Vantaan rotaryklubi27. 02.(06.03.) 2014

Aarne Pehkonen

Tieteellinen tutkimus ja sen tulosten vaikutus

maailmankuvaamme ja jokapäiväiseen elämäämme

Tieteellinen tutkimus, mitä se on

• Tieteellisen tutkimuksen tavoite on tuottaa tietoa, joka selittää ympärillämme olevaa maailmaa ja sen ilmiöitä

• Tieteellistä tutkimuksessa tuotetun tiedon on oltava – Totta – Uutta– Tulos on julkaistava siten, että tiedon oikeellisuus

voidaan tarkistaa jälkikäteen

• Mikä tieto on totta– Hyvin (= loogisesti ja aukottomasti) perusteltu tai

toteen näytetty (= hypoteesi osoitettu kokeellisesti oikeaksi) käsitys ko. asiasta

Tieteen lyhyt historia• Länsimaisen käsityksen mukaan tiede on saanut

alkunsa muinaisessa Kreikassa ja levinnyt sieltä Rooman valtakunnan mukana saaden aikanaan vaikutteita arabialaisesta kulttuurista. – Alkuajan nimiä Sokrates, Platon, Aristoteles,

Eukleides, Pythagoras ja Arkhimedes– Kirjoitustaito oleellinen osa tieteen kehitystä

• Luontoa on tarkkailtu jo paljon ennen heitä (tietoa tarvittiin mm. maataloutta varten) ja tieto on siirtynyt ennen kirjoitustaitoa sukupolvelta toiselle perimätietona

Tiedon oikeellisuuden reunaehdot

• Tutkimustieto on aikansa ”lapsi”. Ennemmin tai myöhemmin osa tuloksista todetaan joko vääräksi, epätarkaksi tai päteväksi vain tietyllä rajatulla alueella– Geosentrinen heliosentrinen maailmankuva ➔

kosmologinen maailmankaikkeus➔– Maapallon ympärysmitta ennen Kolumbuksen

matkaa– Newtonin (yleinen) painovoimalaki:

F= G(m1m2)/ r2, gn= 9.80556 m/s2

Eri aihealueiden tutkimuksen tuottaman tiedon oikeellisuus ja tarkkuus

Tieto kohteesta on

Tutkittavat kohteet ovat

Määräytyneitä ja varmoja

Määräytymättömiä ja epävarmoja

Varmaa

Jotenkin varmaa

Epävarmaa

Eksaktit tieteet

Yhteiskuntatieteet ja historia

Tulevaisuuden tutkimus

Lähes varmaa Luonnontieteet

Miten käsityksemme meitä ympäröivästä maailmasta on kehittynyt

• Ihmiset ovat pohtineet ilmeisesti koko olemassaolonsa ajan ympärillään näkemäänsä maailmaa– Kansanperinteessä ja mytologiassa maailman

synnystä on eri paikkojen kulttuureissa yllättävän paljon samanlaisia piirteitä

– On pidetty maapalloa ”pannukakkuna”, vaikka useat oman ajan havainnot olivat sitä vastaan

– Ainakin osalle Vanhassa testamentissa kuvatuille tapahtumille on olemassa luonnollinen selitys, vaikka itse kuvaus on epätarkka (esim. vedenpaisumus)

– Uusin tutkimus on selittänyt paljon, mutta uusi tieto tuo uusia avoimia kysymyksiä

Miten käsityksemme maailmasta on kehittynyt, jatkuu…

• Jo alkeellisten havaintovälineiden käyttöönotto toi tilanteeseen runsaasti uutta tietoa– Mikroskooppi– Kaukoputki– Kulmamitta

• Perustutkimus avasi tietä uusille sovelluksille– Matematiikka – Fysiikka

• Mekaniikan peruslait (Newton 1687)• Sähköopin perusteet (Franklin, Volta, Ampere, Farady, Ohmin laki

1826)• Magnetismi (Maxwell´in yhtälöt 1861-1862)

– Kemiassa alkuaineiden ja molekyylien tunnistaminen ja lopulta atomin rakenteen tunnistaminen

– Biologia– Genetiikka

Tieto on valtaa, mutta sitä pidettiin myös vaara

• Alkuaikoina ”tietoa” oli vain harvoilla ja valituilla.• ”Oikeana pidetyn” tiedon varaan rakentui

järjestelmiä, jotka– Estivät uuden tiedon tuottamista (esim. Aristoteleen

käsitys luonnosta esti pitkään uudet kokeet).– Loivat järjestelmiä, jotka vaalivat hyväksytyn tiedon

”puhdasoppisuutta” – Tallensivat tietoa omiin tarkoituksiinsa sopivaan

muotoon ja jättivät tallentamatta siihen sopimatonta

Tietoa pelätään ja väärinkäytetään myös nykyään

• Osatotuuksien käyttö hallinnollisten ratkaisujen perusteena (lukuisia esimerkkejä mm. liikenne- ja ympäristöpolitiikassa)

• Evolutionäärinen kehitys kontra luomisoppi• Poliittisten (etenkin talouspoliittisten) päätösten

valmistelu– Päätösten perusteena olevia laskelmia ja niissä

käytettäviä lukuja ei anneta julkisuuteen– Osatotuuksien ja muunneltujen totuuksien käyttö

• Myös tutkijat itse ovat syyllistyneet väärinkäytöksiin– Tarjoilee totuutena virheelliseksi tietämäänsä tulosta– Julkaisee ominaan muiden tuloksia

Tunnetuimpia tutkimuksen ”bluffeja”• Hollantilainen sosiaalipsykologian professori Diederik

Stabel– Muutti ensin aineiston arvoja siten, että tilastoanalyysi antoi

halutunlaisen tuloksen. ”Maailma on taas järjestyksessä”– Lopulta teki tutkimusta täysin keksityillä aineistoilla– Käryn käytyä hän kirjoitti v. 2012 julkaistun ”tunnustusteoksen”

• Korealainen Hwang Woo-su– Julkaisi Sciencessa v. 2004 artikkelin, jossa kertoi

kloonanneensa ihmisalkion.– Toiminta oli tieteen etiikan vastaista– Tulos paljastui keksityksi, vaikka laboratoriotutkimuksia oli tehty

• Englannista v. 1912 löydetty ns. Piltdownin ihminen– Kallo oli kasattu ihmisen pääkallosta, orangin leuasta ja

simpanssin hampaista. Petos paljastui v. 1953– Tekijästä ei ole täyttä varmuutta, suurin epäilty on

harrastelijageologi Charles Dawson (=> dawsonin ihminen), mutta epäiltyjä on useita muita

Tunnetuimpia tutkimuksen ”bluffeja”, jatkuu….

• A.I. Virtasen, v. 1945 kemian Nobel-palkinnon saajan, laboratoriossa paljastunut huijaus– Ryhmän nuorempi tutkija Laine väärensi mittaustuloksia siten,

että ne vastasivat esimiehen toiveita. – Hänen vilppinsä havaittiin Nobel juhlan aikana.– Asia vaiettiin tiukkaan, mutta vuosien päästä Virtasen työtoveri

Karstöm puhui ensi kerran asiasta julkisuudessa

• Torofim Lysenko (1898 -1976). Aktiivinen julkaisuaika 1920 -1964– Kasvinjalostaja, joka yritti osoittaa kokeillaan, että olosuhteiden

muutos muuttaa perimää, ts. Mendelin lait eivät pidä paikkaansa– Josef Stalin suosikkibiologi. T.L.:n oppien mukaisesti oli

mahdollista luoda ”Homo sovjeticus”.

Suuria käsitystämme mullistaneita tieteellisiä löytöjä ja julkaisuja

• Geosentrisestä maailmankuvasta heliosentriseen maailmankuvaan– Ajatus ollut jo esillä helleenisellä ajalla– Kirkko tukahdutti nämä ajatukset– Asia löydettiin uudelleen

• Kopernikus 1473• Kepler 1595• Galileo Galilei 1632

• Heliosentrisestä maailmankuvasta alkuräjähdykseen, mustiin aukkoihin ja kosmologiaan– Albert Einstein, yleinen suhteellisuusteoria, E= mc2

– Stephen Howking: A Brief History of Time (v. 1984)• Luomiskertomuksesta lajien syntyyn

– Charles Darwin teos, Lajien synty 1835 ja sen viimeinen 6. painos 1871. Siinä ensimmäisen kerran sana evoluutio

Suuria käsitystämme mullistaneita tieteellisiä löytöjä, jatkuu… (nämä tulokset eivät koskettaneet ”rahvasta”)

• Elollisten olioiden tieteistä biologiaan ja molekyyli-biologiaan

– Aristoteles: alemmat ja korkeammat eliöt– Harvey löysi verenkierron ja selitti sydämen toiminnan 1616, 1628 (kirja)– Carl von Linné: Systema Naturae v. 1735, Biologian tieteellinen vallankumous– Mendel, perinnöllisyystieteen alku, ns. Mendelin lait v.1866 – Lawmark ja Treviranus käyttivät toisistaan tietämättä v. 1902 ensimmäisen kerran

sanaa biologia– Geenit tunnettiin jo 1940 luvun lopulta alkaen, mutta vasta 1960- 1970-lukujen

vaihteessa niiden toimintaa alettiin ymmärtää

• Alkemiasta kemiaan– Kemian alkeita ilman pätevää teoriataustaa jo muinaisessa Egyptissä ja

Mesopotamiassa 4000 eaa.– Empendoksen alkuaineet (400 luku eaa.): maa, vesi, ilma ja tuli– Aristoteles (n. 350 eaa.) : alkuaineet, joita voi muuttaa toiseksi– Lavoisier 1760-luku. Nykyaikaisen kemian isä. Käytti sanaa alkuaine sen

nykyisessä merkityksessä

Jo kauan tieteessä tunnettujen asioiden hyväksyminen ”totuudeksi” on joillekin

vaikeaa• GMO versus perinteisillä tavoilla aikaansaatu

geenimuunnos• Evolutionäärisen kehityksen kieltäminen tai sen jättämien

ilman huomiota – Uskominen lajien synnyssä sanatarkasti luomiskertomukseen– Ihmisen käyttäytymisen selittäminen ilman evoluution

vaikutuksia• Luottaminen ns. uskomustietoon

– Vaikeiden tartuntatautien rokotusten vastustaminen• Tietämättömyys biologian perusasioista

– Raskaana olevat nuoret tytöt luulevat olevansa neitsyitä• Tietämättömyys luonnontieteen keskeisistä perusteista

– Voiko hiilidioksidia käyttää polttoaineena ?

Mitä tutkimustulokset kertovat maailmastamme

• Kuva maailman synnystä ja iästä ovat tarkentuneet avaruusluotaimien avulla saadulla tiedolla– Maailman ikä 13,82 mrd. vuotta– ”Tyhjästä on paha nyhjästä” ei pidä paikkaansa avaruudessa,

jossa positiivisen ja negatiivisen energian summa on nolla– Meille koulussa opetettu kuva maailman synnystä on

”kuvaannollinen”

• Cernissä on pystytty näyttämään toteen teoreettisten laskemien edellyttämän Higgsin bosonin olemassaolo.– Tarve siihen havaittiin laskelmissa jo v. 1964 – Sen mukaan otto laskelmiin täyttää alkuräjähdyksen jälkeistä

kehitystä kuvaavassa teoriassa muuten olevat aukot– Sen olemassaolo tekee teoriassa mahdolliseksi alkuräjähdyksen

suunnan nopean muuttumisen

Tieteellisen tutkimuksen tulosten vaikutukset nykypäivän elämäämme

• Vaikutukset tulevat selvimmin esille soveltavan tutkimuksen mahdollistamina teknologisina ratkaisuina. Sovellukset eivät kuitenkaan olisi olleet mahdollisia ilman edeltävää perustutkimusta (ns. generinen tutkimus)

• Rajanveto keksinnön ja soveltavan tutkimuksen tuloksen välille on vaikeaa. Keksinnöillä suuri vaikutus elämäämme (esim. Edisonin keksinnöt, hän eli v. 1847 -1931)

• Vaikka Newtonin painovoimalaki on todettu vain erikoistapauksena paikkansa pitäväksi, siihen perustuvat sovellutukset toimivat tässä meidän ”erikoistapauksena” olevassa maailmassamme.

Elämäämme merkittävästi vaikuttaneita tutkimustuloksiin perustuvia muutoksia

• Kansanterveyden paraneminen– Terveellisempi ravinto ja terveemmät elintavat– Vaikeiden sairauksien uudet hoitomahdollisuudet– Tartuntatautien ennaltaehkäisy rokotuksin

• Informaatio- ja viestintätekniikan kehitys– Tiedonvälityksen lähes reaaliaikaisuus ja globaali kattavuus

(muutamin poikkeuksin)– Tietokoneiden koko, laskentateho muistikapasiteetti ja hinta– Some

• Koneellistaminen, automaatio ja robotisaatio• Tuottavuuden kasvu ja elintason nousu• Globalisaatio

Merkittävimmin elämäämme ja nykymaailman tilaan vaikuttaneet

keksinnöt

• Maanviljelys• Kreikkalainen tuli• Keksimisen merkityksen keksiminen• Sähkö• Atomipommi• Rokotus ja antibiootit• Mikropiirit

Odotettavissa olevia tutkimustuloksiin perustuvia suuria muutoksia

• Synteettinen biologia• Molekyyliproteesit• Tekniset laitteet osaksi perinteistä biologista prosessia

– Brasilian jalkapallon mm-kisojen avauspotkun ampuu liikuntakyvytön nuori

– Kuulon ja näön palauttaminen elektroniikan avulla • Suolistobakteerien aineenvaihduntatulokset vaikuttavat siihen, miten

aivomme reagoimme stressiin• 3D-tuostus• Uusi proteiini voi nuorentaa vanhan sydämen• Röntgenlaserilla on onnistuttu kuvaamaa fotosynteesi• Olivatko komeetat maapallon elämän ”postipoikia” ?• Enkelit olivat miehiä ja muodostivat taivaallisen sotajoukon• Etiikasta kehittyy tiede, joka tutkii moraalisia totuuksia samaan

tapaan kuin fysiikka luonnonilmiöitä (SK 10.1.2104, Järki voittaa)

Nykyisen tutkimuksen ongelma tiedon sovellettavuuden kannalta

• Yhä syvemmälle entistä kapeammalla aihealueella– Pääosa tutkijoista on erikoistunut hyvin kapealle aihealueelle– Uusi tieto ”maksaa” entistä enemmän – Tarvittaisiin synteesiä yli kapeiden erikoisalueiden

• Helpot ongelmat on jo ratkaistu. Esille tulevat kysymykset ovat vaikeita ja monimutkaisia– Tarvitaan kokonaiskuvan rakentavaa systeemiajattelua,

erikoisryhmien välistä yhteistyötä ja kykyä tavoitelähtöiseen optimointiin

Jos kysymys on väärin asetettu on vastus väärä, vaikka se olisi oikea ko. kysymykseen

Tutkimustiedon käyttöön liittyviä ongelmia

• Tietoa on paljon ja monenlaista– Mistä löytyy tarvitsemani tieto– Tietolähteen luotettavuus

➔Informaatioähky ja sen seuraukset• Miten hyvin löydetty tieto sopii vastaukseksi omaan

kysymykseeni• Perustutkimuksen ja soveltavan tutkimuksen eriytyminen

– Vaikeus muokata perustutkimuksen tutkimustuloksia käytännön ratkaisujen perustaksi

• Ongelmien laajuus ja monialaisuus versus uuden tutkimustiedon syvällisyys ja kapea-alaisuus

• Oma alan teoriatausta– Miten hyvin siihen on istutettavissa ongelmien ratkaisuun

sopivaa uutta tietoa• Median ns. ”päivystävien dosenttien” avulla harjoittama

tiedonvälitys

Kiitos mielenkiinnosta

Järki voittaa(SK 10.1.2014)

Ihmiskunnan moraalisen tilan paraneminen on viime vuosikymmenien

vaietuin tieteellinen löytö