maanantai 31. maaliskuuta 2014

Sivistynyt insinööri

Lainasin juuri kirjastosta kokoelman Mikko Niemen kirjoituksia, otsikolla ”Sivistynyt lääkäri”. Halusin ehkä tietää, millainen on sivistynyt lääkäri. No, ainakin vakuutuin siitä, että Mikko Niemi oli sivistynyt lääkäri. Mutta minut pysäytti juuri tuon kokoelman nimen antanut tarina. Niemi kertoi, kuinka eräs lääketieteen suuria nimiä, kanadalainen lääkäri sir William Osler (1849-1919) esitti, että lääkärikoulutukseen tulisi sisällyttää kaunokirjallisuutta. Hän oli myös pohtinut, millainen olisi luettavaksi suositeltavien teosten lista. 
 
No miksikä ei. Ovathan lääkärit monella tapaa kosketuksissa sairauksistaan hämmentyneiden ja kärsivien ihmisten ja heidän omaistensa kanssa. Miksei hyvän lääkärin pitäisi olla myös hyvä ihminen? Ehkä hyvää kirjallisuutta lukemalla voisi oppia ymmärtämään edes hieman paremmin ihmisenä olemisen monia puolia. Muistin myös edesmenneen hyvän ystäväni, joka oli syöpälääkäri. Hän oli hyvä ihminen - sen parempaa luonnehdintaa en ikinä voisi hänestä keksiä. Ja hänkin luki kirjallisuutta.

Olen siis samaa mieltä Mikko Niemen kanssa. Sitten ryhdyin tutkimaan, millainen on puolestaan sivistynyt insinööri. Google- haku suomenkielisestä aineistosta tuotti vajaat kymmenen osumaa, kaikki epäolennaisia. Esimerkiksi sivistynyt insinööri rinnastettiin joulupukkiin - molemmat taruolentoja.

Perustelu sivistyksen tarpeelle voisi olla saman tapainen kun Niemellä. Ihminen aloittaa tekniikan opiskelun kovin nuorena ja varustettuna hyvin suppealla elämänkokemuksella. Tekniikan opintojen sisältö ei lainkaan paranna tätä asiantilaa, opiskelijaelämä ehkä hieman. Esseessään ”Kirjallisuus todellisuuden hahmottajana” Väinö Linna totesi, kuinka suppea on se todellisuuden piiri, josta voimme tehdä havaintoja, niin että muu osa maailmasta on tiedostettava mielikuvituksen voimalla. Vaatimattoman kotitaustansa ja koulutuksensa takia Linna itsekin tiedosti ”sivistyksen puutteensa”, ja koetti korjata asiaa lukemalla ahkerasti. Ja myös Aleksis Kivi kehotti ihmisiä lukemaan paljon ”avartaakseen mielikuvituksensa piiriä”.

Perustelen insinöörin sivistämisen tarvetta myös ammatin luonteella. Vaikka koulutuksen painopiste on lähes yksinomaan teknisissä tieteissä, insinöörin ammatissa niiden merkitys on usein aivan toissijainen. Insinööri on työssään vahvasti ihmisten kanssa. Hän on asioiden järjestelijä, neuvottelija, diplomaatti, joskus vaikuttaja tai johtaja. Ja hänen työnsä muokkaa maailmaa, muuttaa ja tuottaa ihmisen elinympäristöjä, vaikuttaa luontoon ja jopa ihmisten hyvinvointiin. Työ on siis hieman niin kuin kuin lääkäreillä, ihmisten kanssa olemista ja jopa heidän elämäänsä puuttumista. Erona on, että lääkärin työhön liittyvät eettiset piirteet joko tiedostetaan, tai ainakin vaistotaan. Mutta insinööri saattaa helposti olla autuaan tietämätön oman työnsä eettisistä ulottuvuuksista. Emmekö siis tarvitse sivistyneitä insinöörejä?

William Oslerin esimerkin mukaan voisimme laatia suositellun kirjallisuuden luettelon. Siihen voisi kuulua kirjoja, joissa ratkotaan arvoituksia. Aivan kuten lääkärit, myös insinöörit joutuvat tekemään diagnooseja. Suosikkini ovat mm alkuperäiset Sherlock Holmes- tarinat. Samoin suosittelisin kirjoja, joissa käsitellään mahdollisimman monipuolisesti ihmissuhteita. Mutta haluaisin lisätä myös Oslerin suosituksista poikkeavaa lukemista. Haluaisin listaan kirjoja, joissa käsitellään valistuksen hengessä luontoa, tiedettä ja tekniikkaa. Esimerkiksi perinteistä science fictionia. Sitten haluaisin suositella kirjoja joista lukija voisi oppia nöyryyttä - kirjoja joissa lukijaa johdetaan harhaan ja siten osoitetaan että asiat ehkä voisivat olla toisinkin. En haluaisi listalle kirjallisuutta, joka lietsoo kansallisia ja etnisiä ennakkoluuloja. En myöskään haluaisi sinne tyypillistä eettis-uskonnollista kirjallisuutta - mielestäni se ruokkii omahyväisyyttä, tekopyhyyttä ja suvaitsemattomuutta. Ainakin silloin kun kirjojen retorisena keinona on ”me hyvät vastaan nuo toiset syntiset”.

Mutta onkohan kirjallisuuden suosittelussa sittenkään mitään järkeä. Sillä on kuitenkin ihmisiä, jotka eivät lue kaunokirjallisuutta, he eivät koe saavansa siitä mitään itselleen. Enkä silti usko että heistä tulisi vähemmän hyviä insinöörejä tai lääkäreitä.

Toisaalta haluaisin uskoa, että hyvä kirjallisuus olisi hyväksi. Se voisi olla sitä ainakin verrattuna etiikan opettamiseen oppiaineena. Etiikassahan on kyseessä viime kädessä sellaisen asian oivaltaminen, että on olemassa oikeita ja vääriä tapoja toimia. Ja että kyseessä on nimenomaan ymmärtäminen eikä tieto. Eikä ymmärrystä voi kaataa ihmisen päähän, vaan paremminkin se syntyy tunteiden ja mielikuvituksen kautta kun pohdimme omaa toimintaamme tai uppoudumme kiinnostavaan kertomukseen.

Myös moderni psykologia on alkanut valottaa motivaation ja päätöksenteon mysteeriä. Emme ole niin rationaalisia kuin ajattelemme. Saatamme myös olla eräässä mielessä varsin yksinkertaisia. Esimerkiksi kokeellinen psykologia on löytänyt ilmiöt, joita sanotaan ankkuroitumiseksi ja pohjustamiseksi. Päätöksiimme vaikuttaa, mitä olemme ajatelleet ja kokeneet ennen päätöksentekoa. Yksinkertainen esimerkki. Koehenkilöille annetaan tehtäviä, joissa joutuu pohtimaan rahaa (ja vertailuryhmille vastaava määrä neutraaleja tehtäviä). Sitten kumpikin ryhmä tekee testejä joissa tehdään eettisiä valintoja. Ilmenee, että rahaa ajatellut ryhmä on muuttunut itsekkäämmäksi.

Lopuksi paljastan, että Niemen kirjan lisäksi kirjoitukseeni vaikutti toinenkin assosiaatio. Kuuluisa amerikkalainen rakennusinsinööri Samuel C. Forman on kirjoittanut kirjan ”The Civilized Engineer”. Entä miten Flormanista itsestään tuli ”sivistynyt”? Hänen oma tarinansa on seuraava. Florman osallistui nuorena miehenä toiseen maailmansotaan teknisissä joukoissa. Hän ei joutunut taisteluihin, vaan juuttui useiden kuukausien ajaksi syrjäiselle saarelle perustettuun sotilastukikohtaan. Mitään järkevää tekemistä ei ollut. Miesjoukko kulutti aikaansa juopottelemalla ja puhumalla roskaa, aiheena naisten halventaminen, viinanhuuruisten toilailujen ruotiminen ja poissaolevien panettelu. Kuten ainakin armeijan käyneet miehet muistanevat, tällaisen kuurin vaikutus ihmiseen muistuttaa lobotomiaa. Tai kuten Harry Harrison totesi sotilaselämän lopputuloksesta (kirjassaan ”Bill, Linnunradan sankari”): ”moraali näivettyy pois tarpeettomana ja käytön puutteessa, ja aivot kutistuvat saksanpähkinän kokoisiksi”.

Entä miten Florman vältti tällaisen kohtalon? No, tukikohdassa oli onneksi suhteellisen hyvin varustettu kirjasto....

PS. Flormanin kirjaa ei ole suomennettu, mutta aina valpas Terra Coginta on julkaissut suomeksi toisen Flormanin kirjan: ”Tekniikan eksistentiaaliset nautinnot”. Suunnilleen samoja asioita siinä käsitellään, ja Florman kirjoittaa nautittavasti.

keskiviikko 26. maaliskuuta 2014

Materian pyhä vastus

Ihminen on aineen vanki. Hän on syvästi sisällä ruumiillisuudessaan, sen raskaudessa, hitaudessa, vaivoissa ja kivuissa. Kautta aikojen filosofit ovat pyrkineet vapautumaan aineen kahleista. Voisimme sanoa tuota pyrkimystä idealismiksi. Jo antiikin viisaat jalostivat sen filosofian suunnaksi, jonka tunnetuin kehittäjä lienee Plato. Tämä pyrkimys on syvällä kulttuurissamme edelleen. Koemme sen yleväksi ja jopa pyhäksi, sillä tuo jokin, jota kohti pyristelemme, on varmaankin jotain ainutlaatuista, lopullista ja täydellistä.

Tämä kaipuu aineettomuuteen on ihmisenä olemisen perustunteita, ja sillä on selvästi ollut tärkeitä seurauksia. Se on johdattanut meidät abstraktiin ajatteluun. En usko, että filosofiaa olisi syntynyt ilman tätä kaihoa. Ja se on antanut meille matematiikan, tieteet ja uskonnot. Ehkäpä pyrkimys irti ruumiista tuotti kulttuurin, tai ainakin sen eräät piirteet - epäröin tässä sanoa ”ylärakenteet” tai ”korkeakulttuurin”, koska en halua arvottaa kulttuurin osia. Ihanne tiivistyi lauseessa: ”hengen voitto aineesta”.

Kuinka vaikeaa meidän onkaan hyväksyä modernin neuropsykologian viestiä. Sitä, että se, mikä ajaa meitä ponnistelemaan kohti valoa ja vapautta: tunteet, intohimot, rakkaus ja kiintymys, oivalluksen ilo, oikeuden ja moraalin taju, ihmeen ja pyhyyden tunne - se onkin vain materiasta koostuvan koneiston eli aivojemme toimintaa. Uskon, että tämän viestin täysi tajuaminen ja omaksuminen, kaikkine sen vielä tuntemattomine kulttuurisine seurauksineen, vie ihmiskunnalta vuosikymmeniä, ellei vuosisatoja.

Materia, jonka koemme vastuksena on sittenkin kaiken takana. Lisäksi se on viisas opettaja. Se ohjaa meitä arkielämässä monin tavoin. Vaikka vihjasin, että pyrkimys pois materiasta loi kulttuurin, tuo sama materia muovaa ja tuottaa kulttuuria. Parhaiten huomaamme asian, kun jätämme abstraktin viisastelun ja katsomme kulttuuria esimerkkien kautta.

Aloitetaan kuvataiteesta. Jokaisessa kuvataiteen lajissa näkyy taiteilijan työskentely materian ehdoilla, ja myös materian rajoituksia vastaan. Öljyvärit ovat joustavimpia, ja siksi niiden avulla on tuotettu jo vuosisatoja lähes fotorealistista taidetta. Toisaalta on luotu myös täysin keinotekoisia ja fantastisia maalauksia.  Ja kun modernismi kääntyi pois luonnosta, aineesta ja esittävyydestä, siihenkin tuntui sopivan parhaiten materian rajoja uhmaava öljyväritekniikka. Esimerkiksi kubistinen akvarelli on harvinaisuus.

Akvarellitekniikassa on paljon enemmän materiaalin vastusta (värien sekoittuminen, läpikuultavuus, valuminen, imeytyminen paperiin). Toiset taiteilijat ovat pyrkineet vähentämään aineen vastusta (kehittämällä guassi- ja temperatekniikat), toiset taas ovat hyödyntäneet rajoituksia. Juuri aidot, vesipohjaiset akvarellit avaavat täysin öljyvärimaalauksesta poikkeavan maailman. Myös työvälineet (siveltimet, tyynyt, ruiskut, lastat, telat ja palettiveitset) ovat sekä rajoitteita että uusia mahdollisuuksia.

Taidegrafiikka on jo teknisen vaivalloisuutena ja hitautensa takia jyrkästi maalauksesta poikkeava taiteenlaji, ja toimii täysin materian ehdoilla. Eri grafiikkatekniikat tuottavat omia ja hyvinkin poikkeavia ja kiehtovia maailmoja (mm. puupiirros, linoleikkaus, litografia, akva- ja mezzotinta, etsaus, kuivaneula, kupari ja teräspiirros).

Entä jos tekniset rajoitukset poistuvat? Aikanaan ajateltiin, että tietokonetaide olisi suuria lupaus. Koska se ei oikeastaan tunne mitään rajoituksia, sen mahdollisuuksia ajateltiin ainutlaatuisiksi. Näin ei käynytkään, vaan tietokoneella tehty taide koetaan usein kuivaksi ja hengettömäksi. Alkuvaiheen jälkeen tietokonetaide usein liittoutui materiaalisten tekniikoiden kanssa. Sitä tehdään jonkin verran, mutta sen oma luonne sekoittuu yleensä lopputuloksen tuottamisen materiaaliseen ilmaisuun. Tietokoneen runsas käyttö onkin siirtynyt elokuvaan, joka hyödyntää sen teknistä tehokkuutta lavastuksessa, animoinnissa ja leikkauksessa.

Kuvanveistossa materiaali puhuu ehkä vielä maalausta ja grafiikkaa voimakkaammin, Teollinen aika on lisännyt työstettävien materiaalien ja työstötekniikoiden kirjoa. Lisäksi teollisen optiikan, elektroniikan ja konetekniikan komponentit ovat tulleet osaksi taiteellista ilmaisua.

Entä musiikki? Muusikon työskentely on loputonta ponnistelua soittimen teknisiä rajoituksia vastaan, ja toisaalta sen mahdollisuuksien hakua. Klassinen musiikki pyrki aikanaan lieventämään rajoituksia abstraktin nuotinnoksen avulla. Orkestereihin koottiin eri tavalla soivia soittimia joiden stemmojen ja sointivärien vaihtelulla jäljiteltiin nuotintajan abstrakteja ideoita. Moderni musiikki, kansanmusiikki, jazz ja rock merkitsevät paluuta vanhempaan aikaan, soittajien rohkeampaan asettumiseen materiaalin armoille.

Ovatko materiaalin vaikutusta rajoja lieventävät tekniikat vapauttaneet vai kuihduttaneet musiikkia? Elektroninen musiikki on periaatteessa vapaata materiasta. Se ei kuitenkaan ole merkinnyt uutta ajanjaksoa, vaan luonut oman tyylin, jolla on varsin niukka kannattajakunta. Materiasta vapaus on myös näennäistä, sillä tässä musiikin tekijä onkin säveltäjä, joka työskentelee eräänlaisena ääniteknikkona. Hän joutuu painimaan musiikin tuottamiseen käytettyjen tekniikoiden kanssa. 

Musiikin esittämisen puolelta löytyy materiasta vapaa soitin, theremin. Siinä soittimelta puuttuu kokonaan materiaalinen rakenne, soittimena on esittäjän keho. Mutta tässä soittimen suunnitellut insinööri on lyönyt lukkoon materiaaliset rajoitukset: sointivärin ja sen modulointitekniikan kehon ja käsien liikkeillä. Theremin ei tuonutkaan abstraktia vapautta, vaan taas kerran uuden, materiaalisesti rajoitetun taiteen lajin. Sen esittäminen palautuu nyt ihmisen kehon rajoitusten hallitsemiseen. Olkoonkin, että soitin on karkea ja hyödyntää vain pientä osaa kehosta. Ehkä siksi therermin-musiikki myös kuulostaa kaihoisalta, se heijastaa ristiriitaa ahtaan ruumiin ja ihmisen pyrkimysten välillä.

Ehkä palaan vielä aiheeseen. Olen taitavasti sivunnut kuumottavaa sanaa ”materialismi”, mutta olen kiertänyt sen ohitse. Se on filosofisesti, poliittisesti ja uskonnollisesti ladattu, tunteita herättävä aihe. Ja ehkä enimmäkseen väärin ymmärretty.

tiistai 18. maaliskuuta 2014

Amatööri fysiikan ihmemaassa

Fysiikka kiinnostaa, eihän sille voi mitään. Se on tieteiden kuningas - kuin uljas kotka joka kohosi siivilleen luonnontieteellisen vallankumouksen kuohuista, ja jatkaa lentoaan aina vaan korkeammalle. Fysiikka on karannut kauas arkijärjen ja koulumatematiikan tuolle puolen. Silti se kiehtoo myös ihmisiä, jotka eivät sitä oikeastaan ymmärrä. Tunnustan itsekin kuuluvani tuohon joukkoon.

Aikoinaan, kun opiskelin Otaniemessä, otin ohjelmaani kvanttifysiikkaan johdattelevan fysiikan jatkokurssin - koska se kiinnosti. En oppinut ymmärtämään kvanttifysiikkaa, mutta muistan noista luennoista vieläkin ihmeen paljon - koska ne jäivät vaivaamaan minua. Myöhemmin kuulin, kuinka Nobel-palkitulla fyysikolla Richard Feynmanilla oli tapana sanoa opiskelijoille: ”Älkää edes kuvitelko, että voitte ymmärtää kvanttimekaniikkaa. Kukaan ei ymmärrä sitä”. 

Hyväkin lohdutus. Ymmärrän sen näin: 1900- luvulla ja sen jälkeen kehitettyä fysiikkaa ei voi ymmärtää niillä tavoilla joilla yleensä asioita ymmärrämme. On vain opeteltava asiaan liittyvä matematiikka - ja se on kovaa työtä. Jokin aika sitten luin Helge Kraghin kirjan ”Kvanttisukupolvet” (Terra Cognita tietysti). Kirja esittelee modernin fysiikan 1890-luvustan nykyaikaan. Se ei ole helppo - ja sen luettuani voin edelleen sanoa etten ymmärrä kvanttimekaniikkaa ja sen jälkeisiä teorioita. 

Mutta Kraghin kirja tuotti hauskoja oivalluksia. Oma mielikuvani fysiikan historiasta osoittautui vääräksi - tai ainakin se muuttui. Tässä herkkupaloja, joista itse pidin. Ja pieni varaus: voin olla väärässäkin. 

Olin ajatellut, kuinka Michelson-Morleyn koe osoitti ettei maailmaneetteriä ole ja raivasi siten tien suhteellisuusteorialle. Vaan ei se ihan niin suoraviivaista ollut. 1800-luvun teoreettisen fysiikan suurin keksintö oli Maxwellin yhtälöt, ja se teki aikalaisiin valtavan vaikutuksen. Samaan aikaan fyysikot olivat tavattoman kiinnostuneita sähköhiukkasista. Nämä seikat motivoivat fyysikot kunnianhimoiseen ohjelmaan. William Thompson (myöhemmin lordi Kelvin) muotoili teorian, jonka mukaan sähköhiukkaset ovat itse asiassa pieniä eetteripyörteitä. Siis sähköhiukkaset ja itse asiassa kaikki aine ja koko maailma muodostuvat näistä eetteripyörteistä. Ne synnyttävät varaukset, ja myös hiukkasen massa syntyy kun hiukkanen liikkuu eetterin läpi. Eetteriteoria oli siis paljoin syvällisempi kuin vain väliaine jossa valo ja sähköaallot liikkuvat. 

Valon nopeutta mittaamalla siis yritettiin nähdä eetterituulen suunta. Koska maapallon nopeus radallaan on yli 20 km/s, se aiheuttaa valon nopeuteen muutoksen luokkaa 1/10 000. Se pitäisi olla helppo mitata, mutta tällaista havaintoa ei aiemmissa kokeissa saatu. Eetteriteorian mukaan syynä on, että eetteri takertuu osittain kiinni materiaan ja siten se ”raahautuu” materian mukana. Michelson-Morleyn koe suunniteltiin siten ettei paikallisen eetterin takertumisen pitäisi haitata mittausta. Vaikka "eetterituulta" ei  edelleenkään havaittu, tulosta ei pidetty mitenkään musertavana, ja syytä haettiin edelleen eetterin ominaisuuksista
 
Hendrik Lorenz johti kaavoja sille, miten nopeus eetterin suhteen vaikuttaa sähköisistä eetteripyörteistä koostuvaan materiaan. Hänen kaavansa tunnetaan Lorenzin muunnoksena. Ja koko tieteenalaa sanottiin sähködynamiikaksi. Nämä kaavat ovat edelleenkin etterihypoteesin kaatumisesta huolimatta päteviä, ne kuvaavat täsmällisesti liikkeen vaikutusta liikkuvien kappaleiden mittoihin ja ajan kulumiseen.
 
Vuonna 1905 Einstein julkaisi artikkelin, joka esitteli erityisen suhteellisuusteorian. Ja nyt selviää, miksi paperin nimi oli ”Liikkuvien kappaleiden sähködynamiikka”. Nimi oli aikansa tieteen valtavirtaa. Tosiasiassa Einstein ei piitannut eetteripyörteistä, hänelle materia oli todellista. Hän sivuutti tekstissä eetterin tykkänään. Hän ei myöskään perustellut kantaansa Michelson-Morleyn kokeella.

Einsteinin artikkeli löytyy netistä. Se on tietysti kirjoitettu saksaksi. Artikkeli on selkeä ja sen matematiikka on kohtalaisen helppoa. Ja ennen kaikkea: siinä ei ole minkäänlaisia filosofisia spekulaatioita. Einstein halusi nimittää teoriansa invarianssiteoriaksi - koska se antaa teoreettisen vahvistuksen valon nopeuden muuttumattomuudelle. Suhteellisuusteoria- nimen taisi antaa Nils Bohr, ja se jäi käyttöön - valitettavasti.

Myös Einsteinin toinen vuoden 1905 artikkeli löytyy netistä, ja se on yhtä selkeää tavaraa ilman spekulaatioita. Einstein kysyy artikkelin otsikossa kainosti: ”Voisikohan kappaleen energiasisältö vaikuttaa sen massaan”? Kyseessähän on ”maailman kuuluisin yhtälö”, eli E=mc2. Hauskaa on, että tässä muodossa yhtälöä ei artikkelista edes löydy.

Kolmannessa vuoden 1905 artikkelissa Einstein selittää valosähköisen ilmiön. Näin hän antoi tärkeä sysäyksen kvanttimekaniikalle. Hän ei kuitenkaan keksinyt kvantittumista, vaan ansio kuulunee Max Planckille. Planck ei alkuun pitänyt kvantteja todellisina, vaan eräänlaisina laskennallisina apuneuvoina. Mutta aikaa myöten ne oli pakko ottaa vakavasti.

Vuotta 1905 on syystä sanottu ihmeelliseksi vuodeksi (annus mirabilis). Jokseenkin tuntematon Bernin patenttitoimiston virkailija julkaisee neljä artikkelia (neljäs käsitteli Brownin liikkeeksi sanottua ilmiötä), joista yksikin olisi nostanut hänet fyysikkojen eturiviin.

Tarinan jatko ei ole Einsteinin kannalta hauska. Vuoteen 1927 mennessä kvanttifysiikka, jota alettiin sanoa kvanttimekaniikaksi, oli vihdoin saanut matemaattisen muotoilunsa (Schrödinger, Heisenberg). Einstein ei koskaan hyväksynyt kvanttimekaniikkaa, jonka syntymiseen hän oli vaikuttanut. Hän oli vakuuttunut, että maailman pitää olla käsitettävä. Ja kvanttimekaniikkaa ei voi käsittää. Vuonna 1927 ja 1930 Einstein ja Nils Bohr ottivat aiheesta kiivaasti yhteen julkisessa väittelyssä. Einstein hävisi ottelun kummallakin kerralla. (Mutta yleinen suhteellisuusteoria, jonka Einstein julkaisi 1915 voi edelleen varsin hyvin).

Jälkinäytös: 1970- luvulta lähtien eräs itseoppinut eksentrikko, Kauko Nieminen, on levittänyt omakustannusjulkaisuja ”eetteripyörteistä”. Julkaisujen mukaan eetteripyörteet selittävät, paitsi maailman rakenteen, myös parapsykologian ja ufot. Raamattuakin on sotkettu mukaan. Tietoa Niemisestä löytyy googlaamalla. Ehkäpä hän löysi itsenäisesti uudelleen 1800-luvun lopun fysiikkaa innostaneen mielikuvan. Joidenkin ideoiden älyllinen viettelevyys on hämmästyttävää.