Monday, 1 September 2014

Miten tiede toimii



Aristoteleen teoria alkuaineista säilytti kohtuullisen hyvin havaitut ilmiöt, vaikka teoriassa ei nykykäsityksen valossa juuri järkeä olekaan. Se on enemmän esteettinen kuin tieteellinen malli.

Iltalehden pikku uutisen (tai olisiko vanhanen, kun siihen liittyvä video on jo melkein kymmenen vuotta vanha?) mukaan pieru näkyy infrapunakamerassa. Se on ehditty julistaa jo feikiksi ja lehden toimittajaa kuulemma sekä hävettää että naurattaa.

Kun poikkitieteellistä blogia seuraa sekä vanhempia että nuorempia tieteenharjoittajia, niin kerrottakoon lähinnä nuoremmille, miten tiede, jopa poikkitiede toimii. Se kun ei ole läheskään kaikille lainkaan itsestään selvää noin luonnostaan.

Tiede tutkii vain havaittuja ilmiöitä ja asioita. Havaintoja voidaan tehdä aisteilla ja monenmoisilla laitteilla. Ilman havaintoa ei ole mitään, mitä tutkia.

Havaittu ilmiö pyritään selittämään jollain tavalla. Tätä selitystä kutsutaan hypoteesiksi. Normaalin tieteellisen proseduurin mukaan dokumentoitu havainto ilmiöstä ja sen selittävä hypoteesi julkaistaan jossain  tiedeyhteisön yhteisessä julkaisussa. Ihan käytännön syistä, sillä silloin se pääsee vertaisarvion piiriin. Kenellä tahansa, mutta erityisesti samaa ilmiömaailmaa tutkineilla on mahdollisuus laittaa havaittu ilmiö ja sen selittävä hypoteesi testiin. Jos se selviää kunnialla vertaisarviosta, niin siitä muodostuu ilmiön toistaiseksi parhaiten selittävä teoria.   

Iltalehden hömppäpalsta ei ole tieteellinen foorumi ja Iltalehden hömppätoimittaja ei liene kovin pätevöitynyt tekemään vertaisarviota kyseisen videon autenttisuudesta. Jos ensin uskoo kritiikittä ja sitten ei usko yhtä lailla ilman mitään kritiikkiä, niin kovin uskottavaa tutkivaa journalismia tuskin on tapahtunut.

Videokuvan perusteella kuitenkin väitetään, että pierupilvi näkyisi tummana infrapunakameran kuvassa. Oli foorumi mikä tahansa, niin tätä videoklippiä voidaan arvioida tieteellisin perustein. Lähinnä kai kysymys on siitä, onko se totta vai feikkiä?

Tieteessäkin harrastetaan huijausta, ei tiedeyhteisökään ole siitä synnistä vapaata. Yleensä huijaukset liittyvät maineen ja mammonan tavoitteluun. Tyypillisesti se tapahtuu havaintoja väärentämällä. Joskus taas kyseessä on selkeä pila, kuten Piltdowin ihmisen tapaus . Hyväuskoinen tiedemies joutui siinä karkean jäynän  kohteeksi.

Jos pieruvideo on väärennös, niin se luultavasti on tehty pilailumielessä. Pieruhuumorihan naurattaa aina, varsinkin toiselle väärään aikaan ja paikkaan osuva tuhnaus. On kuitenkin aika vaikeaa kuvitella, että joku tekisi tällaisen rahallista höytyä tai akateemista kunniaa tavoitellen.

Kaikkeen tieteellisen aineiston liittyy lähdekritiikki. Tässä tulee helposti ihmetelleeksi sitä, että vastaavia videoita ei ole muita. Myös vasemman käden piilossa oleminen herättää tiettyjä epäilyjä siitä, että ihan luomujauhoja ei ole tekijöiden pussissa. Jos minun pitäisi veikata, niin kyllä aika suurella kertoimella laittaisin roponi väärennöksen puolesta.

Oletetaan nyt kuitenkin, että video olisi aito ja autenttinen kuvaus pierevästä ihmisestä turvatarkastuksessa infrapunakameralla kuvattuna. Olisiko havaittu ilmiö jotenkin selitettävissä tunnetulla fysiikalla?

Jo antiikin Kreikassa oli silloisilla tieteilijöillä periaate, että selityksen tuli säilyttää ilmiö. Selitys ei saa siis olla sellainen, että se ikään kuin kadottaa ilmiön. Kirjassa Sateenkaari (Mäkelä, Suvanto, 1987, Otava) on useita esimerkkejä, miten tiedemiehet kautta vuosisatojen eksyivät sateenkaaren synnyn selityksistä pelkästään siitä syystä, että heidän selityksensä eivät edes säilyttäneet ilmiötä, sen selittämisestä nyt puhumattakaan.

Tästä näkökulmasta pierun näkyminen tummana infrapunakameran kuvassa on mahdollista, koska sille löytyy ilmiön säilyttävä fysikaalinen selitys. Tästä edellisessä bloggauksessa.

Se, että kameran videokuvalle löytyy ilmiön säilyttävä selitys, ei tietenkään todista sitä millään muotoa oikeaksi.  Hyvä väärennös voi olla uskottavampi kuin huono aito.

ps. 3.9.2014

Vastauksena kysymykseen koskien pierun lämpötilaa täytyy vielä hieman selventää lämpökameran toimintaa. Lämpökamera mittaa lämpötilaa ns. mustan kappaleen säteilyn aallonpituusjakauman perusteella. Aineen täytyy olla tarpeeksi tiheää, jotta systeemi toimisi. Siis kiinteää ainetta tai nestettä. Kaasu normaalipaineessa on liian harvaa, joten kaasun lämpötilaa ei tällä tavalla voida mitata. 

Tähdissä aine on kaasumaisena plasmana, mutta se on niin tiheää, että tähden lämpötilan mittaus onnistuu sen aallonpituusjakauman perusteella. Niin ne on mitattukin. 

Kaasu voi kuitenkin absorboida säteilyä, kuten kasvihuone kaasut tekevät infrapuna-alueella. Siksi nämä kaasut näkyvät sopivalla ip-kameralla kuvattuna tummina säteilevää taustaa vasten. Mittauksen aallonpituusalue voidaan tehdä niin kapeaksi, että kameralla on mahdollista tunnistaa mitä ainetta kuvassa näkyvä kaasu on. Kullakin kaasulla kun on omat karakteristiset absoptiotaajuutensa tai -aallonpituutensa, mikä on saman asian toinen näkökulma. 

Täällä on varsin havainnollinen video ip-kameran toiminnosta. Kynttilän liekin kuumuus näkyy, koska liekki sisältää hehkuvia nokihiukkasia. Sen sijaan kuuma ilman kynttilän yläpuolella on ip-kameralle täysin näkymätöntä. 

Mikä tieto on turhaa ja minnekään johtamatonta? Sitä on mahdotonta tietää etukäteen. Tieto on kuin ovi, joka aukenee huoneeseen, josta taas aukenee uusia ovia uusiin huoneisiin. Jopa virheellinen tai ainakin epäilyttävä tieto, kuten musta pierupilvi tai uutistuhnu,  kuten eräs kommentoija sanoi voi johtaa rohkean oven avaajan hänelle aivan uuden tiedon lähteille. Kuten minut. Infrapunakameraa todellakin käytetään silmälle näkymättömien ja nenälle haisemattomien kaasuvuotojen havaitsemiseen. (Alla olevassa videossa ei ole ääntä, mutta klikkaammalla YouTubeen tästä tai videosta itsestään voi lukea engalnninkielisen selityksen asialle.) 

4 comments:

  1. Kirjoitat " Jo antiikin Kreikassa oli silloisilla tieteilijöillä periaate, että selityksen tuli säilyttää ilmiö" En epäile, etteikö asia olisi näin. Päinvastoin, minua on aina kiehtonut tieto siitä, mihin antiikin viisaat pystyivät pelkällä päättelyllä, silloinkin kun he ovat olleet hakoteillä.

    Vaikka poikkean näkökulmastasi ytimestä, olen utelias lukemaan lisää antiikin viisaiden näkemyksistä.

    ReplyDelete
    Replies
    1. Tässä voin suositella em. kirjaa Sateenkaari. Se kun on pääosin Sakarin kynästä, vai olisiko Mikro-Mikko I:stä lähtöisin. Sen voi tilata Helmetin kautta. Myös Antikvaarista voi kokeilla. Siellä sitä on sillon tällöin myynnissä. Yhden ilmiön tutkimuksen historiallinen pitkittäisleikkaus antaa hyvän kuvan luonnontieteiden kehityksestä yli 2000 ajalta. Filosofiasta kokeelliseksi tieteeksi.

      Mielenkiintoinen nykyajan näkökulma asiaan on Tieteessä tapahtuu -lehdessä useassa numerossa ollut Himanka vs. Enqvist debatti. Jos jaksaa kahlata lävitse Juha Himangan pitkäpiimäiset retoriset filosofiset kirjoitukset, niin saa hyvän kuvan nykyfysiikan selitysvoiman ylivoimasta filosofisiin pähkäilyihin verrattuna. Enqvistin purevat vastakommentit ovat Karia parhaimmillaan. Debatti löytyy googlaamalla herrojen nimellä. Ei kyllä yhdestä paikkaa.

      Delete
  2. Eihän Esim. Higgsin hiukkasta oltu havaittu, vaikka sitä jo tutkittiin.

    ReplyDelete
    Replies
    1. Havainnot johtivat ennusteeseen hiukkasen olemassa olosta. Sitä ei suinkaan löydetty sattumalta kuten penisilliini homehtuneesta petrimaljasta. Sen löytämiseksi rakennettiin Cerniin miljardeja euroja maksanut hiukkaskiihdytin.

      Delete