Vapaa tahto – mitä väliä?

Keskustelu vapaasta tahdosta on jäänyt jumiin, se on takertunut teologis-filosofisiin saivarteluihin. Nykyisen jumin tarkan paikan merkitsi jo aikanaan ranskalainen filosofi ja tiedemies René Descartes (1596 –1650). Häneltä puuttui kuitenkin rohkeus ajatella asiaa loppuun asti. Se on ymmärrettävää, sillä hän pelkäsi inkvisitiota ja Galileon kohtaloa. Olen aiemmin kirjoittanut suhteestamme ”vapaaseen tahtoon” (ks. Vapaan tahdon raunioilla). Tuo kirjoitus kumoaa erään vanhan argumentin: vapaan tahdon puuttuminen johtaisi äärimmäiseen mekaaniseen determinismiin, kohtalomme olisi ennalta määrätty syntymästä hautaan. Noin sata vuotta sitten fyysikot kuitenkin osoittivat, että näin ei todellakaan ole! Jos ajan kulun voisi pysäyttää johonkin pisteeseen, ja käynnistää sen sitten siitä toistuvasti uudelleen, se kehittyisi joka kerralla eri tavalla.

Otan nyt toisen valaisevan näkökulman. Vapaalta tahdolta näyttävä hermostomme toiminta onkin oikeastaan jatkumo eri asteisia ilmiöitä. Kuvaan sitä seuraavassa, siteeraten lyhentäen kirjaani Robottipuisto (Momentum 2023).

”Tunnetasolla vapaa tahto on ilman muuta olemassa. .. Ajattelemme vapaata tahtoa käytettävän, kun tehdään päätöksiä. ..”Päätös” ei välttämättä tarkoita selvästi erottuvaa hetkeä. .. Kun liikumme, syömme, lepäämme tai työskentelemme, elämämme on jatkuva ketju pieniä päätöksiä. ... liikutamme kättämme, suuntaamme kävelyämme käännämme katsettamme mielemme mukaan. On aina olemassa joku hetki, jolloin liike tai muu toiminto käynnistetään, ja hermostomme määrää tuon hetken. Elämämme on jatkuvaa pienten ja suurten päätösten virtaa. Päätösten merkitykset muodostavat jatkumon, on mahdotonta asettaa selvää rajaa ”mikropäätösten” ja ”olennaisten päätösten” välille. Tämä elämämme päätöksiä vaativien tilanteiden vuo on ylivoimainen tietoisen mielemme kyvyille, emme mitenkään voi harkita jokaista mikropäätöstä. Näyttääkin siltä, että aivot eivät ole tietoisuuden ohjaama muisti-, ajattelu- ja päättelykone, vaan joukko automaattisia prosesseja, joista emme tiedä juuri mitään”.

Toinen näkökulma on, että aivomme rakentavat maailmasta aktiivisesti toimivan mallin. Se mitä sanomme tietoisuudeksi on perimmäiseltä luonteeltaan selittäjä. Se rakentaa aistihavainnoista ja kehon automaattisista reaktioista jatkuvan ja loogisen kertomuksen, jonka sankarina ja itsenäisenä toimijana on yksilön mieli. Tämän selittäjän tärkeä resurssi on aivojemme muistin jatkuvasti karttuva tieto- ja kokemusvaranto. Koska sen käyttö on hidasta, se ohjaa lähinnä selitystoimintaa, korjaten tai muuttaen tai puolustellen käyttäytymistämme. Automattinen koneistomme on kuitenkin jo hoitanut kiireelliset tehtävät.

Voisin tiivistää: vapaa ja tietoinen toimintamme koostuu kahdesta osasta. Sen ytimenä on biologisessa evoluutiossa vähitellen muodostunut ja geneettisesti kehoomme tallentunut automaattisten reaktioiden mutkikas, nopeasti ja tehokkaasti toimiva mekanismi, joka ohjaa sekä motoriikkaamme että ajatteluamme. Tämän toiminnan varhaisia ja alkeellisia muotoja ja syitä niiden syntymiselle kuvaa blogikirjoitukseni (ks. Madon eleganssi).

Sen rinnalla toimii kulttuurillinen kerros: selitysmekanismi, joka tuottaa elämämme jatkuvan ja muistiimme rakentuvan sankaritarinan.

Tässä kuvattuun tietoisen toiminnan malliin liittyy kuuluisa koe, eli aivotutkija Benjamin Libetin tutkimusryhmän vuonna 1983 raportoimat havainnot. Koehenkilöiden tekemät päätökset näkyvät aivosähkökäyrässä noin puoli sekuntia tai enemmänkin etukäteen, ennen kun koehenkilö kokee tehneensä päätöksen. Libetin koe on herättänyt valtavaa huomiota, ja lukuisissa kirjoituksissa ja jopa kirjoissa sen tuloksia on pyritty kumoamaan ja kiistämään. Koska sen voidaan ajatella kieltävän "vapaan tahdon” olemassaolon.

On selvää, että tietoisen toiminnan mekanismia on erittäin vaikeaa tutkia, Libetin koe lienee parhaita yrityksiä. Joka tapauksessa, se on yhteensopiva yllä kuvaamani ”tietoisen toiminnan” selityksen kanssa.

Tämä selitys on aivan liian outo ja radikaali, jotta sen voisi noin vain yllä kuvatusta tekstistä omaksua. Laajempi pohjustus löytyy Robottipuisto-kirjasta ja sen lähdeaineistosta.

Materiaalifysiikkaa, idiootti!

Outo ja pitkä sana: materiaalifysikka. Mitä se oikein mahtaa tarkoittaa? Ilmeisesti se on jonkinlaista fysiikkaa. Ja uskomme toki tietävämme, mitä fysiikka on. Sehän tutkii maailmamme ominaisuuksia, ja se käsittelee ainekappaleita, alkeishiukkasia, voimia, kenttiä ja geometrioita, ja myös sähköilmiöitä ja säteilyä. Fysiikan tärkein työkalu on matematiikka, sen avulla fyysikot rakentelevat teorioitaan. Siinä he pyrkivät kompakteihin ja oikeaksi todistettuihin ratkaisuihin, joita he usein kutsuvat ”kauniiksi”. Fyysikot ovat tieteen ihailtuja supersankareita, heidän nimensäkin saattavat olla monille tuttuja, ne kuuluvat oman aikamme tarustoon: Newton, Maxwell, Einstein, Bohr, Heisenberg, Schrödinger, Hawking ja niin edelleen.

Aivan toisin on materiaalifysiikan laita. Ja kuitenkin voisin väittää, että materiaalifysiikka on – enkä molekyylibiologian rinnalla - aikamme tärkein tiede. Emme kuitenkaan osaa nimetä alan kuuluisia tieteentekijöitä. Ehkä joku saattaa vielä muistaa Shuji Nakamuran, Milleniumpalkinnon ja Nobel-palkinnon saajan, jonka mainetta wikipedia tosin himmentää liittämällä hänen nimeensä sanan ”keksijä”. Nakamura lahjoitti ihmiskunnalle pitkäikäiset ja energiaa säästävät LED-lamput, mutta silti hänen nimensä on jo vaipumassa unohduksiin. Pikemminkin pidämme edelleen sähkövalon keksijänä Edisonia, mikä taas ei ole ollenkaan totta (ks. Lies, inc.).

Jossain ihmistiedon Arkadiassa on ilmeisesti päätetty, että tieteet pitää jakaa ”puhtaisiin” eli jumalaisiin, ja ”soveltaviin” eli arkisiin tieteisiin. Niinpä on ilmeistä, että fysiikka on ”puhdasta” ja materiaalifysiikka ”soveltavaa”, ja siksi vähemmän kunnioitettavaa. Ehkä tämä jako selittää materiaalifysiikan ja sen harjoittajien näkymättömyyden. Voi olla, että tieteen, kuten fysiikan ja matematiikan puhtaus johtuu siitä, että ne ovat olennaisesti hyödyttömiä. Aivan niin kuin todellinen taide. Hyötyyn tähtäävät tieteet, kuten materiaalifysiikka, ovat vähempiarvoisia ja tahrautuneita.

Ja nyt teen rohkean spekulaation. Uskon, että tällainen ihmistiedon jaottelu on ikivanhaa. Se juontaa juurensa antiikin ajan Kreikasta, missä muun muassa filosofia ja runous olivat puhtaita, jaloja ja yleviä, jumalten suosimia. Kun taas käytännöllinen tieto, eli käsityöläisten, rakentajien, insinöörien ja teknikoiden taidot olivat vähäarvoisia, koska ne ovat hyödyllisiä. Tämä liittyy suoraan Prometheus-myyttiin. Tämä hellämielinen titaani lahjoitti nämä taidot ihmiskunnalle, ja sai ottaa vastaan jumalten raivon.

Mitä tähän jaotteluun pitäisi sanoa? Älkää uskoko siihen! Ehkä tällaisesta arvottamisesta johtuu, että jos yrittää etsiä hakukoneella määritelmää tai kuvailua materiaalifysiikalle, löytää suuren määrän lajeja, rajauksia ja kuvauksia. Esimerkiksi materiaalifysiikka ei ole sama kuin materiaalitiede. En ymmärrä, miksi ei muka? Totta, myös fysiikalle löytyy joukko alalajeja, mutta ne eivät ole yhtä hämmentäviä. No, ei nyt lähdetä kahlaamaan tällaisessa saivartelussa. Tiede ei kumminkaan pysy laatikoiden sisällä, pikemminkin rajojen ylitys ja sekoittaminen on hedelmällistä.

Mennäänpä itse asiaan. Materiaalifysiikka on englanniksi ”solid state physics” eli ”kiinteän olomuodon fysiikka”. Se tutkii olennaisesti kiinteiden aineiden sisäisiä ominaisuuksia, sen eräs osa on kristallografia, ja usein siinä joudutaan menemään nesteiden ja kaasujen rajapinnalle. Nesteiden fysiikkaan liittyy virtauksen teoriat, sihen sekoittuu jotenkin kemiaa, ja mielestäni siinä on myös materiaalifysiikan piirteitä. Kaasujen fysiikka rajautuu eräin osin plasmafysiikkaan, ja loput on kineettistä kaasuteoriaa, aerodynamiikkaa, termodynamiikkaa ja ehkä jotain muuta. Joten tässä on pelikenttä jolla toimitaan, enkä nyt ruodi sitäkään pidemmälle. Ehkä ylläoleva kuvaus vihjaa, että aika monimutkaista tämä on – niinkuin on aina kun on kyse todellisesta maailmasta. Tämä mutkikkuus tuo mieleen teknologian ja insinööritieteet. Mielleyhtymä on oikea, materiaalifysiikassa tutkimus, kokeilut ja hyödyntäminen sulautuvat teknologiaan.

On huomattava kontrasti, että vaikka materiaalifysiikka tieteenä tuntuu häilyvältä, sen sovellukset ovat mullistaneet koko yhteiskunnan. Materiaalifysiikka on se tiedollinen pohja, jolta ponnistavat elektroniikan sovellukset, kuten radio- ja tv-laitteet, videot, tietoverkot, kännykät ja tietokoneet. Ja viime vuosina mukaan on tullut energiaan perustuva toiminta, kuten aurinkopaneelit ja akut.

Katsotaan asiaa esimerkkien valossa. Puolijohdeteollisuus synnytti modernin elektroniikan ja ns. tietoyhteiskunnan (hieman ristiriitainen nimi, sillä jo varhaisempi teollistuminen perustui tietoon). Se on tietenkin myös materiaalifysiikan riemuvoitto, jos niin voi sanoa. Mitättömän pienet hippuset piitä tai muuta puolijohteeksi kutsuttua kiteistä ainetta käsittelevät tietoa ja tuottavat valoa ja radioaaltoja. Nämä tekniikan ihmeet havainnollistavat myös erästä materiaalifysiikan piirrettä. Esimerkiksi puolijohteet olivat tunnettuja jo 1800-luvun lopulla, mutta niiden luonnetta ei ymmärretty. Vasta kvanttimekaniikka antoi ratkaisevan kehityssysäyksen. Näin edellä kuvattu jaottelu puhtaaseen ja sovellettuun fysiikkaan osoittautuu turhaksi. Rajojen ylittäminen voi tuottaa yllättäviä seurauksia.

Kun tohtori Nakamura kehitti kirkkaiden valkoisten LED-komponenttien valmistusmenetelmän 2000-luvun alussa, siihen ei oikein uskottu (ks. Haiz'in laki). Nyt LED-lamput ovat vallitseva valaistusteknologia.

Tai otetaan toinen esimerkki. Sähköä tuottavat aurinkokennot tai -paneelit perustuvat puolijohteisiin. Niiden kehitys tuntui polkevan paikallaan vuosikymmeniä. Hyötysuhde oli matala ja hinta korkea. 1960- luvulta lähtien niitä käytettiin erikoissovelluksissa, kuten valokennoissa, satelliiteissa ja meriviitoissa ja majakoissa. Uudella vuosituhannella materiaalifysiikan edistyminen on muuttanut tilanteen. Paneelien massatuotanto on alkanut, ja hyötysuhde kaksin- tai kolminkertaistunut. Nyt aurinkoenergian kokonaiskapasiteetti Suomessa on noin 1000 MW, siitä huomattava osa omakotitalojen ja uusien talojen katoilla. Ja kymmenessä vuodessa kapasiteetin ennustetaan kymmenkertaistuvan.

Sähköautojen läpimurto on juuri alkamassa. Vuonna 2011 litiumakku oli tunnettu, mutta sitä ei juuri edes kuviteltu auton energianlähteeksi. Asia askarrutti mieltäni, ja tein hieman laskelmia kemian perustietojen pohjalta. Tulos oli, että energiatiheys yli 1 kWh/kg on saavutettavissa. Toinen arviointimenetelmä, teknologiadynamiikka, kertoi, että se saavutetaan noin 2025 - 2030 (ks. Paremmat sähköautot...).

Eräs huoli liittyy akkumateriaalien saatavuuteen ja niiden tuotannon ympäristövaikutuksiin. Odotan, että materialifysiikka on tässäkin ratkaisijana. Litiumia ei välttämättä edes tarvita, vaikka sitä onkin varsin helposti saatavana. Se ehkä korvataan tavallisella ruokasuolalla, ja nykyakuissa käytetyt harvinaiset metallitkin on korvattavissa.

Eräs materiaalifysiikan haasteita on sen monimutkaisuus, poikkitieteellisyys ja vahva kytkentä teknologiaan. Itse asiassa insinööritieteet ja materiaalifysiikka ovat monella tavalla samankaltaisia. Ja ne käyvät käsi kädessä.

Niin että jos nuori tieteentekijä etsii kovia haasteita, niitä saattaisi löytää juuri sieltä. Elektroniikassa, aurinkopaneeleissa ja LED-valoissa materiaalifysiikka tuotti laadullisen ja määrällisen hyppäyksen. Samaa voisi odottaa energian varastoinnin kohdalla. Sitä tarvitaan pelastamaan planeettamme.

(Joku saataa ihmetellä, mistä tulee tämän kirjoituksen haastava otsikko. Sehän on viittaus slovenialaiseen kohufilosofiin Slavoj Žižekiin (filosofiaa, idiootti!), hän tuli tunnetuksi 2000-luvun alussa. Ehkä myös materiaalifysiikka tarvitsisi hänen kaltaistaan herättäjää!)

Tuottavuusparadoksi

On luonnollista ja ihmiselle suorastaan lajityypillistä, että pyrimme parantamaan ja tehostamaan toimintamme. Meillä on hyvä muisti. Muistamme, miten aiemmin olemme toimineet, ja meillä on kyky suunnitella tulevaisuutta. Metsästäjä ja kalastaja oppivat onnistumisistaan ja virheistään. Maanviljelijä ja hedelmäatarhuri koettavat seuraavalla satokaudella onnistua paremmin. Haluamme myös päästä vähemmällä. Sanotaan, että laiskuus on paheiden äti. Mutta se on myös tehokkuuden äiti.

Teollisella ajalla toiminnan tehostaminen johti radikaaleihin mullistuksiin, koko yhteiskunnan arvontuotto alkoi perustua raaka-aineiden ja tavaroiden tehokkaaseen tuottamiseen. Manufaktuureissa opittiin järjestelemään työ tehokkaalla tavalla. Koneinsinööri Frederick Taylor (1856-1915) keksi tieteellisen työntutkimuksen, ja nosti työntekijöiden työpanoksen riiston aivan uudelle tasolle. Vastaavasti pehmeämpi työpsykologia pyrki lieventämään ratinalisoinnin tuomia mielenterveyden ongelmia. Suureen kuvaan pitää vielä lisätä teknologiset mullistukset: voimakoneiden käyttöönotto ja automatisointi. Sekä ammattiyhdistysliike, joka syntyi puolustamaan työtekijöiden oikeuksia.

Nyt olemme tilanteessa, missä tuottavuutta pyritään nostamaan tietotekniikan avulla. Poliitikot ovat puhuneet innostuneesti ”digiloikasta”, ja puhuvat ehkä vieläkin. Vaikka kehitykseen alkaa tulla mukaan ristiriitaisia ja jopa tympeitä sivumakuja. Onko digiloikka totta ollenkaan, vai olemmeko sen sijaan putoamassa digikuoppaan? Tehostaako se yhteiskuntaa ollenkaan? Vai ovako digiloikan takana olevat teknologian tuottajat kaapanneet arvontuoton lisäyksen omaan taskuunsa?

Esitän pohdinnan alustukseksi tärkeän näkökulman. Yhteiskunnan toiminta, ja etenkin sen tehokas toiminta perustuvat ihmisten väliseen vuorovaikutukseen. Ja tämä vuorovaikutus on tavattoman monimuotoista ja monimutkaista. Viestimme toistemme kansa symbolisesti, eli välitämme puhutun kielen avulla tietoa vallitsevista asioiden tilasta, sekä erilaisia toivomuksia, pyyntöjä ja vihjeitä. Mutta samalla viestimme myös tunnetasolla ja viittaamme näkymättömiin rakenteisiin, valtasuhteisiin ja sosiaalisiin suhteisiin. Ihmisyhteisöjen toiminta on siis kirjoitettu myös rivien väliin. Ja sinne on kirjoitettu paljon enemmän, kuin kuvittelemmekaan.

Otan esimerkin entisestä työpaikastani muutaman vuosikymmenen vuoden takaa. Asiantutijatyötä tekevät joutuvat matkustamaan paljon. Prosessi on sunnilleen seuraava. Ensin laaditaan matkasuunnitelma tai matkalupa-anomus. Siinä matkan tarkoitus ja kulku kuvataan, yleensä 5-10 riviä tekstiä. Sitten matkustaja käy sen kanssa sihteerin luona, joka hankkii matkaliput ja varaa majoitukset. Matkalta palattuaan matkustaja laatii matkalaskun, jossa eritellään matkan vaiheet ja niihin liittyvät kulut. Lasku toimitetaan kulukuittien kanssa sihterille, ja asia on sillä selvä. Laskun perusteella matkan kulut viedään organisaation talousjärjestelmään ja matkustajalle hyvitetään päivärahat ja hänen osuutensa kuluista.

Sitten taloushallinto otti käyttöön matkalaskuohjelman, jolla matkustaja hoiti laskutuksen suoraan itse. Valitettavasti se oli vaikeakäyttöinen ja jäykkä. Useimmiten sen käyttö ei edes onistunut, vaan painittuaan aikansa järjestelmän kanssa matkustaja joutui käymään matkaa läpi sihteerin kanssa, joka tavalla tai toisella sai lopulta matkan syötettyä talousjärjestelmään. Matkalaskuohjelma perustui jäykkiin oletuksiin: mikään ei saa matkan aikana muuttua, matkalla voi olla vain yksi ulkopuolinen rahoittaja, matka ei voi liittyä useamman projektin tarpeisiin ja matkaan ei saa ydistää useita tapahtumia. Elämä on kuitenkin yllättävää ja monimutkaista, eikä se suju ohjelmoijien oletusten mukaisesti. Kaiken tuloksena matkan tilitys vaati moninkertaisen määrän työtä aiempaan verrattuna, ja myös kallispalkkainen matkustaja joutui käyttämään siihen paljon omaa aikaansa. Osoittautui, että matkalaskuohjelmaa oli ”mahdotonta” korjata. Henkilöstön piti vain opetella elämään sen kanssa. Virallisesti eli johdon näkökulmasta kaikki oli hyvin. Oli siirretty nykyaikaisen työkalun käyttöön, joka hoiti tilityksen automattisesti.

Esimerkistä on kulunut jo pitkä aika, mutta minusta tuntuu, että se on edelleen sekä tyypillinen että ajankohtainen. Olen kuullut aivan samankaltaisia kertomuksia lääkäreiltä, jotka ponnistelevat terveydenhuollon järjestelmien kanssa. Paljon työaikaa kuluu asioiden järjestelyyn ja kirjaamiseen. Aiemmin hallinnolliset työt hoiti avustava henkilökunta vuosien sujuvalla rutiinilla.

En nyt väitä, ettei tällaisista järjestelmistä olisi hyötyä. Ilman muuta nykyään saadaan talteen paljon sellaista tietoa, jota ennen oli mahdoton kerätä. Mutta voisi kysyä, millä hinnalla se tapahtuu. Ja tähän pitää vielä lisätä, että samalla uudet ohjelmistot  näyttävät tuovan mukanaan sekä toimintariskejä että turvallisuusriskejä.

Kokonaan toinen asia on, että tällaisten järjestelmän rakentaminen näyttää olevan yllätävän vaikeaa ja kallista. Joskus tietojärjestelmähankkeet jopa epäonnistuvat jouduttuaan umpikujaan, tai ne hylätään, koska ne eivät täytä vaatimuksia.

Kertaan vielä, mistä tämä näytää johtuvan. Organisaatiot, kuten työyhteisöt, ovat itsestään mukautuvia ja oppivia. Niiden toimintaa säätelee kirjoitettujen ja kirjaamattomien periaatteiden verkosto. Ja juuri se ”rivien väliin” kirjattu ohjeisto on sekä hyvin monimutkaista että vaikea saada näkyväksi. Kun organisaatio alkaa tehostaa toimintaansa tietojärjestelmien avulla, tuo näkymätön ohjeisto ei tule siihen mukaan. Lopputulos on, että käyttöönotetun tietojärjestelmän rinnalle kehittyy aivan uudenlainen sosiaalinen verkosto ja kulttuuri, joka koettaa tulla toimeen tuon järjestelmän kanssa.

Lopetan muutamaan kysymykseen. Missä on digiloikka, vai onko sitä ollenkaan, vai onko se oikeataan digijarru? Mitä tapahtuu huoltovarmuudelle? Millaisia ovat toimintariskit ja turvallisusriskit? Entä mitä tapahtuu, kun mahdolliset epäystävälliset toimijat käyvät digiyhteikunnan kimppuun tekoälyn voimin?

Madon eleganssi

 Olipa kerran pikkuruinen mato, jolla oli äärettömän vaikea tieteellinen nimi: Caenorhabditis elegans. Tuo eliö on ihmiselle harmiton, noin yhden millimetrin pituinen ja kosteassa maassa elävä sukkulamatoihin kuuluva eläin. Ilmeisesti tutkijat kyllästyivät kirjoittamaan sen nimeä, kun se joka tapauksessa menisi aina väärin. Puhuattakaan tuon nimen lausumisesta! Niinpä sen nimi lyhennettiin mutkattomasti muotoon C. elegans. Meillä taas otettiin käyttöön jotenkin sympaattiselta kuulostava suomennettu nimi: eleganssimato.

Mitä väliä! Miksi murehtia jonkun madon hankalaa nimeä? On sillä väliä, koska mato on tärkeä. Se on eräs biologiassa käytetty malliorganismi. Koska eliöitä on tavattoman paljoin, on hyödyllistä, että tutkimusta keskitetään valittuihin lajeihin. Näin tieto ei hajaannu, vaan päästään paljon syvemmälle madon salattuun elämään. Ja aika paljon siitä jo tiedetään. Aikuinen mato muodostuu 959 solusta. Sillä on eriytynyt hermosto, joka käsittää 302 neuronia, ja jopa niiden keskinäiset kytkennät tunnetaan. Koko madon genomi luettiin jo 25 vuotta sitten. Matoa koskeva tieto kootaan kaikille avoimeen tietokantaan: wormbook.org. Ja onhan kiinnostavia tuloksia saatu, eleganssimato on tuottanut ystävilleen ainakin kolme Nobelin palkintoa.

Entä miksi sitten on niin tärkeää tuntea todella syvällisesti muutamia valikoituja eliölajeja? Siksi, että se koskee meitä kaikkia! Olemmehan me kaikki maapallon eliöt sukua toisillemme.

Eleganssimato tuli mieleeni, kun luin tuoreen tiedeuutisen. New Yorkin yliopiston (NYU) tutkimusryhmä on havainnut, että myös muiden kehon osien solut ”muistavat”. Artikkeli julkaistiin Nature Communications - lehdessä. ”Tutkimuksemme osoittaa, että muutkin solut kuin aivosolut voivat oppia ja luoda muistoja”, tutkimuksen pääkirjoittaja Nikolay Kukushkin sanoo tiedotteessa. Hankkeessa tutkittiin mm ihmisen munuaisten soluja. Teknisesti tutkimus oli varsin monimutkainen, enkä edes osaa selittää sen yksityiskohtia. Solut altistettiin erilaisille kemiallisille signaaleille – aivan kuten aivosolut altistuvat välittäjäaineille, kun opimme uutta tietoa. Munuaissoluissa saatiin aikaan samanlaisia muistin toimintaan liittyviä ilmiöitä kuin hermosoluissa.

Tuloksilla on selvästikin käyttöä lääkinnässä. Esimerkiksi solut alkavat muistaa lääkeaineita, joille ne altistetaan, ja näin voivat torjua niiden vaikutusta. Sopivalla lääkinnän ajoituksella muistamistoimintaa voidaan vahvistaa tai heikentää.

Mutta miksi kyky muistaa on kehittynyt muillekin soluille kuin neuroneille? Kyky voi toki olla hyödyllinen, mutta miten se on syntynyt? Ehkä selitys löytyy evoluutiohistoriasta. On havaittu, että edellä kuvaamani eleganssimato toimii elinympäristössään ”älykkäästi”. Madot osaavat karttaa ympäristöjä, jotka tuntuvat epämukavilta, jos vaikka lämpötila on huono tai maaperä on kemiallisesti haitallista. Ja toisaalta madot luikertavat suorastaan parvittain sinne, missä ravintoa on saatavana. Ja varmaan tuo kyky on osittain opittua. Eli kun ruokaa löytyy, on hyvä muistaa, miltä se tuntui, seuraavalla kerralla ruoka voi löytyä helpommin.

Mutta eleganssimato on jo mutkikas eliö, sillähän on erillinen hermosto. Joten seuraava oletus on, että muistaminen kehittyi jo varhaisemmille eliöille, joilla ei vielä ollut erillistä hermostoa. Kyky aistia ympäristöä ja muistaa näitä aistimuksia on eliölle hyödyllinen, joten luonnonvalinnan takia tällainen kyky rikastuu jälkeläisissä. Näin muistista tuli jo varhain osa solujen kykyvarantoa.

Muutama huomautus. Aivan selvästi olen tässä suorastaan eläytynyt eleganssimadon ja sitä yksinkertaisempien eliöiden kokemuksiin. Miksipä ei. Toki jokainen eliö kokee omassa mittakaavassaan, omien resurssien puitteissa. Mutta jotenkin ajattelen, että juuri kokemisesta on kysymys. Tietenkään madon elämykset eivät ole samalla tavalla tietoisia kuin omamme. Toisaalta tietoinen kokemisemme on vain mitätön osa oman hermostomme toimintaa, muisti mukaan lukien.

Toinen huomautus koskee evoluutiohistoriaa. Tiedämme siitä niin paljon, koska kaikki varhaisemmat eliöiden kehitysmuodot eivät katoa, vaan elävät edelleen jossain muodossa keskuudessamme. Se on elävää historiaa sanan kirjaimellisessa merkityksessä.

Kuoleman tarkoitus

Vanha, usein filosofiaan yhdistetty kysymys kuuluu: ”mikä on elämän tarkoitus”. En nyt vastaa siihen, en edes ole varma siitä, onko se ylipäätään järjellinen kysymys. Sitä paitsi olen jo käsitellyt asiaa mielestäni riittävän onnistuneesti (blogikirjoitus). Sen sijaan esitänkin toisen kysymyksen: ”mikä on kuoleman tarkoitus”. Ja toisin kun edellä esitettyyn, tähän todella voidaan vastata järkevästi, ja jopa ilman filosofista saivartelua.

Tämä ajatus tuli mieleeni, kun luin Tiina Raevaaran tuoreen kirjan Ikuisen elämän lyhyt historia ( Like 2024). Raevaara on koultukseltaan biologi, ja tieteellisen tuotannon ohella hän on julkaissut sekä tietokirjoja että kaunokirjallisuutta. Pidin kirjasta. Raevaaran asiantuntemustausta tulee hyvin esiin, ja hän on sujuva kirjoittaja. Ja mikä parasta, hän perustelee mielipiteitään tutkimustiedolla, sisällyttää kirjaansa lähdeluettelon, ja viittaa lähteisiin korrektilla tavalla. Silti teksti juoksee nautittavasti, kirja ei ole tippaakaan tylsä tai kuiva.

Tämä onkin asia, mihin haluaisin kiinnittää huomiota. Tietokirjailijoita on monenlaisia. Varsinaiset tieteentekijät kirjoittavat usein myös popularisoituja, laajalle yleisölle suunnattuja tekstejä. Heidän kirjojensa uhkana on niiden liian läheinen sukulaisuus tieteelliseen tekstiin. Tuloksesta saattaa tulla vaikeaselkoista ja paperinmakuista. Tällaisille kirjoittajille suosittelisin: lukekaa kaunokirjallisuutta, lukekaa hyvin erilaisia kirjoja, ja lukekaa klassikoita. Hyvä kirjallinen tyyli nimittäin tarttuu, ihminen on mukautuva eläin. Ja miksei voi kokeilla myös kaunokirjallisuuden kirjoittamista, tai vaikka runojen. Tällainen asenne ei olekaan niin harvinaista kuin kuvittelisi. Monet vakavat ja menestyneet tieteentekijät tekevät myös kaunoa. Ja jotkut ovat jopa menestyneet myös sillä saralla.

Omien havaintojeni mukaan myös toimittajat tekevät mielellään tietokirjoja. Hehän ovat kirjoittamisen ammattilaisia, se työ heiltä sujuu, mutta toisaalta heiltä puuttuu tiedon etsimisen ja todentamisen osaaminen - tai ainakin se on hieman toisenlaista journalistiikassa. Tietokirjailijan motivaatio voi olla innostus, harrastus tai aatteen palo. Mutta olipa kirjailijan tausta mikä tahansa, haluaisin, että he perustelevat esittämiään asioita. Onko se varmennettua tai osittain varmennettua tutkimustietoa, vai onko se kansanperinnettä tai huhutietoa, spekulaatioita, tai jopa kirjailijan omia mielipiteitä tai tunteenomaisia uskomuksia. 

Kaikkea saa olla ja pitääkin olla. Mutta vetoan sekä kirjailijoihin että kustantajiin, että kirjat selkeästi toisivat esiin esitettyjen asioiden painoarvon, esimerkiksi varmuus-, uskottavuus-, toivottavuus- tai vältettävyysasteikoilla. Se tarkoittaa tekstin selkeyttä, sekä sitä, että kirjoissa on ilmoitettu tiedon lähteet, viitattu niihin, ja kirjaan on lisätty tärkeimpien käsitteiden hakemisto. Raevaaran kirjasta ne löytyvät, ja omissa kirjoissanikin on aina nämä rakenneosat. Jossain määrin ne ovat mukana jopa blogikirjoituksissani ja niistä tekemissäni kirjoissa. Ja kuitenkin: viime aikoinakin olen lukenut useita tietokirjoja, joissa nämä elementit puuttuvat jopa kokonaan.

Pitää toki muistaa, että on olemassa monenlaisia tietokirjoja. Se on syytä pitää mielessä sekä kirjoittaessa että lukiessa. On tiedekirjoja, tietokirjoja, mielipidekirjoja, oppikirjoja, pamfletteja, kokemuskirjoja, elämänkertoja ja tarinallisia kirjoja. Eivätkä rajat ole jyrkät, joten tarkkoja sääntöjä tai ohjeita ei voi antaa. Mutta suosittelen lämpimästi terveen järjen käyttöä. Kirjoittajalle ajoittaista epäröintiä: mitä oikeastaan olen tekemässä. Ja lukijalle: mistähän tässä kirjassa on pohjimmiltaan kysymys.

Palaan nyt Raevaaran kirjaan. Se on tutkimustietoon pohjaava ja asiallisesti rakennettu tietokirja, missä kirjoittaja samalla tuo esille omaa henkilökohtaista suhdettaan tällaiseen tietoon. Aivan loistavaa, juuri näin tietokirjailijan pitää tehdä, ja tässä kohdassa tietokirja eroaa tiedekirjasta. Kirja tarjoaa erilaisia näkökulmia, se valaisee oivallisesti "ikuisen elämän tavoittelun"  kulttuurihistoriaa.

Jokohan nyt pääsisin varsinaiseen kritiikkiin. Olen jo edellä tuonut esiin kirjan ansioita: rakenne, ymmärrettävyys, kiinnostavuus, selkeys ja luettavuus ovat kohdallaan. Kirjan loppupuolella ote tuntuu kuitenkin hajoavan. Kirjailija alkaa lisääntyvässä määrin pohtia omia tuntojaan. Kuolemisen ajatus tuntuu vaivaavan häntä, mutta vähempikin käsittely olisi riittänyt. Lukijalle se näyttäytyy toiston tunteena ja jopa tyhjäkäyntinä. Loppuosaa olisi voinut reilusti tiivistää, kustannustoimittajan olisi pitänyt puuttua tähän. Niin, nykyisessä kirjamaailman kannattavuusahdingossa moni kirjailija alkaa ajatella, että kustannustoimittaja onkin taruolento, siitä kuulee, mutta se ei näyttäydy.

Nyt palaan otsikkoon. Lupasin kertoa,mikä on kuoleman tarkoitus. Olisin luullut, että asia olisi biologille selkeä? Ehkä se on, mutta siinä voi olla emotionaalista vaikeutta. Joten koetan lohduttaa sekä kirjailijaa että lukijoitani. Kuolemaa tulisi ajatella lajin näkökulmasta, ei yksilön. Silloin ymmärrämme, että kuolema liittyy läheisesti suvulliseen lisääntymiseen. Jokainen uusi yksilö on koekappale, jonka selviytymistä testataan. Kuolema on siis välttämätön vaihe ylläpitämään jatkuvaa uusien yksilöiden testaamista. Sen kautta kehitymme ja muutumme, kun olosuhteet muuttuvat.

No hyvä, mutta jää muutama kysymys. Miksi ihmisen elinaika on juuri tietyn pituinen? Itse ajattelen, että kyseessä on investointi, ihmisen elimistöön on asennettu resursseja elinkaaren ajaksi. Esimerkiksi DNA:n resurssit sallivat tietyn määrän kopiointeja – mutta ei enempää kuin on tarpeen. Luonto on säästeliäs ja optimoiva. Sama koskee varmaan muitakin rakenteellisia resursseja. Entä miksi luonto ei ole kehittänyt elämän päättävää mekanismia lopettamaan elinkaari täsmällisesti, kuten vaikkapa kyttyrälohella? Tai scifin harrastajat muistavat, kuinka Blade runnerissa Tyrell-yhtiön replikantteihin on asennettu kolmen vuoden elinikä. ”Time to die”: repliikki pelastaa päähenkilön – mutta vain rajoitetuksi ajaksi. Oma veikkaukseni on, että tällainen mekanismi olisi investointi, jolla on oma hintansa, ja se olisi myös ilmeisen turha. Luonnon ratkaisu on antaa elimistön rappeutua, kun sen resurssit alkavat ehtyä. Sanomme tätä vanhuudeksi. Eihän se toki yksilön näkökulmasta kauhean mukavaa ole.

Entä miten luonto valitsee kullekin lajille optimaalisen elämän pituuden. Uskon, että tämäkin on evoluution tuottama valinta. Monet pienet nisäkkäät ovat lyhytikäisiä, kuten vaika hiiret tai päästäiset. Yleensä isommat eläimen elävät pidempään. En oikeastaan osaa spekuloida, miksi näin on, mutta tähän kehitys on johtanut. Enkä edes osaa spekuloida, miksi jotkut papukaijat tai kilpikonnat ovat erittäin pitkäikäisiä. On kuitenkin olemassa minua miellyttävä, ja mielestäni myös uskottava spekulaatio. On poikkeuksellisen pitkäikäisiä eläimiä, kuten elefantti, ihminen, ja eräät valaat, joille on yhteistä erittäin suurikokoiset aivot, ja erityisesti niiden kuorikerros, neocortex. Mihin näin suuria aivoja tarvitaan, kun pienemmilläkin näköjään tulee toimeen? Eräs vastaus on tässä: aivokuoressa sijaitsee tärkeä osa eläimen tai ihmisen muistia. Ja sosiaalisilla pitkäikäisillä eläimillä kattava ja laaja muisti on evoluutioetu. Muistiin tallentuu jatkuvasti uutta tietoa, ja talletustilan pitää riittää koko elämän ajaksi. Toki aivoissa toimii myös tehokas tiivistys- ja unohtamismekanismi, mutta vähitellen muistisisällön laatu joka tapauksessa huononee. Niinpä muistin riittävyys määrittää sopivan eliniän. 

Tätä teoriaa tukee myös naaraiden hedelmällisyyden päättyminen, vaikka lähes puolet elämää on vielä jäljellä. Naaraat ovat yhteisöjen tärkeitä muistivarastoja, ja ihmisellä lajin säilyminen tarkoittaa yhteisöjen säilymistä. Siksi naaraita kannattaa suojella synnytyksen vaaroilta, samalla ne vapautuvat hyödyntämään tehokkaammin tallennettuja osaamisvarantoja, Olemme laji, jota ovat johtaneet ja suojelleet vanhat viisaat naaraat. Tähän joku voisi huomauttaa, että ihmiskunta on tuottanut myös patriarkaatit. Aivan oikein, mutta niiden kohdalla on kysymys kulttuurievoluutiosta ja huomattavasti lyhyemmästä aikajänteestä. Kulttuurievoluutio ei välttämättä ole biologisesti tarkoituksenmukaista. Sen rakenteet testataan suhteessa tosiin kulttuurirakenteisiin, lajin säilymiselle ei siinä ole erillistä kannustinta.

Voisin tehdä yhteenvetoa. Tieteen valossa kuoleman tarkoitus on selvä: se palvelee suvullisesti lisääntyvien eliöiden evoluutioprosessia, ja on suorastaan sen olennainen osa. Toisaalta luonnontieteeseen ei oikeastaan edes kuulu tarkoituksen etsiminen, vaan ainoastaan ilmiöiden käsitteellistäminen ja niiden mekanismien selvitys. Minun itseni kohdalla käy kuitenkin niin, että tiedon valo poistaa pelkoa ja valaisee hämäriä nurkkia. Siksi en koe eksistentiaalista ahdistusta kuoleman takia - enkä elämänkään. Samalla kuitenkin ymmärrän, että merkityksen etsiminen on ihmisen mielen olennainen toimintatapa. Ja se on jopa enemmän: se kytkee ihmisen mielen tieteeseen nojaavaan maailman ymmärtämiseen. Ilman sitä tiede olisi vain tyhjää leikkiä numeroilla.