Englanninkielisen Wikipedian mukaan Sir Isaac Newton (1642‒1727) ”oli englantilainen fyysikko ja matemaatikko.” Verkkoensyklopedian johdantoluku esittää hänen olevan ”yksi kaikkien aikojen vaikutusvaltaisimmista tieteilijöistä sekä tieteellisen vallankumouksen keskeinen hahmo”. Ikään kuin sivuhuomiona suluissa ja sitaateissa mainitaan, että ”häntä luonnehdittiin omana aikanaan ’luonnonfilosofiksi’”.

Oliko Newton tieteilijä vai filosofi? Tulisiko hänen suurteoksensa Principia ‒ Luonnonfilosofian matemaattiset perusteet (ensimmäinen painos vuonna 1687) ymmärtää erityistieteellisenä fysiikan työnä, vain onko se perimmältään luontoa koskevaa yleisluontoista filosofointia?

Myös keskiajan ja varhaismodernin aikakausien tieteenhistorioitsija Edward Grant (2007, 314) argumentoi tavalla, joka tukee Wikipedian johdantolukua Newtonista:

Arvioitaessa, mitä Newton todella teki Luonnonfilosofian matemaattisissa periaatteissaan, meidän ei tule hämääntyä teoksen otsikosta […] Mitä tahansa termiä hän teoksen otsikossaan käyttikään, nopea vilkaisu Principian noin 530 sivuun osoittaa epäilyksettömästi Newtonin harjoittaneen matemaattista fysiikkaa. Meidän ei tulisi uppoutua mentaaliseen voimisteluun ilmaisun ”luonnonfilosofia” takia. Eikä meidän myöskään tule vedättää itseämme sen tosiseikan johdosta, että koska sana ”tieteilijä” on otettu käyttöön 1800-luvulla, siten mitään aktiviteettia, jota me haluaisimme kutsua tieteeksi, ei voisi todella kutsua tieteeksi vain sen takia, että ”tieteilijöitä” on kutsuttu toisella nimellä: luonnonfilosofit.

Tunnetut Newton-tutkijat I. Bernard Cohen ja Georg Smith (2002, 2) ovat varsin samalla kannalla Grantin kanssa. Heidän mukaansa on pintapuolista ajatella, että

se mitä nykyään kutsumme tieteeksi oli silloin [Newtonin aikaan] osa filosofiaa, niin kutsuttua ”luonnonfilosofiaa”, kuten Newtonin legendaksi tehneen teoksen koko otsikko, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, tai Luonnonfilosofian matemaattiset perusteet, antaa ymmärtää. Vaikka tämä käsitys on historiallisesti korrekti, se on todella harhaanjohtava. Newtonin Principia on tärkein yksittäinen teos joka erotti fysiikan, ja tieteen ylipäänsä, filosofiasta […] Sanoessamme Newtonin Principiaa filosofiseksi työksi käytämme termiä filosofia sen vanhentuneessa merkityksessä […] Newtonin työstämä vallankumous fysikaalisessa ontologiassa oli vain Newtonin tieteen toissijainen seuraus, ja se myös oli osa tieteen ja filosofian jakautumista. Tämän jakautumisen myötä suurin osa fysikaalisen olemassaoloon liittyvistä kysymyksistä ei kuulunut enää perinteisen metafysiikan alaan.

Grantin, Cohenin ja Smithin analyysit tieteen ja filosofian asemasta Newtonin työssä ovat osittain oikeita. Kuten Grant toteaa, mitä tahansa otsikkoa Newton teoksessaan käyttikään, teos on tieteellinen työ. Principiassa luonnonlakeja koskevat väitelauseet muodostavat aksiomaattisen järjestelmän, joka sisältää matemaattista johtamista, sekä johdettujen väitteiden oikeuttamista raportoitujen heilurikoetulosten sekä tähtitieteellisten havaintojen avulla. Mikään määrä semanttista kikkailua ei kumoa sitä, että Principiaa tulee luonnehtia matemaattis-fysikaaliseksi työksi. Jos tämä ei ole tiedettä, niin mikä sitten olisi? Cohen ja Smith myös huomauttavat tarkasti, että Principian vallankumouksellinen rooli oli juuri siinä, että sen myötä filosofia ja empiirinen tiede alkoivat erkaantua toisistaan. Se myös asetti perinteisen metafysiikan ”ensimmäisen filosofian” auktoriteettiaseman kyseenalaiseksi.

En kuitenkaan pidä Grantin, Cohenin ja Smithin analyysejä kokonaisuudessaan vakuuttavina. Katson, että niihin sisältyy kaksi epäkohtaa. Heidän analyysinsä 1) antavat liian kapean kuvan varhaismodernin aikakauden luonnonfilosofisen tutkimuksen sisällöistä, tavoitteista ja laajuudesta, sekä 2) olettavat liian jyrkän eron tieteen ja filosofian välille. Johtopäätöksenä väitän, että Newtonin Principia on parhaiten ymmärrettävissä ‒ teoksen otsikon mukaisesti ‒ luonnonfilosofiseksi työksi.

1) Varhaismoderni luonnonfilosofia ja ”filosofia”-sanan merkitys Newtonin aikana

Isaac Newtonin patsas Trinity Collegen kappelissa Cambridgessa. Kuva: Peter@Flickr.com.

Varhaismodernilla aikakaudella termi ”tiede” (lat. scientiae ja sen ital. ja ransk. sukulaissanat) edusti todistettavissa (engl. demonstrable) olevaa tietoa, kuten matematiikkaa, jonka monet katsoivat tarjoavan ehdottoman varmaa tietoa (Hatfield 1996, 495). Termiä ”filosofia” käytettiin lähempänä sitä merkitystä, jonka me nykyään osoittaisimme ”tieteelle”.

Ephraim Chambersin sanakirja vuodelta 1728 (803) käsittää sanan ”filosofia” (philosophy) tarkoittavan ”tiedettä” lähellä sanan nykymerkitystä, nimittäin luonnontieteitä (natural philosophy), joihin kuuluivat esimerkiksi tähtitiede, anatomia ja kasvitiede, ja ihmis/yhteiskunta/talous/historia tieteitä (moral philosophy).

”Luonnonfilosofia”-termin merkitys eroaa tutkimusalansa laajuuden puolesta ”luonnontieteestä” ja ”fysiikasta”. 1600- ja 1700-lukujen filosofit ja luonnontutkijat, kuten Newtonin lisäksi esimerkiksi René Descartes (1596‒1650), Robert Boyle (1627‒1691) ja G. W. Leibniz (1646‒1716), sisällyttivät julkaistuihin töihinsä nykymielessä ymmärrettyä erikoistunutta luonnontiedettä laajempia sisältöjä.

Heidän luonnontutkimuksensa käsitti esimerkiksi planeettojen liikeradat, aineen ja syy‒seuraussuhteen luonteet, tyhjiön olemassaolon mahdollisuuden, mutta myös monia ihmiseen liittyviä tutkimuskysymyksiä, kuten ihmisen mielen ja sielun luonne. Lisäksi he pohtivat töidensä keskeisissä kohdissa, millä tavalla luonto kertoo jumalallisesta Luojastaan (Janiak 2014, 18‒19).

Myös Newtonin luonnonfilosofinen työ ylittää laajuudessaan nykymielessä ymmärretyn luonnontieteen, tai tarkemmin fysiikan. Tämän osoittamiseksi olisi tietysti helppoa viitata hänen aikanaan julkaisemattomiin alkemiaa ja raamatullista eksegeesiä koskeviin teoksiinsa. Niistä on nähtävissä, kuinka Newtonin tutkimustyön kiinnostuksen kohteet olivat matematiikkaa ja empiiristä tiedettä laajemmat. Kuitenkin nimenomaan Principian toinen (v. 1713) ja kolmas (v. 1726) painos itsessään osoittavat, että filosofialla on erottamaton rooli hänen luonnonfilosofian kokonaisprojektinsa kannalta. Tämä on nähtävissä etenkin syy‒seuraussuhteen sekä absoluuttisen ajan ja avaruuden käsitteissä, sekä myös työn menetelmällisiä valintoja perustelevissa argumenteissa.

2) Tieteen ja filosofian suhde Principiassa

Newtonin luonnonfilosofian tausta on paikannettavissa osittain myöhäiskeskiaikaiseen aristoteeliseen luonnonfilosofiaan. Sen olennainen kanta on, että luonto on järjestynyt syy‒seuraussuhteiden mukaisesti. Syyt ovat ontologisesti , eli olemassaolon suhteen ensisijaisia seurauksiin nähden, mutta seuraukset ovat episteemisesti, eli tiedollisesti ensisijaisia syihin nähden. (ks. Ducheyne 2012, luku 1.) Newtonin dynamiikka perustuu ajatukselle, jonka mukaan voima on kappaleiden liikkeiden muutoksien todellinen syy. Voimat liikkeen muutoksien syinä eivät ole kuitenkaan havaittavissa. Tietomme syistä perustuvatkin Newtonin mukaan havaittuihin ja mitattavissa oleviin liikkeen muutoksiin.

Ajatusta voi havainnollistaa seuraavalla esimerkillä. Heitän kivenmurikan suoraan eteenpäin. Newtonin ensimmäisen lain mukaan kappaleen tulisi jatkaa suoraviivaisesti liikettään eteenpäin. Kiven lentorata muodostaa kuitenkin likipitäen paraabelin, koska Maan vetovoima vaikuttaa siihen. Kivi lopulta pysähtyy, koska ilmanvastus ja kitka pysäyttävät sen. Newton ajattelee, että voimme tietää havaittujen seurauksien (kiven liikkeen muutokset) perusteella, että niillä on tietty yhtenäinen syy (painovoima).

Painovoima on Principiassa liikkeen muutoksien likimääräinen syy. Painovoimallekin on olemassa syy, mutta Newton karttaa tätä koskevien hypoteesien tekemistä (tarkemmin sanottuna hän ei kannata mitään tiettyä painovoiman syytä koskevaa hypoteesia). Newton katsoo likimääräisten syiden ketjun olevan äärellinen. Se päättyy kaikkein perustavimpaan ja kaukaisimpaan syyhyn, teistiseen Jumalaan (ks. etenkin Principian General Scholium).

Newton on yksiselitteinen todellisen ja suhteellisen, eli kiihtyvän ja tasaisen liikkeen, erosta: ”Syyt, jotka erottavat todelliset liikkeet suhteellisista liikkeistä ovat kappaleisiin vaikuttavat voimat jotka saavat ne liikkeelle”, kuten hän Principian ensimmäisessä määritelmiä koskevassa luvussaan kirjoittaa. ”Todellisen liikkeen”, tai kiihtyvyyden, käsite ei ole mielekäs, ellei oleteta todella levossa olevaa vertailukohtaa, jonka suhteen liike tapahtuu.

Principian ensimmäisen luvun selittävässä osassa Newton olettaa, että syy‒seuraussuhteeseen perustuvat dynamiikan lait edellyttävät absoluuttisen ajan ja avaruuden. Absoluuttinen, täysin homogeeninen, kolmiulotteinen euklidinen avaruus on olemassa itsessään, mistään muusta riippumatta. Vaikka maailmankaikkeudessa ei olisi havaitsijoita, kappaleita, tai minkäänlaisia luonnontapahtumia, tämä absoluuttinen rakenne silti säilyisi. Vastaavasti aika, toiselta nimeltään kesto, on Newtonin mukaan absoluuttinen. Se virtaa tasaisesti. Samanaikaiset tapahtumat ovat ehdottoman samanaikaisia, ja eriaikaisten tapahtumien välinen kesto on absoluuttinen. Kesto on sama kaikille havaitsijoille yleispätevästi, avaruudellisesta sijainnista riippumatta. (ks. Joutsi, Slavov, 2015, luku ”Absoluuttinen aika ja avaruus”.)

Syy‒seuraussuhteen ja absoluuttisen ajan ja avaruuden perustava rooli Newtonin Principiassa osoittaa, että työ on mitä suurimmassa määrin myös filosofinen. Vaikka sivumäärässä mitattuna suurin osa julkaisusta käsittelee määritelmistä ja luonnonlaeista johdettuja matemaattisia ja empiirisesti koeteltavia väitteitä, sisältää se myös episteemisiä, semanttisia, ontologisia, metafyysisiä sekä teologisia argumentteja ja oletuksia. Lisäksi teoksen päättelysääntöjä koskeva luku pohjustaa luonnonfilosofian menetelmiä, jossa filosofiset ongelmat induktiosta, selittämisestä, hypoteeseista sekä tuloksien luotettavuudesta että yleistettävyydestä saavat huomattavan roolin (ks. Principia, ”Rules for the Study of Natural Philosophy”).

Principia luonnonfilosofisena työnä

Vieraskynäni otsikko ”Isaac Newtonin Principia: tiedettä vai filosofiaa?” on huomiota herättävässä kysymyksenasettelussaan yksinkertaistava. Principian luonnehtiminen tieteelliseksi työksi, tai Newtonin luokittelu tieteilijäksi, on likipitäen totta.

Tällaiset luonnehdinnat kuitenkin yksinkertaistavat kokonaiskuvaa. Jyrkän erottelun tekeminen tieteen ja filosofian välillä ei tee oikeutta varhaismodernin ajan luonnontutkimuksen moninaisuudelle . Newtonin Principia ei muodosta tästä poikkeusta. Täsmällisempää on sanoa, että teos on matematiikan ja kokeellisuuden roolia korostava luonnonfilosofinen tutkimus, jossa myös teologialla on vahva asema. On myös huomattava, että myöhempiä merkittäviä fysiikan murroksia, kuten suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan kehittämistä 1900-luvun ensimmäisellä puoliskolla, edelsivät varsin samankaltaiset perustavat filosofiset ongelmat, joiden kimpussa Newton aikoinaan paini (ks. Kuhn 1996, 88).

Tämä historiallinen tausta on hyvä pitää mielessä myös nykyisissä luonnontieteen, filosofian, ja teologian suhteita käsittelevissä keskusteluissa. Tietyiltä osin filosofiaa ja tiedettä ei tänäkään päivänä voida pitää toisistaan täysin erillisinä ja riippumattomina.

Kirjallisuus:

Chambers, Ephraim. 1728. Cyclopædia, or an Universal Dictionary of Arts and Sciences, 2 volumes, with the 1753 supplement. Digitalisoitu Wisconsinin yliopiston digitaalisten kokoelmien keskuksessa.

Cohen, I. Bernard, Smith, George E.. 2002. Introduction. Teoksessa Cohen, Smith (toim.) Cambridge Companion to Newton, s. 1‒32. Cambridge: Cambridge University Press.

Grant, Edward. 2007. A History of Natural Philosophy. Cambridge: Cambridge University Press.

Ducheyne, Steffen. 2012. The Main Business of Natural Philosophy. Isaac Newton’s Natural-Philosophical Methodology. Dordrecht: Springer.

Hatfield, Gary. 1996. Was the Scientific Revolution a Revolution in Science? Teoksessa Ragep, F. Jamil, Ragep, Sally P., ja Livesey Steven (toim.) Tradition, Transmission, Transformation, s. 489‒523. Proceedings of Two Conferences on Pre-Modern Science Held at the University of Oklahoma.

Janiak, Andrew. 2015. Newton. West Sussex: Wiley Blackwell.

Joutsi, Jaakko, Slavov Matias. “Isaac Newton”. LOGOS-ensyklopedia.

Kuhn, Thomas. 1996. The Structure of Scientific Revolutions. Chicago: University of Chicago Press.

Newton, Isaac. 1999. The Principia: Mathematical Principles of Natural Philosophy. Kääntänyt latinasta englanniksi I. Bernard Cohen ja Anne Whitman, avustanut Julia Budenz. Berkeley: University of California Press.

Kuva 1: Wikimedia Commons. CC BY-SA 2.0.

Kuva 2: Peter@Flickr.com. CC BY 2.0.