Luonnontieteiden paljastama kuva maailmasta on osittain hyvässä sopusoinnussa arkijärjen kanssa. Luonnon johdonmukainen tarkastelu on auttanut ymmärtämään, kuinka monet aikoinaan maagisina pidetyt asiat -vaikkapa vuodenajat, tähtien liikkeet, sääilmiöt ja taudit- ovat seurauksia rationaalisista peruslaeista.

Matka syistä seurauksiin on joskus mutkikas, ja vähäpätöisiltä vaikuttaneet seikat voivat osoittautua keskeisen tärkeiksi (sähkö on tästä hyvä esimerkki). Silti kaikki vaikutti olevan ymmärrettävissä arkisten käsitteiden avulla aina 1900-luvun alkuun asti, jolloin moderni fysiikka syntyi. Suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan lainalaisuudet eivät ole ainoastaan arkiajattelulle outoja, ne ovat räikeässä ristiriidassa sen intuitiivisen käsityksen kanssa, mikä meillä on ajasta, paikasta, olemassa olemisesta ja muista ajattelumme perustana olevista seikoista.

Tämä kuilu on erityisen selkeä hiukkasfysiikassa, joka tutkii hyvin pientä mittakaavaa ja erittäin nopeita liikkeitä, ja kosmologiassa, jossa tarkastellaan hyvin isoa mittakaavaa ja perin varhaisia aikoja. Ei siis ole kummallista, että jotkut ihmettelevät ovatko näiden alojen vakaatkin löydöt oikeasti totta. Mistä voi tietää, että avaruus todella laajenee? Eikö tuleva fysiikan teoria voi täysin kumota nykyistä käsitystä?

Tällaisiin kyselyihin on helppo vastata sanomalla, että tieto fysiikassa on aivan samanlaista kuin tieto arkipäivässä. Molempia hankitaan havaintojen ja päätelmien avulla, eikä näiden kahden kategorian välillä ole mitään periaatteellista eroa. (Onko maapallon pyöreys arkipäiväinen vai tieteellinen tosiseikka?) Se, kuinka intuitiivinen joku väite on, ei vaikuta mitenkään siihen, kuinka selvitetään onko se totta vai ei.

Näin voi sysätä koko ongelman filosofien huoleksi. Asiassa on kuitenkin mielenkiintoinen kääntöpuoli: arkipäivän tieto on vain yhtä vakaata kuin tieteellinen tieto. Arkipäiväistä tietoa ei yleensä kyseenalaisteta siksi, että se on otettu osaksi itsestäänselvänä pidettyä maailmankuvaa, mutta siihen pätevät samanlaiset epävarmuustekijät kuin tieteelliseen tietoon. Kirjasessaan Varmuudesta Ludwig Wittgenstein käsittelee sitä, mitä tarkoittaa jonkin asian tietäminen. (Wittgensteinin käsitys epävarmuudesta tiedon perustana on muuten hyvin lähellä kokeellisen fysiikan käsitystä tiedosta.) Hän vertaa varmaa tietoa joenuomaan ja epävarmoja asioita liikkeeseen joessa, ja kirjoittaa, kutsuen maailmankuvaa "mytologiaksi":

"Mytologia voi siirtyä takaisin juoksevaan tilaan, ajatusten joenuoma voi siirtyä paikaltaan. Erotan kuitenkin toisistaan liikkeen joenuomassa ja uoman siirtymisen, vaikka niiden välillä ei olekaan jyrkkää eroa."

Mullistukset fysiikassa saattavat myös asettaa itsestäänselvinä pidetyt arkiasiat uuteen järjestykseen. Muutoksia ei tule niinkään siihen, miten arkipäivän lainalaisuudet toimivat, vaan niiden tulkintaan - voi sanoa, että kyse on merkityksistä havaintojen takana.

Esimerkiksi Kuun etäisyys Maasta ja tähän liittyen nousuvesi muuttuu tietyllä tavalla ajan myötä. Tämä käytös tunnetaan tarkasti, eivätkä tulevat fysiikan teoriat voi sitä enää horjuttaa. Mutta tämän yhteyden merkitys voi muuttua, ja onkin muuttunut. Newtonin gravitaatioteoria kertoo, että Kuun massa aiheuttaa voiman, joka vetää vettä puoleensa. Yleisen suhteellisuusteorian mukaan ei ole mitään tällaista voimaa: veden liike johtuu siitä, että Kuu kaareuttaa avaruutta, jossa vesi sijaitsee. (Asiaa voi havainnollistaa taivuttelemalla kumimattoa, jossa on vesiläikkä.) Yleisen suhteellisuusteorian veden liikkeeseen tuoma muutos on millimetreissä mitattuna mitätön, mutta käsitteellisesti on kyse aivan eri asiasta.

Arkiajattelumme on evoluution myötä kehittynyt käsittelemään ilmiöitä, joiden pituus- ja aikaskaala on suunnilleen sama kuin meidän. Hyvin erilaisissa olosuhteissa vallitsevat luonnonlait ovat siksi ajattelullemme vieraita. Tämän takia tiedon löytäminen arkikokemuksen takaa onnistuu vain tarkkojen ja johdonmukaisten havaintojen avulla - ainakin nykyään, kun meidän mittakaavamme ilmiöt on jo puitu loppuun. Olipa miten mielikuvituksekas tahansa, ei ole mahdollista selvittää totuutta vaikkapa ajan luonteesta pelkkään arkikokemukseen perustuen, koska arkiajattelu ei sisällä tämän kuvaamiseen tarvittavia käsitteitä.

Kommentit (4)

Avaimen haltija

Miksi fysiikan teoriat eivät sisällä työntävää voimaa jonka tapa välittyä on helppo havaita? Työnnät vain pallon liikkeelle ja katsot miten pallo välittää työntävän voiman toiseen palloon johon liikkeelle työnnetty pallo osuu!

Sisältääkö gravitaatioteoria, jonka mukaan vetävä voima välittyy gravitonien avulla, selityksen sille miten Maapallosta säteilevät gravitonit saavat kappaleet liikkumaan kohti Maapalloa?

Syksy Räsänen

Pääsääntöisesti en vastaa kysymyksiin, jotka eivat liity blogimerkinnän aiheeseen.

Pekka

Muistelen lukeneeni miten R. Feynman käytti vertausta shakkipelistä siihen, miten voimme tulkita maailmaa havaitsemalla sen käyttäytymistä, ja havaintoihin perustuen teemme sitten oletuksia ja teorioita minkäkin havainnon tueksi. Mielestäni hiukkasfysiikka ja kosmologia kuvaavat (tai tutkivat) samaa asiaa hieman erilaisella skaalalla, mutta näitä kahta ehdottomasti tarvitaan että havaitaan taas joku sääntö tähän hiukkasten ja kosmoksen shakkipeliin. Se miten näiden kahden tieteenalueen havainnot on osattu yhdistää on minulle täysi arvoitus, uskon kuitenkin että tiedemiehet ovat tulleet kammioistaan toistensa seuraan...

Asiasta huvittunut

lainaus edellisestä:"Tämän takia tiedon löytäminen arkikokemuksen takaa onnistuu vain tarkkojen ja johdonmukaisten havaintojen avulla". No, miten voidaan selittää sellainen seuraava arkihavainto, joka havainnollistuu ehkä selvemmin näin suht hiljaisessa paikassa, jossa ihmisiä käy muutenkin harvakseltaan: Täällä olen havainnut, että kun yksi asiakas tai ryhmä tulee sisään, tulee aika useasti (ei toki aina) saman tien toinenkin lähes samoilla saranoilla tai ainakin puhelimitse. Sitten on taas taukoa ja jonkun ajan päästä sama frekvenssi toistuu... Aivan kuin ihmiset toimisivat kuin vuorovedessä. Johtuneeko siitä, että luomakunnan laajetessa Luoja ei ehdi keskittyä kuin yhteen paikkaan kerrallaan vai onko ihmisillä muuten vain sama aikarytmi, vai onko kaikki sittenkin vain sattumaa?
Asiasta huvittunut

Seuraa 

Maailmankaikkeutta etsimässä

Blogin päivittäminen on päättynyt.

Syksy Räsänen on teoreettinen fyysikko Helsingin yliopistossa. Syksy kirjoittaa kosmologiasta, hiukkasfysiikasta ja niiden tekemisestä, tai ainakin asioista sinne päin.

Teemat

Blogiarkisto