T I ET EE
S S
ÄTA
P H A U T U
22
T I E T E E S S Ä TA PA H T U U 2 / 2 0 0 6
Usein sanotaan, että fi losofi a on kaikkien tie- teiden äiti ja että erityistieteet ovat lohjenneet siitä kuin nopeasti kypsyneet eksoottiset he- delmät puun oksista. Tämä näkemys on var- masti perusteltu. On kuitenkin mahdollista puolustaa (ellei muutoin niin keskustelun he- rättämiseksi) myös kantaa, jonka mukaan tie- de ja fi losofi a eivät itse asiassa ole pohjimmil- taan erkaantuneet toisistaan vaan että ainoas- taan fi losofi an metodit ovat muuttuneet ja että tämän vuoksi kaikkien tieteiden välillä, mu- kaan lukien fi losofi a, vallitsee kiinteä metodi- nen yhteys.
Muistettakoon, että esimerkiksi Newton piti it- seään fi losofi na, ja niin pitivät aikalaisetkin – olihan hänen pääteoksensa nimi ”Luonnonfi - losofi an matemaattiset perusteet”. Newton ja häntä seuranneet fyysikot ja tähtitieteilijät oli- vat mielestään luonnonfi losofeja eli ajattelijoi- ta, jotka luontoa tarkkailemalla pyrkivät löytä- mään syvällisiä totuuksia.
Termi ”tiedemies”(scientist) syntyi 1830-lu- vun alussa herrakerhossa nimeltä British Asso- ciation for the Advancement of Science monitaitoi- sen fi losofi n ja luonnontutkijan William Whe- wellin toimesta. Uusi nimike piti keksiä koska
”fi losofi ” ei kelvannut runoilija Samuel Colerid- gelle; tämä oli yksi nousemassa olevan materi- alistisen luonnontieteen säikäyttämistä roman- tikoista. Sanaan ”scientist” liittyi siis heti alun perin negatiivinen konnotaatio. Se kaikuu vie- lä nykyään termissä ”skientismi”, jolla tarkoite- taan perustelematonta uskoa (luonnon)tieteen mahdollisuuksiin ja selitysvoimaan [1]. Esimer- kiksi 1800-luvun suuret luonnontieteilijät, ku- ten Faraday ja Darwin, eivät kutsuneet itseään tiedemiehiksi vaan termi yleistyi varsinaisesti vasta 1900-luvulle tultaessa.
Miksi Descartes on ”fi losofi ” mutta Newton ei?
Jos ihme tapahtuisi ja Newton ja Descartes he- räisivät henkiin Helsingissä, fi losofeina he rien- täisivät ensimmäiseksi Filosofi an laitokselle tie- dustelemaan, miten aika on kohdellut heidän ajatuksiaan.
Molempien ajattelu oli rationalistista ja me- kanistista. Molemmat olivat aikanaan pyrki- neet luomaan planeettojen liikkeitä kuvaile- van luonnonfi losofi sen järjestelmän; Newto- nin perustui fi losofi sesti arveluttavaan kauko- vaikutukseen siinä missä Descartes vannoi ava- ruuden täyttävän eetterinkaltaisen aineksen ni- meen, jonka pyörteet mekanistisesti kannattele- vat planeettoja.
Toinenkin ero heillä oli: hypotheses non fi ngo, väitti Newton ja uskotteli (virheellisesti, kuten Einstein oivalsi) tutkivansa luontoa ilman en- nakko-oletuksia siinä missä Descartes halusi ennen luonnon kimppuun käymistä selvittää, mitä siitä voidaan tietää varmasti.
Heistä Descartes, jonka liikemekaniikka oli virheellinen, muistetaan suurena fi losofi na;
Newton, joka oli likipitäen oikeassa, on alennet- tu pelkäksi fyysikoksi. Arvelen, että Descartes otettaisiin Filosofi an laitoksella vastaan riemu- mielin. Hänelle järjestyisi työpöytä, seminaari- aika ja jatko-opiskelija, mutta Newtonia luulta- vimmin kehotettaisiin resurssipulaan vedoten ottamaan suunta kohti Kumpulaa; ehkä yhden- suuntainen bussilippu sentään maksettaisiin.
Kiintoisa kysymys onkin: miksi nyky- perspektiivistä Descartes oli suuri fi losofi mut- ta Newton ei? Ovatko syynä Newtonin mate- maattiset selitysmallit? Saattaisimme jopa sa- noa, että fi losofi an ja fysiikan murtokohta syn- tyi juuri niiden ansiosta, ja operationaalisesti tämä lienee totta. Mutta toinen tulkinta on, että Newton ei niinkään irtautunut fi losofi asta vaan
Onko fysiikka filosofiaa?
Kari Enqvist
I T T E E SE
SÄ
TA
PAHT UU
23
T I E T E E S S Ä TA PA H T U U 2 / 2 0 0 6
pikemmin muutti sen metodeja.
Meillä on kaksi vaihtoehtoa: jos Newtonia ei tänään lueta fi losofi ksi, fi losofi an tutkimuskoh- teiden on täytynyt muuttua sitten 1600-luvun lopun; jos taas fi losofi an tutkimuskohteet ovat pysyneet samoina, meidän on tunnustettava, että niiden tarkastelemiseen käytettävät meto- dit ovat muuttuneet. Itse ajattelisin, että esimer- kiksi fyysikon ja fi losofi n peruseetokset ovat sit- tenkin pohjimmiltaan samat ja että tässä mieles- sä he ovat saman tieteen harjoittajia; vain meto- dit ovat erilaiset.
Empiiriset tieteet paras tapa löytää vastauksia moniin fi losofi siin kysymyksiin
Vuosisatoja fi losofi t olivat kysyneet suuria, sy- vällisiä kysymyksiä: Mitä on aine? Mitä on lii- ke? Mitä on elämä? Mitä on ihmisyys? Valitetta- vasti näihin suuriin, syvällisiin kysymyksiin oli saatu vain epämääräisiä ja usein huonosti mää- riteltyjä vastauksia. Niinpä 1600-luvun luon- nonfi losofi t nöyrtyivät, unohtivat hybriksen ja alkoivat kysyä pieniä ja rajoitettuja kysymyk- siä: Riippuuko kappaleen putoaminen sen pai- nosta? Miten kaasun tilavuus muuttuu kun sitä puristetaan? Näihin kysymyksiin saatiin täs- mällisiä ja hyvin määriteltyjä vastauksia, ja sen vuoksi ne voitiin pukea matematiikan kielelle.
Kenties yllättäen osoittautui samalla, että pie- net, rajoitetut kysymykset ja niiden täsmälliset vastaukset pohjustivat tien, joka johti myös vas- tauksiin suurille, syvällisille kysymyksille: esi- merkiksi Newton saattoi ratkaista liikkeen ole- muksen tarkastelemalla pelkästään pistemäis- ten massakappaleiden putoamista sekä Maan pinnalla että Maan ulkopuolella. Näin hän pys- tyi formuloimaan teorian universaalista gravi- taatiosta ja selvittämään pitkään jatkuneen kiis- tan jumalallisen kuunylisen ja korruptoituneen kuunalisen liikkeen eroista toteamalla, että ne ovat täsmälleen samanlajista liikettä [2].
Tällä tavoin, kysymällä pieniä, rajoitettuja kysymyksiä, joiden täsmällisistä vastauksista vähitellen on rakentunut kokonaiskuva, fysiik- ka on ainakin osittain selvittänyt, mitä on aine ja liike, biologia mitä on elämä, ja kenties psy- kologia ja neurotieteet ovat kovaa vauhtia sel- vittämässä, mitä on ihmisyys. Luontoa koske- vien tarkkuushavaintojensa kautta fysiikka voi vaikuttaa jopa formaalin logiikan perusteisiin [3]. Empiiriset tieteet tuntuvat siis aivan yleises- ti olevan paras tapa löytää vastauksia myös fi -
losofi sina pidettyihin kysymyksiin, ja tässä kat- sannossa W.V. Quinen kuulu iskulause, ”ei ole ensimmäistä fi losofi aa”, on oikeutettu [4].
”Selityksen” ja ”ymmärryksen” ero?
Fysikaalisten ja ihmistieteiden nähdään silti kuuluvan erillisiin maailmoihin. Edellisten sa- notaan tuottavan selityksiä, jälkimmäisten ym- märrystä. Mutta mikä täsmälleen ottaen on se- lityksen ja ymmärryksen välinen ero? Kun fyy- sikko selittää Marsin näennäisen liikkeen tähti- taivaalla universaalin gravitaation aiheuttaman elliptisen kiertoradan projektioksi taivaanpal- lolle, sanoisimme varmasti, että samalla hän on myös ymmärtänyt ilmiön. Fysiikan leimaami- nen pelkästään selittäväksi tieteeksi onkin mie- lestäni sekä virheellistä että yksinkertaistavaa.
Se heijastaa menneiden vuosisatojen vulgaari- newtonilaista, osin uskonnollisiin motiiveihin [5] perustuvaa näkemystä luonnonfi losofi n teh- tävästä ilmiöiden kuvaajana.
Ymmärtämisestä ja selittämisestä on luon- nollisesti fi losofoitu paljon ja laveasti. Omal- ta osaltani tyydyn vain huomauttamaan, että myös fysiikka pyrkii luonnon ymmärtämiseen.
Tuo ymmärrys vain puetaan matematiikan täs- mälliselle kielelle, sillä silloin semanttiset on- gelmat on minimoitu (matematiikkaa voi ym- märtää oikein vain yhdellä tavalla). Myös käy- tännön (teoreettisessa) tutkimustyössä fyysikko pyrkii ensin ymmärtämään lopputuloksen kva- litatiivisesti ennen kuin varmentaa ymmärryk- sensä laskemalla. Hyvä ohje fysiikan opiskeli- joille onkin: mitään ei saa laskea ennen kuin tie- tää (tai arvaa) etukäteen tuloksen. Ideaalitapa- uksessa laskutoimituksen tehtävänä on vain panna paikoilleen piit, kakkosen neliöjuuret ja muut ykkösen suuruiset numerot.
Koska luonto sekä kvanttifysiikan kuvaa- massa mikroskooppisessa että suhteellisuus- teorian kuvaamassa makroskooppisessa kokos- kaalassa on hyvin monimutkainen ja perusteis- saan ihmisajatukselle vieras, sen konkreettinen, ihmismielen kuvin rakennettu ymmärrys voi kuitenkin perustua vain metaforiin. Valokeilan lailla ne valaisevat kerrallaan luonnon tiettyjä aspekteja. Se ei kuitenkaan estä fyysikkoa muo- dostamasta ymmärrystä sanokaamme vaikka- pa kvanttifysiikasta kokonaisuudessaan; ym- märrys on vain osin metaforinen.
Silloin kun kvantitatiivinen selittäminen ei tarkasteltavan ilmiön kompleksisuuden vuok- si ole käytännössä mahdollista, turvaudutaan
T I ET EE
S S
ÄTA
P H A U T U
24
T I E T E E S S Ä TA PA H T U U 2 / 2 0 0 6
pelkkään kvalitatiiviseen ymmärtämiseen. Täs- sä mielessä kaikki tieteet voidaan nähdä jatku- mona. Esimerkiksi ihmistieteissä pyritään ku- vailemaan liki sadan tuhannen kuutiosentti- metrin suuruisia, ympäristönsä kanssa vahvas- ti vuorovaikuttavia [6] fysikaalisia epätasapai- nosysteemeitä, joiden jokaisessa kuutiosentti- metrissä on karkeasti Avogadron luvun verran molekyylejä [7]. Ihmisen ja ympäristön takai- sinkytkentä (eli vuorovaikutuksen epälineaari- suus) ei kuitenkaan ole luonnontieteitä ja ihmis- tieteitä erottava periaatteellinen tekijä, kuten usein näkyy implisiittisesti väitettävän. Kaikki alkeishiukkasten väliset vuorovaikutukset ovat epälineaarisia. Ero on pikemmin nimenomaan vuorovaikutuksen kompleksisuus ja voimak- kuus, joka käytännössä tekee kvantitatiivisen selittämisen ja ymmärtämisen mahdottomaksi.
Fysiikassa kuvauksen kohteena on tyypilli- sesti muutama hiukkanen tai jokunen planeetta, joiden keskinäiset vuorovaikutukset ovat (häi- riökehitelmän mielessä) useimmiten heikkoja;
systeemeitä voidaan silloin tarkastella eristettyi- nä ja ikään kuin muuta maailmankaikkeutta ei olisi olemassakaan. Jos systeemeissä on hiukka- sia valtava määrä voimme siltikin antaa luotetta- via kvantitatiivisia kuvauksia silloin kun kysei- set systeemit ovat lämpötasapainossa eli ne näyt- tävät keskimäärin samanlaiselta jokaisessa osas- saan, kuten esimerkiksi Auringon, laboratorios- sa tutkittavan nestemäisen heliumin tai varhai- sen maailmankaikkeuden tapauksissa.
Niinpä kosmologia on esimerkki eksaktis- ta historiatieteestä, joka ei ainoastaan ymmär- rä triljoonien galaksien kansoittamaa kosmos- ta vaan myös sekä selittää menneen että ennus- taa tulevan kokoskaaloissa, jotka ovat tyypillis- tä galaksia suurempia. Valitettavasti nuo kokos- kaalat eivät ole monenkaan ihmisen arkipäivän kannalta tärkeitä. Kompleksisuus, vahvat vuo- rovaikutukset ja tilapäinen epätasapaino näyt- täytyvät nimenomaan galakseja pienemmissä kokoskaaloissa.
Esiintyykö maailmassa muita kuin fysikaalisia entiteettejä?
Joskus sanaa ”ymmärrys” käytetään eräänlai- sena halpana mantrana, hermeettisenä suojakil- penä, jolla torjutaan kaikki kritiikki ja johon ve- doten pyritään erottautumaan luonnontieteis- tä. Mutta samaan tapaan kuin selitys, ymmär- rys voi olla hyvä tai huono, sopiva tai epäsopi-
va. Jos ymmärrys tarkoittaa sitä, että tietyssä ti- lanteessa reagoimme asiaankuuluvalla taval- la, meidän täytyy määrittää jollakin kriteereil- lä, milloin reaktio ei ole sopiva. Ymmärrys voi myös myöhempien havaintoseikkojen valos- sa osoittautua vääräksi, esimerkkinä vaikkapa aristoteelinen ymmärrys maailmankaikkeudes- ta maakeskeisten kristallisfäärien kokoelma- na. Tässä katsannossa ymmärrys on selityksen kanssa samalla jatkumolla ja on pikemmin su- meaa selittämistä kuin oma autonominen luok- kansa.
Huomio, jonka mukaan ihmistieteissä ym- märrys liittyy intentioiden ymmärtämiseen, ei nähdäkseni riitä selittämisen ja ymmärtämisen rajankäynniksi. Intentiot saattavat pohjimmil- taan olla organismin reaktioita tiettyihin ulko- tai sisäsyntyisiin ärsykkeisiin (taipumuksia toi- mia tietyissä oloissa tietyllä tavalla) ja tässä mielessä analogisia veden taipumukseen juosta mäkeä pitkin alas, taipumus jonka sekä ymmär- rämme että kykenemme matemaattisesti selittä- mään ainakin likimääräisesti [8].
Edellä esitetty analogia luonnollisesti paljas- taa käyttäjänsä fysikalistiksi. Se on käsityskan- ta, jonka mukaan maailmassa ei esiinny mui- ta kuin fysikaalisia entiteettejä (ainetta ja vuo- rovaikutuksia [9]), joiden karkeistetut kuvailut johtavat laadullisesti uusiin mutta periaattees- sa laskettavissa oleviin emergentteihin ilmiöi- hin. Aivan konkreettisesti tämä emergenssi nä- kyy mm. fysiikan ja kemian laadullisena ero- avaisuutena. Kyseessä ei kuitenkaan ole elimi- natiivinen tai metodinen reduktionismi (ts. vaa- timus että kemia tulisi korvata fysiikalla tai ke- mian menetelmät fysiikan menetelmillä) vaan pikemmin kokonaisymmärrystä painottava maailmankatsomuksellinen asenne, jonka puit- teissa on luonnollista nähdä ykseyttä kaikkien tieteiden välillä. Mutta viime kädessä myös fy- sikalismi on luontoa koskeva kontingentti seik- ka; kaikki tässä universumissa voi a priori todel- la seurata supersäikeiden tanssahtelusta tai sit- ten perustua päättymättömänä spiraalina ko- hoavaan holistiseen henkimaailmaan, tai kaik- keen siltä väliltä. Tämänkään syvällisen totuu- den selvittämisessä ei luultavimmin auta se- mantiikka tai yleiset fi losofi set todistelut vaan mitä todennäköisimmin parhaiten pääsemme eteenpäin kysymällä pieniä, hyvin määriteltyjä kysymyksiä, kuten luonnonfi losofi t ovat jo nel- jäsataa vuotta tehneet.
Kirjoittaja on kosmologian professori Helsingin yli- opiston Fysiikan laitoksella.
I T T E E SE
SÄ
TA
PAHT UU
25
T I E T E E S S Ä TA PA H T U U 2 / 2 0 0 6
VIITTEET
[1] Mutta kukapa voi etukäteen varmasti tietää, milloin jokin tieteellinen uskomus on perustelematon?
Niinpä esimerkiksi lauseen ”Fysiikka voi selittää joskus tunne-elämämme” möläyttänyt epäilemät- tä leimattaisiin skientistiksi vaikka pohjimmiltaan lause kuvaa tiettyä kontingenttia asiaintilaa, joka voi päteä tai olla pätemättä. Arvovapaa merkitys olisi pelkästään se, että skientismin mukaan tiede on ainoa tiemme tietoon ja totuuteen, kuten W.V.
Quine totesi niin&näin -lehden haastattelussa (niin&näin 1/96).
[2] Tämä oli fysiikan ensimmäinen yhtenäisteoria sanan nykyaikaisessa merkityksessä
[3] Esimerkkinä kokeellinen evidenssi, jonka mukaan klassisen todennäköisyyslaskennan säännöt eivät päde tietyissä mikromaailman ilmiöissä ja siten siis luonnossa yleisesti (ts. lauseet, jotka ovat lau- seen ”A tai ei-A” tiettyjä yleistyksiä, eivät ole automaattisesti tosia). Kyseessä on 1980-luvulla ensimmäistä kertaa mitattu ns. Bellin epäyhtälöi- den rikkoutuminen (A. Aspect et al., Physical Re- view Letters 49, 1804 (1982)).
[4] Quinen naturalismista on Sami Pihlström kirjoit- tanut hiljattain kriittisesti (Naturalismista relativ- ismiin, teoksessa Suhteellista? Einsteinin suhteel- lisuusteorian jalanjäljillä, toim. Jan Rydman, s.
152-174).
[5] Luonnonfilosofit näkivät luonnon Jumalan kir- joituksena, joka ihmiskäsistä lähtöisin olevaa Raamattua tarkemmin paljasti Luojan tarkoituk- sen. Siksi luontoa tuli kuvata samalla hartaudella ja tarkkuudella kuin heitä edeltäneet sukupolvet olivat tutkineet Raamattua. Syvä ymmärrys oli kuitenkin varattu Jumalalle.
[ 6 ] K ä y t ä n s a n a a “ v u o r o v a i k u t u s ” s e n (hiukkas)fysikaalisessa merkityksessä. Esimerkki alkeisvuorovaikutuksesta on alkeishiukkasen sironta toisesta hiukkasesta; newtonilaisittain kutsuisimme tätä vuorovaikutusta voimaksi.
”Heikko vuorovaikutus” merkitsee sitä, että sys- teemiin syntyy vuorovaikutuksessa vain pieni
häiriö. Kompleksit systeemit vuorovaikuttavat keskenään monilla ja komplekseilla tavoilla, kuten esimerkiksi keskenään keskustelevat ihmiset.
[7] Selvyyden vuoksi: ihmisiä. Avogadron luku N = 6.02 × 1023.
[8] Turbulenssin täsmällinen selittäminen (ja ym- märtäminen) on eräs suurista fysiikan avoimista kysymyksistä.
[9] Erottelu aineeseen ja vuorovaikutuksiin on nykyfysi- ikan näkökulmasta epäoleellinen ja mielivaltainen mutta teen sen tässä välttyäkseni pitkällisiltä selit- yksiltä.
KIRJALLISUUTTA
Lewin, Kurt (1931): ”The Confl ict between Aristotelian and Galileian Modes of Thought in Contempo- rary Psychology”. Journal of Genetic Psychology 5, 141-177.
Carnap, R., H. Hahn ja O. Neurath (1973): ”The Scien- tifi c World-Wiew: The Vienna Circle”. Teoksessa Marie Neurath ja R. S. Cohen (toim.), Otto Neurath:
Empiricism and Sociology, Dordrecht, Holland: D.
Reidel. (alkuperäisjulkaisu, ks. www.uni-erfurt.
de/theophil/ Homepage-Neu-mit-Frames/Hue- mer/manifest.pdf
Sintonen, Matti (2002): ”Empirismi ja positivismi”.
Teoksessa I. Niiniluoto and E. Saarinen (toim.), Nykyajan fi losofi a. WSOY, Porvoo, Helsinki, Juva 2002
von Wright, G. H (1971): Logiikka, fi losofi a ja kieli. Ajattel- ijoita ja ajatussuuntia nykyajan fi losofi assa. Helsinki:
Otava, 1958 (Alkuperäinen ruotsinkielinen painos Söderströms, 1957, suomennos Jaakko Hintikka and Tauno Nyberg).
von Wright, G. H (1971): Explanation and Understanding.
Ithaca: Cornell University Press.
von Wright, G.H. (1989): Intellectual Autobiography.
Teoksessa P. A. Schilpp and L. E. Hahn (eds.), The Philosophy of Georg Henrik von Wright. Open Court, La Salle, Illinois.
