MS-E1010 - Tieteen filosofia D, Luento-opetus, 4.9.2023-11.12.2023

MS-E1010 Tieteen filosofia

VIIKKOTEHTÄVÄ 10 23.11.2023

Palautus torstaihin 30.11. klo 14 mennessä (tai myöhemmin sovitusti 7.12.2023 mennessä).

Vastaa kirjoittamalla yhteensä 1-2 sivun kirjoitus (300-600 sanaa) vapaaehtoisista verryttelytehtävistä ja yhdestä tai useammasta teemasta a-d. Vastaa kysymyksiin mieluiten nykyisten tietojesi ja näkemystesi pohjalta ilman mitään oheiskirjallisuutta tms.

Verryttelytehtävä:

Tässä tunnetussa ongelmassa roisto on tehnyt rikoksen, josta seuraa kuolemanrangaistus. Hänen on annettava lausunto. Jos se on tosi, hänet hukutetaan. jos se on epätosi, hänet hirtetään. Mitä hänen on sanottava, jotta hän huiputtaisi teloittajiaan?

a)    Oletus, että ”lämpö virtaa luonnostaan kuumista kohteista viileämpiin eikä koskaan toiseen suuntaan”, otettiin alun perin talteen termodynamiikan toisena lakina, koska sitä ei pystytty selittämään. Kukaan ei kuitenkaan ymmärtänyt sen alkuperää tai sen yleispätevyyttä. Tähän lakiin liittyvien arvoitusten turhauttamana James Clerk Maxwell kehitteli mielikuvitusolennon, joka oli suunniteltu auttamaan häntä termodynamiikan lakien testaamisessa. Sen nimi on Maxwellin demoni, ja se on aiheuttanut fyysikoille kiusallisia ongelmia aina meidän päiviimme saakka.

Maxwell suunnitteli useita erityistehtäviä paholaiselleen ja yritti ennustaa, millaisia olisivat niiden makroskooppiset, havaittavissa olevat seuraukset. Aivan erityisesti hän ajatteli kahta laatikkoa, jotka ovat täynnä eri lämpötiloissa olevaa kaasua ja jotka ovat yhteydessä toisiinsa luukun kautta. Demoni istui toisessa laatikossa oven vieressä kyyristellen lentelevien molekyylien raemyrskyssä ja lajitteli niitä – mistä syystä se tunnetaan myös lajittelevana demonina. Sen tehtävänä oli avata ovi vain satunnaiselle poikkeuksellisen nopeasti liikkuvalle viileämmän laatikon kuumemmalle molekyylille ja päästää se kuumempaan laatikkoon, mutta sulkea ovi kaikilta muilta. Demoni ei antaisi yhdenkään kuuman molekyylin livahtaa viileään laatikkoon. Tällä tavoin Maxwell sai pikkuruisen portinvartijansa avulla lämmön tavallaan virtaamaan ylämäkeen, kylmästä kappaleesta lämpimämpään.

Hans Christian von Baeyerin kirjasta Maxwellin demoni, Art House 2000.

Oletko tutustunut aikaisemmin Maxwellin demoniin? Minkälaisia ajatuksia se sinussa herättää?

b)    Ihmiskunnan tulevaisuudesta puhuttaessa on myös puhuttu mahdollisesta uudesta kodista aurinkokunnan ulkopuolella, jos elämä maapallolla kävisi mahdottomaksi. Mutta miten sinne päästäisiin? Löytääkö tiede ratkaisun tähänkin?

Ohessa on katkelmat kahdesta aiheeseen liittyvästä kirjoituksesta. Päästä kurssin lopuksi mielikuvituksesi valloilleen. Miten tiede pelastaa ihmiskunnan – vai pelastaako mitenkään?

1)    Entä sitten populaarikirjoissa hehkutetut ihmeet: madonreikien mahdollistama joukkoliikenne, mustat aukot uusien maailmojen portaaleina, tähtialusten poimuajo?

Valitettavasti monet tämänkaltaiset visiot ovat enemmän runoutta kuin tiedettä. Tieteiskuvitelmia pikemmin kuin kuviteltua tiedettä.

Madonreikä, avaruuksien läpi kulkeva oikotie, kuuluu kyllä suhteellisuusteorian käsitteistöön, mutta pysyviä, ihmisen ja auton mentäviä madonreikiä ei luultavimmin ole olemassa. Ne pysyvät auki vain aineella, jota kukaan ei ole nähnyt ja joka lisäksi on epävakaata.

Mustien aukkojen keskustoista ei avaudu polkua neitseellisiin universumeihin. Pikemmin on odotettavissa, että ajan ja avaruuden käsitteet hämärtyvät ja katoavat kuin vähän käytetty metsäpolku.

Star Trek -tyyppinen kaahailu ympäri Linnunrataa ei sekään onnistune. Avaruutta voi kyllä periaatteessa kuroa kasaan ("poimuttaa" - tästä nimitys "poimuajo"), mutta vaatimuksena on jälleen tuo eteerinen ja olematon antipainovoima-aine.

Jos kaikki hauska, jonka vilkas mielikuvitus kykenee keksimään, olisi edes puoliksi toteutettavissa, meidän pitäisi jo nyt asua paratiisissa. Linnunradan keskustassa piipahtaisi yhtä helposti kuin Ylivieskassa. Mutta suhteellisuusteoriaa ei ole rakennettu ihmisten  toiveiden toteuttajaksi. Se kuvaa avaruutta, aikaa ja painovoimaa sellaisina kuin ne ovat: tieteiskuvittelusta piittaamattomia.

Kari Enqvist, Suhteellisuusteoriaa runoilijoille, WSOY 2005, 196-197.

2)    Vielä spekulatiivisempi ratkaisu tähtienvälisen matkustamisen valtaviin matka-aikoihin on valoa nopeampi alus. Meksikolainen fyysikko Miguel Alcubierre julkaisi vuonna 1994 tutkimusartikkelin, jossa hän esitti, että fysiikan lakien puitteissa olisi mahdollista rakentaa alus, joka toteuttaisi tämän mahdottomana pidetyn tempun. Keksijänsä mukaan nimetyn Alcubierre-moottorin ajatuksena olisi puristaa kokoon avaruusaluksen edessä sijaitsevaa avaruutta: tämä muodostaisi aika-avaruus-kuplan, jossa alus voisi kulkea kymmenen kertaa valoa nopeammin. Toimintaperiaate on tuttu tieteisfiktiosta jo vuosikymmenien takaa, ja selvästi tästä tietoisena Alcubierre nimesi hypoteettisen laitteensa tutulta kalskahtavasti ”poimumoottoriksi” (warp drive).

c)    Helsingin Sanomien Lasten tiedekysymykset -palstalla 9-vuotias Raakel Grof kysyi 17.11.2023 ”Mikä ihmisten tarkoitus on?” Mieti ensin, mitä sinä vastaisit hänelle.

 Ohessa on käytännöllisen filosofian professori Antti Kauppisen vastaus:

 https://www.hs.fi/tiede/art-2000009899536.html

 Mitä ajatuksia se sinussa herättää?

d)    Kirjoita vapaamuotoinen kirjoitus kurssin tiimoilla – esimerkiksi aikaisempien infoiskujen tai yleensä tieteellisten tai filosofisten ajatuskokeiden pohjalta - tähän asti heränneistä ajatuksista.