Tässä blogikirjoituksessa tarkastelemme tieteen absoluuttisena totuutena pitämämme uskon taustaa ja sen rajoituksia tieteen historian ja kvanttimekaniikan esimerkkien kautta.
Ihmiskunta on pitkään pyrkinyt selittämään ympärillään olevia ilmiöitä. Ennen nykyaikaa luotimme pääasiassa Jumalaan, mutta modernin tieteellisen vallankumouksen jälkeen olemme alkaneet selittää asioita löytämiemme luonnonlakien perusteella. Nykyaikana tiede on jumaloitunut. Kun kohtaamme jotain, mitä emme tiedä tai ymmärrä, on tullut yleiseksi kysyä tiedemiehiltä. Tämä on samanlaista kuin esimodernin ajan ihmiset kysyivät Jumalalta kaikesta tai kysyivät papeilta, jotka pystyivät kommunikoimaan Jumalan kanssa. Siksi jotkut ihmiset kutsuvat tiedemiehiä 21-luvun papeiksi. Näin ei kuitenkaan ole. Tässä artikkelissa tarkastelemme kvanttimekaniikan kehitystä poistaaksemme tieteeseen kohdistuvat ennakkoluulot ja ymmärtääksemme, mitä tiede on.
Kvanttimekaniikka sai alkunsa 19-luvun lopulla ja 20-luvun alussa. Tuolloin, Maxwellin sähkömagneettisen teorian valmistuttua, tiedemiehet olivat niin tyytyväisiä saavutuksiinsa, että he sanoivat, ettei fysiikan alalla ollut enää mitään tutkittavaa. Tämä johtui siitä, että sähköisiä ja magneettisia ilmiöitä voitiin selittää integroidusti. Pian havaittiin kuitenkin ilmiöitä, joita ei voitu selittää olemassa olevilla teorioilla, ja tiedemiehet pyrkivät ratkaisemaan niitä monin tavoin. Yksi edustavimmista esimerkeistä on mustan kappaleen säteilyilmiö. Musta kappale viittaa kappaleeseen, joka ei heijasta valoa lainkaan, mutta kaikki kappaleet lähettävät valoa lämpötilastaan riippuen. Mitä korkeampi lämpötila, sitä enemmän energiaa vapautuu, ja mitä matalampi lämpötila, sitä vähemmän energiaa vapautuu. Tuolloin tiedemiehet eivät kyenneet selittämään tätä ilmiötä matemaattisesti.
Tämän ongelman ratkaisi Max Planck. Hän ymmärsi, ettei sähkömagnetismissa ollut ongelmaa, mutta ongelma oli yleisessä käsityksessä. Planck esitti hypoteesin, että energia ei virtaa jatkuvasti, vaan se jaetaan tiettyihin yksiköihin. Fysiikassa tätä kutsutaan kvantisoinniksi. Vaikka tämä oli vastoin intuitiota, se on nyt hyväksytty vakiintuneeksi teoriaksi. Syy siihen, miksi emme voi helposti havaita tätä jokapäiväisessä elämässämme, on se, että kvantisoidut yksiköt ovat niin pieniä. Planckin kvanttihypoteesin pohjalta kvanttimekaniikka alkoi kehittyä tosissaan.
Vaikka kvantisointi on kvanttimekaniikan alkuperä, se ei ole kvanttimekaniikan tärkein käsite. Kvanttimekaniikan ainutlaatuiseksi tekee epävarmuuden periaate. Epävarmuuden periaatteen mukaan kappaleen sijaintia ja nopeutta ei voida mitata tarkasti samanaikaisesti. Tätä ei voida havaita makroskooppisessa maailmassa, mutta mikroskooppisessa maailmassa on mahdotonta tietää sekä kappaleen absoluuttista sijaintia että nopeutta epävarmuuden vuoksi. Kvanttimekaniikassa kappaleen sijainti ilmaistaan todennäköisyytenä, ja selitetään, että ennen havainnointia kappaleella on samanaikaisesti useita tiloja. Tätä Schrödingerin kissasta tunnettua käsitettä on vaikea hyväksyä maalaisjärjenä.
Monet tiedemiehet eivät hyväksyneet kvanttimekaniikan probabilistista tulkintaa, mutta se on nyt hyväksytty standarditeoriaksi. Tämä voidaan ymmärtää, kun tarkastellaan tieteen perimmäistä tarkoitusta. Monet ihmiset ajattelevat, että tieteen tarkoituksena on ymmärtää täysin luonnonlait, mutta tieteen pohjimmainen tarkoitus on selittää luonnonilmiöitä. Tiedemiehet keskittyvät selittämään luonnonilmiöitä, mutta he eivät pysty selittämään, miksi tällaiset lait ovat olemassa. Newtonin liikelait ovat vain lukuisten kokeiden kautta saatuja johtopäätöksiä, eikä kukaan tiedä, miksi ne ovat päteviä. Sama pätee kvanttimekaniikkaan.
Tiede on tieteenala, joka luo viitekehyksen luonnon selittämiseksi. Kun löydetään tästä viitekehyksestä poikkeavia ilmiöitä, luodaan uusi viitekehys. Tiedemiehet ovat eri asia kuin papit. Papit selittävät kaikkien ilmiöiden syyt, mutta tiedemiehet eivät aina pysty tunnistamaan syitä. On ilmiöitä, joita edes tiedemiehet eivät ymmärrä, ja selittäessään tällaisia ilmiöitä he joskus sisällyttävät henkilökohtaisia spekulaatioitaan. Siksi ei ole oikein uskoa kaikkea, mitä tiedemiehet sanovat ehdoitta. On tärkeää tehdä päätöksiä useiden tiedemiesten mielipiteiden perusteella. Toivon, että luet tiedemiesten haastatteluja ja kolumneja tunnustaen samalla tieteen tarkoituksen ja rajoitukset.
