Maailma antaa.

Ihminen, joka tieteentekijäkin on, ei koskaan elä kulttuurillisessa tyhjiössä. Tätä kautta ympäröivä kulttuuri antaa vaikuttimia siihen, minkälaisia teorioita sen piirissä todennäköisemmin keksitään.

Lainaan tästä esimerkkiä "Olemisen porteilta":

"Darwin teki esimerkiksi päätelmänsä populaation yksilöiden välisestä olemassaolon taistelun Malthusin teorian pohjalta joka kuvaa orastavan kapitalismin talousjärjestelmää. Nähdäkseni tällaisessa kilpailuyhteiskunnassa on helpompaa päätyä ajattelemaan olemassaoloa taisteluna elämästä kuin toisenlaisessa yhteiskunnassa. Tämä ei tietenkään kumoa darwinistista ajattelua. Tämä tietenkin on pelkkää spekulaatiota... Kuitenkin kiinnostavaa rinnakkaisuutta darwinismin ja kehittyvän kapitalismin välillä on. Eräässä mielessä voimme ajatella Darwinin teorian historiallisen a priorin nousseen englannin yhteiskunnallisten olojen maaperästä. Mutta huom!, tämä ei kerro mitään siitä onko teoria tosi. Minusta olisi absurdia väittää Darwinin teoriaa vääräksi vain sen takia että sen esiintymisellä oli historialliset ehdot."

On toki selvää, että inspiraation syntymistä ei voida täsmälleen toisintaa, ja idean alkuperäinen lähde jää tätä kautta usein arvailuiksi ja spekulaatioiksi. Ja vaikka keksijälläkin olisi sanansa sanottavana, voi olla että tässäkin on kyseessä vain tarinointi. Kuitenkin tämä tuntuu "tietyllä tavalla uskottavalta": Darwinin kohdalla Malthusin teoria luultavasti loi assosiaatioita. "Entä jos samantapainen toimisi muualta". Tätä kautta maailmankuvalla ja kulttuuriympäristöllä on tietysti merkitystä. Se, mitä siinä on, tuottaa helpommin assosiaatioita samankaltaisempiin asioihin.

Keksijän gloorian tarttuminen.

"How Isaac Newton was not only Isaac Newton of gravity, but the Isaac Newton of alchemy and biblical studies also."

Myös uskontojen kohdalla usein nostetaan esiin puheita siitä, miten esimerkiksi Newton oli uskovainen. Tämä pitää tietenkin paikkaansa. Ja tämä ei ole yllättävää: Siihen aikaan oltiin yleisesti uskovaisia. Tätä kautta Newtonillakin oli "historialliset ehdot". Toki uskovaisuus näkyy myös teoreettisemmalla tasolla : Hänen keskeinen teologinen perustelusna koskien planeettojen kiertoratoja oli mm. se että hän uskoi että ne eivät voisi toimia pidemmän päälle, ellei Jumala kävisi ratoja aina välillä korjailemassa. Näin Jumala ei jäänyt toimettomaksi ja turhaksi. Kristillisellä maailmankuvalla on ollut taattu vaikutus.
1: Tosin tämä taustaperustelu on nykyajasta katsoen siitä erikoinen, että nykyään ei enää uskota että Jumalaa tarvitaan korjailemaan planeettojen ratoja. Newtonin aikaa on kuitenkin katsottava Newtonin ajan kautta.

Tähän ajattelutapaan liittyy kuitenkin yleinen "epäreiluuskuoppa". Se on tilanne, jossa "kruuna minä voitin - klaava sinä hävisit". Tämä on yleinen uskovaisten piirissä, ja muissa sellaisissa tahoissa jossa oikea maailmankuva nousee tärkeämmäksi kuin testaaminen :
1: "Kruuna" : Jonkun heidän pitämänsä maailmankuvan kautta inspiroidutaan teoriaan, joka tarkoittaa sitä että tämä on tuki sille että tämä maailmankuva auttaa tieteenteossa. Tässä on syynä koko maailmankuvan totuudenkaltaisuus. Tätä kautta Newtonin näkemys sopii, paitsi gravitaation todisteeksi, myös kristinuskon ja Jumalan todisteeksi.
2: "Klaava" Ja jos jonkun heidän inhoamansa maailmankuvan kautta inspiroidutaan, tätä teoriaa pidetään pahana ja huonona tieteenä. Vaikka se saisi yhtä suuren suosion kuin tuo edellinen. Ja kun tämä teoria on vaara, se nähdään osoituksena siitä, että miten turmiollinen tämä "heistä paha" maailmankuva on. Tämä näkyy erityisen vahvasti evoluutioteorian kohdalla. Mutta aina keskustelevasta tahosta riippuen myös Big Bang -teoria on yleinen dissauksen kohde. Tämän teorian suosio ei siis kerro että maailmankuva olisi mitenkään oikea tai hyvä. Jossain tapauksissa tosin voidaan "liennyttää", ja hyväksyä että tämän uuden teorian takana onkin se, että tutkija ei ollut oikea ateisti, vaan yhteiskunnan perinteet, eli kristinusko, vielä näkyvät hänessä tuon keksinnön kautta.

Moni fiksukin ihminen on tehnyt kuitenkin ylläolevan rinnastuksen. Maailmankuvasta saatu inspiraatio kertoisi jotain siitä että juuri se olisi tapa löytää uusia toimivia hypoteeseja on siis ihmiselle jotenkin erityisen intuition mukaista. Ehkä tässä on syynä se, että tiedemies glorifioidaan kauttaaltaan, ja hänen nerokkuuttaan kehutaan kaikilla alueilla vain koska "on viisas yhdessäkin". Tämä näkyy tietysti siinäkin, miten "Hän ja hän sanoi näin + siteeraus" on yleinen tapa, jolla saa asialle uskottavuutta. Tämä on tietysti kätevä kikka, koska jokainen tiedemieskin on puhunut ei omasta alastaan, ja olipa näkemyksesi sitten mikä tahansa, on lähes varmaa että löydät siteerauksia jotka on sanonut joku menestynyt tiedemies tai filosofi ja joka on ollut samaa mieltä.

Erikoista kyllä, yksi esimerkki tälläiseen illuusioon uskomisesta on Isaac Newton. Hän uskoi omaan illuusioonsa; Eikä tietenkään vähemmästä syystä kuin onnistumisiensa innoittamana. En usko että häntä ajoi niinkään itseriittoisuus, kuin konkreettiset meriitit. Kuitenkin hänen huima uransa lopahti jännittävästi. (BTW. Juuri minun ijissä. En ole toistaiseksi mullistanut mitään tiedettä. No, lohduttaudun sillä että minulla on ollut pitkä ura luuserina. Kun Mozart viisivuotiaana sävelsi, minä opettelin joko istumaan potalla tai olemaan istumatta potalla. Tai jotain muuta vastaavaa. Että pitkät perinteet minulla näiden "ikien ylittämisessä jossa moni muu on tehnyt jotain merkittävää.")

Lainaan Newtonin lopputuloksen Pierre-Gilles de Genneksen ja Jacques Badozin "Hauraat esineet" -kirjasta pätkän sivulta 163. "Mutta äkisti 27 tai 28 vuoden ikäisenä hän vaihtoi tutkimusaihetta eksyen alkemian pariin, jolle hän omisti 10 täysin hukkaan heitettyä vuotta. Tämä hävitty uhkapeli on eräs tieteen historian turhauttavimpia näytöksiä. Newtonilla oli tutkimusvälineitä, joilla Lavoisier vuosisataa myöhemmin loi perustan kemialle. Mutta Newton, ortodoksinen protestantti, joka noudatti tiukasti Pyhää Kirjaa ja Jumalan Sanaa, uskoi löytäneensä tiedon avaimet alkemian formalismista - sen rakenteista, numeroista, geometrisiin kuvioihin perustuvista luokitteluskeemoista. Tässä mielentilassa hän eksyi kuuluisan keskiaikaisen "Ruusurunon" veroiseen esoteeriseen labyrinttiin."

Newtonin hairahdus saattaa monista tuntua vahingolta ja sattumalta. Kuitenkin voi olla että Newton painottui juuri gravitaation toimivuuden kautta kohti alkemiaa ja okkultismia : Newtonin painovoimalaki ja fysiikka oli ajankuvaan verrattuna okkultistismilla sävytettyä : Hänen aikansa fysiikka kun oli kirkon perinteen mukaan aristoteelinen: Maailmassa törmäilevien hiukkasten valtakunta. Kaikenlaiset kaukovaikutukset olivat siinä täysin tuntematon käsite. Sen sijaan sen ajan okkultistisissa teoksissa oli mainintoja mystisistä vetovoimista kappaleiden välillä, pohdintoja äärimmäisen pienestä ja suuresta. On luultavaa että antoi aihetta Newtonin pohdiskeluihin aristotelisen järjestelmän ulkopuolisista käsitteistä. Tämä toi löytöjä. Ja löytöjen tekeminen sai ajattelemaan että inspiraatioimiskyvyn, ja kyvyn ajatella uudesta näkökulmasta, lisäksi se sisälsi niin ison osan totuutta, että sen kautta saadaan aikaan tosia hypoteeseja, joita tarvitsee vain testata. Tässä on siis takana ajatus siitä että empiria voidaan ottaa päätestin sijasta "sijaiseksi", kun totuus saadaan sellaisenaan maailmankuvasta. Tämä on idealismia ja rationalismia, ei empirismiä. Empirismi ja testaus on vain sen soveltamisen viimeinen niitti, jolla vakuutetaan "skeptikotkin" ja osoitetaan kanssauskovaisille että maailmankuva todellakin on hyvä.

Lyhyt mutta tärkeä huomautus joka ansaitsee oman lukumerkintänsä.

Osa taas on neutraalimpia, ja pitää tätä vain muistutuksena että kristittykin voi tehdä ihan hyvää tiedettä, jolloin kyseessä ei ole vastaava erilaisten maailmankuvien mollaamiskampanjointi. On tietenkin mielenkiintoista huomata, että monet ateistitkin pitävät hyviä tiedetuloksia saaneita ateisteja ikään kuin todisteena ateismin yleisestä oikeudellisuudesta. Käsittääkseni juuri tämä maailmankuvan totuusarvo on kuitenkin jäänyt todistamatta.

Mistä pitäisi olla kyse?

Ratkaiseva "juttu" on tietenkin siinä, että sekä Newton että Darwin tekivät hyvää tiedettä. (Joskin heistä ainakin Newtonin näkemykset on hylätty tieteessä ja korvattu paremmilla, niin hän teki sangen suositun paradigman, joka on tietysti todiste siitä että se täytti sen ajan tiedekäsityksen vaatimukset paremmin kuin erinomaisesti.) Kumpikaan heistä ei elänyt kulttuurillisessa tyhjiössä. Molempien teorioiden syntyminen ei näytä olevan irrallaan sen ajan kulttuurin tuulista. He ovat päässeet tuloksiin erilaisilla ajattelutavoilla. Hypoteeseja voidaan kuitenkin kehitellä vaikka huumeiden vaikutuksen alaisena, eikä tämä tee huumeiden käytöstä "oikeaa maailmankuvaa" - mutta ei tietenkään tee näin keksitystä toimivasta teoriasta myöskään väärää. Koska empiria on sidottu ensi sijassa testaamiseen, kun hypoteesinmuodostus taas nähdään enemmän sen luovana toimintana. Jos testaus on se, joka tekee oletetut teoriat rationaalisiksi ja sellaisiksi että niihin on syytä uskoa, on niiden kehitteleminen tieteenfilosofienkin mielestä ainakin pienen "irrationaalisen elementin sisältävä" aktio.

Luonnontieteiden kannalta olennaista on se, että mitään sosiaalista määräävää suhdetta testituloksiin ei ainakaan luonnontieteen suurissa linjoissa esiinny. Newtonilla ja Darwinilla oli kaikilla myös tiedolliset perusteet heidän teorioilleen. Tai ainakin tämän voidaan totuusteorioiden valossa osoittaa. Juuri tämä korostaa tieteen maailmankuvavapautta. Nykytieteessäkin on huippunimiä ties mistä maailmankuvista. (Toivottavasti tämä ei todista että New Age on oikeassa - heillähän "sirpale kaikesta" on se keskeinen idea!) Tämä tarkoittaa sitä että keksijänsä maailmankuvilla teorioita ei voida oikeuttaa. Ne eivät synny tästä vapaana, mutta kuitenkin juuri teorian testattavuus on pääasia, ja puheet siitä että olisi jokin yksi ja tietty maailmankuva, joka olisi pakko olla jotta voisi keksiä hyviä hypoteeseja sisältää vähintään implisiittisenä esityksen siitä että kaikki muut maailmankuvat olisivat huonoja ja niiden kannatajien päästäminen tiedemaailmaan ei ole yhtä fiksua kuin oikean maailmankuvan kannattajan.

On kuitenkin jännittävää huomata, miten että tieteen teoriat on nousseet uuden mukana. Voi olla että yksi maailmankuva toimii pitkänkin aikaa hyvin. Mutta se ei sisällä uusien näkökulmien mahdollisuutta. Ja siksi jonkin ajan päästä maailmankuvan vaihdolla voi olla juuri se "jättipotteja synnyttävä" vaikutus. Vaikka kyseessä olisi jokin niinkin outo juttu, kuin alkemia ja okkultismi. Newton oli aikaansa nähden sangen epänormaali. Vaikka hän oli sen ajan hengen mukaan vahvasti hengenmies, oli sinä aikana okkultistinen puuhastelu virallisesti kiellettyä. Alkemian harjoittaminen oli Newtonin elinaikana laitonta. Tämän puolesta kertoo sekin, kuinka monet ovat olleet useiden eri aateryhmien vaikutuksen alla. Newton oli kristitty ja okkultisti. Impetuksen kehittänyt Filoponoskin oli elämänsä aikana kristinuskon, uusplatonismin ja Egyptiläisten puolikristillisen triteistisen näkemyksen piirissä.

Kupla.

Saippuakuplat ovat tunnettu vanitas -taiteessa käytetty symboli. Siinä on nähty kasvaminen, kehittyminen ja tuhoutuminen. Se on olemassaollessaan hauras ja kaunis. Tätä kautta haluttiin taidetta seuraavalle muistuttaa, kuinka elämä on lyhyt.

Omakohtaisesti niihin saippuakupliin liittyy hieman nolojakin tapauksia, esimerkiksi saippuakuplaveden juomista lapsena Keravalla. Toisaalta ensimmäisiä muistamiani "hypoteeseja" perustui siihen. Ajattelin että kuplat ovat aina pyöreitä, ja niitä puhallettiin aina pyöreillä puhaltimilla, joten ajattelin että se puhaltimen muoto jotenkin välittyi siihen kuplaan. Siksipä ajattelin, kuten analogiaa ja induktiota soveltaen rationalisti voisi tehdä, että vaihtamalla puhaltimen muotoa saisin erimuotoisia kuplia. Pieleen meni, tietenkin. Tämä muistuttakoon kaikkia siitä, miten empiirisellä kokeella on aina sellainen luonne, että se voi tuhota ajatusrakennelman. Ja jos ei pidä vastauksesta, pitää hyväksyä että on kysynyt vääriä kysymyksiä. (Ajaako lapsuuden epäonnistumiset ja traumat kohti kriittistä ja analyyttistä filosofiaa? Auttaisinko ihania kukkia ylittämään tietä jos lapsena olisin tehnyt jotain muuta?)

Ajattelin että vaikka kupla onkin sellaisenaan kaunis, niitä voidaan lähestyä myös fysiikan kautta. Ja lisäksi tämän viikon lukulistalla on ollut Pierre-Gilles de Gennesin ja Jacques Badozin "Hauraat esineet", jossa oli melko pitkälti kuplista ja vaahdosta. Kirjaa lukevat voivat tietenkin helposti huomata, että en ole jäänyt pelkästään sen varaan. Sen esittämiä yksityiskohtia on ripoteltu eri kohtiin. (Kaikkia mainitsemiani ilmiöitä ei valitettavasti edes mainita em. kirjassa. Joskin ne jotka on mainittu, ovat kirjassa luultavasti paremmin esitetty.)

Tästä aiheesta on tietysti tutkimuksia. Tämä muistuttakoot myös siitä, että arkipäiväisetkin asiat voivat olla kiinnostavia ja ne voivat sisältää tosi ihmeellisiä asioita.

Kuplan muoto

Kuplan muoto ei johdu puhaltimesta, vaan fysiikasta. Tässä avainkysymys on oikeastaan se, miksi vedestä ei voi tehdä kuplia. Syynä on se, että vesimolekyylillä on suuri pintaenergia. Se ei pidä suurista kalvoista. Se, että lammikon vedellä on suuri pintajännitys, jolla esimerkiksi vesimittarit voivat liikuskella, johtuu siitä että vettä on paljon. Ohut kalvo vettä "menee kasaan". Tätä voi yrittää vaikkapa kylpyhuoneessa. Kun pistää lattialle pienen lammikon, ja yrittää levittää sitä ympäriinsä, se vetäytyy. Pintaan muodostuu reikiä ja lammikoiden muoto menee kasaan.

Tästä päästään siihen, että saippua ei itse asiassa tee kalvolle vahvaa pintajännitystä. Tämä on selvää jo sillä, että jos on ilkeä ja kaatelee saippuaa veteen, sen pintajännitys ei kasva vaan pienenee. Se, mitä saippua sen sijaan tekee, on tasaaminen. Saippua ei vahvista kuplan jännitystä tai tee siitä kovempaa. Vaan se tekee juuri päin vastoin. Se tekee siitä "virheitä kestävän". (Siksi saippuakuplat venyvät tuulessa ja puhaltamisen alla melko helposti.)

Tasaaminen tapahtuu Marangoni effectin kautta. Tämä on outo ilmiö, johon liittyy mm. viinin kyynelehtiminen. Eli vaikka viini on nestettä, sen ominaisuudet ovat sellaiset että pinnan yläpuolelle muodostuu rengas, josta viiniin putoaa pisaroita. Kuplissa se vaan tasaa, eikä itketä. Saippuassa on molekyylejä, joiden toinen (hydrofobinen) pää "karkaa vedeltä", kun taas toinen (hydrofilinen) pää "kulkee vettä kohti". Tämän ominaisuuden vuoksi molekyylit kulkeutuvat pinnalle siten että vettä "kaihtava" pää saa olla kuivassa ja vedestä "pitävä" pää saa olla märässä.

Kun saippuakalvo venyy jostain kohden, saippuan pitoisuus pienenee venyvältä alueelta, jonka seurauksena pintajännitys siltä alalta kasvaa. Tämä ilmiö on tuettu mm. I. Langmurin tutkimuksissa. Jos kalvoa venytetään, syntyy harventuma, jossa saippuakalvossa "alaosa" "työntää" kohti venytettyä yläosaa. Tämä vaikutus vastustaa venytetyn osan painoa, jolloin kalvo kestää paremmin. Tätä kautta kupla kestää saippuan ansiosta. Siksi kuplavaahdon sisällöllä on paljon merkitystä. (Kuten jo lapsena opin.) Sirkuslaisten isoihin parimetrisiin kupliin tarvitaan "oikeat aineet", sellaiset joilla voidaan jännittää metrien kokoinen kalvo.

Saippua nesteessä toimii myös selektiivisesti: Se vahvistaa heikoimpia kohtia ja saa ne kestämään. Saippua tietysti myös vähentää hieman haihtumista, mutta tämän vaikutus ei ole yhtä suuri. Selektiivisyys johtuu rajapintojen termodynamiikasta. Jos saippuakalvoon tulee reikä, sen ympäriltä sitä peittämään työntyy pinta -aktiivisia aineita. Muu neste tietenkin virtaa satunnaisiin suuntiin ja aikanaan ne päätyvät myös tämän rei'än alueelle.

Kuplassa muoto johtuu kuitenkin jännityksestä. (Se, että se on pieni ei tarkoita että sitä ei ole.) Saippuakalvo "pyrkii" olemaan melko pieni. Hieman kuten jos on kumikalvo, jota jännittää, se pyrkii olemaan pieni. Kuitenkin jos siitä tehdään kalvo, joka estää ilman karkaamista, se muotoutuu "mahdollisimman pieneksi". Saippuakupla on hieman kuten tämä kumikalvo - lukuun ottamatta sitä että kumikalvon koko on melko suuri ja paksuus melko vakio. Tästä on seurauksena se, että kupla muodostaa minimipintoja. Toisin sanoen, se muodostaa kalvoja pintojen välille siten että kalvolla on mahdollisimman pieni pinta -ala. Kun se on "yksin liikenteessä" se on pallo sen vuoksi että tällä muodolla on suurin tilavuus suhteessa pinta -alaan. Saippuakuplien minimipintoihin liittyvän muodon kanssa tärkeää tutkimusta on tehnyt mm. J. A. F. Plateau. (Jos siis haluaisin neliömäisiä kuplia, puhaltimen tuunaaminen ei ratkaisisi ongelmaa, vaan pitäisi muuttaa luonnonlakeja. Minusta kehikossa oleva kalvo kun ei enää ole "ihan rehellinen" ratkaisu. Tavoittelin siis jo lapsena mahdottomia.)

Tämä tietysti vaikuttaa myös silloin kun puhutaan useista kuplista. Niissäkin toinen kupla nähdään "esteenä", jonka kanssa pitää muodostaa minimipinta. Kun molemmat tekevät samaa, syntyy kompromissi. Tässä syntyy yhteinen seinämä. Kuplat sulautuvat. Tässä kuplan koko ratkaisee. (Joskus koko ratkaisee paljon, eikä kyseessä ole vain siitä miten taitavasti kuplia puhaltelee.) Kuplan yhteinen seinämä pullistuu suuremman kuplan suuntaan, tätä kutsutaan nimellä Ostwald ripening. Syy on se, että pienemmällä kuplalla on suurempi sisäinen paine. Yhtä suuret kuplat synnyttävät suoran tasaisen seinämän.

Kuplan väri

Saippuakupliin liittyy tietenkin kalvot. Värin kannalta tämä on erityisen merkittävää. Saippuakupliin liittyy väritutkimusta jo Babylonialaisten aikaan. Aihe oli ennustaminen. Tätä tarkoitusta varten he tekivät vesikulhon, jonka pinnalle he laittoivat pienen öljykerroksen. Tästä syntyy tietysti värejä. Halvalla saatiin kiva värien show, joka ei ollut sellainen että kaataja voisi sen yksityiskohtiin vaikuttaa. Siispä ajateltiin että korkeammilla voimilla voisi hyvinkin olla pääsy tähän ilmiöön. Tästä ennustamista kutsutaan lekanomansiaksi. Ja se voittaa miellyttävyydessään ja hinnassaan huumeiden avulla tai eläinten suolista tehdyt ennustamiset. Tärkeä menetelmä tässä olivat tummat täplät, joita kalvoon syntyi. Niiden kulkua sitten tulkittiin. Esimekriksi jos kaksi tummaa täplää kohtasi, se voisi kertoa vaikka avioliitosta.

Toki ennustaminen ei ole tässä muodossa tiedettä vaan taikauskoa, mutta tämä on kuitenkin vanhin tiedetty havainto näistä tummista täplistä.

Tämä taas on tärkeää, koska Isaac Newton tutki värin vaikutusta kuplissa. Hän havaitsi että kalvon väri johtuu sen paksuudesta. Kalvon paksuus on vain muutamia mikrometrejä, ja se heijastaa ja taittaa valoa.

Kalvon paksuus on alhaalta hieman suurempi kuin ylhäältä, joten se taittaa valoa hieman eri tavalla. Syynä on se, että valoaallot, jotka heijastuvat sekä etuseinästä että takaseinästä törmäävät toisiinsa, jolloin niistä syntyy interferenssi. Sen seurauksena osa valon aallonpituuksista vahvistuu ja toiset heikkenevät. Tässä olennaista on kalvon paksuus : Jos kuplaa katsotaan valkoisessa valossa, alle mikrometrin paksuinen kalvo ei heijasta lainkaan valoa, jolloin kalvo on musta. (Kalvo on ohuempi kuin yksikään väri jota ihmisen silmä näkee.) Nämä ovat niitä tummia pilkkuja, joita Babylonialaiset ennustajat tulkitsivat. Jos kalvo on 4 mikrometriä paksu, valon käytös tuhoaa "keltaisen värin", eli tietyn aallonpituuden valon, ja kalvo näyttää purppuran väriseltä. Paksummat seinät taas tuhoavat punaiset värit, jolloin siitä näkyvät värit sinisestä vihreään. Tämän vuoksi pienikin ero kalvon paksuudessa vaikuttaa väriin.

Tätä voi tutkia samassakin kuplassa. Syynä on se, että kupla muuttuu koko olemassaolonsa ajan. Siihen vaikuttaa kaksi voimaa: Painuminen (gravitaatio) ja haihtuminen (lämpö). Koska painovoima vetää kaikkea, siis myös kuplan vettä, puoleensa, kupla yleensä paksunee alhaalta ja ohenee ylhäältä. Tätä voi seurata vaikka tummien pisteiden liikkumista tuijottelemalla. Toinen ilmiö on tietysti se, että kalvosta haihtuu koko ajan vettä, jonka vuoksi kupla muuttuu koko ajan ohuemmaksi. Tätä kautta väristössä näkyy yleensä liikettä, jossa tietyt värit "painuvat kohti pohjaa" ja toiset, kuten reiät, jotka kulkevat ylös. Ja toisaalta väriskaala muuttuu. Keltaiset värit yleistyvät ja siniset vähenevät.

Kuplan värissä on myös ilmiö nimeltä iridescence. Se tarkoittaa sitä, että kuplan väri vaihtuu kun sitä katsotaan eri kulmista. Osa valosta heijastuu vain kerran, osa taas heijastuu sisällä lukuisia kertoja ennen kuin päätyy lopulta ulos. Se, miten valo käyttäytyy johtuu tietysti kulmasta, josta se tulee sisään. Näin kuplan värimaailma muuttuu hieman jos sitä katsotaan eri kulmista.

Lisäksi kalvoihin liittyy turbulenssia, pyörteilyä. Koska kupla rajoittuu omaan itseensä, eli sillä ei ole joen tai lammikon tapaan rantaa, sen pyörteet vaikuttavat myös toisiinsa. Siksi jos kalvolla esiintyy jokin hitaasti liikkuva häiriö, sen perään syntyy säännöllisen von Karmannin polun. Nopeammilla häiriöillä kalvoon syntyy mutkikkaita vaikutuksia, kun aallot ja pyörteet kohtaavat toisensa. Syntyy kaaoottisia muotoja.

Tieteen keksiminen.

"J'ai fait l'amour et la révolution. / J'ai fait le tour de la question. / J'avance, avance à reculons. / Oui, je tourne en rond, Je tourne en rond."
(Zazie, "Je Suis Un Homme")

Hypoteesinmuodostus (tai se, mitä sillä tässä tarkoitan) on juuri se, mitä arki -ihminen helposti arvostaa tieteenteossa. Uuden teorian keksimistä. Ajatus on siis että ensin on hypoteesi, joka testauksen jälkeen muuttuu teoriaksi. (Toinen merkitys hypoteesilla on tietysti "seuraus, joka johdetaan mahdollisimman deduktiivisesti teoriasta. Tässä hypoteesi ei ole esiteoria, eikä näit hypoteeseja testata, vaan hypoteesien avulla testataan teorioita.)

Niihin liittyviä tarinoita kerrotaan. Newton katsomassa omenaa putoamassa on kaikille tuttu. Samoin Galileo Galileista kerrotaan sankaritarinoita, joissa keskiössä on hänen viisautensa ylemmyys ja vainot joita hän kohtaa. Hieman vähemmän tunnettu - mutta silti melko tunnettu - keksimistarina on Friedrich August Kekulé von Stradonitzin näkemä uni käärmeestä, joka johti hänet keksimään bentseenimolekyylin muodon.
1: Ongelmana näissä tarinoissa on tietysti se, että niiden todenmukaisuuttakin on vaikeaa varmistaa.
2: Ja toisaalta ne ovat sankarinpalvontaa, jotka arvostavat keksimistä, eivät koettelua. Tämä haiskahtaa idealismin ja/tai rationalismin arvostamiselta empirismin ja koettelun yli. Tämän vuoksi esimerkiksi uskovaisissa on ihan tavallista törmätä päättelyyn jossa "se ja se tiedemies on ollut kristitty", joten takana on joko suora Jumalallinen inspiraatio tai sitten heidän vakaumuksensa vaan on niin todenmukainen, että se tuo tiedon luokse jonkinlaisen oikotien.
3: Kolmannekseen ne tekevät sen, että tieteenteossa tärkein asia on inspiroitunut keksiminen, ei työ. Arkielämä on, "ainakin sen mukaan, mitä itse olen ollut huomaavinani", jotain ihan muuta. Ilmassa on siis illuusio luovasta nerosta, joka salamannopeasti keksii ja tätä kautta generoi tietoa ja mullistaa kaiken tiedon. Tiede on siis ikään kuin idealampun välähdys, joka luo kaavan, joka on "keksittäessä" kultaa, mutta on "omistettuna" vain iso kasa tylsää, jota vähemmän luovat tiedemiehet dogmaattisesti valvovat norsunluutorneissaan..

Ja toisaalta menetelmä, jolla he ovat keksinnön tuoneet voi olla merkityksetön: Esimerkiksi Karl Popper oli sitä mieltä, että jokainen keksintö joko luo tai on hyppäys ulos vanhoista teorioista (eli on vanhan tieteen perustaan heijastaen tavallaan irrationaalinen.) Tätä kautta keksimisprosessia ei voi rekonstruoida, siinä on aina häivähdys irrationaalisuutta. Paul Feyerabendin mukaan hypoteesinmuodostukselle ei ole mitään metodia. Heistä "oikotietä" ei ole. Tätä kautta Jeesuksen rukoilu tai hallusinoivat huumeet tai unien näkeminen voivat olla keinoja jotka ovat tuoneet hypoteeseja, mutta ne eivät ole ainut metodi. Itse asiassa yhteen menetelmään jämähtäminen voisi jopa dogmatisoida tieteen. Sen keksimiseen ja luomiseen panostava osa alistettaisiin "puristisen tarkkailun alle", jolloin tieteentekijän maailmankuva olisi korostetun kritiikin alla. Ensin ei päästäisikään testaamaan, vaan ensin punnittaisiin se, että henkilöllä on "oikea maailmankuva".

Moni on kuitenkin jakanut tieteentekoprosessin osiin. Näissä näkemyksissä tyypillistä on se luonne, että ensin ideoidaan ja sitten "ammutaan infantiilit kehtoihin". Esimerkiksi Hans Reichenbach esitti että hypoteesinmuodostuksessa on kaksi vaihetta. Keksiminen ja oikeutus. Kordig taas jakoi sen hieman pienempiin osiin: Hänestä ensin intuitio tuottaa arvauksia. Sen jälkeen mielessä niistä suuri osa tulkitaan suoraan typeriksi, ja tästä selvinneet ovat uskottavia. Ne ovat niin hyviä että ne voidaan ottaa vakavasti. Mutta tämän jälkeen ne tietysti testataan, ja vasta tämä tuo hyväksynnän.

Tässä kohden voisin lainata Thomas Edisonia: "Tiede on 5% inspiraatiota ja 95% perspiraatiota". Sillä on aika ottaa filosofien sijasta itse tieteentekijöiden kannanotot pöydälle. Heillä lienee jokin kuva tekemästään työstä. Se, mitä heidän puheissaan toistuvasti tulee esiin, on se että anomalioilla on uuden keksimisessä valtava merkitys. Tämä korostuu tietysti myös tieteentekoa prosessina tutkineiden filosofien jutuissa. Thomas Kuhnin paradigma -näkemyksen mukaan tiede etenee siten että uusi teoria korvaa vanhan. Ja tässä keskeistä on se, että vanhassa teoriassa on anomalioita, jotka kasautuvat ja uusi teoria selittää nämä poikkeukset:
1: Esimerkiksi Einstein kehitti teoriansa paikkaamaan vanhan paradoksin: Hyvin testatuissa näkemyksissä oli ristiriita; Hänen teoriallaan niiden välinen ristiriita saatiin katoamaan. Olennaista on, että kumpaakaan näistä ei kumottu. Toisaalta Einsteinin teoriat myös korvasivat Newtonin mekaniikan. Tässä korostuu kuitenkin se, että tuhoaminen ei ole prosessissa välttämätöntä. Myös hyvä teorioiden ristiriitojen poisto on "vaihtoehto".
2: Toisessa "mallivastauksessa" Kepler huomasi että hänen ja Tyko Brahen näkemysten välillä oli ristiriita. Hän teki tältä pohjalta erilaisia muunnelmia, joita kokeili.
3: Kolmas, mielestäni arkijärkeen hyvin iskevä esimerkki on kuitenkin aika konkreettinen. V. W. Ekman katsoi jääpalojen liikettä, ja huomasi että vastoin sen ajan odotuksia lautat eivät liikkuneetkaan täysin tuulen mukana : Eli odotusten mukaisesti. Niissä oli säännönmukainen poikkeaminen "siitä mitä teoria odotti". Syyksi hän kehitti teorian maan pyörimisen vaikutuksesta. Se on nykyään tärkeä osa valtamerten virtausten tutkimista.

Keksimisessä on tätä kautta selvästi kolme osaa. "Anomalian spottaaminen", ja "paikkan muotoilu ja sen arvailu" sekä "purukumin testaaminen".

Pierre-Gilles de Gennes ja Jacques Badoz kirjoittivat "Hauraat esineet" -kirjassa tämänkaltaisesta anomalioiden spottaamisesta: "Yleensä uuden keksimisen saa liikkeelle jokin provokatiivinen kysymys (esimerkiksi täysin mystinen ilmiö, joka kutittaa tutkijan uteliaisuutta) ja kärsivällisesti kehitetty asiantuntemus. Nämä ehdot ovat välttämättömiä, mutta eivät aina riittäviä: Ajattelun skeemat, jotka alussa näyttävät vankoilta, romahtavat yhtäkkiä surkeasti ratkaisevassa kokeessa ja tarkastelutasoa muutettaessa. Päämääriään täytyy alituiseen korjailla ja ajatustapojaan muuttaa."

Olennaista on huomata, että ero nousee jostain havainnoista. Anomaliaa ei keksitä kuin salamaa taivaalta. Eikä teoria ole "mistään tuleva, mihinkään riippumaton". Se ei ole luovaa siinä mielessä että "keksitään tyhjästä uutta", vaan pikemminkin siinä huomataan puutteita siinä missä ollaan, eikä jäädä pelkästään sen teorian moittimisen piiriin vaan tämän päälle ns. "aletaan tekemään asialle jotain". Molemmat vaiheet vaativat tietysti paljon työtä ja ns. "näkemystä".

Tätä kautta ehkä yllättävää, mutta silti tärkeää on huomata, miten tärkeää myös se tylsä "kaavanyhjääminen" on tämän kannalta : Toki moni osaa ratkaista erilaisia yhtälöitä, jos ei pitkällä matikalla niin ainakin treenillä. Se, että tiedemies huomaa eron "odotuksissa" nojautuu siihen että hän kykenee "ikään kuin automaattisesti" tietämään mitä se "odotettu" on. Tämä tarkoittaa sitä samaa, mihin törmää miekkailussa. Minäkin osaan selittää iskun fysikaalisista perusteista ja strategiasta. Osaan perustekniikat. Ja muutenkin osaan tarvittaessa jauhaa paskaa aiheesta niin paljon että "kokeneempiakin miekkailijoita voi hirvittää". Mutta se, että niitä pystyy käyttämään tehokkaasti, on paljon paljon vaikeampaa. Siksi minäkin "kaikesta paskanjauhuustani huolimatta" häviän melkoisen usein freeplayssa. Olen kuin aloitteleva fyysikko joka osaa laskea kaavoilla, mutta ei ole sisäistänyt niiden interaktiota niin että osaisi nähdä miten ne ovat maailmassa - etenkin silloin kun ne eivät ole kaavan mukaisia.

Ja tähän vaaditaan sitä, mitä idealistifilosofit tässä kohden yleensä haluavat väheksyä. Se vaatii työtä ja kaavajumppaa jopa tylsyyteen asti.

Ontologisilla mietinnöillä ja saivarteluilla ei ole tässä kohden näytä olevan kovin suurta tilaa. Tietenkin on aina syytä miettiä sitäkin, että johtuuko "hypoteesinmuodostus anomalioiden kautta" siitä että se on aidosti toimiva menetelmä, vai siitä että luonnontieteiden tutkimuksen henki on sen mukainen että sitä harjoitetaan paljon. Emme siis yksinkertaisesti varmasti tiedä onko se "tehokkain". Se, että jokin asia liittyy toiseen voi johtua myös perinteistä. Siitä että ihmisiä joko kannustetaan tähän. Tai jopa siitä että vanhat menestykset tuottavat intoa kopioida ne, jolloin myös keksimistavat vain "otetaan ylhäältä".

Tieteen asema

"I keep saying to my students that science and math are about:
(1) stuff,
(2) structures of stuff, and
(3) properties of structures of stuff.
(that being a deep insight from Category Theory). And relentlessly connecting that to their own lives. And making it hands-on, collaborative, and fun."
(Jonathan von Post's comment)

Tieteessä on kyse merkitysverkkojen löytämisestä ja niiden koettelusta. Tätä kautta saadaan tietoa asioiden suhteista toisiin asioihin. Tätä kautta saadaan esimerkiksi tietoa siitä, mitkä asiat muuttuvat - ja joskus osataan jopa sanoa mihin suuntaan - jos jotain asiaa muutetaan. Lisäksi voidaan tietää mitä asioita ei voida muuttaa.

Kun tätä sovelletaan ihmisiin, on selvää että tällä tiedolla on arvo. Mutta tiede on sellaisenaan "vain" välineellistä. Tieteellinen tieto atomien toiminnasta ei kerro pitääkö sillä tehdä ydinvoimala, ydinpommi, vai olisiko parasta jättää koko juttu tekemättä. Se, mitä tulee tehdä, taas tulee arvoista.

Otan konkreettisen esimerkin.

Meillä on aistinelimiemme antamissa tiedoissa kasa ölliäisiä, jotka tuntuvat liikkuvan yhdessä. Tietysti aina on "yksinäisiä" ja parvesta irtautuu jäseniä ja siihen liittyy joskus uusia jäseniä. Mutta kuitenkin kokonaisuus virtaa enemmän yhdessä kuin erikseen. Kutsumme tätä kokoonpanoa laumaksi tai parveksi.

Jos tieteentekijä soveltaa Fokker-Plank -yhtälöä, hän voi tarkastella erilaisten parvien ja laumojen liikkumista. Siis voimme tutkia sen avulla myös meidän parvemme tai laumamme liikettä. Kaavan avulla tarkastellaan ulkoisia voimia, jotka vaikuttavat parven käyttäytymiseen. Ulkoiset voimat voivat houkutella, kuten vaikkapa vesilähde ja hyvä ruoka -alue. Toiset voimat, kuten vaikea maasto tai petoeläimet, ajavat sitä poispäin. Tätä on testailtu ja se on havaittu "empiirisesti riittävän vahvaksi". Se ei ehkä ole lopullinen totuus, ja jo itse "parven" käsitekin voi myöhemmin paljastua typeräksi. Mutta tällä hetkellä se on fiksu odotus siitä miten kasa ölliäisiä tulee sijaitsemaan ajallisesti.

Tätä tietoa käyttäen voidaan (1) Tehdä uskottava arvaus mihin parvi on menossa. Tätä kautta siihen voidaan varautua. (2) Voidaan tehdä uskottavia arvauksia miten sen liike muuttuu jos sille tehdään asioita X. Kaavaan laitetaan "oletukset", eli parven määritelmä, ja miten se vuorovaikuttaa toiseensa, eli se kaava. ("Luonnonlaki" -sana parveilun kohdalla on hieman korni, se on sääntö jota laumat vain noudattavat, jos siihen laitetaan oleelliset vaikuttavat ilmiöt oikein). (3) Voidaan jopa arvailla, mistä tämä lauma ja parvi on lähtöisin.

Tässä ei mietitä "syntejä syviä", kuten sitä eletäänkö sitä oikeasti Matrixin lumejärjestelmässä vai ei. Ajatellaan vain että jos se "parvi" sellaisena kuin se meille ja mittalaitteillemme ilmenee, jotenkin kiinnostaa. Ja sen muuttaminen mitä me ja mittalaitteemme havaitsevat, kiinnostaa. Niin siinä on kaava ja oletus. Tämä kaava ja oletus ei sellaisenaan sisällä tavoitetilaa. Vasta ihmisen arvot ja tavoitteet päättävät tavoitetilan. Halutaanko parvi mehiläisiä saada houkuteltua tietylle pellolle? Halutaanko kulkusirkkalaumat muualle - vai haluaako maan johto ohjata naapurimaan pelloille? Tältä kannalta "perimmäinen todellisuus" on merkittävä vain siinä määrin, miten niitä saadaan "kaavoitettua ja testattua".

Tiede antaa keinot, se on väline. Siksi esimerkiksi atomifysiikan epämoraalisista implikaatioista puhuminen on tavallaan järjetöntä. Sillä voidaan tietysti saada keinot atomipommeihin tai siihen että jonkin alueen ihmiset kasataan ydinvoimalan ydinjätteeseen saamaan syöpää. Mutta luonto itsessään toimii kuitenkin kaavan mukaan. Moraalittomat teot ovat arvojen ja tavoitteiden - eivät tieteen ja luonnonlakien - väärinvalintoja. Voimme valita mitä haluamme, mutta emme voi muuttaa luonnonlakeja tai luonnonilmiöitä pelkästään muuttamalla ne toisenlaisiksi.

Tätä kautta minun ei siis auta muuta kuin myötyvästi siteerata Pierre-Gilles de Gennesin ja Jacques Badozin kirjaa "Hauraat esineet" : Luku 3 sisältää alaluvun "Tiede informoi, mutta päätösvaltaa sillä ei ole":

"Julkinen kuva tiedemiehistä on länsimaissa usein virheellinen. Yleisö joko suo heille profeetan kykyjä tai näkee heidät jonkinlaisina paholaisen oppipoikina. Molemmissa tapauksissa on kysymys virheellisistä stereotypioista.
Tieteenharjoittajalla on ennen kaikkea velvollisuus viipymättä informoida maanmiehiään, jos hän havaitsee että kehitteillä oleva sovellus tai käsite voi muodostua ongelmaksi. Kyseessä voi olla pilleri, ase tai tekninen prosessi. Mutta tieteenharjoittajalla itsellään ei ole valtaa ratkaista hyvää ja pahaa toisten puolesta. Olen teknokraattien ja yleensä asiantuntijoiden hallintoa vastaan. Demokratiassa vastuu yhteiskunnan valinnoista kuuluu kansalaisille ja heidän valituille edustajilleen. Tieteenharjoittajien vastuu on tehdä työtään ja ilmoittaa yleisölle, kun jokin asia vaatii heiltä kannanottoa."

Karkeasti: Tietoa ei hallita tiedolla, vaan arvoilla ja tavoitteilla, jotka saadaan ideologioista. Arvoja ja tavoitteita taas ei tavoiteta ideologialla, vaan tiedolla. Tieteen tehtävä on tätä kautta enemmänkin edustaa välineellistä järkeä. Se on kuin autoissa oleva karttaneuvoja: Se pyrkii mahdollisimman hyvin neuvomaan miten perille päästään kätevästi, mutta se ei kerro minne kuski haluaa ajaa.

Tietenkin tiede voi yksilölle edustaa muutakin kuin "välineitä". Mutta heidän arvonsa ja tavoitteensa sisältävät tällöin ne elementit, jotka ohjaavat ja inspiroivat hänet yksilönä tähän työhön.