oli tarjolla tiedeuutiseksi. Science-lehteä julkaisevan AAASin ylläpitämä EurekAlert!-uutispalvelu julkaisi akkreditoituneille tiedetoimittajille tarkoitetussa suljetussa palvelussaan sellaisenaan lehdistötiedotteen, jonka mukaan planeetta lämpenisi 2,4 asteella jo vuoteen 2020 mennessä.

Väite kuulosti epäuskottavalta. Kirjoittaisinko siitä kuitenkin uutisen tiede.fi:hin? Olihan se sentään AAAS:n lehdistöpalvelussa.

Päätin olla kirjoittamatta, koska kyse oli kansalaisjärjestön väitteestä, jota ei ollut julkaistu missään vertaisarvioidussa tiedelehdessä. Päätös oli oikea. Brittilehti Guardian osoitti väitteen hölynpölyksi, ja EurekAlert! veti sen pois palvelustaan. Sen oli kuitenkin ehtinyt uutisoida esimerkiksi ranskalainen uutistoimisto AFP, muuan kanadalainen televisioyhtiö sekä sanomalehti Vancouver Sun.

Vertaisarviointi ei ole täydellinen laadunvarmistusmenetelmä. Kokemuksen valossa se näyttää kuitenkin riittävältä tavallisen tiedetoimittajan tarpeisiin. Jos sitä ei ole vertaisarvioitu - suhtaudu hyvin kriittisesti. Jos se on vertaisarvioitu - on pieni todennäköisyys että olet väärässä. Mutta silloinkin olet väärässä ainakin tosi hyvässä seurassa.

Aikakauslehti Image vietti syksyllä 25-vuotisjuhliaan. Nykyään lähinnä korkealaatuisesta feature-kirjoittamisestaan tunnettu lehti oli ensimmäisenä vuosinaan radikaalissa maineessa. Tosin mitään erityistä agendaa lehdellä ei ollut. Jos jokin punainen lanka lehden historiasta löytyy, niin ehkä se oli yhtenäiskulttuurin vastustaminen.

Maahanmuuttokeskustelun yhteydessä on puhuttu siitä, onko mitään “suomalaisuutta” edes olemassa. Voin vakuuttaa, että 1980-luvun alussa oli. Hyvinvointivaltio oli kehitetty niin pitkälle, ettei peruskoulussa päältä nähnyt, kuka lapsista tuli keski- ja kuka työväenluokasta. Maalla oli katsottu televisiota niin kauan, että siellä tunnettiin samat koko kansan puheenaiheet kuin kaupungissakin.

Maaltamuutto oli tuhonnut helsinkiläisyydestä perinteisen kaupunkilaisporvariston, siis sellaiset oikeat kukkahattutädit tyylikkäissä historiallisissa kahviloissaan. Uuttakaan kaupunkikulttuuria ei ollut vielä syntynyt. Tukholma oli Eurooppaa, Helsinki muistutti Neuvostoliittoa yhtä paljon kuin Tampere tai Rovaniemi. Oltiin juntteja kaikki. Punavuoressa ei ollut luovan luokan trendibaareja. Siellä asui työväenluokkaa, joka kävi entisissä merimieskuppiloissa.

Maahanmuuttajia oli jokunen chileläinen, pari vietnamilaista ja yksi britti, jonka tv-sarjoista kaikki suomalaiset tunnistivat itsensä.

Politiikasta vieraantuneet ihmiset tiesivät tärkeimmät ministerit nimeltä ja naamalta, koska politiikka oli vielä yleinen puheenaihe. Toisaalta viihdetähtiä oli niin vähän, että jokainen tutkijankammioon pölyttymään jäänyt nollatieteen dosenttikin tiesi, jos sellainen tuli samaan kapakkaan. Televisiossa oli kaksi kanavaa eikä paikallisradioita ollut. Suomalaisen iskelmän lisäksi oli Suomi-rock.

Luojan kiitos 1980-luvulle ei ole paluuta. Image teki, yhtenä monista tuon ajan toimijoista, mitä sen pitikin tehdä. Yhtenäiskulttuurista loppui happi. Kaikki Kekkosen Suomen itsestäänselvyydet sai ja pitikin kyseenalaistaa.

Mutta se, mikä oli radikaalia kaksikymmentä vuotta sitten, on aika väljähtänyttä nyt. Yhdysvaltalaisessa journalistiikaissa tälle ilmiölle on nimikin: contrarianism.

Journalismissa “kyseenalaistamisesta”, “kriittisyydestä” ja “tabujen rikkomisesta” on tullut niin valtavirtaista, että esimerkiksi Epäkorrektia, Tuomas Enbuskesta ei aina tiennyt, kumpi oikeastaan oli enemmän epäkorrekti, se näkemys jota Enbuske urheana myytinmurtajana halusi kumota, vai se, jota hän jotenkin vaihtoehtoisena ajattelutapana puolusti. Ajan paradoksi on, että samalla kun vastarannan kiisken rooli on sosiaalisesti entistä hyväksytympi, käytännössä “kontraajan” aseman saavuttaminen on käynyt entistä vaikeammaksi.

1960-1980-lukujen vasta- ja vaihtoehtokulttuureista on, tietysti sopivasti laimennettuna ja kaupallistettuna, tullut ajan valtakulttuuria. Ärsyttävää on vain se, että se esiintyy yhä kuin se olisi aidosti vallitsevia uskomuksia kyseenalaistavaa. Ärsyttävää ainakin sellaisten ihmisten näkökulmasta, joilla on luontainen uteliaisuus valtavirran mielipiteistä poikkeaville näkemyksille ja taipumus sympatisoida erilaisten mielipiteidensä vuoksi vainottuja.

Samalla konservatiivisuudesta, kansallismielisyydestä ja maahanmuuttokritiikistä on tullut uusi vastakulttuuri. Jotta paradoksi olisi täydellinen, tuo vastakulttuuri haluaa esiintyä yhtenäiskulttuurin nimissä aivan yhtä paljon kuin valtavirtaistunut arvoliberalismi haluaa vielä säilyttää edes haalistuvan kapinallisuuden auran itsellään.

Tiede voi onneksi vedota sekä konservatiiviseen että radikaaliin luonteenlaatuun. Tieteenhistoria tuntee lukemattomia radikaaleja tabujenrikkojia, jotka puolustivat kaikkia auktoriteetteja vastaan sitä, mille katsoivat kerryttäneensä kylliksi näyttöä. Mutta kapinointia kapinoinnin vuoksi tiedeyhteisö ei pitkään katso. Kontrarianisti vaietaan kuoliaaksi, jos hänellä ei ole näyttöä vallankumouksellisten väitteidensä tueksi.

Mainitsin edellisessä merkinnässä galaksin keskustassa lymyilevästä kolmen miljoonan Auringon massaisesta mahdollisesta mustasta aukosta. Kommenteissa tuli esiin pienempien mustien aukkojen synty.

Mustat aukot –sikäli kun niitä on olemassa– voidaan jakaa kolmeen ryhmään: jättiläisiin, keskikokoisiin ja minikokoisiin. (Sanat suuri ja pieni ovat turhan vaatimattomia.) Ensiksi mainitut ovat miljoonia tai miljardeja kertoja Aurinkoa massiivisempia, ja niistä on havaintoja useiden galaksien ytimessä. Ei tiedetä miten nämä raskaat huiput syntyvät; niiden kasvu liittyy galaksien kehitykseen, mutta yksityiskohtia ei tunneta.

Keskikokoisten mustien aukkojen tapaus on sen sijaan selvä. Tähtien ollessa nuoria ja vetreitä niiden sisustan fuusioreaktioissa syntyvien fotonien paine pitää ne kasassa. Ydinpolttoaineen loputtua säteilyn paine katoaa ja tähti luhistuu. Jos tähti on kohtuullisen pieni, tavallisen aineen paine saattaa pysäyttää romahduksen, niin että jäljelle jää tasapainoinen eläkeläinen.

Jos tähti on liian massiivinen rauhoittuakseen, se luisuu holtittomasti mustaksi aukoksi. Mustan aukon muodostumisen tarkka massaraja riippuu aineen käytöksestä romahduksen äärimmäisissä olosuhteissa, mutta se on suunnilleen kolme Auringon massaa. Alkuperäinen tähti voi olla raskaampi tai kevyempi, koska se saattaa menettää massaa elämänsä loppuräjähdyksessä tai imeä sitä joltain seuralaiselta.

Syntyprosessien tuntemuksen lisäksi on toinenkin ero jättiläismäisiin mustiin aukkoihin nähden: keskikokoisista mustista aukoista ole havaintoja. Tässä ei ole mitään kummallista. Ne eivät mainosta itseään valoa lähettämällä ja kun vetovoimakin on aika vaatimaton, sitä jää helposti huomiotta. Näiden mustien aukkojen havaitseminen saattaa kuitenkin olla lähitulevaisuudessa mahdollista niiden törmäyksissä syntyvien gravitaatiaaltojen avulla; palaan kenties aiheeseen myöhemmin.

Sarjan kolmannesta osasta, miniaukoista, ei ole sen enempää teoreettista varmuutta kuin havaintojakaan: niiden paikka on toistaiseksi teoreetikkojen leikkikentällä. Kuten nimi kertoo, miniaukkojen massa on hyvin pieni — kosmologiasta kun on kyse, tämä tarkoittaa tyypillisesti miljardia tonnia tai enemmän. Miljardin tonnin painoiset mustat aukot ovat saman kokoisia kuin protoni, eli ne kuuluvat ennemmin hiukkasfysiikan kuin tähtitieteen piiriin.

On vaikea keksiä mitään ilmiöitä, jotka voisivat nykypäivinä puristaa ainetta noin hirvittävään tiheyteen. Mutta ennen vanhaan asiat olivat toisin, ja miniaukkoja saattoi syntyä maailmankaikkeuden ensihetkinä. Parhaan tämänhetkisen arvelun, joka myös inflaationa tunnetaan, mukaan kaikki rakenteet ovat peräisin varhaisten aikojen kvanttivärähtelyistä. Näihin ryppyihin liittyy tiheysvaihteluita: joissain kohdissa avaruutta on enemmän massaa kuin muualla. Joidenkin alueiden tiheys voi olla niin suuri, että ne romahtavat mustiksi aukoiksi. Koska maailmankaikkeus laajenee, pituudet olivat ennen lyhyempiä, ja varhaiset mustat aukot voivat olla aivan minikokoisia.

Kun keskikokoisten aukkojen kanssa on jo vaikeaa, niin voisi luulla, että noiden mikroskooppisten aukkojen havaitseminen on toivotonta puuhaa. Yksittäisten aukkojen kohdalla näin onkin, mutta yksilöiden heikkoutta voi korvata määrällä. Jos varhaisia mustia aukkoja on tarpeeksi paljon, niiden gravitaatiovaikutuksen näkee, vaikka yksittäisiä aukkoja ei erota. Onkin ehdotettu, että pimeä aine koostuu tuollaisista varhaisessa maailmankaikkaudessa syntyneistä mustista aukoista.

Pimeälle aineelle on lukuisia muitakin ehdokkaita, ja ongelmana on selvittää, mikä niistä olisi oikea. Hiukkasista koostuvan pimeän aineen tapauksessa tähän on monia konsteja, mustien aukkojen kohdalla työkalupakki on pienempi. Ideassa on myös se heikkous, että useimmissa inflaatiomalleissa kvanttivärähtelyjen synnyttämät tiheysvaihtelut ovat niin heikkoja, että mustia aukkoja syntyy aivan häviävän vähän, eikä niistä mitenkään riitä pimeäksi aineeksi. Tästä syystä mustia aukkoja ei pidetä luultavina pimeän aineen kandidaatteina, mutta mahdollisuus on olemassa niin kauan kuin ei tiedetä, mikä on oikea inflaatiomalli.

Spekulaatio miniaukoista tarjoaa kiinnostavan esimerkin siitä, miten kietoutuneita toisiinsa nykyään ovat hiukkasfysiikka, kosmologia, astrofysiikka sekä yleinen suhteellisuusteoria, jonka keskeinen ennuste mustat aukot ovat.

Kommenteissa kysyttiin mustista aukoista ja tieteilijöiden niitä koskevista lausunnoista.

Aloitetaan siitä, mikä on musta aukko. Gravitaatiossa on kyse siitä, että aine kaareuttaa avaruutta. Mitä isompi aineen tiheys on, sitä voimakkaammin avaruus kaareutuu, ja sitä enemmän kappaleiden liike muuttuu. Kirjoitan joskus toiste tarkemmin yleisestä suhteellisuusteoriasta ja siitä, mitä tämä kaareutuminen oikein tarkoittaa. Eräs kaarevuuden ilmentymä on se, että massiiviset kappaleet näyttävät vetävän muita puoleensa. Massa ikään kuin taittaa tilaa ympärillään, niin että muut kappaleet liikkuvat massaa kohti.

Tässä on kyse arkipäivän painovoimasta. Kaareutuminen voi kuitenkin olla dramaattisempaa. Jos otetaan pallo mitä tahansa ainetta ja puristetaan sitä yhä pienemmäksi, niin jossain vaiheessa tiheys ja sitä myötä avaruuden kaarevuus kasvaa niin suureksi, että massan ympärillä oleva avaruus kääntyy nurin, niin että sieltä ei pääse pois muuhun maailmankaikkeuteen. Edes valo ei pääse pakoon, joten ulkopuolelta katsottuna alue näyttää pallolta, jonka pinta ottaa kaiken vastaan, mutta ei anna mitään takaisin. Tällainen kappale on musta aukko. Aukon rajapintaa sanotaan horisontiksi, koska se rajaa alueen, jota on mahdollista havaita.

Tilanne voi olla vähän monimutkaisempi, mutta ei paljoa. Musta aukko voi pyöriä, mutta mitään muuta rakennetta sillä ei ulkoapäin katsottuna voi olla. Tämä yksinkertaisuus on eräs piirre, joka tekee mustista aukoista mielenkiintoisia: ne ovat selvä yleisen suhteellisuusteorian ennuste, eikä ole mitään epämääräisyyttä siinä, miltä niiden pitäisi näyttää. Toinen kiinnostava seikka on se, että raskaiden tähtien odotetaan romahtavan niin tiheään tilaan, että ne kuolevat mustiksi aukoiksi.

Galaksimme keskustassa on havaittu kappale, joka painaa noin kolmen miljoonan Auringon verran, ja joka ei lähetä tai heijasta mitään valosignaaleja. Hirviö ei ole ainoa laatuaan: tuntuu olevan ennemmin sääntö kuin poikkeus, että tietynlaisten galaksien keskustassa on massiivinen kappale, jolla ei ole valot päällä. Ei ole aivan selvää, miten nämä suunnattomat massakeskittymät ovat muodostuneet. Kenties ensimmäiset tähdet ovat luhistumisensa jälkeen törmänneet vetovoimansa ajamina, ja kasvaneet aikojen kuluessa valtaviin mittoihin.

Monet kosmologit ja astrofyysikot ovat sitä mieltä, että nämä hiljaiset jättiläiset ovat mustia aukkoja. Kenties on kuitenkin syytä olla hieman varovaisempi ennen kuin heittäytyy tähän tulkintaan. Nämä keskustan tyrannit on havaittu niiden ympärillä liikkuvien tähtien avulla, ja liikkeet todella sopivat mustan aukon ennusteisiin. Mutta valitettavasti mikä tahansa vastaava massakeskittymä aiheuttaisi samanlaiset radat. Esimerkiksi jos Aurinkomme romahtaisi nyt mustaksi aukoksi (tämä tosin ei ole sille varattu kohtalo), niin planeettojen matkat eivät olisi siitä moksiskaan. Erona olisi vain se, että taivaalla näkyisi tähdet taakseen peittävä musta alue kirkkaan levyn sijaan.

Galaksin keskustassa olevan massakeskittymän tulkintaa mustaksi aukoksi vahvistaisi se, että voitaisiin varmentaa, että sen takaa ei näy mitään. Jos kysymyksessä nimittäin olisi pimeän aineen keskittymä, niin se ei myöskään lähettäisi valoa (mahdollista annihilaatiosäteilyä lukuunottamatta), mutta koska pimeä aine on näkymätöntä eikä mustaa, sen takaa tuikkisi tähtiä. Toisaalta jos mustan aukon sijaan keskustassa olisi tavallisesta aineesta koostuva kappale, niin siihen ajautuvat tähdet tai muut epäonniset matkalaiset saisivat aikaan jonkinlaisen näkyvän shokin pintaan törmätessään, kun taas tapahtumahorisontin tapauksessa ne vain katoavat rajapintaan tullessaan ilman elämöintiä. En tunne havaintoja yksityiskohtaisesti, mutta käsittääkseni näitä asioita ei ole pystytty tyydyttävästi osoittamaan galaksin keskustassa.

Eräs merkittävä fyysikkojen esittämä argumentti mustien aukkojen olemassaolle on tämä: mitä muutakaan nuo massakeskittymät voisivat olla? Ensi alkuun tämä kenties kuulostaa hieman naiivilta, mutta on on totta, että ilman kilpailevaa ehdotusta on melkein pakko käyttää sitä hypoteesia mikä kädessä on.

On kuitenkin olemassa sellainen mielenkiintoinen vaihtoehto, että tähdet eivät romahdakaan mustiksi aukoiksi asti, vaan pysähtyvät ennen lopullista tuhoa. Yleisessä suhteellisuusteoriassa niin ei voi käydä, mutta maailmapa ei ole kaikkiseltaan yleisen suhteellisuusteorian mukainen. Kvanttifysiikka on totta, ja suhteellisuusteorian ulkopuolella. On esitetty mahdollisuus, että kvanttiefektit (tämän tarkemmaksi en mene!) vastustavat romahdusta, ja kasvavat aina vain sitä vahvemmiksi, mitä kovemmin gravitaatio vetää. Tällöin tähti jäätyisi sisältä ikuisesti hidastuvaan romahdukseen, joka ei koskaan saavuta loppua. Tähden pinta ei olisi tapahtumahorisontti, vaan kiinteä. Se muodostaisi uudenlaisen aineen muodon, jota ei missään muualla nähdä, gravitaation puristuksessa syntyvän kvanttinesteen (tai sinnepäin).

Eräs mahdollisuus testata yllämainittua ideaa on se, että kun pintaan iskeytyy kappale, tai kaksi romahtavaa tähteä törmää, shokki lähettää gravitaatioaaltoja. Erilaisia gravitaatiaaltoja syntyy myös mustien aukkojen törmäyksissä ja rajapintojen yhtymisessä. Näiden aaltojen havaitseminen saattaisi olla lähitulevaisuudessa mahdollista. Tuota kvanttipinnan käytöstä ymmärretään kuitenkin vielä huonosti, eikä siitä ole niin selviä ennusteita kuin mustien aukkojen törmäyksistä, joita on tutkittu paljon.

Tällä hetkellä mustat aukot ovat tunnetun fysiikan rajalla: enemmän kuin pelkkiä arveluita, mutta vailla kiistatonta kokeellista varmennusta. Aihe yhdistää eri aloja: teoreettista ja kokeellista astrofysiikkaa, gravitaatioaaltojen fysiikkaa, hiukkasfysiikkaa ja suhteellisuusteoriaa. Tilanteessa on mielenkiintoisia teoreettisia mahdollisuuksia, ja kokeellinen tutkimus voi tarjota jotain sykähdyttävää.