Luin Richard Dawkinsin kirjan "The Ancestor's Tale", joka käy läpi evoluution historian ihmisestä taaksepäin ensimmäiseen itseään kopioivaan orgaaniseen rakenteeseen asti. Dawkinsin kertomus oli mielestäni erinomainen, ja mietin että olisivatpa populaarit esitykset kosmologiasta yhtä hyviä. Erityisesti pidin siitä, miten Dawkins tuo esille tietojen epävarmuuden, ja sen, kuinka epävarmuus vaihtelee eri asioissa ja muuttuu tutkimuksen edistyessä.

En ole paljoa lukenut populaareja kosmologiakirjoja, mutta artikkeleissa, blogeissa ja puheissa en muista koskaan nähneeni, että epävarmuutta olisi esitetty kunnolla, vaikka kvantifioitu (tai ainakin tiedostettu) epävarmuus on tieteellisen tiedon keskeinen piirre. Kosmologiassa on vielä paljon tuntematonta, ja olisi tärkeää huolella erottaa, miten epävarmuus vaihtelee hyvin pienestä (vaikkapa mikroaaltotaustan tai kevyiden alkuaineiden alkuperää koskien) niin suureen, että tutkimusongelmien oikeasta muotoilustakaan ei ole yksimielisyyttä (kuten pimeän energian tai kvanttigravitaation kohdalla). Ei ainoastaan siksi, että lukijat saisivat kunnollisen käsityksen siitä, mitä nykyään tiedetään, vaan myös siksi, että epävarmuuden käsittely tarjoaa näkymän siihen, miten tiedettä tehdään. Koko tieteen historian voisi kirjoittaa pyrkimyksenä ymmärtää epävarmuuttamme siitä, millainen todellisuus on.

Kosmologian kehittyessä viimeisten 20 vuoden aikana vankalla havaintopohjalla seisovaksi kvantitatiiviseksi tieteeksi on taipumus korostaa saavutetun ymmärryksen tasoa paisunut suhteettomasti, etenkin kun edistystä on tapahtunut lähinnä havaintopuolella. (Ks. tämä merkintä.) Kokeellisesti varmennetuissa kosmologian teorioissa ei ole tapahtunut mitään käsitteellistä kehitystä sitten 1980-luvun puolivälin.

Esimerkkinä palvelkoon tämä artikkeli, jossa sanotaan, että kosmista mikroaaltotaustaa mittaava WMAP-satelliitti on "tiedottanut" maailmankaikkeuden iäksi 13.73 miljardia vuotta. On helppoa huomauttaa, että neljän numeron antaminen on tässä yhteydessä lähinnä koomista, kun muodollinen virhemarginaalikin on 0.12 miljardia vuotta. Mutta oleellisempaa on se, että mikroaaltotausta sinällään ei itseasiassa anna mitään informaatiota maailmankaikkeuden iästä. Mikroaaltotaustasta voi kyllä mitata, kuinka pitkän matkan mikroaaltotaustan fotonit ovat kulkeneet. Ikä saadaan tästä, jos tiedetään, miten maailmankaikkeuden koko ja ikä ovat suhteessa toisiinsa. Luku 13.7 saadaan olettamalla, että pimeää energiaa kuvaa tietty yksinkertainen malli, joka kertoo miten maailmankaikkeus laajenee. (Mainittakoon, että 13.73 ei edes tällä menetelmällä tule mikroaaltotaustahavainnoista, vaan siihen tarvitaan yhdistelmä eri havaintoja.) Sikäli kun käytetystä mallista oltaisiin varmoja, asialla ei olisi väliä, mutta itseasiassa asiasta vallitsee suuri epävarmuus, ja vaihtoehtoiset pimeän energian mallit ovat eräs kosmologian merkittävimmistä tutkimusaiheista.

Tämä ei edes ole kovin monimutkainen asia, mutta Dawkinsin kirja osoittaa, että vaikeatkin asiat voi kertoa ymmärrettävästi, kunhan luottaa lukijaan ja selittää ne huolella. Minulla ei ole pohjatietoja evoluutiosta, mutta luettuani kirjan koen ymmärtäväni, mistä on kysymys, vaikka osa asioista on melko teknisiä. En tietenkään pysty täysin arvioimaan, kuinka iso etäisyys Dawkinsin populaarin selityksen ja evoluutiotutkimuksen todellisuuden välillä on, mutta ainakin Dawkins tekee selväksi, milloin kyseessä on vain vertauskuva monimutkaisesta asiasta. (Kosmologiassa tutkimuksen ja sitä kuvailevan selityksen välillä on väistämättä varsin iso ero.)

Lyhyeltä artikkelilta ei tietenkään voi odottaa samanlaista paneutumista kuin paksulta kirjalta. Olen itsekin välttänyt tieteellisten yksityiskohtien käsittelemistä blogissa. Mutta ongelmana ei ole se, että kosmologian löydöille ei olisi tarpeeksi palstatilaa, vaan se, että niiden esittäminen on siinä määrin harhaanjohtavaa, että lukijalle jäisi oikeampi käsitys, jos asiasta ei olisi sanottu mitään.

Hiukkasfysiikan kehityksestä viimeisten parin vuosikymmenen ajalta on ilmestynyt kirjoja, joissa korostetaan edistyksen ohella epävarmuutta ja jopa hubrista. Itse pidin melko varauksettomasti Lawrence Kraussin kirjasta "Hiding in the Mirror: The Mysterious Allure of Extra Dimensions from Plato to String Theory and Beyond", joka käsittelee hieman myös kosmologiaa. Hienoisella varauksella nautin myös Lee Smolinin kirjasta "The trouble with physics: The rise of string theory, the fall of a science and what comes next" ja Peter Woitin teoksesta "Not Even Wrong" (jolla on myös alaotsikko, joka on kuitenkin liian pitkä, että viitsisin kirjoittaa sitä tähän). En ole tietoinen vastaavista teoksista koskien modernia kosmologiaa, mikä on sääli, koska kosmologian sosiologisen ja teoreettisen puolen avaaminen yleisölle, loistavien kokeellisten löytöjen lisäksi, olisi paikallaan.

Kommentit (9)

Syksy Räsänen

MrrKAT:

Kasitteleeko se modernia kosmologiaa viimeisen 20-30 vuoden ajalta?

MrrKAT

Singhin Big Bangin amazonin indexista ainakin löytyi "Dark energy 481-482". Jos modernein osa jäi vajaaksi sitä voi täydentää vaikka tällä:
Tähtinen, Leena & Flynn, Chris: Universumin pimeä puoli, URSA, 2008.

Oppikirjoista löytymätöntä sosiologisempaa puolta 1900-l alkupuolelta löytyy myös kirjasta Dennis Overbye: Kosmoksen yksinäiset. (Ainakaan meillä oppitunnilla ei ole ennen kerrottu maailman kestävimmistä palleista ;).

Kari Kyttälä

Todella hienoa, että kerrankin joku viitsii huomauttaa tästä aika olennaisesta asiasta, kiitokset siitä Syksylle. Minua on ruvennut vähitellen yhä enemmän ärsyttämään tämä normaali tyyli, jossa fysiikkaa ja kosmologiaa käsittelevissä populaaritieteellisissä ja tieteellisemmissäkin kirjoituksissa asioista, jotka perustuvat erilaisiin teorioihin ja/tai epäsuoriin havaintoihin, puhutaan eksplisiittisinä faktoina aivan kuten tuossa Syksyn esimerkkitapauksessa. Ymmärrän kyllä, että joka virkkeeseen ei ole tarkoituksenmukaista laittaa mukaan varauksia, mutta jotenkin voitaisiin tuoda esiin, että kyseessä on paremmin tai huonommin varmennettu teoria, tai että mitatut arvot perustuvat tiettyihin teoreettisiin olettamuksiin, joiden pätevyydestä ei ole varmaa näyttöä.

H. Moilanen

Juuri jonkin aikaa sitten ostin mainitsemasi Lee Smolin kirjan "Trouble with Physics", mutta en ole sitä vielä lukenut. Näin maallikkona olisi mukava tietää millaisin varauksin kyseisestä teoksesta nautit?

Syksy Räsänen

H. Moilanen:

Smolin antaa hyvän kuvan säieteorian kehityksestä ja sosiologiasta. Sen sijaan hänen kirjoituksensa vaihtoehdoista säieteorialle ja tulevaisuuden suunnista eivät ole yhtä vakuuttavia - ne tosin kuvastavatkin Smolinin arveluita ja mielipiteitä, ja ovat siten subjektiivisempia kuin kuvaukset vakiintuneesta tutkimusalasta.

Korostaessaan käsitteellisen työn tärkeyttä Smolin mielestäni turhaan idealisoi sitä tekeviä fyysikkoja.

Smolin kuvaa kaikkia kollegojaan, myös kritiikkinsä kohteena olevia, hyvin ystävällisesti (ja toisinaan hieman omalaatuisesti). Parempi näin, mutta Smolinin tyylistä tulee sellainen vaikutelma kuin kaikki teoreettiset fyysikot olisivat mielenkiintoisia persoonallisuuksia ja säkenöivän nerokkaita tieteilijöitä.

H. Moilanen

Kiitos vastauksesta. Pidän kommenttisi mielessäni kun tartun kirjaan tulevalla kesälomallani!

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