Kolumni / Miikka Niiranen / 4.9.2018

Joskus oli aika, jolloin suunnitteluargumentti vahvistui jokaisen uuden luonnonlain myötä

Jos Jumala loi luonnon yhtenäiseksi ja käsitettäväksi, uusien luonnonlakien jatkuvaa löytämistä voi pitää luonnon suunniteltuna ominaisuutena. Tällainen suunnittelu ei edes periaatteessa voi kompastua “aukkojen jumala”-käsitykseen, vaan päinvastoin voimistuu luonnontieteen etenemisen myötä. Näin ajateltiin laajalti brittiläisessä tieteessä laajalti vielä 1800-luvulla.

Läpi tieteen historian tieteilijät ja filosofit ovat tasapainoilleet sen välillä, keksitäänkö havaintoihin sopivia säännönmukaisuuksia, vai löydetäänkö luonnosta sen todellisen olemuksen mukaisia lakeja.

Esimerkiksi Ilkka Niiniluoto kuvaa teoksessaan Johdatus tieteenfilosofiaan tällaisia tieteellisen instrumentalismin ja realismin mukaisen luonnonlakikäsitysten välisiä eroja (s. 238): realistien (joita tuntumani mukaan ainakin hyvin suuri osa nykyisistä luonnontieteilijöistä lienee) mukaan tieteilijän tehtävä on löytää maailman säännönmukaisuuksia kuvaavia lakeja. Nämä lait ovat a) yksinkertaisia b) selviä eli yksiselitteisiä ja täsmällisiä c) yleisiä eli informatiivisempia kuin lain erikoistapaukset d) totuudellisia eli sellaisia lakeja, jotka koskevat tieteilijän ulkopuolista, kaikkien ihmisten yhteisesti jakamaa todellisuutta.

Instrumentalistit sen sijaan, kuten fyysikot Ernst Mach ja Pierre Duhem puolestaan tyypillisesti ajattelevat, että tieteilijä ennen kaikkea keksii lakeja. Luonnonlait näet etupäässä kuvaavat maailmaa sellaisena, kuin se meille ilmenee, mutta lait eivät tavoita ”olioita sinänsä”. Esimerkiksi Duhemin mukaan (s. 232) mukaan fysikaalinen teoria on ”matemaattisten propositioiden joukko, pienestä määrästä prinsiippejä johdettu, päämääränään esittää mahdollisimman yksinkertaisesti, täydellisesti ja eksaktisti joukko kokeellisia lakeja.”

Koska lait ovat instrumentalistille perustavalla tavalla lähtöisin ihmismielestä ja koskevat ennen muuta ihmisen sisäistä ymmärrystä maailmasta, on tarkoituksenmukaista esittää ne lait juuri ihmisen oman ymmärryksen kannalta optimaalisesti. Instrumentalisteja voidaan sanoa esiintyneen tieteen historiassa hyvin pitkään, mutta ratkaisevat vaikutteensa he lienevät saaneet filosofi Immanuel Kantilta, joka eristi ”oliot sinänsä” mielestämme, joka havaitsee kaiken vain valmiiden kategorioidensa kautta.

Niiniluoto kuitenkin esittää, että kahtiajakoa kantilaisten ja realistien välillä ei tarvitse nähdä niin silloittamattomana, kuin hänen mukaansa on usein nähty. Hän tekee erottelun idealisoitujen, lainomaisten väitteiden ja todellisuuden todellisten säännönmukaisuuksien välillä. Edelliset approksimoivat jälkimmäisiä, ja lähestyvät niitä asymptoottisesti tarkempien ja uudempien lakien korvatessa vanhempia. Niiniluoto tiivistää: ”keksimällä lakeja tiedemiehet pyrkivät löytämään maailmaa koskevia säännönmukaisuuksia.”

Analogiat olivat levinneet laajalle brittiläiseen luonnontieteeseen

Mutta kuinka tällainen hyvin lyhyt ja karkea johdatus (lisätietoa janoavat kääntykööt esimerkiksi Niiniluodon teosten puoleen) monessa muodossa esiintyviin instrumentalismiin ja realismiin sitten liittyy käsitykseen Jumalan yhtenäiseksi luomasta luonnosta? Nähdäkseni Niiniluodon kanssa samankaltaisia ajatuksia esitti kiinnostavasta, luontoon liittyvästä teologiastaan tunnettu James Clerk Maxwell omissa tieteenfilosofisissa, sähkömagneettisiin kenttäyhtälöihin liittyneissä teksteissään.

Maxwellin voi sanoa olleen realisti, mutta kuitenkin arvottaneen korkealle tieteilijän roolin luonnonlakien keksimisen suhteen. Tieteenhistorioitsija Kevin Lambertin (2011) mukaan Maxwell liittyi 1850-luvulla Cambridgen yliopistossa vaikuttavaan traditioon, joka hyödynsi erilaisia analogioita eli samankaltaisuuksia ilmiöiden välillä. Esimerkiksi fyysikko William Thomsonin (lordi Kelvin) todetaan soveltaneen analogista ajattelutapaa artikkelissa, joka Lambertin mukaan aloitti Michael Faradayn sähköä ja sähkömagnetismia koskevien kokeellisten tulosten matematisoinnin.

Toisena esimerkkinä voidaan mainita Maxwellin aikalainen, matemaatikko George Boole, joka esitti vuonna 1854 julkaistussa teoksessaan Laws of Thought analogian luonnonlakien ja ihmisen ”ajatusten lakien” välillä. Jälkimmäisille eli Boolen aikaan aristotelisille syllogismeille Boole katsoi löytäneensä matemaattisen ilmiasun. Boolen motivaatio oli löytää ja perustella analogian avulla syllogismeille matemaattinen muoto monen analogioita käyttäneen edeltäjänsä tavoin. Jos luonnonlait voitiin ilmaista matematiikan kielellä, niin täytyiväthän ihmismielen liikkeetkin olla kuvattavissa samalla tavoin, kulki Boolen ajatus.

1800-luvun alun Britanniassa tieteen – ja koko todellisuuden – ykseyttä painottavassa ilmapiirissä oli luontevaa olettaa näin, varsinkin kun koko juridista ja moraaliteologista alkuperää oleva käsite ”laki” oli alunperinkin lainattu luonnontieteeseen juuri tietoisten olentojen suhteista: käsitteeseen itseensä jo sisältyi implisiittinen analogia. Eri tieteet “ehdottivat” toisille tieteille vaikkapa matemaattisia muotoiluja, jotka voivat toistua monessa osassa luontoa.

Kaiken kaikkiaan osa 1800-luvun alkupuolen analogioiden hyödyntämisen motiiveista oli poliittisia, osa filosofisia ja osa teologisia. Joidenkin analogioiden tarjoama kytkös kahden erilaisen luonnonilmiön välillä voi näyttää nykyajan lukijasta ehkä hyvinkin löyhältä, eikä lainkaan niin välttämättömältä kuin niiden alkuperäisten esittäjien mielestä ehdottomasti näytti.

Kuinka Maxwell käytti analogioita

Mutta minkälaista osaa analogiat sitten näyttelivät juuri Maxwellilla? Paitsi että Maxwell eli älyllisessä ilmapiirissä, jossa laajalti keskusteltiin analogian roolista tieteellisessä ajattelussa, hän lienee ollut 1850-luvulla tietoinen Boolen työstä ja ainakin Thomsonin ajattelusta (sillä Thomsonin analogisessa käsittelyssä olivat nimenomaan sähkömagneettiset ilmiöt). Maxwellin vuonna 1855 Cambridgen huippuopiskelijoiden väittelyseurassa Apostles’ Clubissa esittämänsä essee ”Are There Real Analogies in Nature?” käsitteleekin mielen aineessa tunnistamia lainalaisuuksia hyvin Boolea muistuttavalla terminologialla.

Maxwell keskustelee esseensä aluksi analogioiden olemassaolosta yleensä ja toteaa sen yksinkertaisen tosiasian, että mielemme ainakin rakentaa analogioita eri ilmiöiden välillä, olipa niitä luonnossa oikeasti tai ei. Maxwell näyttää aiheen edetessä olevan hyvin tietoinen kantilaisuuden vaikutuksesta tieteenfilosofiaan ja siitä, että ihmismielen enemmän tai vähemmän valmiiden kategorioiden katsottiin siinä rajoittavan ihmisen havainnoimaan vain näihin kategorioihin mahtuvia ilmiöitä tai suodattamaan ilmiöistä vain ne osat, jotka kategoriat mahdollistavat havaita.

Kantin vaikutuksen tunnustaminen käy vielä selvemmin ilmi, kun Maxwell sanoo, että ihminen ei voi havaita avaruudessa muuta kuin kolme tilaulottuvuutta ja että neljännen havaitseminen on yksinkertaisesti mahdotonta. Mutta sitten Maxwell tekee nähdäkseni kiinnostavan siirtymän Kantia vahvemman realismin puolelle ja väittää, että kun sanomme avaruudessa olevan kolme ulottuvuutta, emme ainoastaan sano neljännen ulottuvuuden havaitsemisen olevan meille mahdotonta, vaan myös, että avaruudessa todella on vain kolme ulottuvuutta. ”Tässä siis, meillä on todellinen analogia mielen perustusten ja ulkoisen maailman välillä” (s. 122), toteaa Maxwell (suom. allekirjoittanut, kursivointi Maxwellin).

Maxwell jatkaa sitten esittelemällä erilaisten syiden lajeja. Päälajeja on kaksi, tietoisten toimijoiden loogiset perusteet (reason), ja tiedottomia esineitä hallitsevat syyt (cause). Jälkimmäiset jakautuvat edelleen Newtonin mekaniikan mukaisiin voimiin (force) ja voimien pohjalle rakentuviin “elollisia rakenteita” hallitseviin, hankalasti suomennettaviin ”taipumuksiin” tai ”muotteihin” (mould).

Kun tieteilijä työskentelee, hän on ensin tekemisissä juuri ajatusten lakien eli perusteiden (reasons) kanssa, jotka ovat Maxwellille ensisijaisia siten, että ne eivät palaudu muihin syihin. Maxwell nimittääkin luonnonlakeja syiksi (cause) vain sillä perusteella, että ne ovat analogisessa suhteessa ajatusten perusteisiin (reasons) nähden: ”Nämä perusteet (reasons), kun niistä puhutaan esineiden yhteydessä, saavat nimen syy (cause), jotka ovat esineisiin ajatusten sijaan analogisesti viittaavia perusteita (reasons)”, kirjoittaa Maxwell.

Maxwellille analogia on siis tapa erottaa mielen ja aineen syyt laadullisesti erilaisiksi, ja kuitenkin samaan aikaan yhdistää ne sukulaisiksi. Näin on juuri siksi, että mielen lait ovat aineeseen palauttamista pakenevia, ainutlaatuisia syitä. Esineiden ja tietoisten olentojen välillä on kuilu, jonka ylittäminen kuitenkin onnistuu analogian (ja ehkä vain sen) avulla. Todellisuuden yhtenäisyys (josta seuraavan otsikon alla lisää) takaa sillan näiden kahden maailman välillä. Näin Maxwell näyttää lähtevän liikkeelle kantilaisten kategorioiden sisältä, mutta pyrkivän tarkoituksellisesti niistä ulos selkeästi luonnontieteen ennusteiden luonnehtimaan ihmisten yhteisesti jakamaan todellisuuteen.

Mutta minkälaisia nämä analogiat luonnossa konkreettisemmin ovat? Maxwell vastaa tähän esseensä loppupuolella, jossa hän määrittelee luonnontieteellisesti tärkeimmäksi analogian muodoksi suhteen (relation) luonnossa olevan ilmiöparin välillä. Maxwellin mukaan jotkin matemaattiset luonnonilmiöiden suhteiden samankaltaisuudet muistuttavat niin paljon toisiaan, että ilman muunlaista tietoa kahta samankaltaista ilmiötä olisi mahdoton erottaa toisistaan. Maxwellilla lienee mielessään nimenomaan erilaiset matemaattiset samankaltaisuudet eri ilmiöiden välillä, ja luultavimmin oma analogiansa sähkömagneettisten Faradayn voimaviivojen ja kehittelemänsä idealisoidun nesteen välillä, jonka hän julkaisi Apostles’ Clubin esseensä kanssa samoihin aikoihin. Kenties Thomsonin analogia Fourier’n löydöistä ja monet muutkin löydökset vaikuttivat taustalla.

Teologia realismin takaajana

Kuinka sitten Maxwell sitoo yhdeksi realismin paketiksi ajatuksensa? Miksi mielen valmiiden kantilaisuutta muistuttavien kategorioiden vastaavuus todellisuuden kanssa, eri syylajien portaittaisen rinnastuksen mahdollisuus ja luonnonlakien suhteiden samankaltaisuudet nivoutuvat yhteen?

Vastaus näyttää olevan teologinen. Tutkija Matthew Stanleyn mukaan Maxwellille tärkeä teema hänen luonnontieteellisen työn motivaatiossaan sekä filosofisessa oikeutuksessaan oli teologinen näkemys luonnon yhtenäisyydestä. Tämä yhtenäisyys ilmeni samankaltaisina lakeina luonnonilmiöiden kesken sekä niiden löydettävyydessä eli ihmismielen rakenteen ja matemaattisesti kuvautuvan fysikaalisen todellisuuden vastaavuuden kautta.

Kuinka Maxwell sitten perusteli yhtenäisyysnäkemystään? Stanleyn mukaan soveltamalla vanhaa kristillistä näkemystä ”luonnon kirjasta”. Mainitussa esseessään Maxwell toteaa, että

”Ehkä tämä ’kirja’, joksi luontoa on kutsuttu, on sivuiltaan säännönmukaisesti numeroitu. Jos näin on, niin epäilemättä johdanto-osat silloin selittävät seuraavia osia ja metodit, joita ensimmäisissä luvuissa opetetaan, oletetaan selviksi ja niitä käytetään havainnollistajina kurssin edistyneemmissä osissa. Mutta jos luonto ei ole ’kirja’ lainkaan, vaan lehti, mikään ei ole typerämpää kuin olettaa yhden osan valaisevan toista.” (Campbell & Garnett, s. 124)

Tällainen näkemys luonnosta kirjana, jonka johdanto-osat auttavat käsittämään jatkoa, sai Stanleyn mukaan Maxwellin näkemään luonnon yhtenäisyyden mahdollistaman luonnontieteen jatkuvan edistyksen olevan sen suunniteltu ominaisuus.

Tämä suunnittelun piirre on Stanleyn mukaan erilainen kuin esimerkiksi se suunnitteluargumentti, jota William Paley kannatti. Näin on siksi, että fysikaalisten syiden (eli uusien luonnonlakien) löytäminen ei periaatteessakaan voi heikentää luonnon suunnitelmallisuutta, vaan ainoastaan vahvistaa sitä. Päinvastoin, luonto on kuin systemaattinen museo, jonka tehtävä on kannustaa askel askelelta perehtymistä ”perustaviin periaatteisiin, jotka luomisen työssä ovat nähtävissä.”, kuten Maxwell sanoo virkaanastujaispuheessaan Aberdeenin yliopistossa.

Analogioita käsittelevän esseensä Maxwell päättääkin mahtipontisesti toteamalla, että ”ainoat aineen lait ovat ne, jotka mielemme täytyy valmistaa, ja ainoat lait mielessä ovat aineen sille valmistamat.”

Pidätkö lukemastasi? Jos, niin harkitse Areiopagin julkaisemisen tukemista.

Kirjallisuutta:

Niiniluoto, Ilkka. (1997). Johdatus tieteenfilosofiaan. Käsitteen- ja teorianmuodostus. Otava.

Campbell, Lewis & Garnett, William. (1997). The Life of James Clerk Maxwell, MacMillan and Co., Lontoo. Digitalisoitu kopio Sonnet Software Inc.

Lambert, Kevin. (2011). The uses of analogy: James Clerk Maxwell’s ‘On Faraday’s lines of force’ and early Victorian analogical argument. British Journal for the History of Science. 44(1): 61–88.

Stanley, Matthew. (2012). By design: James Clerk Maxwell and the evangelical unification of science. British Journal for the History of Science 45(1): 57–73.

Kuva: Rosmarie Voegtli@Flickr.comCC BY 2.0.

Ylös