FT, luonnonfilosofi Tarja Kallio-Tamminen: Mihin aine katosi?

Moderni fysiikka kulttuurin perusoletuksia murtamassa. Luonnonfilosofi Tarja Kallio-Tamminen on tarkastellut teoreettisen filosofian alaan kuuluvassa väitöskirjassaan modernin fysiikan avaamaa uutta maailmankuvaa. Kulttuurissamme edelleen vahvasti läsnäoleva vanha mekanistis-deterministen tapa kuvata todellisuutta on riittämätön ja kehitysta vääristävä.

Väitöskirjan yleistajuisempi laitos on julkaistu nimellä: Kvanttilainen todellisuus, fysiikka ja filosofia maailmankuvan muovaajina (Gaudeamus, 2008)

***

Puhe on aineesta ja todellisuuden luonteesta. Elämme keskellä maailmankuvan murrosta. Todellisuuden luonnetta koskevat metafyysiset perusoletukset ovat länsimaisessa perinteessä muuttuneet ratkaisevasti niin antiikin Kreikassa kuin uuden ajan taiteessa. Modernin fysiikan seurauksena noin 100 vuotta sitten alkoi kolmas murrosvaihe.
Uuden ajan alussa klassisen fysiikan pioneerit kuten Kopernikus, Brahe, Kepler ja Galilei kyseenalaistivat antiikin Kreikassa muotoutuneen orgaanisen maailmankuvan. He rakensivat meille aurinkokeskeisen järjestelmän ja samalla avasivat tietä Newtonilaisen fysiikan voittokululle. Uuden ajattelutavan myötä todellisuus alettiin nyt nähdä ikäänkuin kellokoneistona, mekaanisena rakenteena vailla sen kummempaa tarkoitusta.

"Sitä hyvin määriteltyä ajanjaksoa, joka alkoi vuonna 1543 Kopernikuksen teoksesta De Revolutionibus Orbium Coelestium ja päättyi vuonna 1687 Newtonin julkaisuun Philophiae Naturalis Principa Mathematica, on syystäkin kutsuttu ihmeiden ajaksi, anni mirables".

Vaikka uusi maailmankuva oli omalla tavallaan radikaalisti uusi, siinä oli elementtejä antiikin ajattelusta. Voitaisiin sanoa, että klassinen fysiikka syntyi Atomistien oppien ja Pythagoraan matematismin synteesinä. Todellisuuden ajateltiin koostuvan pienistä aineellisista perusosasista, jotka sitten erilaisten matemaattisesti kuvattavien liikkeiden ja suhteiden kautta muodostavat toimivan kokonaisuuden vailla sen kummempaa tarkoitusta tai teleologista pyrkimystä.
Uuden käsityksen mukaan maailma oli mekanistinen järjestelmä ja näin periaatteessa - yhä tarkemman tieteellisen tutkimuksen myötä - varmuudella ennakoitavissa. Kokonaisuus syntyi osistaan; se oli yhtä kuin osiensa summa. Näin muodostui vastakkainen kanta mm. Platonin ja Aristoteleen näkemyksille, joissa osat määrittyivät orgaanisen kokonaisuuden kautta. Kokonaisuus hallitsi osiaan, jolloin osat olivat ikään kuin paloja kokonaisuuden kuvassa.

Filosofista taustatukea näkemykselle saatiin Rene Descartesin uudesta epäilyyn perustuvasta tieteellisestä metodista, jonka taustalla oli dualistinen näkemys ulottuvaisesta todellisuudesta ja sitä tarkkailevasta riippumattomasta tajunnasta. Klassisen fysiikan ja Descartesin valossa ihminen saattoi objektiivisesti ikäänkuin vierestä tarkastella ulottuvaista todellisuutta ja paljastaa sen toiminnan lainalaisuuksia.

Descartesin dualismi nosti samalla edelleen jatkuvan filosofisen keskustelun ytimeen ns. mind/body -ongelman tai psykofyysisen kysymyksen: jos tajunnalla ja ulottuvaisella ei ole mitään vuorovaikutusta, kuinka ylipäänsä voimme ymmärtää ihmisen vaikutuksen maailmaan, joka väistämättä noudattaa aina ennalta laskettavia, deterministisiä lakejaan.

Klassisen fysiikan voittokulku jatkui aina 1900-luvun alkupuolelle asti, jolloin havaittiin, että niin erittäin suurten nopeuksien kuin erittäin pienten objektien kohdalla klassinen fysiikka ennusti virheellisia tuloksia.
1900-luvun alku merkitsi uusia avauksia kosmologisiin ilmiöihin soveltuvan suhteellisuusteorian ja toisaalta mikroskooppisten ilmiöiden ymmärtämiseen kehittyneen kvanttifysiikan kautta. Albert Einstein ja Nils Bohr olivat näiden kahden uuden teorian tunnetuimmat edustajat. Klassisella fysiikalla selvitään edellenkin ns. makrotason ilmiöiden kanssa. Valtavan suurissa etäisyyksissä on turvauduttava suhteellisuusteoriaan ja vastaavasti pienissä kvanttifysiikkaan. Kvanttifysiikan suuria perusoivalluksia oli aineen omalaatuisen dualistisuuden ymmärtäminen. Havaintomuodosta riippuen "aine" voi ilmetä joko aaltona tai kvanttina. Näin perinteinen käsitys aineesta perimmältään jonkinlaisena kiinteänä ja kovana partikkelina katoaa.

Nämä uudet teoriat haastoivat myös filosofiseen pohdiskeluun ja perusotaksumien tarkasteluun. Erityisesti pienen pieniä kvantti-ilmiöitä tarkasteltaessa havaittiin, kuinka koejärjestely sekä itse havaintotapahtuma vaikuttivat saatuun tulokseen. Descartesin ajoista filosofiaa hallinnut käsitys tutkijasta tutkimuskohteensa ulkopuolisena objektiivisena tarkkailijana joutui näin epäilyksen alle.

Niels Bohr, kvanttifyysikan ns. kööpenhaminalaistulkinnan isä, katsoi että todellisuus on indeterministinen, kompleksi ja osin aineellinen jakamaton kokonaisuus, johon ihminen sekä kuuluu että sitä itsekin muokkaa. Antiikin ajatus ihmisestä osana tutkittavaa systeemiä ja todellisuutta tulee uudelleen ymmärettäväksi.

Bohr ja Einstein asettuivat eri puolille monissa peruskysymyksessä. Einstein pyrki pitämään kiinni kaikkien ilmiöiden ennustettavuudesta ja lokaalisuudesta. Hän ei uskonut ”jumalan heittävän noppaa”. Erilaisista lähtökohdista johtuen kauan haettu yhteys suhteellisuusteorian ja kvanttifysiikan välillä yleisen kenttäteorian muodostamiseksi on edellen saavuttamatta.

Erityisesti kvanttifyysiikan esillenostamat kysymyksenasettelut ovat filosofisesti hyvin haastavia. On toisaalta selvää, että monilla erilaisilla kuvaustavoilla on oma käyttöarvonsa eikä mikään teoria tai kuvaus voi missään nimessä tavoittaa todellisuutta kokonaisuudessaan. Toisaalta yhtenäisen todellisuuskuvailun pyrkimyksestä luopuminen johtaa helposti päämääriä kyselemättömään instrumentalismiin ja käytännön hyötyä silmälläpitävään pragmatismiin, jotka ovat hallinneet ajattelua niin filosofien kuin fyysikoidenkin piirissä.

Toisaalta luonnontieteiden kehitys on jäänyt monelta humanistilta huomaamatta. Kuuluisassa kahden kulttuurin ongelmaa käsittelevässä puheenvuorossaan vuonna 1959 C.P. Snow kritisoi erityisesti humanisteja, joiden hän katsoi olevan aivan liian tietämättömiä luonnontieteiden perusteista ja saavutuksista. Edelleen modernin fysiikan tuntemus on melkoisen pintapuolista ja näinollen syvälliset filosofset tulkinnat suhteellisuusteorian ja kvanttifysiikan avaamiin perustaviin kysymyksiin antavat odottaa itseään. Odottaminen voi olla kohtalokasta. Yhteiskunnallinen ja tieteellis-tekninen kehitys saavat kulkea etäällä toisistaan, vaikka mahdollisuus yhtenäiseen todellisuuskuvailuun olisi olemassa.