Tiede pitkä, elämä lyhyt

Tekninen edistys on näyttäytynyt meille koko 1900- luvun lähes keskeytymättömänä innovaatioiden ketjuna. Tiedemiesten ja keksijöiden ideat muuttuvat nopeasti hyödyllisiksi arkielämän apuvälineiksi. Vai muuttuvatko todella? Ehkä todellisuus onkin ollut toisenlainen, ja jostain syystä me emme vain ymmärrä, että edistys ei ole taattua, eikä se etene kuin juna.

Mutta aloitetaan positiivisesta. Voimakoneet alkoivat yleistyä 1700- luvulla. Ne mullistivat tehtaiden käyttövoiman, matkustamisen, ja lopulta ne määräsivät kaupunkiasumisemme raamit ja kavensivat luonnolle jäävää tilaa kaikkialle tunkevan autoistumisen myötä. Voittokulku on todella jääväämätön ja vaikuttava – mutta unohdammeko, että koko prosessiin kului 300 vuotta siitä kun se ensin alkoi pitkä esivaiheen jälkeen käynnistyä? Ja voisimme surra myös sitä, että henkilöauton moottori toimii edelleen säälittävällä alle 30 prosentin hyötysuhteella.

No sähkö nyt ainakin täyttää modernin innovaation tunnusmerkit. Teollinen sähkövoiman hyödyntäminen käynnistyi 1870- luvulla. Se on tekniikan ihmeistä uskollisimpia ja nöyrimpiä palvelijoitamme. Mutta ensimmäiset runsaat sata vuotta sähkövoiman hyödyntäminen oli hankalaa. Vasta 1970-luvulla kehittynyt tehoelektroniikka antoi ihmiskunnalle täyden kyvyn hallita sähköenergian eri hyödyntämismuotoja. Sitä paitsi – voi surkeus! Emme edelleenkään osaa varastoida sähköä tehokkaasti. Tästä ongelmasta olen kirjoittanutkin. Sähkön varastoinnin taidon historia on noin 250 vuoden mittainen – emmekä ole vieläkään oppineet sitä taitoa kunnolla.

Polymeerikemia teollisessa mittakaavassa syntyi noin vuonna 1950. Siis muovit ja niiden valmistus. Ja tässä edistys oli kerrankin nopeaa. Nyt olemme pulassa muovijätteen kanssa. Oikeastaan koko keksintö oli turha. Ihmiskunta olisi hyvin pärjännyt ilman muovia, erilaisten luonnonpolymeerien, vahojen ja rasvojen varassa.

Televisio ja sen edeltäjä kuvalennätin keksittiin 1880- luvulla. Vasta 1960-luvulla televisio ilmestyi suomalaisiin koteihin.

Avaruuslentojen fysiikka selvitettiin 1900-luvun alussa, ja teknologia perustuu 1940- luvun rakettitekniikkaan. Mitään mullistavia parannuksia ei ole syntynyt. Rakettien ja avaruusalusten valmistustekniikka on parantunut, mutta ratkaisevia edistysaskeleita ei ole otettu. Syitä on useita. Parempi ja halvempi tekniikka on haastavaa, mutta realistista, oikeastaan sen periaatteet tunnetaan jo. Ongelmana on, että alan taloudellinen potentiaali on pieni, eikä se ole ihmiskunnalle eloonjäämiskysymys. 

 

Tietokoneet valloittivat kotimme ja myöhemmin taskumme 1990- luvulta alkaen. Tietokone keksittiin kuitenkin elektronisessa muodossaan jo 1940-luvulla. Ja Charles Babbage ja Ada Lovelace luonnostelivat sen mekaanisen version, analyyttisen koneen yli 100 vuotta aiemmin. Suuren yleisön kannalta tietokone oli kuriositeetti tai enintään tiedemiesten ja insinöörien outo apuväline, kunnes sen sosiaaliset käyttömahdollisuudet tekivät siitä yleisen. Tarvittiin toki myös useita vuosikymmeniä insinöörien kehitystyötä, kunnes sen keskeinen osa kutistui gramman murto-osan painoiseksi mikroprosessoriksi.

Kun tutkimme tarkemmin tekniikan kehitystä, huomaamme, että asioilla on useimmiten pitkä esihistoria. Kiinnitämme huomiomme vain tekniikan lyhyeen taloudellisen hyödyntämisen kukoistuskauteen. Unohdamme, että ei ollut helppoa tai suoraviivaista päästä siihen vaiheeseen. Saatamme myös kuvitella, että keksintö syntyy jossain alkeellisessa muodossa, ja kehittyy vähitellen täydelliseksi. Todellisuus on toisen näköinen. Tekniikassa ei ole lineaarisia polkuja, vaan pikemminkin jatkuvasti haarautuva puu. Tai oikeammin verkosto, jossa ideat sekä haarautuvat, että yhdistyvät uudelleen tukevammiksi oksiksi. 

Charles Darwin teki tunnetuksi evoluution idean tutkimalla elävien olentojen erilaisia ilmenemismuotoja. Jos biologit eivät olisi keksineet evoluutiota, insinöörit olisivat joka tapauksessa keksineet sen tutkimalla, miten keksinnöt ja erilaiset koneet tulevat maailmaan. 

 

Lähitulevaisuudessa energiakriisi ja ympäristökriisi alkavat uhata koko ihmiskuntaa. Siihen on syynsä: olemme parantaneet lajimme elinvoimaa tieteen ja tekniikan kautta. Valitettavasti kykymme hallita tätä prosessia on puutteellinen. Asiaa on nyt myöhäistä surra, mutta on järkevää etsiä ratkaisua samasta ilmiöstä, joka on ongelman aiheuttanut, eli teknologiasta. On toki muitakin ratkaisuvaihtoehtoja, mutta ne ovat kauhistuttavia. 

Voisimme tarkastella erästä tulevan kriisin osaongelmaa, eli energian tuottamista. Siinä on hyvä pitää mielessä edellä luonnehtimiani tekniikan kehityksen piirteitä. Asiat eivät suju niin joutuisasti kuin kuvitellaan. 

Fuusiovoimaloita on tutkittu 1940-luvulta alkaen. Fuusioreaktio tapahtuu erittäin korkeassa lämpötilassa. Siitä aiheutuu kovia teoreettisia ja käytännöllisiä haasteita. Hanke kuitenkin etenee. Kansainvälisenä yhteistyönä kehitettävä ITER-reaktori valmistunee 2020-luvun lopulla, ja kaupallista energian tuotantoa demonstroidaan ehkä 2050- luvulla. Ei siis aivan pian. 

 

Fuusioenergian vaihtoehto saattaa kuitenkin olla aivan erilainen. Sähkön tuottaminen auringon säteilystä on eräässä mielessä läpimurtovaiheessa. Aurinkosähkö on jo nyt halvempaa kuin kilpailevat ”päästöttömät” energian tuotantotavat. Yhden watin kapasiteetti maksaa suuruusluokkaa 10 senttiä. Luku on epävarma, mutta joka tapauksessa aurinkosähkö halpenee nopeasti. 

 

Nykyiset aurinkokennot perustuvat valosähköiseen ilmiöön puolijohteissa. Vaihtoehtoisessa rectenna- teknologiassa valo, joka on sähkömagneettista säteilyä tasasuunnataan suoraan sähköksi. Silloin voidaan hyödyntää myös säteilyn infrapuna-alue. Tekniikka on kuitenkin vaikeaa, eikä se vielä toimi käytännön mittakaavassa. 

 

Oheinen kuva esittää aurinkokennojen laboratoriossa saavutetun hyötysuhteen kehitystä. Kuvasta käy hyvin ilmi kehityksen hitaus ja kehitettävien teknologioiden moninaisuus.