tiistai 18. joulukuuta 2018

Valistuksen soihtu on kirkas

Luonnontieteiden syntyminen 1600- luvulla oli valtava mullistus. Se synnytti sellaisen maallistuneen ja vauraan yhteiskunnan, joka on meille nyt niin tuttu. Suorastaan itsestään selvä. Olen ainakin itse pohtinut, miksi tieteellinen ja teollinen vallankumous lähtivät vyörymään juuri silloin, kun se tapahtui. Eikö se olisi voinut yhtä hyvin tapahtua aiemmin? Ainesosat tieteeseen nojaavalle valistukselle vallitsivat vuosisatoja, mutta mitään ei tapahtunut. Mikä pidätteli kiinalaista valistusta? Kiinan loistavasta kulttuurista huolimatta maa eli vuosituhantisessa pysähtyneisyyden tilassa.
Rooman valtakunta oli laaja ja vauras, siellä vallitsi vakiintunut oikeusjärjestys, ja se kävi kauppaa kautta tunnetun maailman. Miksei se lähtenyt valistuksen tielle?

Eräs valistuksen kandidaatti oli myöhemmin syntynyt arabien islamilainen maailmanvalta. Sen aikana nähtiin hienostunut, teknisesti edistynyt ja ajankohtaan nähden suvaitseva kulttuuri, joka vaali ja kehitti myös tieteitä. Valistuneiden kalifien ylläpitämät kirjastot pelastivat jälkipolville melkoisen osan kristittyjen vainoamasta antiikin pakanoiden tiede- ja kulttuuriperinnöstä. Tunnistamme parhaiten tuon ajan tuottaman arabialaisen, tai oikeastaan intialaisen numerojärjestelmän. Se teki laskemisesta verrattomasti helpompaa kuin roomalaisten kömpelöillä numeroilla oli mahdollista. 

Jos haluaisin tiivistää, voisin sanoa, että länsimainen valistus sai eväikseen roomalaisten lakiin perustuvan oikeusjärjestyksen ja arabien välittämän ja jalostaman antiikin tiede- ja kulttuuriperinnön. Mutta tämä on tietenkin aivan liian yksinkertainen selitys. Euroopassa oli käynnissä aivan omiakin prosesseja. Löytöretkien liikkeelle sysäämä kansainvälinen kauppa kehitti rahoitusta ja pääomia. Se loi tärkeitä talouskäytäntöjä, kuten vakuutukset ja osakeyhtiöt. Ja ennen kaikkea uskonnon tukahduttava ote löyhtyi. Luonnontiede mursi kirkon tiedollisen auktoriteetin, ja 1600- luvulla riehuneet uskonsodat ja noitavainot paljastivat uskonnon pimeän puolen. Pitäisikö vielä sanoa, että renessanssin huikea esimerkki oli todistanut ihmisen luomisvoiman kaikessa loistossaan. Ja että rutto ja uskonsodat mursivat tukahduttavaa feodaalivaltaa luomalla työvoimapulan. Ihmisen arvo nousi sitäkin kautta, halvalla riistettävä työvoima ei ollutkaan ehtymätön resurssi. 

1700- luvulla henkinen maisema oli jo kokonaan muuttunut. Olen aiemmin kirjoittanut, kuinka käsitys ihmisestä muuttui. Syntyi moderni psykologia: ihminen ei ollutkaan uskonnollisen kilvoittelun ja pahojen henkien riivauksen ristiaallokossa keinuva lastu, vaan itsestään tietoinen, ylpeä ja menestystä tavoitteleva aktiivinen toimija. Unohtakaamme nyt hetkeksi sankaritiedemiehet. Historian näyttämölle astui samaan aikaan uudenlainen toimija: valistuksen ajan insinööri. Hän on jäänyt hieman pimentoon ainakin suomalaisessa filosofis-humanistisessa kulttuuriumpiossa. Tarkastellaan kahta esimerkkiä: loistava englantilainen John Smeaton, ja innokas ruotsalainen Mårten Triewald.

John Smeaton (1724 – 1792) syntyi Leedsissä ja perusti myöhemmin toimistonsa Lontooseen. Hän on hyvä esimerkki valistusajan insinööristä, jota kiinnostaa sekä tieteellinen tutkimus että käytännöllinen insinöörityö. Hän työskenteli aluksi isänsä asianajotoimistossa, mutta ryhtyi pian suunnittelemaan mittalaitteita ja navigoinnin instrumentteja. Hän kiinnostui fysiikasta, ja tutki ja kehitti erityisesti tuulimyllyjen ja vesirattaiden tehokkuutta. Smeaton teki kokeita ja kehitti matemaattisia menetelmiä pyörivien vesi- ja tuulipyörien ominaisuuksien määritykseen. Esimerkiksi niin sanotulla Smeatonin kaavalla voidaan laskea siiven kehittämä voima. 

Smeatonin kaavaa sovelsivat myöhemmin ilmailun pioneerit. Toisin kun historiankirjat antavat ymmärtää, lentokoneen kehittäjät eivät rakentaneet koneitaan vain hämärän lepakkoanalogian ohjaamina. He tekivät laskelmia ja mittasivat erilaisten siipien nostokykyä. Wrightin veljekset sovelsivat Smeatonin kaavaa, ja löysivät siitä jopa pienen virheen.

Smeaton oli sekä koneinsinööri että rakennusinsinööri. Hänestä on käytetty nimitystä ”insinööritaidon isä”. Hän oli tyytymätön insinööri-sanan sotilaalliseen sävyyn. Tuohon aikaan sotilasakatemiat nimittäin kouluttivat insinöörejä eli sapöörejä suunnittelemaan miinoitteita ja linnoituslaitteita. Smeaton otti tietoisesti käyttöön nimityksen ”siviili-insinöri”. Monissa kielissä tuo sana jäi käyttöön. Siviili-insinööri tarkoittaa ruotsin kielessä diplomi-insinööriä ja englannissa maanrakennusinsinööriä. 

Koneinsinöörinä Smeaton suunnitteli erilaisia tuuleen ja veden virtaukseen perustuvia voimakoneita, ja hän tutki myös höyrykoneita. Hän kehitti myös sukelluskellon, joka oli tarkoitettu aallonmurtajan rakennustyöhön. Hän ymmärsi, että kelloon oli vietävä pinnalta käsin ilmaa sekä työntekijöiden hengitysilmaksi että poistamaan vedenpaineen kelloon puristama ylimääräinen vesi. Idea oli alun perin ranskalaisen Denis Papinin esittämä, mutta sen aikaisten palkeiden teho ei siihen riittänyt. Astronominakin tunnettu Edmund Halley (taas kerran valistuksen ajan monipuolinen nero) vei ilmaa kelloon laskemalla alas tynnyreitä. Halley teki itsekin kellollaan koesukelluksia. Smeaton kehitti entistä käytännöllisemmän sukelluskellon, johon pumpattiin ilmaa mäntäpumpulla.

Smeatonin suurin intohimo oli toimia rakennusinsinöörinä. Hän suunnitteli siltoja, satamalaitteita ja majakoita. Nämä kohteet olivat erittäin haastavia, ja Smeaton oivalsi, että tarvitaan entistä parempia materiaaleja. Hän kehitti nykyaikaisen betonin, jonka tärkeä sidosaine tunnetaan nykyisin portlandinsementtinä. Vastaavaa materiaalia oli käytetty jo antiikin aikoina ja erityisen paljon Rooman valtakunnassa, mutta keskiajalla sen valmistustaito oli unohtunut. Toinen tärkeä keksintö oli veden alla kovettuva hydraulinen laasti. Uusien materiaalien ja rakennusteknisten keksintöjen (lohenpyrstöliitokset) ansiosta Smeatonin luomukset vastustivat menestyksellä luonnonvoimia.

Smeaton ymmärsi myös, kuinka tärkeää on toimia yhteistyössä muiden kanssa. Hänestä tuli maailman kuuluisimman tiedeseuran Royal Societyn jäsen. Hän toimi myös Lunar societyssä. Sen oli tapana kokoontua täydenkuun aikana, jotta kotimatka myöhäisen illanvieton jälkeen olisi turvallisempi. Seuran henki lienee ollut kevyen ironinen, sillä he kutsuivat itseään kuuhulluiksi (lunatic). Hän perusti myös insinöörien ammatillisen seuran, Society of civil engineers, vuonna 1790.

Ruotsalainen Mårten Triewald (1691 – 1747) oli sukupolven verran Smeatonia vanhempi. Hän matkusti Eurooppaan, aluksi liiketoimintaa harjoittamaan. Hän opiskeli Newcastlessa konetekniikkaa, tutki myös höyrykoneita ja oli kiinnostunut fysiikasta. Hän näki Lontoossa Edmund Halleyn sukelluskellonäytöksen, ja ryhtyi itsekin suunnittelemaan sukelluskelloa. Triewald verkostoitui tehokkaasti, kirjoitti artikkeleita, hakeutui Royal Societyn piiriin, ja onnistui jopa pääsemään sen jäseneksi. Myöhemmin hänestä tuli Uppsalan tiedeakatemian jäsen, ja hän oli Tukholman tiedeakatemian perustajia.

Triewald hankki Lontoosta yli 100 demonstraatiota käsittelevän tieteellis-teknisen laitekokoelman, ja kuljetutti sen Tukholmaan. Vuosina 1728 ja 1729 hän järjesti Tukholman Ritarihuoneella maksullisia esitelmiä, joiden aikana hän suoritti demonstraatioita laitteistollaan. Triewaldin kokoelma oli monipuolinen: siinä oli mukana optiikkaa ja erilaisia mekaanisia, pneumaattisia, hydraulisia ja sähköisiä laitteita. Niiden avulla voitiin demonstroida luonnonlakeja ja havainnollistaa erilaisten laitteiden toimintaperiaatteita. Mukana oli myös kaksi höyrykoneen pienoismallia.

Ruotsissa kiinnitettiin suurta huomiota tieteen kautta saatavaan hyötyyn. Triewaldin tarkoituksena oli epäilemättä ja valistuksen lisäksi saada sijoittajien ja viranomaisten huomiota. Hän oli perustamassa Ruotsin rannikoilla toimivaa pelastusyhtiötä, ja sukelluskello oli sen tekninen vetoaula. Pelastusyhtiö olikin ilmeisen tuottoisa yritys. Haaksirikkoja tapahtui paljon, ja pelastusyhtiö sai oman osuutensa pelastetun lastin arvosta. Ruotsiin tuotiin myös yksi sukelluskello, mutta sen hyödyllisyys pelastustöissä oli vähäinen. Haaksirikot tapahtuivat harvoin paikoissa, joissa kelloa olisi voitu käyttää. Triewald rakennutti myös höyrykoneen -  Ruotsin ensimmäisen - Dannemoran kaivokseen lähelle Uppsalaa. Konetta ei kuitenkaan saatu toimimaan tyydyttävästi. 

Yleisradion Tiedeykkönen- ohjelmassa keskusteltiin Triewaldista vuonna 2016.

Halleyn periaatteen mukainen sukelluskello.
Ilmaa lasketaan kelloon tynnyreissä.