Joillain tieteenaloilla tutkimustulosten tarkistaminen vertaamalla niitä havaintoihin on mahdollista vain hyvin rajoitetusti. Tutkimuksen kohde saattaa olla niin monimutkainen, että sen mallintaminen on vaikeaa (kuten psykologiassa ja sosiologiassa), tai tutkimuksen suhde havaittuun todellisuuteen voi olla periaatteessakin heikko (kuten filosofian joissain osa-alueissa).

Tällaisissa tapauksissa on helppo ymmärtää, miten tutkimus saattaa ajautua poluille, jotka eivät lisää ymmärtämystä maailmasta (mitä voisi kutsua turhaksi tutkimukseksi). Jos ei ole empiiristä tapaa arvioida sitä, ovatko tulokset oikein vai väärin, sosiaalisten tekijöiden merkitys kasvaa ja se, miten hyvin tutkimus kuvaa todellisuutta voi jäädä vähemmän tärkeäksi.

Fysiikka on sen sijaan mallitapaus empiirisestä tieteestä, mutta sen parissa voi ilmetä sama vaiva eri syystä: siksi, että käytetty teoria kuvaa tutkimuksen kohdetta liian hyvin.

Hiukkasfysiikassa kehitettiin 1970-luvulla Standardimalli, joka on yli kolmenkymmenen vuoden ajan pystynyt ennustamaan erittäin tarkasti -ja oikein- jokseenkin kaikki havainnot, mitä hiukkaskiihdyttimissä on tehty. (Sana "jokseenkin" esiintyy tässä vain siksi, että osaa prosesseista on hyvin vaikea analysoida, erityisesti törmäytettäessä raskaita ioneja. Kaikkien reaktioiden tulkinta ei siten ole vielä selvä, mutta ei ole osoitusta, etteikö Standardimalli pystyisi niitä kuvaamaan.)

Jos ajattelee, että tutkimuksen tarkoituksena on selittää tehtyjä havaintoja ja ennustaa tulevia, niin Standardimalli on valtaisa menestys. Hiukkasfyysikkojen näkökulmasta kuitenkin ennemmin havaintoja käytetään apuna luonnon ymmärtämiseen yhä syvemmällä tasolla (eli yhä parempien teorioiden rakentamiseen). Ei siis sanota, että Standardimalli on niin hyvä, että parempia teorioita ei ole tarvittu selittämään havaintoja, vaan että havainnot ovat puutteellisia, kun eivät ole antaneet vihjeitä paremmasta teoriasta. (Tiedetään, että Standardimallin pätevyysalue on rajoitettu, eli parempi teoria on olemassa.)

Standardimallin erilaisia laajennuksia on satoja, mutta toistaiseksi ei ole pystytty sanomaan, onko joku niistä oikein, koska havainnot eivät ole osoittaneet poikkeamia Standardimallista. Tämä empiirisen testauksen puute on johtanut tilanteeseen, jossa esteettiset kriteerit ja muotivirtaukset vaikuttavat merkittävästi siihen, millaista tutkimusta pidetään arvokkaana.

Tilanne on saanut monet hiukkasfyysikot siirtymään kosmologiaan. (Minäkin opiskelin lähinnä hiukkasfysiikkaa, tein graduni QCD:stä ja siirryin kosmologiaan väitöskirjan myötä.) Kosmologiassa onkin paljon uusia havaintoja, joista osa on hiukkasfysiikalla hyödyllisiä - mutta valitettavasti hiukkasfyysikot ovat tuoneet muotivirtaukset mukanaan.

Kyynisesti voisi sanoa, että hiukkasfyysikon pitää tehdä jotain, ja jos havainnot on jo selitetty, niin työn painopiste siirtyy muualle. Hienosyisemmän käsityksen saa tarkastelemalla tutkijoiden toiminnan kannustimia.

Jos hiukkaskosmologeilta kysytään, miksi he tekevät tutkimusta, luultavasti korkealla olisi sellaisia asioita kuin maailmankaikkeuden ymmärtäminen ja totuuden selvittäminen. Tämä onkin monen syy tutkijaksi ryhtymiseen, ja se pitää osin paikkansa. Mutta siihen, mitä tosiasiassa tekee, vaikuttavat käytännönläheisemmät seikat ja motiivit, joita ei tietoisesti ajattele. (Tämä toki pätee muidenkin alojen tutkijoihin.)

Tutkijat, kuten mikä tahansa ihmisryhmä, reagoivat joukkona rationaalisesti ympäristön kannustimiin, ja oikeuttavat yksilötasolla toimintansa irrationaalisesti, jos kannustettu toiminta ei vastaa sitä, mitä he ajattelevat olevansa tekemässä.

Kun tarvittavia meriittejä saa tietynlaisesta toiminnasta, on selvää että tutkijat siirtyvät tekemään sitä. Tutkijapaikkoja haettaessa merkittävien tekijöiden joukossa on se, montako tieteellistä julkaisua hakijalla on, ja montako kertaa niihin on viitattu alan julkaisuissa. (Nämä eivät tietenkään ole ainoita kriteerejä, ja on erilaisia näkemyksiä siitä, miten tärkeitä ne ovat. Mutta ainakin ne ovat tarpeeksi merkittäviä, että niistä ollaan huolissaan.)

Julkaisuja on nopeampi valmistaa, jos tekee vain vähäisiä variaatioita tuntemiensa asioiden ympärille. Ja viitteitä tietysti kertyy paremmin, jos työskentelee muodikkaalla alueella, jolta julkaistaan enemmän. Nämä kaksi syytä yhdessä kokeellisen kontrollin puutteen kanssa selittänevät epätodennäköisten spekulatiivisten ideoiden suosion hiukkaskosmologiassa.

Joskus hiukkaskosmologien keskuudessa sanotaan (ainakin puoliksi leikillään), että ehkä meitä on liikaa, ja mielekästä puuhaa ei riitä kaikille. Mutta liian vähän tutkittuja tärkeitä ongelmia kyllä löytyy: niihin pureutuminen vain on vaativampaa, eikä siitä tipu palkintoja nopeasti.

Hiukkaskosmologiassa on vakaa ydin varteenotettavaa tutkimusta: mutta sen ympärillä liikkuu paljon spekulaatiota, josta osa on melko hedelmätöntä. En ole aivan varma, onko ongelma niin tuore kuin miltä minusta tuntuu. On vaikea sanoa, näkeekö aiemmat ajat kullattujen lasien läpi. Menneistä fysiikan teorioista tutustuu pääasiassa niihin, jotka pitävät paikkansa, ja epäonniset spekulaatiot unohtuvat.

Siinä määrin kun hiukkasfysiikan ongelmien syynä on koetulosten puute, CERNissä muutamassa kuukaudessa käynnistyvästä Large Hadron Collider -kiihdyttimestä toivotaan tieteenalan pelastusta. Yleinen odotus on, että LHC viimein rikkoo Standardimallin menestystarinan ja tarjoaa katsauksen uudelle saralle todellisuutta, jonne ei ole koskaan ennen nähty. Jos viimeiset kaksi vuosikymmentä ovatkin olleet hiukkasfysiikan köyhimmät, saattavat seuraavat muutamat vuodet osoittautua hyvin kiihkeiksi.

Kommentit (16)

Timo @ http://optimistin.vuoda...

Kiitos kiinnostavasta blogista.

Etsiskelin vain RSS-tms-syötettä tänne ja ainoa löytämäni näkyi olevan Tiede-lehden uutisista ja siinä ei kai blogimerkintöjä ole mukana. Olisiko kenelläkään tietoa/apua asiaan?

Syksy

Timo:

Minulla ei olen blogin teknisen puolen kanssa mitään tekemistä, mutta kysyin nettivastaavalta, ja hän vastasi:

"blogien RSS-syötteet ovat olleet tilauksessa jo pari kuukautta, tällä
viikolla ehkä jotain tapahtuukin. :)"

Osku

Itsensä ja toimiensa perimmäisten vaikuttimien tiedostaminen ei tosiaan tunnu olevan kaikilla toimijoilla agendalla, ja osa ei taatusti haluakaan miettiä (varsinkaan ymmärtää) mitään joka saattaisi kyseenalaistaa heidän koko ikänsä kestänen toimintamallin/reagointitavan vallitseviin käytäntöihin (ja sen pohjalta tehdä muutoksia tai myöntää itselleen olevansa ensisijaisesti "huono ihminen" ja ahne pyrkyri).

Itsensä tyrkyttäminen erilaisin epäpuhtain (tiedostetuin tai tiedostamattomin) keinoin on monilla muillakin aloilla yleistä eikä tässä ole mitään uutta tai ihmeellistä (itseään ringin sisällä palkitsevien piirien ohella), yhtä surullista se silti on kaikkialla missä siihen törmää. Vastaavasti tutkimuksen suuntautuminen tieteen kannalta epäolennaisille segmenteille johtaa tieteen tasolla ongelmiin, edistyminen hyytyy ja päivitellään / tutkitaan jonninjoutavia asioita (samalla tavalla kuin yksilötason ongelmia muodostuu kun esimerkiksi pyritään maksimoimaan tieteellisten kirjoitusten lukumäärää niiden kvaliteetin kustannuksella, muodostetaan tästä kaiken mittari ja tuijotetaan sitä aivan liian innokkaasti rekrytoinnin yhteydessä).

Olen havainnut että alallamme (poikkeaa alastasi melkoisesti mutta tekninen ala tämäkin) ne jotka ovat aiemmin olleet tiedostavia ovat vähäisenkin urallaan etenemisen myötä usein kehittäneet itselleen (valheellisia) pätevyyden mittareita jotka eivät missään suhteessa osoita pätevyyttä mutta pönkittävät heille suopeiden tahojen valtaa valita omien intressiensä mukaisesti kaikki päivänvalon kestävät kriteerit tyystin unohtaen. Eli laumasieluisuus löytyy yllättävän usein kun siitä alkaa olla itselle edes hetkellistä hyötyä. Jonkun mielestä se on "pelin henki" ja sitä vastaan ei kannata taistella, toisen mielestä se on edistyksen syöpä joka pitäisi hinnalla millä hyvänsä saada kitkettyä päiviltä.

Jos kertoisin muutamia esimerkkejä ne olisivat luultavasti aivan liian tunnistettavia ja liian uskomattoman kuuloisia, joten riittävän tylsien esimerkkien puuttuessa taidan jättää ne väliin.

U

Morjens ex-assarille. Ihan kirjoitusteknillinen huomautus: sulkujen käyttöä voisit vähentää huomattavasti niin lukukokemus helpottuisi. Muutoin on ihan hauska lukea, että samaa maailmanahdistustuskaa kokevat muutkin fyysikot.

Niin,

Syksyllä saattaa olla sellainen ongelma että hän mielellään vastaisi anonyyminä mielummin joihinkin kysymyksiin/kertoisi edellä mainitulla tavalla asioista?
Kun laittaa sulkuihin tarinoita, ne ovat ikäänkuin jonkun muun tuotantoa.
Tällaista blogia pitäessä on varmaan aika kova itsekritiikki, jopa niin kova ettei voi vastata kuin niihin asioihin, joissa ei varmasti ole väärässä.

Syksy

U:

Mutta tarkoitukseni ei ollut ilmaista ahdistusta tai tuskaa tutkimusyhteisön tilasta, kuvailla vain sitä, mikä tilanne on. (En ole siitä ahdistunut, se on vain hyväksyttävä.)

Joonas

Kävin katsomassa tuota ATLAS-koeasemaa pari vuotta sitten kesällä ollessani perheen kanssa Euroopan kiertueella. On kyllä myönnettävä ehdottomasti näin fysiikan opiskelijan kannalta, että siinä vasta mahtava koje.

Toivon hartaasti, että LHC tuo vastauksia maailmankaikkeuden olemukseen, tai edes avaa uusia kysymyksiä.

Syksy

Niin,:

Ei. Olen laittanut sulut sellaisten huomioiden ymparille, jotka ovat tekstin kannalta epaoleellisia, mutta saattavat havainnollistaa asiaa ja estaa vaarinkasitysten muodostumista.

Koen populaarin tekstin kirjoittamisen vaikeaksi siina suhteessa, etta tieteessa harjoittaa kykya ilmaista asioita mahdollisimman tarkkaan ja selkeasti, kun taas popularisoidessa on pakko yksinkertaistaa ja toisinaan sanoa asioita, jotka ovat kirjaimellisesti tulkittuina vaarin.

Minea

Millä tavalla standardimallin pätevyysalue on rajoitettu eli miksi tarvitaan uusi teoria?

Syksy

Minea:

Hiukkasfysiikan Standardimalli ei sisalla gravitaatiota, eika ole yhteensopiva gravitaatiota kuvaavan yleisen suhteellisuusteorian kanssa. Standardimalli ei myoskaan sisalla pimeaa ainetta (tai kykene muulla tapaa selittamaan selittamaan niita havaintoja, jotka pimea aine selittaa.)

Lisaksi Standardimalli ei toimi mielivaltaisen korkeilla energioilla. Jos vaatisi, etta Standardimalli toimii miten korkealla energiaskaalalla tahansa, niin se olisi konsistentti ainoastaan jos Higgsin hiukkanen ei vuorovaikuta lainkaan - mika ei pida paikkaansa. Standardimalli yksinaan ei siis ole matemaattisesti ristiriidaton teoria.

Vapaus ja epävarmuus - blogit ...

[...] Erityisen miellyttävänä pidän sitä, että ei tarvitse herätä aikaisin aamulla. (Koska valtaosa teoreettisista fyysikoista tekee tutkimusta kiinnostuksesta eikä rahasta, työaikojen noudattaminen johtaisi muuten siihen, että tutkimusta tehtäisiin vähemmän.) Mutta tutkijoiden vapaus on myös oleellista tieteen edistymiselle. Ei ole mitään tiettyä polkua, jonka seuraaminen johtaisi varmasti totuuteen, eikä kellään ole ainutlaatuista viisautta, joka takaisi läpimurron. Tutkijoilla pitää olla mahdollisuus tehdä asioita, joiden merkitys ei ole heti selvä, ja esittää puolivalmiita ehdotuksia, joita kaikki eivät hyväksy. Ideat, jotka osoittautuvat hyödyllisiksi todellisuuden mallintamisessa valikoituvat tutkimuksen kentältä ja hioutuvat täsmällisempään muotoon, jonka myöhempi tutkimus sitten asettaa kirkkaampaan viitekehykseen. (Koska kyse on ihmisyhteisöstä, ideoiden arvostukseen ei tietenkään vaikuta ainoastaan se, miten hyvin ne kuvaavat todellisuutta. Ks. merkintä Tavoitteista.) [...]

Antiikista tulevaisuuteen - bl...

[...] vapaaehtoisuuteen jota motivoi se, että ne jotka tekevät enemmän töitä, saavat kunniasta (ja julkaisuista) isomman siivun. Toisinaan kysytään, kuinka paljon halu saada rahoitusta vääristää [...]

Lopun alkua - blogit - Tiede.fi

[...] hiukkasfysiikassa tehtiin löytöjä jatkuvalla syötöllä. Moniin vuosiin hiukkasfysiikassa ei ole löydetty oikein mitään kiinnostavaa ja teoreettiset tulokset menevät nettiarkistoon heti kun ne ovat [...]

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