Artikkeli / Miikka Niiranen / 23.1.2018

Yksi historian suurimmista fyysikoista kertoo luennossaan, kuinka metafysiikka ja teologia kuuluvat keskelle luonnontiedettä

Eräs fysiikan historian suurmies, James Clerk Maxwell, piti ensimmäisen virkaanastujaisluentonsa 25-vuotiaana Skotlannin Aberdeenissa, Marischal Collegessa. Siinä tuore luonnonfilosofian professori teroitti oppilailleen muun muassa metafysiikan keskeistä roolia fysiikan harjoittamisessa. Tässä julkaistaan ote luennosta suomeksi.

Ensin kuitenkin muutama sana historiallisen taustan hahmottamiseksi. Professorin pesti Aberdeenissa oli Maxwellin ensimmäinen vakituinen työpaikka. Hän oli sen saadessaan ehtinyt valmistua Cambridgen yliopistosta loistavin arvosanoin ja toimia siellä osa-aikaisesti opetustehtävissä. Nyt edessä oli paluu Skotlantiin.

James Clerk Maxwell nuorena Cambridgen opiskelijana, kädessään väriympyrä.

Vuonna 1855 Maxwell oli juuri ehtinyt julkaista ensimmäisen merkittävän artikkelinsa sähkömagnetiikasta, ”On Faraday’s Lines of Force”. Erityisesti juuri sähkömagnetiikka saattaisi hänet historian kirjoihin, ja hänen sähkömagnetiikan yhteydessä harjoittamansa tieteenfilosofia näkyy selvästi myös nyt virkaanastujaisluennossa, joskus toki vain sanavalintojen paljastamana.

Tekstin aluksi Maxwell jakaa luentonsa kolmeen osaan. Ensimmäinen käsittelee luonnonfilosofian (tai fysiikan) luonnetta ja rajoja. Toinen osa (jonka olen tähän kääntänyt) käsittelee luonnonfilosofian todisteiden laatua. Kolmas osa puolestaan käsittelee fysiikan suhdetta yliopistojärjestelmän muihin oppiaineisiin. Kunnon hajamielisen professorin tavoin Maxwell on unohtanut otsikoida tekstiinsä viimeisen osan, jonka alkamisen kuitenkin voi erottaa helposti.

Jos osa tekstistä vaikuttaa koukeroiselta ja vaikeaselkoiselta, se voi toki johtua käännöksen laadusta. Se voi toisaalta myös hyvin aiheutua Maxwellin omasta ilmaisutavasta. Hänet tunnettiin näet innostavana, mutta hiukan vaikeaselkoisena luennoitsijana, joka pudotti helposti oppilaansa kelkasta. Sanoilla leikittely kuului lisäksi Maxwellin harrastuksiin runouden muodossa.

Pitemmittä puheitta, tähän päättyköön johdanto, ja itse teksti saakoon puhua puolestaan:

II Sen todistusaineiston luonne, joka puoltaa näiden tieteiden oppien totuutta

”Seuraavaksi pohdimme sitä todistusaineistoa, johon fysikaaliset tieteet perustuvat. On usein esitetty kysymys, kuuluuko mekaniikka ’puhtaiden tieteiden’ (Pure Science) joukkoon. Jos liikkeen lait ovat välttämättömiä totuuksia, silloin ne, jotka kannattavat mekaniikan nimittämistä puhtaaksi tieteeksi, ovat oikeassa. Jos taas liikelakeihin päädytään vain kokemuksen kautta, silloin mekaniikkaa tulisi pitää ’sekoitettuna tieteenä’ (Mixed Science). Siinä matematiikkaa sovelletaan tosiseikkoihin, joita nimitetään tosiseikoiksi vain siksi, että ne havaitaan, ei siksi, että ne eivät edes voisi olla mitään muuta.

Hyvät herrat, te tiedätte, että on olemassa tieteenala, joka käsittelee tällaisia välttämättömiä totuuksia ja joka huolellisesti erottaa toisistaan sen, minkä täytyy olla, ja sen, mikä vain sattuu olemaan. Metafysiikan tiede ei ole mikään uusi tulokas tieteiden joukossa. Merkittävimmät filosofit ovat käyneet näiden kysymysten kimppuun varhaisimmista ajoista alkaen, ja silti pitkään näytti siltä, että kumpikaan osapuoli ei onnistunut vakuuttamaan toista. Yksi syy tähän oli, että 1500-luvulle asti molemmat osapuolet olivat väärässä. Lait, joista ne väittelivät, eivät nimittäin olleet sen paremmin välttämättömiä totuuksia kuin kokemuksen tulostakaan, vaan ne asettuivat sekä tosiseikkoja että järkeä vastaan. 1500-luvun jälkeen molemmat osapuolet seisoivat uudella ja erilaisella maaperällä, koska nyt lait, jotka he joutuivat tunnustamaan, olivat kylläkin tosia, mutteivät välttämättömiä.

Saatatte ajatella asian ytimen olevan jossakin Galileon, Keplerin ja Descartesin löydösten seassa ja että suuri käytännöllinen johtopäätös kuuluu näin: ’kerran olimme väärässä, nyt ymmärrämme, ja olkaamme siksi tyytyväisiä.’

Mutta muistutan teitä siitä, että miehet, joille olemme velkaa suurimmat matematiikan ja fysiikan löydöt, olivat metafyysikkoja. Heidän mielestään oli hyvin tärkeää määritellä todistusaineisto, jonka varaan he rakentaisivat uusia lakeja. Ja vielä merkittävämpää on se, että suurimpia ja omaperäisimpiä metafyysikkoja fysikaaliset totuudet ikään kuin ruokkivat. Vaikka Baconin fysiikan totuuksien varasto oli vähäinen, hän oli kiinnittänyt mielensä lujasti tulevaisuuden löytöihin ja ammensi viisautensa ja kaunopuheisuutensa juuri siitä tulevaisuudesta, jonka toteutumisen itse ennusti. Descartes ja Leibniz on syytä mainita pelkästään jo siksi, että muistaisimme olleen olemassa metafysiikan järjestelmiä, jotka olivat samalla tieteellisiä järjestelmiä. Itse asiassa metafysiikan puheenaiheet ovat niin tiiviissä yhteydessä luonnonfilosofian perustuksiin, että meidän tarvitsee lukea vain muutama sivu jostakin metafysiikan teoksesta, ja pääsemme oitis selville kirjoittajan fysiikan tietämyksen rajoista.

Yleensä oletetaan, että skotlantilaisilla on jonkinlainen synnynnäinen taju metafysiikasta, ja että kun heiltä käytännön argumentit loppuvat, pakenevat he korkeammalle ja läpäisemättömämmälle alueelle. Sen alueen hallitsija on välttämätön totuus ainaisessa hedelmättömyydessään, ja alueen verhoaa retoriikan paksu sumu ja sitä puolustaa julistuksen mahtipontinen jylinä.

Mitä sitten tuleekaan skottien kohtaloon, kun heiltä loppuvat puheenaiheet, niin heidän kykynsä fysiikan tutkimukseen pitäisi kyllä suojata heitä kaikilta vaaroilta. Siinä heillä nimittäin on ehtymätön varasto kiistattomia tosiseikkoja, joissa samalla näkyy metafyysisten periaatteiden vaikutus. Eivätkä sen paremmin retoriikka kuin julistuskaan auta, ennen kuin nämä metafyysiset periaatteet ovat noiden kiistattomien tosiseikkojen kanssa sopusoinnussa.

Opintojemme aikana teille kertyy runsaasti materiaalia, joka mahdollistaa hyvinkin abstraktin spekulaation. Mutta teidän täytyy muistaa, että fysiikan spekulaatiossa ei saa olla mitään hämärää tai epätarkkaa. Totuudet, joiden kanssa olemme tekemisissä, ovat kaukana sen sumun ja myrskyn yläpuolella, joka sulkee nuo totuudet rahvaan mielistä. Ja kuitenkin nuo totuudet on laskettu vakaasti maailman perustusten varaan ja ne on asetettu paikoilleen jo muinaisuudessa, kukin lukunsa, mittansa ja painonsa mukaan.

Mikään, mitä täällä käsittelemme, ei voi paeta mittakepin ja puntarin koettelua. Kaikkien suureiden tulee olla tarkkoja, ja kaikki lait tulee ilmaista tarkkojen suureiden mukaan. Näin meillä on käytössämme mahdollisimman tehokkaat keinot löytää virheitä ja äärimmäinen turva hämäryyttä ja moniselitteisyyttä vastaan.

Minun pitäisi nyt kertoa teille, mikä on mielipiteeni fysiikan lakien välttämättömyydestä: ajattelenko niiden olevan todellisia vain sikäli kuin kokeet tukevat niitä, vai uskonko, että lait ovat todellisia kokeista riippumatta? Tästä vastauksesta riippuu koko se tapa, jolla käsittelemme tieteemme perustuksia.

En usko, että ihmismieli pystyy punomaan kokoon kokonaista fysiikan järjestelmää ilman kokeellista työskentelyä. Aina, kun näin on yritetty tehdä, se on johtanut luonnottomaan ja sisäisesti ristiriitaiseen kasaan roskaa. Itse asiassa jos meillä ei ole mitään, minkä pohjalta laatia teorioita, kadotamme itsemme välittömästi siihen sumuun, josta teitä juuri varoitin.

Niin kauan kuin vallalla oli sekava idea voiman olemuksesta, ja niin kauan kuin ihmiset puhuivat kanuunankuulan voimasta, ruudin voimasta, ja niin ja niin monen paunan voimasta käsittämättä, että kullekin voimalle tarvittaisiin oma nimensä, ei tietenkään voitu päätyä minkäänlaisiin johtopäätöksiin voiman lakien suhteen.

Jos nimittäin huomaisimme jonkun kutsuvan suoraa kulmaa, neliötä ja kuutiota samalla nimellä kykenemättä erottamaan niitä toisistaan eri sanojen avulla, emme voisi odottaa häneltä näistä geometrisista olioista oikeanlaatuisia ajatuksiakaan. Mutta tiedämme, että heti kun ihmiset oppivat geometriaan kuuluvien termien todelliset merkitykset, he pystyvät ilman erehtymisen mahdollisuutta päättelemään kaikki niistä johtuvat matematiikan väittämät.

Samoin väitän, että heti kun ymmärrämme, mitä liike on ja että voima muuttaa liikettä, voimme todistaa kaikki voimaan liittyvät lait. Fysiikan korkeampiin osa-alueisiin liittyvien lakien sen sijaan voidaan tuskin sanoa olevan yhtä helposti todistettavissa. Tiedämme matemaattisesti, mitä liike on, mutta emme samalla tavalla tiedä, mitä lämpö on. Mutta voimme omaksua siitä jonkin määritelmän ja siihen sisältyvät periaatteet, joiden perusteella voimme päätellä matemaattisesti lämmöstä jotakin. Toisia tällaisia periaatteita pidämme ehdottoman välttämättöminä lämmölle, ja toisia saatamme pitää kokeiden perusteella vain todennäköisinä.

Mutta kun fysiikka edistyy, tulemme näkemään yhä enemmän, että luonnonlait eivät suinkaan ole ainoastaan mielivaltaisia ja toisiinsa liittymättömiä Kaikkivaltiuden päätöksiä, vaan että ne ovat  olennaisia osia universaalissa järjestelmässä, jossa ääretön Voima on olemassa vain paljastaakseen tutkimattoman Viisauden ja ikuisen Totuuden.

Tutkiessamme tieteen totuuksia huomaamme, että voimme sanoa paitsi ’tämä on niin ja niin’, myös ’tämän täytyykin olla niin ja niin, sillä muuten se olisi ristiriidassa totuuden ensimmäisten periaatteiden kanssa’. Ja silloinkin, kun voimme sanoa vain ’tämän pitäisi olla niin ja niin luonnon analogian mukaan’, meidän tulisi miettiä, kuinka suuren asian lausummekaan. Mehän näet julistamme tuomion luomakunnan laeista, ja sanomme niiden olevan tosia tai oikeita järjen periaatteiden mukaan. Eikö ole ihmeellistä, että ihmisen järki on asetettu Jumalan tekojen tuomariksi, ja että sen tehtävä on mitata, punnita ja laskea ja sanoa viimein, että ’ymmärrän, olen löytänyt – se on oikein ja totta’.

Ihmisellä on todellakin vain vähän tietoa yksinkertaisimmistakin Jumalan luomuksista. Esimerkiksi vesipisarassa on salaisuuksien sisällä salaisuuksia, jotka ovat meille vielä täysin tuntemattomia. Mutta sen, mitä tiedämme, tiedämme tarkasti. Tämän lisäksi näemme edessämme tarkkoja, vielä löytämistään odottavia fysikaalisia totuuksia ja luotamme siihen, että nämä salaisuudet kuuluvat samaan tiedon perintöön. Niitä ei paljasteta meille kerralla, ettemme tulisi ylpeiksi tiedostamme ja alkaisi halveksua kärsivällistä tutkimusta, vaan ne on järjestetty niin, että kun jokainen uusi totuus paljastuu, siitä tulee selvä, vakiintunut lisäys tieteeseen. Tämä lisäys on vapaa kaikesta salatusta, jota on toisaalta jäätävä myös jäljelle. Se näet osoittaa, että jokainen luomakunnan atomi on täydellisyydessään lopulta käsittämätön.

Kun katsomme ihmetyksen vallassa näihin tutkimattomiin syvyyksiin ja vaalimme huolella sitä, minkä pikkuisella luotilangallamme onnistumme saavuttamaan, meidän tulisi ihailla Hänen viisauttaan, joka on nämä salaisuudet järjestänyt. Hän on organisoinut ne niin, että löydämme ensimmäisenä sen, minkä voimme ymmärtää. Loput löydämme siinä järjestyksessä, että meillä voi olla kasvava varasto tunnettua totuutta asioista, joiden olemus on täysin ymmärryksemme ulottumattomissa.

Tällaiset pohdinnat voivat teistä joidenkin mielestä vaikuttaa ennenaikaisilta. Emmehän ole vielä edes tutustuneet näihin totuuksiin. Lisäksi työ, joka meidän niihin tutustuaksemme täytyy suorittaa, voi tuntua vieraalta tällaisia mietiskelyjä silmällä pitäen. Mutta koska se työ on joka tapauksessa vasta edessäpäin, olen käyttänyt tämän tilaisuuden nostaakseni esiin joitakin tällaisia ajatuskulkuja. Ne voivat johtaa mietteet opiskelemastamme aiheesta asioihin, joiden kanssa meillä ei tämän kurssin oppilaina ole mitään tekemistä, mutta joiden kanssa ihmisolentoina meillä on paljonkin tekemistä. Olen ohjannut ajatuksenne näihin seikkoihin mieluummin nyt, koska fysiikan lukuisat yksittäiset edistysaskeleet tulvahtavat kuitenkin nopeasti kaikkien eteen, jotka nykyaikana niistä kirjoittavat, ja niitä käsitellään yksityiskohtaisesti sen mukaan kuin kurssilla etenemme.

Olen myös katsonut tarpeettomaksi kertoa teille, että maailmamme tutkiminen on meille tietenkin ilmeinen velvollisuus, jotta voimme täyttää alkuperäisen käskyn ’ottaa valtaan maa ja vallita kaikkia luotuja’. Ne, jotka ovat vastustaneet fysiikan kaikennieleviä pyrkimyksiä, ovat tehneet niin siksi, että eksaktien tieteiden arvellaan tekevän mielen kykenemättömäksi ottamaan vastaan tosiasioita, joita se ei voi käsittää. Olen yrittänyt osoittaa, että fysiikan eriskummallinen tarkoitus on juuri johdattaa käsittämättömän rajoille ja pyytää meitä ottamaan tuo käsittämätön uskossa vastaan, kunnes koittaa salaisuuden avaamisen aika. Uskoakseni olen myös kiinnittänyt huomiota siihen virheelliseen ajatukseen, jossa päättelyä harjoitetaan vielä vahvistamattomien luonnonlakien pohjalta olettaen, että korkeammat lait, joista emme tiedä vielä mitään, voidaan ilman muuta lausua samassa muodossa kuin ne, joista jo tiedämme jotain. Kun hämärät ideat kirjoitetaan matemaattisen tai fysikaalisen argumentin muotoon, emme voi odottaa muuta kuin hämäriä johtopäätöksiä ja suurta harmia näin häväistyille matematiikalle ja fysiikalle. Epämääräiset ideat voivat toki tehdä julistuksesta maalauksellista, mutta meidän tulee varoa niitä visusti varsinkin, kun ne naamioidaan eksaktin tieteen muotoon.”

Tähän loppuu luennon toinen osa. Luentonsa päätteeksi Maxwell kuitenkin palaa toisen osan teemaan, jonka käännän lopetukseksi.

”Kun kiinnitämme huomiota uskomustemme perustuksiin, näemme myös tietomme ja järkemme rajat. Kun kuitenkin kumpi tahansa, tieto tai järki, arvioidaan suuremmaksi kuin se onkaan, tunnistamme sen kätketyn oletuksen, joka lymyää kaiken ensin niin mahtavalta kuulostavan logiikan ja retoriikan takana. Irtisanoutumalla tästä miellyttävästä ja ovelasti punotusta ihmisviisaudesta voimme omaksua sen salatun viisauden, josta tiedämme vain yhden asian: se ei ole meidän omaa viisauttamme.”

Alkuperäinen puhe on julkaistu teoksessa P. M. Harman (toim.), The scientific letters and papers of James Clerk Maxwell, vol. 1, 1846-1862, (Cambridge: Cambridge University Press, 1990), s. 419-431.

Kuva 1: Miikka Niiranen

Kuva 2: Wikimedia Commons. PD.

Ylös