Inhimillinen tieto on aina erehtyväistä. Tieteen luotettavuuden takeena ei ole tulosten varmuus vaan niiden jatkuva korjaaminen ja todistusaineistojen julkisuus.

Teksti: Ilkka Niiniluoto

Inhimillinen tieto on aina erehtyväistä. Tieteen luotettavuuden takeena ei ole tulosten varmuus vaan niiden jatkuva korjaaminen ja todistusaineistojen julkisuus.

Julkaistu Tiede -lehdessä 10/2010Julkista keskustelua ilmastonmuutoksesta on vauhdittanut hallitustenvälinen ilmastopaneeli IPCC, joka on rekrytoinut raporttiensa taustavoimaksi tutkijoita maailman eri puolilta. Lukuisten tieteilijöiden tulosten yhteenvetona on todettu, että maapallon ilmasto lämpenee tavalla, jossa ihmisellä on merkittävä osuus. Raportit arvioivat ilmastonmuutoksen uhkaavan muutaman vuosikymmenen kuluessa elämisen ehtoja maapallon eri puolilla. Siksi IPCC on esittänyt valtioille ja kansalaisille vakavan vetoomuksen hiilipäästöjen vähentämiseksi ja elintapojen muuttamiseksi.Vallitsevaa konsensusta ovat arvostelleet vähemmistöön jääneet tutkijat, joita kutsutaan ilmastoskeptikoiksi.Pari vuotta sitten IPCC:n raportissa väitettiin, että Himalajan jäätiköt voivat hävitä vuoteen 2035 mennessä, mutta tämä tulos osoitettiin pian virheelliseksi. Syksyllä 2009 nousi laaja kohu, kun hakkerit tunkeutuivat East Anglian yliopiston ilmastontutkimusyksikön CRU:n tiedostoihin. Julki tulleista tutkijoiden jonkin verran värikkäistä sähköposteista saattoi saada käsityksen, että he järjestelmällisesti hakivat omien ennakkokantojensa mukaisia tuloksia ja ohittivat vastakkaisia näkemyksiä.Voiko siis tieteen tuloksiin lainkaan luottaa? Onko ilmastonmuutos sittenkin vain huijausta? Vai oliko hakkerointi ilkeämielisten ilmastoskeptikkojen juoni?Tilannetta rauhoittavan vastauksen on antanut Glasgow’n yliopiston entisen rehtorin Sir Muir Russellin johdolla valmistunut riippumaton raportti Climate Change Email Review. Siinä CRU:n tutkijat saavat synninpäästön ”tinkimättömyytensä ja rehellisyytensä” osalta: tutkimustulosten vääristelystä ei ole todisteita. Samalla raportti kuitenkin toivoo tutkijoilta suurempaa avoimuutta ulkopuolisen kritiikin ja julkisuuden suhteen.

Tiedettä vähätelty ennenkinIlmastonmuutosta koskevat yksittäistapaukset ovat saaneet mediassa paljon enemmän huomiota kuin 1990-luvulla erityisesti Yhdysvalloissa riehunut ”tieteiden sota” (Science Wars). Joukko tieteensosiologeja ja -filosofeja kyseenalaisti oletuksen, että tieteellinen tutkimus on tietoteoreettisesti muiden uskomusten muodostamisen tapojen yläpuolella. Onko tiede siis yhtä paljon tai yhtä vähän luotettavaa kuin myytit, uskonnot, voodoo ja astrologia? Tieteen asemaa puolustavat luonnontieteilijät provosoituivat näistä kysymyksistä, jotka he panivat ”postmodernin relativismin” ja ”irrationalismin” tiliin. Itsekin osallistuin tähän – nyt jo pääosin laantuneeseen – väittelyyn esseekokoelmassa Totuuden rakastaminen (Otava 2003), jossa tieteellisen realismin pohjalta puolustin tieteen kykyä lähestyä totuutta.

Ihanteena epäitsekäs rehellisyysTieteensosiologi Steven Shapin esittää teoksessaan The Scientific Revolution (The University of Chicago Press 1996), että 1660-luvulla perustettu Royal Society asetti tieteenharjoittajan perusmalliksi brittiläisen herrasmiehen, jonka perushyveitä ovat lempeys, vapaus ja sitoutumattomuus. Tutkijat ovat luotettavia henkilöitä, jotka tinkimättömän rehellisesti omistautuvat totuuden etsintään. Samalla heillä on varaa epäitsekkäästi irrottautua uskonnollisista, poliittisista ja taloudellisista tavoitteista. Suurin kunnia ja palkkio on uuden löydön tai keksinnön tekeminen.Myös sosiologi Robert Mertonin klassinen kuvaus 1600-luvulla syntyneestä tieteen eetoksesta sisältää pyyteettömyyden ja puolueettomuuden periaatteet: totuutta tavoittelevat tutkijat eivät aja omaa etuaan vaan antavat tosiasioiden puhua puolestaan. Pyyteettömyyteen liittyy myös ”kommunismin” periaate: tieto ei ole yksityinen kaupallinen hyödyke, vaan julkista yhteisomaisuutta.Mertonia vastaan on usein huomautettu, että nykyisin tutkijat joutuvat ankarasti kilpailemaan keskenään huomiosta ja voimavaroista. Elämme ”suuren tieteen” (Big Science) aikaa: tiede ei enää ole itsenäisten herrasmiesten harrastusta, vaan yhä enemmän suurten ryhmien ja tutkimuslaitosten kallista toimintaa, joka tuottaa yhteiskunnalle innovaatioita ja taloudellista vaurautta. Merton oli kuitenkin hyvin selvillä Matteus-efektiksi kutsumastaan ilmiöstä, jonka mukaan tieteellinen menestys kasautuu positiivisen kierteen mukaisesti: onnistuminen tuo mukanaan mainetta ja resursseja, joilla voi tavoitella uutta menestystä.

Tutkijat vahtivat toisiaanMuuttuneista oloista huolimatta tieteen etiikan perusteet ovat säilyneet entisellään. Perusnormina on edelleen rehellisyys: tutkimusaineistoja ei saa väärentää, tuloksia ei saa sepittää. Toinen keskeinen periaate on reiluus: kunnia tieteellisistä löydöistä on annettava sen ansainneelle, plagiointi ja luvaton lainaus ovat kiellettyjä. Rehellisyys tukee suoraan tutkimuksen pyrkimystä totuuteen. Reiluus tekee sen epäsuorasti ylläpitäessään tutkimuksen hyviä käytäntöjä.Vaikka nykyinen informaatioteknologia on tehnyt tutkimusaineistojen vääristelyn ja kopioinnin aikaisempaa helpommiksi, tieteellistä vilppiä tulee esiin suhteellisen harvoin. Kiinni jäämisen ja kunnian menetyksen riski on suuri. Ilmi tulleet tapaukset ovat osoituksia yhteisön kontrollin pitävyydestä. Suomessakin on toimiva tutkimusetiikan järjestelmä: yliopistot, korkeakoulut ja tutkimuslaitokset ovat sitoutuneet noudattamaan Tutkimuseettisen neuvottelukunnan ohjeita hyvistä tieteellisistä käytännöistä ja niiden rikkomista koskevien epäilyjen selvittämisestä.Samantapaisen huomion voi tehdä tieteen julkisuusperiaatteesta. Ainakin julkisesti rahoitettujen tutkimusten julkisuutta vaaditaan ehkä vahvemmin kuin koskaan. Tätä todistaa tieteellisten aikakauslehtien ja verkkojulkaisujen jatkuva kasvu: maailmassa ilmestyy vuosittain yli miljoona tieteellistä artikkelia. Samalla entistä tarmokkaammin edistetään tieteellisten julkaisujen ja tutkimusaineistojen avointa saatavuutta (Open Access). Rehellisyyden ja julkisuuden periaatteiden kunnioitus on tärkeä edellytys tieteen luotettavuudelle. Silti luottamus tieteeseen ei voi nojautua vain yksittäisten henkilöiden ominaisuuksiin ja hyveisiin. Tutkijat vahvuuksineen ja heikkouksineen ovat ihmisiä, jotka saattavat epäonnistua ja hairahtua siinä missä muidenkin ammattien harjoittajat. Tutkimusetiikan rinnalla – ja sitä vielä tärkeämpänä tieteenharjoituksen piirteenä – on tieteessä noudatettava kriittinen menetelmä.

Ja arvioivat toistensa tuloksiaTiede on järjestelmällistä uuden tiedon tavoittelua, jossa tutkijakoulutuksen saaneet tiedeyhteisön jäsenet soveltavat kriittistä menetelmää. Merton kutsui tätä tieteen metodin ominaisuutta ”organisoiduksi epäilyksi”: tieteessä ei hyväksytä ehdottomia auktoriteetteja tai dogmaattisia ennakkoluuloja, vaan kaikille tieteen tuloksille on esitettävä riittävää näyttöä eli evidenssiä. Juuri tästä syystä tutkimustulosten ja niitä tukevan todistusaineiston tulee olla julkista, jotta muut tutkijat voivat tarkistaa niiden pätevyyden ja käydä aiheesta avointa keskustelua.Nämä tieteellisen menetelmän piirteet kiteytti osuvasti jo amerikkalainen filosofi Charles S. Peirce 1870-luvulla. Tieteellinen tieto ei synny mielivaltaisesti tutkijan päässä, vaan perustuu vuorovaikutukseen tutkimuskohteen kanssa. Näitä vuorovaikutuksen muotoja ovat yhteiset aistihavainnot, toistettavat kokeet ja historialliset lähteet. Tieteessä esitetään uusia rohkeita hypoteeseja, mutta ne asetetaan myös ankariin testeihin, joiden aineiston tulee myös olla julkista. Jos havainnot puhuvat hypoteesia vastaan, se on hylättävä. Jos näyttö ei vielä riitä, vastuullinen tieteilijä pidättäytyy toistaiseksi kannanotosta ja jatkaa tutkimusta. Mittauksiin, havaintoihin, otantamenetelmiin ja päätelmiin liittyvän epävarmuuden hallitsemiseksi on kehitetty tilastotieteellisiä menetelmiä, joiden avulla voidaan arvioida ja ilmaista tulosten luotettavuutta ja virhemarginaaleja. Erityisesti tämä koskee ennusteita, joihin aina voi liittyä vielä tuntemattomia ja ennakoimattomia lisätekijöitä.Tutkijan tai tutkijaryhmän artikkelissa raportoimat tulokset alistetaan aikakauslehdissä vertaisarviointiin (peer review), jossa arvioijana (referee) toimii alan asiantuntija. Julkaisukynnyksen ylittäneet artikkelit joutuvat vielä uudelleen tiedeyhteisön kriittisen keskustelun kohteiksi.

Epäily edistää ja uudistaaPeirce oivalsi, että tieteen pitää soveltaa itsekriittistä epäilyä, jotta se olisi uskottavampi kuin horjumattomina pidettyihin auktoriteetteihin nojautuvat uskomusjärjestelmät. Hän kutsui fallibilismiksi (latinan erehtymistä tarkoittavan fallere-verbin mukaisesti) tietoteoreettista näkemystä, jonka mukaan kaikki inhimillinen tosiasiatieto on aina erehtyväistä ja siksi arvosteltavissa ja korjattavissa. Tämä koskee erityisesti tiedettä, jonka menetelmän ytimenä on itseäänkorjaavuus: tutkijat arvioivat jatkuvasti toistensa töitä, kyseenalaistavat vanhoja tuloksia ja etsivät uusia, entistä parempia, tarkempia ja täydellisempiä vastauksia tieteellisiin kysymyksiin. Mitä nopeammin erehdyksiä korjataan, sitä parempi tieteen edistymisen kannalta.Fallibilismin mukaan tieteen luotettavuuden takeena ei siis ole tulosten varmuus, lopullisten totuuksien hallussa pitäminen, vaan itseään korjaavan tieteen kyky jatkuvasti edistyä ja uusiutua.Näin esimerkiksi ilmastoskeptikot ovat tervetulleita horjuttamaan ilmastotutkijoiden konsensusta. Tehtävä ei ole helppo, koska heidän on esitettävä uusia tieteellisiä aineistoja ja argumentteja, jotka ovat vielä vakuuttavampia kuin tähän mennessä hyväksytyt tulokset. Joka tapauksessa on selvää, että nykyisiä tieteellisiä näkemyksiä ajan mittaan korjataan ja täsmennetään monin tavoin.

Mediassa kuva yksinkertaistuuEdellä hahmoteltu kuva tiedeyhteisön toiminnasta saa uusia piirteitä, kun tutkimustulokset välitetään median tai muiden kanavien kautta soveltajille, päätöksentekijöille ja kansalaisille. Tällöin tieteellisten artikkelien usein varovaisia ja täsmällisiä muotoiluja joudutaan tiivistämään ja yksinkertaistamaan, viihteellistämäänkin. Tutkimusasetelman reunaehtoja ja tulosten epävarmuuden astetta ei ehkä tuoda julki. Erityisesti soveltavan tieteen aloilla, kuten kliinisessä lääketieteessä, ympäristötieteissä ja taloustieteessä, tutkijoilta toivotaan myös suoraviivaisia toimintasuosituksia, jolloin taustalla olevat arvo-oletukset jäävät kätköön.Näistä ongelmista huolimatta ainakin Suomessa tieteen julkisuuskuva on hyvä. Tiedebarometrien toistuvan tuloksen mukaan suomalaiset luottavat tieteeseen. Tieteen tiedotus on maassamme onnistuttu kolmenkymmenen viime vuoden aikana järjestämään niin, että ajan tasalla olevaa tietoa maailmankuvan pohjaksi on tarjolla kaikille kiinnostuneille oppikirjojen, tiedelehtien, tiedekeskusten ja tieteen päivien kautta. Myös tieteelliset seurat ja tiedeakatemiat kokoavat omien alojensa tutkimustietoa verkkoon valistuneiden maallikkojen luettavaksi. Esimerkiksi Suomalainen Tiedeakatemia on vastikään ottanut kantaa turpeen energiakäyttöön ja kouluväkivaltaan.Viime kädessä tavoitteena on, että yhteiskunnallisesti merkittäviä päätöksiä ja kansalaisten omaan elämään liittyviä ratkaisuja tehtäisiin entistä enemmän tieteellisesti kestävään evidenssiin perustuen – samalla arvonäkökohtia harkitusti punniten.

Ilkka Niiniluoto on Helsingin yliopiston kansleri ja teoreettisen filosofian professori.

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Hirmun anatomia on selvinnyt sääsatelliittien mikroaaltoluotaimilla. Ne näkevät pilvien läpi myrskyn ytimeen ja paljastavat ukkospatsaat, joista myrsky saa vauhtinsa. Kuva: Nasa/Trimm

Pyörivät tuulet imevät energiansa veden lämmöstä.

Trooppiset rajuilmat tappoivat vuosina 1995–2016 lähes 244 000 ihmistä, koettelivat muuten 750 miljoonaa ihmistä ja tuhosivat omaisuutta runsaan 1 000 miljardin dollarin arvosta, enemmän kuin mitkään muut mullistukset, esimerkiksi tulvat tai maanjäristykset.

Näin arvioi maailman luonnonkatastrofeja tilastoiva belgialainen Cred-tutkimuslaitos raporteissaan, joissa se laskee katastrofien pitkän aikavälin inhimillistä hintaa.

Myrskytuhot ovat panneet myrskytutkijat ahtaalle. Kaikki tahtovat tietää, mistä näitä rajuilmoja tulee. Lietsooko niitä ilmastonmuutos?

Lämpö alkaa tuntua

Näihin asti tutkijapiireissä on ollut vallalla käsitys, jonka mukaan hirmuista ei voi syyttää ilmastonmuutosta vielä kotvaan. Se alkaa voimistaa myrskyjä vasta pitkällä aikajänteellä.

Nyt hurjimpia myrskyjä on kuitenkin alettu kytkeä ilmaston lämpenemiseen. Esimerkiksi alkusyksystä 2017 Maailman ilmatieteen järjestö WMO arvioi, että lämpeneminen todennäköisesti rankensi elokuussa Houstonin hukuttaneen Harvey-myrskyn sateita.

Jotkut tutkijat ovat puhuneet kytköksistä jo vuosia.

Esimerkiksi Kerry Emanuel, Massachusettsin teknisen yliopiston myrskyspesialisti, laski 2005, Katrinan runnottua New Orleansia, että Atlantin ja Tyynenmeren myrskyt ovat nykyään 60 prosenttia voimakkaampia kuin 1970-luvulla.

Keväällä 2013 Nils Bohr -instituutin Aslak Grinsted raportoi, että lämpenemiskehitys vaikuttaa myrskyissä syntyviin tulva-aaltoihin.

Kun maapallon keskilämpötila nousee 0,4 astetta, myrskytulvien määrä tuplaantuu. Tämä rajapyykki on jo ohitettu. Kun lämpötila nousee kaksi astetta, tulvat kymmenkertaistuvat. Silloin superrajuja myrskyjä hyökyy Atlantilta joka toinen vuosi. Tähän asti niitä on nähty kerran 20 vuodessa.

Meri lämpenee otollisesti

Tärkein myrskyjä ruokkiva muutosvoima löytyy sieltä, mistä myrskyt ammentavat energiansa ja mihin ilmastonmuutoksen nähdään vaikuttavan: meriveden lämpötilasta. Se kehittyy myrskyille otolliseen suuntaan.

Esimerkiksi Meksikonlahdella, hurrikaanien voimanpesässä, on mitattu jopa pari astetta tavallista korkeampia meriveden lämpötiloja.

Kun Haiyan, yksi kaikkien aikojen kovimmista taifuuneista, marraskuussa 2013 jätti kaksi miljoonaa filippiiniläistä kodittomiksi, meri oli myrskyn syntyalueella vielä sadan metrin syvyydessä kolme astetta normaalia lämpimämpi.

Meressä tapahtuu muutakin epäedullista: pinta nousee. Se kasvattaa myrskyjen nostattamia tulva-aaltoja, jotka usein saavat aikaan pahinta tuhoa.

 

Näin hirmumyrsky kehittyy

Hirmun syntymekanismi on sama kaikkialla, vaikka nimitykset vaihtelevat. Atlantilla ja Amerikan puoleisella Tyynellämerellä puhutaan hurrikaaneista, Aasian puolella taifuuneista ja Intian valtamerellä ja Oseaniassa sykloneista. Grafiikka: Mikko Väyrynen

 

Trooppisia hirmumyrskyjä syntyy päiväntasaajan molemmin puolin 5. ja 25. leveyspiirin välillä. Päiväntasaajalla niitä ei muodostu, sillä sieltä puuttuu coriolisvoima, jota myrsky tarvitsee pyörimiseensä

Kehittyäkseen myrsky vaatii tietynlaiset olot. Suursäätilan pitää olla laajalla alueella epävakaa ja ukkossateinen ja meriveden vähintään 26 asteista 50 metrin syvyydeltä. Lisäksi tuulien pitää puhaltaa heikosti 12 kilometrin korkeuteen asti. Voimakkaissa virtauksissa myrskynpoikanen hajoaa.

1. Merestä nousee lämmintä, kosteaa ilmaa. Se kohoaa nopeas­ti ja tiivistyy ukkospilviksi, jotka kohoavat 10–15 kilometrin korkeuteen. Samalla vapautuu lämpöä, mikä ruokkii matalapainetta.

2. Fysiikan säilymislakien mukaan ylös kohoavan ilman tilalle virtaa ympäriltä korvausilmaa, jolloin ilmanpaine alueella laskee.

3. Lämpöä kohoaa ylös yhä laajemmalti, ukkospilvien jono venyy, ja ilman virtausliikkeet voimistuvat. Ilmanpaine laskee lisää, ja alueelle syntyy liikkuva matalapaineen keskus.

4. Paine-ero tuottaa voiman, joka alkaa pyörittää tuulia kiihtyvää vauhtia. Maan pyörimisliikkeestä aiheutuva coriolisvoima kiertää niitä spiraalin lailla vastapäivään kohti matalan keskusta. Kun tuulen sekuntinopeus nousee yli 33 metrin, on syntynyt trooppinen hirmumyrsky.

Hurjimmissa myrskyissä tuulen nopeus nousee 70–90 metriin sekunnissa. Pyörteen halkaisija vaihtelee puolestaan 400 kilometristä 1 000 kilometriin.

5. Myrskyn voimistuessa sen ylle muodostuu korkeapaine, joka pyörii tuulia vastaan. Laskeva ilmavirtaus kuivattaa ja lämmittää keskusta, ja se seestyy myrskynsilmäksi.

6. Silmää kiertävät tuulet sekoittavat tehokkaasti meren pintaa 50–100 metrin syvyydeltä. Kun lämmintä vettä painuu syvyyksiin ja viileää kohoaa pintaan, ”lämpövoimala” jäähtyy ja hitaasti liikkuva myrsky voi heikentyä. Nopeaan myrskyyn jarru ei ehdi vaikuttaa, ja silloin kumpuava vesi voi loppumatkasta muuttua vaaralliseksi.

7. Kun ranta lähestyy ja meri madaltuu, tuulet pakkaavat vettä myrskyn tielle tulva-aalloksi, joka syöksyy myrskyn mukana maalle tuhoisin seurauksin.

Maalle saavuttuaan myrsky laantuu, kun se ei enää saa käyttövoimaa meren lämmöstä.

 

Tuula Kinnarinen on Tiede-lehden toimitussihteeri.

Julkaistu Tiede-lehdessä 1/2014. Päivitetty 12.9.2018.