Tieteen rakkikoira: tammikuuta 2017
Lähettänyt Raimo Lonka klo 23.04 2 kommenttia:
Lähettänyt Raimo Lonka klo 19.21 Ei kommentteja:
Termodynamiikka ja elämän synty; havaintoja tieteellisestä teorianmuodostuksesta
Termodynamiikan ja elämän synnyn ongelman yhteys liitetään useimmin toisen pääsäännön tulkintaan elämän syntyyn johtavissa tapahtumissa. Termodynamiikan ja elämän synnyn välistä yhteyttä voidaan lähestyä toisestakin näkökulmasta, joka on empiiristen havaintojen vaikutus tieteelliseen teorianmuodostukseen.
Periaatekuva Millerin koelaitteistosta, jolla hän tutki elämän syntyä oletetun alkumaapallon olosuhteissa. (Wikipedia).
Sekä termodynamiikka että elämän synnyn ongelman moderni tutkimus ovat saaneet alkunsa 1800-luvun puolenvälin aikoihin. Termodynamiikan teorian muotoutumiseen vaikuttaneita tutkijoita olivat mm. Carnot, Joule, Meyer, Clausius ja Thompson (Lordi Kelvin). Elämän synnyn ongelmaa tutki samaan aikaan Louis Pasteur, joka 1860-luvulla kumosi alkusyntyopin (generatio spontanea).
Mitä yhteistä termodynamiikalla ja elämän synnyn ongelmalla on? Molempiin tieteenaloihin liittyy empiirisiä havaintoja sekä tieteellistä teorianmuodostusta.
Termodynamiikan perustan muodostavat kolme pääsääntöä:
I Pääsääntö: Energian häviämättömyyden laki
II Pääsääntö: Kertoo ns. luonnollisten eli spontaanien prosessien suunnan. Pääsääntö voidaan muotoilla lukuisin eri tavoin, joka voidaan johtaa toisistaan. Yleisimpiä ovat muotoilut: "Eristetyn systeemin entropia voi vain kasvaa tai pysyä vakiona" sekä "Lämpö siirtyy aina lämpimämmästä kappaleesta kylmempään kappaleeseen."
III Pääsääntö: Absoluuttisessa nollapisteessä lämpöliike lakkaa ja puhtaan kiteen entropia on nolla.
Termodynamiikan pääsäännöt ovat aksioomia eli kokemusperäisiin havaintoihin perustuvia oletuksia. Esimerkiksi lämmön on aina havaittu siirtyvän spontaanisti kuumasta kappaleesta kylmään kappaleeseen. Termodynamiikan kohdalla kokeellisten havaintojen uskotaan luotettavasti kuvaavan todellisuutta, koska näiden havaintojen perusteella on muotoiltu kolme pääsääntöä (aksioomaa), joiden varaan termodynamiikan teoria on rakennettu. Monet tämän teorian sovellukset ovat osa arkipäiväämme: lämpövoimakoneet, lämpöpumput, jäähdytyskoneet jne. Kukaan ei liene tosissaan usko, että lämpö karkaisi jääkaapista ja kaappi tulisi entistä kylmemmäksi, vaikka mitään fysiikkaan perustuvaa estettä ei tälle tapahtumalle tunnetakaan.
Elämän synnyn ongelman kokeellisten havaintojen merkittävimmät tapahtumat ovat alkusyntyopin kumoaminen (Pasteur) sekä Millerin (1953) koe, jolla osoitettiin, että oletetussa alkumaapallon ilmakehässä ei synny spontaanisti elämää. Millerin kokeessa syntyi raseeminen seos, joka sisälsi mm. muutamia aminohappoja. Käytännössä Millerin kokeen tuotos oli myrkyllinen eikä olisi mitenkään voinut johtaa elämän syntyyn. Elämää ei ole syntynyt missään muussakaan sen jälkeen tehdyssä kokeessa.
On hyvin mielenkiintoista, että elämän synnyn ongelman tapauksessa, jolla on vähintään yhtä pitkä kokeellinen historia ja vähintään yhtä yksiselitteinen havaintohistoria, kokemusperäiset havainnot eivät ole johtaneet pääsääntöjen kaltaisten aksoomien muotoiluun. Tämä tarkoittaa sitä, että kokemusperäisten havaintojen ei uskota kuvaavan todellisuuden perimmäistä luonnetta ja siksi elämän spontaaniin syntyyn uskotaan edelleen.
Kokeellisesti ei ole voitu osoittaa, että elämää voisi jollakin ei-spontaanilla keinolla synnyttää, joka myös vahvistaa empiirisen havainnon: elämä ei synny itsestään (Ridderstad 2012). Miten tämä havainto vaikuttaa teorianmuodostukseen elämän synnyn ongelman tapauksessa? Tästä antaa viitteen Marianna Ridderstadin visio, jonka mukaan elämän synnyn ongelma voitaisiin ratkaista, mikäli elämä ensin saataisiin synnytettyä ohjatulla prosessilla. Tällöin elämän syntyyn johtaneet olosuhteet olisivat tiedossa, jolloin näiden tietojen avulla olisi mahdollista päätellä, kuinka elämä syntyy spontaanisti. Ridderstadin visio tarkoittaa käytännössä sitä, että ainoa tulos, jonka tieteellinen metodi tässä tapauksessa voi tuottaa on se, että elämä syntyy spontaanisti.
Vaikka elämää ei voisi syntyä spontaanisti, niin Ridderstadin visio tarjoaisi kiertotien tämän tosiseikan ohittamiseksi. Synnyttämällä elämän keinotekoisesti tutkijat voisivat "päätellä kuinka elämä syntyy spontaanisti." Tällöin todellisuuden kuvaus ei perustuisi todellisuuteen, vaan filosofisiin ideoihin.
Koska tiede on tässä sitoutunut ennakolta yhteen mahdolliseen vastaukseen, se tarkoittaa sitä, että ei ole olemassa edes periaatteellista empiiristä havaintoa, joka voisi osoittaa tämän vastauksen vääräksi. Tieteenfilosofi Karl Popperin mukaan teoria, jota ei voida millään havainnolla osoittaa vääräksi, ei ole tieteellinen.
Termodynamiikan tapauksessa kokeelliset havainnot ohjaavat teorianmuodostusta, mutta elämän synnyn ongelman tapauksessa näyttää siltä, että filosofinen ennakkokäsitys ohjaa teorianmuodostusta.
Mistä johtuu, että näiden kahden tieteenalan teorianmuodostus poikkeaa huomattavasti toisistaan? Pääasiallinen syy on se, että tieteelliseen teorianmuodostukseen vaikuttavat monet eri tekijät (Niiniluoto 1984, s. 242-243):
Mielivaltaiset sopimukset
Empiiriset löydöt, tosiasiat
Hypoteettiset oletukset, yleistykset
Yksinkertaisuustarkastelut
Hedelmällisyystarkastelut
Idealisoivat oletukset
Metafyysiset ennakko-oletukset
Tämän perusteella on selvää, että ei ole olemassa mitään yksiselitteistä tieteellisen teorianmuodostuksen periaateohjelmaa, joka yhdenmukaisella tavalla tuottaisi tieteelliset teoriat. Jokainen tieteellinen teorian muodostus on ainutlaatuinen tapahtuma, jota ohjaavat kulloinkin vallalla olevat yleiset tieteenfilosofiset käsitykset ja painotukset.
Elämän synnyn tapauksessa kokeellisten havaintojen saama alhainen painoarvo ja pitäytyminen niihin sopimattomassa - spontaania syntyä tukevassa - hypoteesissa, johtunee pääosin havaintojen yksinkertaisen tulkinnan filosofisista seurauksista. Mikäli elämä ei syntyisi spontaanisti, olisi vallitseva naturalistinen tiedekäsitys uhattuna. Ja samalla olisi uhattuna akateemisen "konsensuksen" käsitykset järkiperäisen ajattelun perusteista.
Vallitsevan naturalisten tiedekäsityksen valta-aseman jatkumisen ja sen varaan todellisuuskäsityksensä rakentavien mielenrauhan kannalta on siis suotavaa, että elämän syntyongelman tapauksessa kokeellisille havainnoille annetaan jatkossakin alhainen painoarvo, jolloin ne eivät pääse vaikuttamaan tieteelliseen teorianmuodostukseen.
Ridderstad, Marianna (2012): Elämän synty avaruudessa on edelleen arvoitus, Tieteessä tapahtuu 1/2012
Niiniluoto, Ilkka (1984): Johdatus tieteen filosofiaan, Otava
Lähettänyt Raimo Lonka klo 21.45 Ei kommentteja:
Tunnisteet: aksiooma, elämän synty, Marianna Ridderstad, teoria, termodynamiikan toinen pääsääntö, termodynamiikka
Kyy on Suomessa elävä käärme. (YLE).
Mikko Haaramo:
"Käärmeet menettivät jalkansa, koska ne olivat vain tiellä eläimen liikkuessa lehtien ja kasvinkappaleiden seassa."
Mikko Haaramon selitys käärmeiden jalattomuudesta ei voisi juuri paremmin sopia tämän tekstin ingressiin. Haaramon mielikuvitus on kehittänyt siivet itselleen ja lähtenyt lentoon.
Ei ole olemassa mitään tieteellistä näyttöä siitä, että ihminen voisi tietää jotain eläimen tuntemuksista omaan kehoon ja sen toimintaan liittyen.
Ei ole olemassa mitään tieteellistä näyttöä siitä, että käärmeet olivat joskus kokeneet jalkojensa olevan liikkumisen tiellä.
Ei ole olemassa mitään tieteellistä näyttöä, että käärmeillä olisi joskus ollut jalat.
Ei ole olemassa mitään tieteellistä näyttöä siitä, että käärmeet olisivat joskus menettäneet jalkansa.
On erittäin epätodennäköistä, että mikään eläin kokisi tai olisi joskus kokenut raajojensa olevan liikkumisen tiellä. Vaikka joku eläin kokisi raajojensa olevan liikkumisen tiellä, niin on erittäin epätodennäköistä, että kyseinen eläinlaji tämän vuoksi menettäisi raajansa. Biologia ei tunne yhtään sellaista tapausta. Evoluutio on täysin sattumanvarainen prosessi, joka ei osaa ennakoida tulevaa tai tähdätä johonkin päämäärään. Se ei myöskään ota huomioon eläimen tuntemuksia tai kokemuksia.
Kuinka eläin, jolla on jalat, voisi kokea niiden haittaavan liikkumista? Kuinka eläin siinä tapauksessa aikoisi järjestää liikkumisensa? Me kaikki voimme kokeilla raajatonta liikkumista asettumalla lattialle ja yrittämällä liikkua käyttämättä käsiä ja jalkoja. Miten sujuu? Paljon paremmin ei suju millään muullakaan eläinlajilla, jos raajat tehdään toimintakyvyttömiksi!
Miksi meillä ylipäätään on lehtien ja kasvinkappaleiden seassa jalkaisin liikkuvia eläimiä? Eivätkö niiden jalat ole "vain tiellä"?
Evoluution olisi myös täytynyt pystyä melkoiseen suoritukseen, jotta se olisi voinut toteuttaa Haaramon skenaarion käärmeiden alkuperästä. Jalallisen eläimen jalkojen olisi pitänyt surkastua ja samaan aikaan eläimelle olisi pitänyt kehittyä toimiva vaihtoehtoinen liikkumistapa. Miksi eläimen jalat olisivat surkastuneet? Olisiko eläin lopettanut niiden käytön, koska ne ovat "vain tiellä"? Miten eläin olisi liikkunut, jos se ei olisi käyttänyt jalkojaan? Kuinka eläin olisi voinut ylipäätään selvitä hengissä? Tapahtuiko muutos vähitellen vai kerralla? Jos muutos tapahtui vähitellen, niin kuinka eläin selviytyi, kun sillä ei ollut kunnolla toimivia jalkoja eikä toimivaa vaihtoehtoista liikkumismuotoa? Miksi nämä kaksi fysiologista muutosta olisivat edenneet samanaikaisesti kohti toivottua lopputulosta? (mutaatiot ovat satunnaisia). Kun otetaan huomioon lihasten, hermojen ym. muutosten tarpeen, tarvitaan lukematon määrä samanaikaisia yhteiseen päämäärään tähtääviä muutoksia eläimen fysiologiassa. Kuinka sattumaan perustuva prosessi voisi siitä selvitä? Vaikka muutos olisi tapahtunut kerralla, niin ongelma ei ole yhtään pienempi.
Käärmeiden ja muidenkin eläinten sekä ihmisen alkuperän selittämisessä on kehitysopilla yksinoikeus. Tämä ideologinen mandaatti antaa laajat valtuudet mielikuvituksen käytölle selityksiä laadittaessa. Käytännössä mikään selitys ei ole mahdoton tai järjetön. Kaikki kelpaa. Ainoa edellytys on se, että selitys pysyy naturalistisessa viitekehyksessä.
Mutta Ellan eikä kenenkään muunkaan silti tarvitse uskoa Mikko Haaramon selitystä käärmeiden alkuperästä. Ella ja kaikki muutkin voivat luottaa siihen, että käärmeet ovat aina olleet käärmeitä ja ne ovat aina voineet liikkua sulavasti lehtien ja kasvienosien seassa ilman jalkoja.
Mikko Haaramon vastaus Ella Pyrhösen kysymykseen "Mistä dinosauruksesta kehittyi käärme?". HS Tiede, 30.12.2016
Lähettänyt Raimo Lonka klo 20.23 Ei kommentteja:
Tunnisteet: evoluutiositaatti, jalka, käärme, Mikko Haaramo