sunnuntai 10. syyskuuta 2017

54. Ajattoman totuuden aikaan saattajat


Monet tieteen tekijät ovat kertoneet merkittävimpien henkisten oivallusten tulleen heille täysin yllättäen – ikään kuin annettuina. He kuvailevat hetken tuntuneen siltä, ikään kuin mysteerin huntua oltaisiin raotettu ihmisen ja ajattomuuden väliltä. Lyhyen ohikiitävän hetken ajaksi verho nousee ja totuudenetsijälle paljastetaan ajattomuuden selkeä ja kirkas logiikka, kunnes verho jälleen laskeutuu, jolloin näyistään ja oivalluksistaan häkeltynyt tutkija on kuin inspiraation saanut taiteilija, jonka täytyy samassa hetkessä hakeutua instrumenttinsa ääreen ja aloittaa ajattoman ilmestyksensä aikaan saattaminen, jottei hauras ilmestys vain katoaisi.

Oivallusta seuraa usein hurmos ja spontaani innostuneisuus, mistä seuraa kiihkeä luomisprosessi, mutta kun aikaa kuluu ja pöly hiljalleen laskeutuu, täytyy luonnontieteilijän pysähtyä ja kysyä itseltään, oliko ilmestys sittenkään aidosti totta, vai oliko kyseessä sittenkin vain pelkkä kaunis idea vailla konkreettista yhteyttä tosiasialliseen todellisuuteen.

Luonnontieteilijä voi saada varmuuden ilmestyksensä pätevyydestä vasta alistaessaan teoriansa tiedeyhteisön vertaisarvioinnin alaiseksi. Toisin kuin uskonnoissa, matemaattisten luonnontieteiden maailmassa kukaan ei voi yksin julistautua korkeimman totuuden tuntijaksi ja tietäjäksi. Jokainen henkinen oivallus täytyy pystyä näyttämään toteen teoreettisesti ja sitä on myös pystyttävä testaamaan kokeellisesti.

Luonnontieteilijän työssä kaiken on täsmättävä. Laskelmien on oltava paitsi matemaattisesti johdonmukaiset ja ristiriidattomat, myös vastattava tarkasti fyysisen maailman ilmiöitä. Mikäli uusi luonnontieteellinen teoria on aidosti totuudellinen, on sen avulla mahdollista selittää paitsi monia ennen selittämättömiä luonnonilmiöitä ja niiden mekanismeja, myös ennustaa ennestään täysin tuntemattomien universaalien luonnonvoimien olemassaolo – sellaistenkin joiden aistivarainen havainnointi on usein täysin mahdotonta ja joista on mahdollista kerätä tietoa vain epäsuorasti äärimmäisen tarkkojen mittalaitteiden avulla. Teorian syntyprosessi voi vaatia vuosienkin yhtämittaisen työn, mutta silloinkin eteenpäin ajavana voimana ovat nuo lyhyet ja ohikiitävät selkeän näkemisen hetket puhtaan järjen maailmassa.

Historian suurista tiedemiehistä esimerkiksi käy Albert Einstein, joka kehitti suhteellisuusteoriansa hieman yli 100 vuotta sitten tavalla, jonka voidaan katsoa kuvailevan yhtä hyvin sekä todellisen tieteilijän, että todellisen taiteilijan henkistä luomisprosessia.

Yleensä tiedemaailman terävin kärki tulee suhteellisten pienten piirien varsin sisäänpäin lämpiävistä tiedeyhteisöistä, mutta Einstein oli tässä suhteessa täydellinen poikkeus. Hän ei näet varsinaisesti ollut minkään tiedeyhteisön jäsen, vaan kehitti tärkeimmät teoriansa kaikessa yksinäisyydessään toimittaen samalla hyvin arkipäiväistä virkaa eräässä nuhjuisessa patenttitoimistossa. Einstein ei myöskään laskenut teoriaansa suoranaisesti minkään aiemman teorian perustalle. Päin vastoin, saadakseen teoriansa toimimaan täytyi hänen kyseenalaistaa ja korjata joitakin silloisen tiedeyhteisön perustavanlaatuisimmista oletuksista koskien maailmankaikkeuden luonnetta, kuten Newtonin yli kaksisataa vuotta vanhaa, monien havaintojen toimivaksi todistamaa käsitystä liikkeen, ajan ja avaruuden olemuksesta. Ei hänen myöskään voida katsoa saaneen inspiraatiota ympäröivää luontoa tarkkailemalla, sillä mikään aistein havaittavan luonnon mekanismeissa ei suoranaisesti muistuttanut hänen teoriansa kuvaileman maailman perimältään hyvin erikoislaatuista luonnetta. Uusi teoria oli niin erikoinen, ettei sitä voinut johtaa suoraan sen enempää luonnosta kuin mistään aiemmastakaan teoriasta. Teorian ratkaiseva perusoivallus kumpusi pikemminkin hänen sisäisestä avaruudestaan – ikään kuin sisältä ulospäin.

Kaikki teoriaan vaadittavat peruskomponentit olivat kyllä yleisesti matemaatikkojen ja fyysikkojen tiedossa jo ennen Einsteinia, mutta näiden komponenttien perusteellinen uudelleenjärjestely, siitä seuraava Newtonin teoriaperustan kyseenalaistaminen ja kokonaan uuden teoriaperustan luominen fysiikalle edellytti sellaista ennakkoluulottomuutta ja rohkeutta, ettei kukaan asemansa jo vakiinnuttanut fyysikko olisi sellaiseen rohjennut ryhtyä. Siihen saattoi kyetä vain Einsteinin kaltainen, kaikkien vakiintuneiden instituutioiden ulkopuolelta tuleva, kaikki auktoriteetit kyseenalaistava, yksin järkeen ja totuuteen luottava, sitoutumaton ja riippumaton visionääri, joka ennen näkemättömällä tavalla yhdisti työssään tieteen, taiteen ja mystiikan.

Se mikä Einsteinin sisäisessä avaruudessa soi kauniisti kuin kaunein sinfonia ja minkä hän myös onnistui pukemaan ajattomaan muotoon matemaattisten yhtälöiden keinoin, kuvasi kauniisti ja harmonisesti myös ajallisen maailmankaikkeuden korkeinta sinfoniaa ja sen fyysistä järjestystä. Omalla esimerkillään Einstein todisti samalla myös sen, kuinka ihmisen sisäinen kauneuden-, totuuden- ja järjestyksen taju ovat pohjimmiltaan yhtä ja samaa alkuperää kosmoksen taustalla vaikuttavan korkeamman järjestävän periaatteen kauneuden-, totuuden- ja järjestyksen tajun kanssa vieden luonnontieteitä askeleen kohti niiden ajatonta henkistä alkuperää.

Vaikka Einsteinin esittämät yhtälöt kykenivätkin selittämään maailmankaikkeuden fysikaaliset ilmiöt kokonaan uudella tavalla, ei pelkkä teoria kuitenkaan vielä riittänyt. Jokaisen uuden teorian varsinainen koetinkivi on sen ennustamien luonnonilmiöiden kokeellisessa todistamisessa. Niinpä teorian pohjalta tehtyjen täsmällisten ennustusten ja oletusten tuli ilmetä juuri tietyllä tavalla myös luonnon olosuhteissa, muuten teoria ei olisi totuudenmukainen.

Monet teorian ennakoimista luonnonilmiöistä edellyttivät niin pitkälle kehittynyttä teknologiaa, ettei maailman tiedeyhteisöllä ollut vuosikymmeniin mitään mahdollisuutta osoittaa niitä kokeellisesti todeksi. Mutta sitä mukaa kun vuosikymmenet vierivät ja teknologia kehittyi, sitä mukaa myös teorian ennustamat ilmiöt kyettiin kerta kerran jälkeen varmistamaan paikkansa pitäviksi.

Jo suhteellisuusteorian syntyhetkellä oli tiedossa, että Einsteinin uusi teoria kykenisi selittämään myös ne omituiset epäsäännöllisyydet planeetta Merkuriuksen kiertoradassa, joita pelkkä klassinen mekaniikka ei kyennyt selittämään. Ensimmäinen Einsteinin suhteellisuusteoriasta suoraan johdettu ennustus, jota päästiin testaamaan kokeellisesti, kohdistui kuitenkin fotonin eli valon luonteen selvittelyyn. Suhteellisuusteoria näet ennusti avaruuden – ja sen myötä myös avaruudessa kulkevan valonsäteen – kaareutuvan painovoimakentän vaikutuksesta. Mahdollisuus tämän väitteen todistamiseksi avautui vuoden 1919 auringonpimennyksen yhteydessä, jolloin auringon takaisen tähden valon voitiin todella havaita kaareutuvan auringon painovoimakentän kautta kulkiessaan täsmälleen teorian esittämän ennustuksen mukaisesti.

Seuraavan sadan vuoden kuluessa jokainen Einsteinin suhteellisuusteorian ennustamista ilmiöistä on tullut vuorollaan kokeellisesti testatuiksi ja todistetuiksi. Nykypäivänä suhteellisuusteorian tuottamia korjauksia vaaditaan esimerkiksi jokaiselta matkapuhelimessa toimivalta satelliittinavigointijärjestelmältä, jotka siis osaltaan todistavat jatkuvasti pelkällä olemassaolollaan ja toimivuudellaan suhteellisuusteorian puolesta.

Matemaattisesti mallinnettavat luonnonlait ovat suorin ja korkein todiste paitsi ajallista maailmaa korkeamman ja perustavalaatuisemman järjestyksen olemassaolosta, myös ihmisen alkuperäisestä ja luonnollisesta yhteydestä siihen. Teknologia, jonka toiminta nojaa tuon näkymättömän todellisuudentason matemaattisiin lainalaisuuksiin, toimii omalta osaltaan todistuksena paitsi ikiaikaisen metafyysisen perusjärjestyksen paikkansapitävyydestä, mutta sen ohella myös korkeamman henkisen tason olemassaolosta ja todellisuudesta.

Viimeisin ja ilmeisesti myös viimeinen suhteellisuusteoriasta suoraan johdettavissa oleva suuren luokan ennustus saatiin varmistettua kokeellisesti alkuvuodesta 2016. Tällöin kyettiin viimein todistamaan lopullisesti ja aukottomasti suhteellisuusteorian ennustamien painovoima-aaltojen olemassaolo, mikä tapahtui siis lähes täsmälleen tasan 100 vuotta Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian julkistamisen jälkeen. Toki gravitaatioaaltojen olemassaolo tiedettiin jo ennen kokeellista todistamistakin todelliseksi ilmiöksi. Niiden täytyi aivan välttämättä olla olemassa, mutta aluksi ilmiötä pidettiin lähinnä matemaattisena käsitteenä; pelkkänä ajattomana ideana, jonka vaikutus fyysiseen todellisuuteen olisi niin pieni, ettei sen olemassaoloa voitaisi ehkä koskaan kokeellisesti todistaa.

Kuitenkin jo 1960-luvulla kokeelliset menetelmät olivat kehittyneet niin pitkälle, että fyysikot ryhtyivät aivan vakavissaan suunnittelemaan sellaisia äärimmäisen herkkiä mittalaitteita, joiden tarkoituksena oli rekisteröidä supernovien räjähdysten tai mustien aukkojen yhteensulautumisen kaltaisten valtavan suuruusluokan tapahtumien aiheuttamia gravitaatioaaltoja koko maailmankaikkeuden käsittävässä gravitaatiokentässä. Fysiikan kaltaisessa eksaktissa tieteessä mitään ei näet voida pitää varmana, ennen kuin siitä on saatu yksiselitteinen kokeellinen todistus. Ja tämä todistus todella saatiin, kun yli miljardi vuotta sitten kaksi mustaa aukkoa törmäsivät ja tässä törmäyksessä syntynyt gravitaatioaalto vihdoin tavoitti maapallon ja sen pinnalle asetetut gravitaatioaalloille herkistetyt tutkimusasemien sensorit syksyllä 2015 – käytännössä täsmälleen tasan sata vuotta suhteellisuusteorian valmistumisen jälkeen.

Gravitaatioaaltojen olemassaolon varmistuminen tarkoitti samalla myös viimeisen suuren palapelin palan paikalleen asettumista kosmisen järjestyksen perusperiaatteiden selvitystyössä. Suhteellisuusteoria on jo yli sadan vuoden ajan muodostanut fyysistä todellisuutta parhaiten kuvaavan teoriaperustan, mutta kruununjalokivensä se ansaitsi vasta ennustamiensa painovoima-aaltojen löydyttyä. Vasta tämän myötä teoria tuli lopullisesti ja kokonaisuudessaan oikeaksi todistetuksi.

Kvanttifysiikka, teoria joka kuvaa aineen pienimpien osasten rakennetta, lainalaisuuksia ja liikettä, syntyi samoihin aikoihin suhteellisuusteorian kanssa mutta siitä erillään. Toisin kuin yleinen suhteellisuusteoria, jonka teoriaperusta lepää laajalti vain yhden ihmisen aikaansaannosten varassa, kvanttifysiikka kehittyi lukuisten eri tutkijoiden yhteistyön tuloksena. Kvanttikenttäteoria ja yleinen suhteellisuusteoria muodostavat yhdessä niin sanotun fysiikan standardimallin, joka selittää nykypäivänä kaiken oleellisen äärimmäisen pienistä atomin alkeishiukkasista aina makrokosmoksen valtavan suuruusluokan luonnonilmiöihin saakka.

Standardimallia ei äänestetty parhaaksi, eikä mikään komitea tai piispainkokous tehnyt periaatepäätöstä sen julistamisesta ikuiseksi ja muuttumattomaksi fysikaalista todellisuutta kuvaavaksi teoriaperustaksi. Se on yksinkertaisesti vain vilpittömin, toimivin ja kattavin ajan, tilan, aineen, energian ja liikkeen lainalaisuuksia ilmentävä matemaattinen kuvaus, johon ihmiskunta on olemassaolonsa aikana toistaiseksi pystynyt. Se ei ole koskaan valmis ja lopullinen, mutta kykenee jo mainiosti takaamaan varman ja vakaan perustan ajattomalle yhteiskunnalle.

Tutkimuksen edetessä fysiikan teoriat oletettavasti tarkentuvat ja täsmentyvät vielä entisestäänkin, mutta jo nyt on täysin selvää, että teoriat ovat pääpiirteissään totta – niin totta kuin mitään tässä maailmassa voidaan todeksi sanoa. Näin vuosisatojen kuluessa hitaasti mutta varmasti kehittynyt ajaton matemaattis-luonnontieteellinen maailmankatsomus luo meille vihdoin kokonaisvaltaisen, vakaan ja luotettavan perustan ajattomalle tiedolle ja totuudelle, jonka varaan voimme hyvinvointimme perustukset turvallisesti laskea samalla kun irrottaudumme sidoksistamme aikaan ja kaaokseen.

Siispä kun reilun sadan vuoden odottelun jälkeen olemme viimein päässeet juhlimaan Einsteinin suhteellisuusteorian lopullista kokeellista todistusta, voimme samalla juhlia myös jotain vielä tätäkin merkityksellisempää saavutusta.

Kaiken tämän ymmärryksen myötä tuli näet todistetuksi oikeaksi myös jo muun muassa esisokraatikkojen esittämä vuosituhansien takainen ennustus ihmisestä kosmoksen ajattomien matemaattisten luonnonlakien ja periaatteiden selvittäjänä, sekä sen myötä paljastuvan salatun voiman ja potentiaalin valjastajana. Vuosituhansien ajan tämä lupaus perustui vain hengellisten auktoriteettien välittämään ilmoitukseen, jonka alkuperä jää ehkäpä ikuiseksi mysteeriksi. Tästä huolimatta voimme nyt vihdoin todeta sen olleen totta. Voimme nyt perustellusti sanoa kykenevämme ymmärtämään paitsi maailmankaikkeuden perusmekaniikan ajattomat lainalaisuudet ja niistä muodostuvan kokonaiskuvan pääpiirteissään alkuräjähdyksestä aina nykyhetkeen saakka, mutta myös oman roolimme niiden selvittäjänä ja järjestäjänä, sekä tulevaisuudessa: niiden perustalle rakentajana.