[H-verkko] Agricolan kirja-arvostelut: Sinnikkyys palkitaan

[agricola at utu.fi]

Agricolaan on lähetetty uusi kirja-arvostelu:
---------------------------------------------------------
Jouni Huhtanen <jouni.huhtanen at gmail.com> Tohtorikoulutettava, Oulun yliopisto,
aate- ja oppihistoria
---------------------------------------------------------
Arvosteltavana:
Carroll, Sean: Maailmanlopun hiukkanen. Miten Higgsin hiukkasen etsintä vie
kohti uutta käsitystä maailmankaikkeudesta. (The Particle at the End of the
Universe.). Kääntänyt Perhoniemi, Tuukka. Ursa, 2015. 345 sivua.


Sinnikkyys palkitaan
---------------------------------------------------------

Vuonna 1921 perustettu Tähtitieteellinen yhdistys Ursa on julkaissut 1970-luvun
puolivälistä lähtien laadukkaita suomalaisia ja suomeksi käännettyjä
luonnontieteen oppikirjoja ja yleisesityksiä. Jälkimmäisen lajin uusin
tulokas Ursan julkaisusarjassa on Caltechissa työskentelevän teoreettisen
fyysikon Sean Carrollin Maailmanlopun hiukkanen. Teos tarjoaa yksityiskohtaisen
ja havainnollisen esityksen Higgsin hiukkasen löytymisestä, mutta valottaa
ansiokkaasti myös alkeishiukkasfysiikan käsitteitä ja historiaa sekä
löydöksen tekemiseen vaaditun teknologian kehitystä.

4. heinäkuuta 2012 koitti maailman fyysikoille merkittävä päivä: tuolloin
Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksen Cernin suurella Large Hadron Collider
-hiukkastörmäyttimellä (LHC) tehtyjen kokeiden tiedottajat yhdysvaltalainen
Joe Incandela ja italialainen Fabiola Gianotti raportoivat yli kuudentuhannen
luonnontieteilijän yhteisen ponnistelun tuloksena löydetystä Higgsin
hiukkasesta. Englantilainen fyysikko Peter Higgs (s. 1929) oli itse paikalla
Cernin tiedotustilaisuudessa ja ymmärrettävästi liikuttunut nimeään
kantavan alkeishiukkasen löytymisestä. Sean Carrollin teos Maailmanlopun
hiukkanen kuvaa tämän tapahtuman historiallisia taustoja ja tieteellisiä
perusteita tarkasti unohtamatta sen enempää ihmisen kuin maailman suurimman
koelaitteen LHC:n asemaa löydöksen takana. Teoksen on ansiokkaasti suomentanut
Tuukka Perhoniemi.



Kuva: Peter Higgs Cernissä 2008, (Claudia Marcelloni 6.4. 2008, Cern)

Maailmanlopun hiukkanen ei ole hieman kuivakkaasta otsikostaan ja
selittelevästä alaotsikostaan huolimatta oppikirja tai varsinainen
tutkimusraportti Cernissä suoritetuista kokeista, vaan pikemminkin
yleistajuinen katsaus ihmisen neuvokkuudesta maailmankaikkeuden perimmäisten
salaisuuksien paljastajana. Carroll tarjoaa selkeän, asianmukaisen ja paikoin
poikamaisen innokkaan selostuksen Higgsin bosonin löytymisestä ja sen
taustalla vaikuttavasta hiukkasfysiikan kehityksestä. Päähuomion saavat LHC:n
kahden tärkeimmän ilmaisimen (ATLAS ja CMS) parissa vuosina 2011–2012
työskennelleet tutkijaryhmät ja niiden Higgsin hiukkasen löytämiseksi
tekemä yhteistyö.

Teoksen innostuneeseen yleisilmeeseen on voinut vaikuttaa Carrollin
luonnontieteellinen tausta. Siinä missä tieteenhistorioitsijat (ja
tieteenfilosofit) pyrkivät yleensä asianmukaiseen kriittisyyteen, ovat
luonnontieteilijät usein innokkaampia kuvaamaan oman alansa keksinnöt
tieteellisinä voittokulkuina. Carrollin tapauksessa esitystavan valintaan on
kuitenkin hyvät perusteet: Higgsin hiukkanen on tieteellisesti äärimmäisen
arvokas löydös ja sen löytänyt Cernin kiihdytin yhä maailman suurin
yksittäinen fysikaalinen instrumentti. Yhdysvaltoihin Texasiin suunniteltiin
vuonna 1987 Superconducting Super Collider -törmäytintä (SSC), jonka piti
aloittaa toimintansa vuonna 1996, mutta tämä peräti 87 kilometrin pituisen
törmäytinkehän sisältänyt kiihdytinhanke kaatui taloudellisiin vaikeuksiin.
Cernin kiihdytin ja sen 27 kilometriä pitkä kiihdytinkehä herättävät
ansaittua kunnioitusta sekä tutkijoiden että muiden asiasta kiinnostuneiden
keskuudessa. Laite tuli maksamaan seitsemän miljardia euroa, ja on selvää,
että kyseisen panostuksen jälkeen odotukset ovat olleet fyysikoiden
keskuudessa kauttaaltaan korkealla.

Maailmanlopun hiukkanen on ensimmäisiä merkittäviä kokonaisesityksiä
historiallisen hiukkasen löytymisestä ja Ursaa täytyy kiittää teoksen
nopeasta kääntämisestä suomen kielelle. Asia on sekä tieteenhistorian että
yleissivistyksen kannalta sen verran merkittävä – jos kohta myös vaikea –
että suomalaisille asiasta kiinnostuneille lukijoille on hyvä tarjota aiheesta
perustiedot äidinkielellään. Higgsin bosoni tulee jäämään
tieteenhistoriaan samanlaisena luonnontieteen merkkipaaluna kuin Max Planckin
(1858–1947) vuonna 1899 löytämä mustan kappaleen säteily tai Arno A.
Penzias’in (s. 1933) ja Robert W. Wilsonin (s. 1936) vuonna 1965
radioastronomisissa mittauksissaan määrittämä kosminen mikroaaltosäteily.



Kuva: Cernin hiukkaskiihdytin, Daniel Dominguez ja Maximilien Brice, Cern,
3.4.2015.

Maailman suurin koskaan rakennettu tutkimuslaite

Maailmanlopun hiukkanen puolustaa paikkaansa autenttisena aikalaiskuvauksena
Higgsin bosonin löytymisestä. Teos ei ole eikä aiheen uutuusarvon vuoksi
oikeastaan voi olla varsinaista tieteenhistoriaa tai historiankirjoitusta.
Cernin hadronitörmäyttimen käyttöönottovuosi 2008 asettaa teoksessa
kuvatulle käytännölliselle tutkimustoiminnalle luontevan alkupisteen ja
vuoden 2012 heinäkuun alku päätepisteen, jolloin tieto hiukkasen
löytymisestä annettiin sekä tutkijayhteisölle että tiedotusvälineille.
Hiukkasen historiaa tarkasteltaessa aikarajan alku asettuu vuoteen 1964, jolloin
bosonin olemassaolo ennustettiin kolmessa toisistaan riippumattomassa
tutkimusartikkelissa. Ensimmäisenä ehdotuksen massallisten, lyhytkantoisiin
voimiin johtavien hiukkasten olemassaolosta esittivät Brysselin yliopiston
tutkijat Francois Englert (s. 1932) ja Robert Brout (1928–2011), toisena asian
toi esiin edellä mainittu Edinburghin yliopiston tutkija Higgs ja lopuksi saman
idean omassa yhteisartikkelissaan esittivät vielä yhdysvaltalaiset Carl
Richard Hagen (s. 1937) ja Gerald Guralnik (1936–2014) sekä englantilainen
Tom Kibble (s. 1932).

Maailmanlopun hiukkanen jakautuu kolmeentoista lukuun ja kolmeen hieman
teknisempään liitteeseen, joissa Carroll selostaa atomien ja alkeishiukkasten
ominaislaadut, kiihdyttimien kehityshistorian sekä keskeisten tutkijoiden
työpanoksen Higgsin bosonin tutkimusprosessissa. Lisäksi hän viittaa
sivumennen huomattavimpiin Cernin kojeen käynnistämisen estämiseksi
esitettyihin argumentteihin ja niihin liittyvien vaikeuksien voittamiseen. LHC:n
vuonna 2008 tapahtunutta käynnistystä vastustettiin ennen kaikkea siksi, että
sen pelättiin aiheuttavan alkuräjähdyksen kaltaisen räjähdyksen ja koituvan
siten maailman tuhoksi. Fyysikot saivat kamppailla kyseisestä vuodesta lähtien
huomattavan lujasti ratkaistakseen sekä tutkimuskysymyksensä että yleisön
taholta esitetyt ennakkoluulot ja pelot. Vaikka Maailmanlopun hiukkanen
selvittelee lähinnä fyysikoiden rutiineja osana bosonin löytymistä, valottaa
Carroll paikoin hiukkasfysiikan suhdetta julkisuuteen ja esittelee tutkimuksen
yhteiskunnallisia vaikutuksia yleisemmällä tasolla.

Teos on runsaasta asiasisällöstään huolimatta suhteellisen selkeä. Reiluun
kolmeensataan sivuun on pakattu huomattava määrä luonnontieteellistä tietoa,
mutta teksti ei ole tästä huolimatta menettänyt luettavuuttaan. Ehkä suurin
syy tähän on se, että Carroll malttaa selostaa asiat suhteellisen luontevassa
esitysjärjestyksessä. LHC näytteli merkittävää roolia bosonin
löytymisessä ja on selvää, että se saa näkyvän aseman teoksen sivuilla:
Carroll antaa kiihdyttimestä ensimmäiset yksityiskohtaiset tiedot sivuilla
25–27, esittelee kiihdyttimen (ja sen kilpailijoiden) kehitystarinan luvuissa
neljä ja viisi (sivut 63–80, 81–96) ja tuo esiin varsinaiset
törmäytinkehällä suoritetut koejärjestelyt luvussa kuusi (sivut 101–116).
Tämän jälkeen hän selostaa kvarkkien, gluonien, leptonien ja muiden
kiihdyttimessä törmäytettävien hiukkasten perusominaisuuksia sekä niiden
käyttäytymistä erilaisissa voimakentissä. Tekstiä pystyy seuraamaan
helposti, mikäli on omaksunut edes jonkinlaiset perustiedot modernista
fysiikasta (hiukkasfysiikka, kenttäteoriat, vuorovaikutukset ja neljä
perusvoimaa). Asioiden ymmärtämistä helpottavat havainnolliset kaaviot ja
kuviot sekä teoksen puolivälistä löytyvä kuvaliite.

Vaikka Maailmanlopun hiukkanen keskittyy pääsääntöisesti dokumentoimaan
Cernin toimintaa, tarjoaa se yleisesti ottaen hyvän käsityksen hiukkasfysiikan
alalla viimeisenä muutamana vuosikymmenenä otetuista edistysaskelista. Cernin
lisäksi Carrollin huomion kohteena ovat Stanfordin yliopistossa Kaliforniassa
sijaitseva SLAC, New Yorkin Brookhaven sekä Chicagon Fermilab. Cernin ohella
nämä laitokset ovat näytelleet keskeistä roolia yhtäältä uusien
hiukkasten löytäjinä ja toisaalta fysiikan tutkimuskentän kansainvälisyyden
ja näkyvyyden lisääjinä. Bosonin löytymistä oli osattu odottaa liki
neljäkymmentä vuotta – aina siitä lähtien, kun Higgsin mekanismista
muodostui vallitseva malli heikoille vuorovaikutuksille. Tästä huolimatta
bosonin nopea löytyminen yllätti alan monet kärkinimet. Vaikka tässä
lausunnossa saattaa olla jonkin verran Carrollin halua korostaa edustamansa
tutkimusalan tehoa, elinvoimaisuutta ja tieteellistä arvoa, on selvää, että
hiukkasfysiikan alalla on saavutettu huomattavia menestystarinoita suhteellisen
nopeaan tahtiin kiihdyttimien kehityksen nopeuduttua 1970-luvun alusta lähtien.

Empiiristä tutkimusta ja tieteenfilosofiaa

Maailmanlopun hiukkanen on asianmukainen tietokirja ennen kaikkea siksi, ettei
se tyydy selostamaan ainoastaan bosonin löytymistä teknisellä tasolla, vaan
kytkee sen yhtäältä aikaisempaan tietoon ja pohtii toisaalta löydöksen
luonnetta jatkotutkimuksen kannalta. Carroll tarkastelee bosonia suhteessa monen
nykyfyysikon hyväksymään niin sanottuun standardimalliin ja esittää
merkittäviä huomioita bosonin ja standardimalliin sisältyvien symmetrioiden
välisestä epäsuhdasta. Kaikki aikaisemmin löydetyt bosonit ovat niin
sanottuja mittabosoneita ja ne liittyvät perustavalla tavalla
luonnonjärjestyksen taustalla oleviin symmetrioihin. Higgs sen sijaan on niin
sanottu skalaaribosoni eikä sillä ole merkittävää roolia kyseisissä
symmetrioissa. Carrollin mukaan Higgsin hiukkanen on eräässä mielessä
kauneusvirhe standardimallin matemaattisessa kokonaisuudessa. Monet hiukkasta
koskevat teoreettiset kysymykset ovat yhä avoimia, ja fyysikoita odottaa
työntäytteiset ajat heidän hakiessa lisävahvistusta löydökselleen.

Näiden huomioiden myötä Maailmanlopun hiukkanen painottaa erästä
luonnontieteelle ominaista tieteenfilosofista periaatetta, joka tuntuu toisinaan
unohtuvan muiden tieteiden edustajilta. Luonnontiede nimittäin on induktiivinen
tiede eikä se todista asioita ehdottoman varmasti samassa mielessä kuin
matematiikka. Sen sijaan se lähestyy tutkimusongelmiaan keräämällä
riittävät todisteet, joita on vaikea tai mahdoton väittää vääriksi,
mikäli uudet havainnot eivät falsifioi näitä näyttöjä. Luonnontiede ei
myöskään perusta tuloksiaan kulttuurisiin konventioihin tai konstruktioihin,
kuten varhaiset 1980-luvun sosiaalikonstruktionistit väittivät, vaan aitoihin
empiirisiin löydöksiin ja niiden taustalla vaikuttaviin fysikaalisiin
lainalaisuuksiin. Näin ajatellen voimme jättää nykyisin omaan arvoonsa
sellaiset aikanaan kunnioitusta herättäneet teokset kuin Bruno Latourin ja
Steve Woolgarin Laboratory Life. The Social Construction of Scientific Facts
(Beverly Hills & London: Sage Publications 1979) tai Andrew Pickeringin
Constructing Quarks. A Sociological History of Particle Physics (Edinburgh:
Edinburgh University Press 1984).

Maailmanlopun hiukkasen on kääntänyt Ursan julkaisujen suhteen viime aikoina
näyttävästi kunnostautunut Tuukka Perhoniemi. Teksti on sekä sanastoltaan
että lauserakenteiltaan asianmukaista suomen kieltä, eikä sisällä
huomattavia asiavirheitä tai käsitteellisiä kömmähdyksiä. Ammattifyysikot
käyttävät työkielenään englantia, mutta alan suomenkielinen käsitteistö
on kehittynyt kiitettävän hyvin ja kaikille teoksessa mainituille
hiukkastyypeille ja muille teknisille yksityiskohdille löytyy vakiintunut ja
mielekäs suomenkielinen vastine.

Carrollin tyylistä voi sanoa sen verran, että aiheen vaikeaselkoisuudesta
huolimatta hän säilyttää pääsääntöisesti asiallisen linjan tuputtamatta
lukijalle lapsellisia analogioita tai heikosti perusteltuja argumentteja. Teos
on tyyliltään huomattavasti asiallisempi ja järjellisempi kuin esimerkiksi
tiedetoimittaja Marcus Chownin hieman naiivi Päättymättömät päivät
kuolleena (2008). Chownin teos sisältää kasapäin määritelmiä ja
selityksiä, jotka ovat täysin päivänselviä normaalin tieteellisen
yleissivistyksen omaavalle lukijalle. Kun vuoden 1979 fysiikan nobelisti Steven
Weinberg (s. 1933) julkaisi yleistajuinen tietokirjansa Kolme ensimmäistä
minuuttia (1977), sanoi hän kirjoittaneensa teoksensa lukijalle, joka on valmis
pohtimaan yksityiskohtaisia perusteluja, mutta joka ei ole hyvin perillä
matematiikasta ja fysiikasta. Hän ei kirjoittanut helppolukuista teosta, ei
aliarvioinut lukijaa eikä kirjoittanut kuin vähäjärkiselle. Parhaimmillaan
sama perusasenne toteutuu Carrollin teoksessa huolimatta siitä, ettei se ole
aivan yhtä syvällinen ja tyyliltään yhtenäinen kuin Weinbergin teos – tai
hieman uudemman esimerkin mainitakseni Kari Enqvistin Monimutkaisuus (2007).

---------------------------------------------------------
Tämä arvostelu on luettavissa ja kommentoitavissa Agricolan
arvostelujulkaisussa osoitteessa
http://agricola.utu.fi/julkaisut/kirja-arvostelut/