torstai 31. maaliskuuta 2011

Enqvistin epälineaarinen karkeistus


Kirjassaan Monimutkaisuus professori Kari Enqvist karkeistaa maailman omaan uskonnottomaan maailmankatsomukseensa sopivaksi. Enqvist selittää maailmaa epälineaarisuudella, mutta epäonnistuu osoittamaan maailman epälineaarisuuden. Enqvist karkeistaa myös Raamatun luomiskertomuksen ja lisäksi hän sortuu heikkolaatuiseen tiedekeskusteluun.


Professori Kari Enqvist. (helsinki.fi)

Enqvist aloittaa kirjansa väittämällä, että "kauas katsoessamme me näemme samalla menneisyyteen, alkuräjähdykseen asti.... " (s.16). Enqvistiltä ei ainakaan puutu optimismia ja vahvaa uskoa, sillä toistaiseksi kukaan ei ole nähnyt sinne asti. Tällä hetkellä vanhimmat havaitut kohteet on arvioitu n. 13.2 miljardin vuoden ikäisiksi eli n. 480 milj. vuotta alkuräjähdyksen jälkeen syntyneiksi. Tähtitieteilijä Esko Valtaojan sivuaa samaa aihetta kirjassaan Kosmoksen siruja. Valtaojan mukaan Olbersin paradoksin selityksenä on se, että kaukaisempien tähtien valo ei ole vielä ehtinyt luoksemme. Voimme kaiketi olettaa, että kaukaisimmatkin tähdet ovat syntyneet vasta alkuräjähdyksen jälkeen, joten ei ole uskottavaa, että voisimme nähdä alkurähdykseen asti, mikäli emme vielä ole nähneet edes kaukaisimpien tähtien valoa.

Enqvistin mukaan lämpö on "karkeistettu suure ja se on olemassa ainoastaan silloin, kun molekyylejä on tarpeeksi monta ja kun havainnoimme niitä aikaresoluutiolla, joka on paljon pidempi kuin molekyylitörmäysten välinen tyypillinen aika." (s. 44) Enqvistin määritelmä on välttämätön mutta ei riittävä ehto lämmölle. Mikäli havaintokohteenamme oleva systeemi on kokonaisuudessaan termodynaamisessa tasapainossa, me emme havaitse lämpöä. Lämmön havaitsemiseksi tarvitaan systeemin tilanmuutos, jolloin tapahtuu joko lämmön siirtymistä tai lämpötilan nousu. Jos professori Enqvist pyytää minua laittamaan käteni kädenlämpöiseen veteen sanoen "tätä on lämpö", niin minulle jää epäselväksi mitä se lämpö oikein on, koska en tuntisi mitään erikoista. Mutta jos minä pyydän professori Enqvistiä laittamaan kätensä kiehuvaan veteen sanoen "tätä on lämpö", niin luultavasti professorille ei jää lämmön suhteen mitään epäselvää.


Enqvistin energia

Energiaa Enqvist käsittelee ristiriitaisesti. Sivulla 49 hän väittää, ettei energian maailmassa vallitse apartheidia, eikä liike-energia ole energioiden herrakansaa. Kuitenkin sivulla 188 hän toteaa, että "kuten lämpöopin toinen pääsääntö kertoo, työtä tehtäessä energia huononee." Lukijalle jää tämän perusteella epäselväksi vallitseeko energian maailmassa "apartheid" vai ei! Enqvistin käyttämä Pisan torni-esimerkki, jossa kivi kannetaan Pisan torniin ja pudotetaan alas, kertoo kuitenkin selvästi, että energian maailmassa vallitsee "apartheid" tai oikeammin epätasa-arvo. Ensin on tehtävä työtä (jonka Enqvistkin myöntää), jotta kivi saadaan tornin huipulle. Kun kivi on tornin huipulla, sillä on potentiaalienergiaa, joka muuttuu liike-energiaksi, kun se pudotetaan alas. Kiven liike-energia muuttuu lopulta lämmöksi sen osuessa maahan. Lämpö siirtyy ympäristöön ja entropia kasvaa. Voimme tämän esimerkin avulla helposti päätellä, että työ on korkein energian muoto. Tämän myös termodynamiikan kokeelliset havainnot vahvistavat. Työ voidaan muuttaa kokonaan lämmöksi, mutta vain osa lämmöstä voidaan muuttaa työksi. Sen jälkeen tulevat potentiaalienergia, liike-energia ja lopuksi lämpö. Työhön liittyy aina myös tekijä, joka Enqvistin esimerkissä on kokeen suorittaja. Fysiikan näkökulmasta työn tekijä on kone. Kone on fyysinen kokonaisuus, jolla on kyky tehdä työtä. Tämä kyky perustuu koneen nerokkaaseen rakenteeseen, joka mahdollistaa alemman energiamuodon (polttoaineeseen sitoutuneen energian) muuttamisen korkeammaksi energiamuodoksi eli työksi, jota kutsutaan myös mekaaniseksi energiaksi. Tällä energian laadullisella muutoksella on tosin hintansa eli se ei tapahdu häviöttömästi, vaan koneen toimiessa osa polttoaineen energiasta muuttuu aina suoraan lämmöksi.

Tämä työtä koskeva havainto johtaa meidät myös mielenkiintoisen filosofisen kysymyksen ääreen. Maailmankaikkeudessa on valtava määrä potentiaali- ja liike-energiaa. Esimerkkimme perusteella tiedämme, että näiden energiamuotojen aikaansaamiseksi tarvitaan korkeampaa energiamuotoa eli työtä. Mistä tämä työ on peräisin eli onko sillä tekijää?

Varsinaisen karkeistuksen Enqvist aloittaa todella karkealla resoluutiolla. Hän rinnastaa DNA:n, puun nilan ja kalkkikiven aivan kuin niillä ei olisi mitään erityisiä eroja. Enqvist kertoo (s. 59) kuinka molekyylit värähtelevät ja kieppuvat ja paljastavat sähkövarauksiaan. "Näin ne voivat muodostaa toisten molekyylien kanssa sidottuja tiloja minimoimalla yhteisen energiansa. Näin syntyy niin DNA:ta kuin puun nilaa tai kalkkikiveäkin." Tässä vaiheessa on syytä muistaa, että kyseessä on maallikoille tarkoitettu populaaritiedekirja. Maallikko saa Enqvistin tekstistä helposti käsityksen, että fysiikka selittää DNA:n synnyn ja että DNA:ta syntyy luonnossa koko ajan aivan kuten puun nilaakin "syntyy" koko ajan. DNA on informaatiota (eliön rakennusohjeen) sisältävä molekyyli eikä sitä synny luonnossa. Sitä ei myöskään koskaan ole havaittu syntyvän itsestään missään olosuhteissa. DNA:ta "syntyy" vain replikaatiossa, jossa ryhmä molekyylikoneita (esim. polymeraasientsyymi) kopioi olemassa olevaa DNA:ta solun jakautuessa. Replikaatio on monimutkainen prosessi, jossa entsyymeistä rakentunut molekyylikone kulkee pitkin DNA:ta jakaen sen kahteen osaan ja käyttää näin saatuja säikeitä mallina uuden vastinsäikeen valmistamisessa. Mikäli DNA-rihma olisi rautatien kokoinen, näkisimme tämän molekyylikoneen kulkevan eteenpäin 80 kilometriä tunnissa ja jättävän jälkeensä kaksi identtistä kopiota "rautatiestä". Replikaation aikana DNA myös korjausluetaan useita kertoja ja kopioinnissa tapahtuneet virheet korjataan hämmästyttävän tarkasti. Mikäli tekstinkäsittelijä kirjoittaisi kopion Raamatusta 10 minuutissa ja tekisi ensimmäisen kirjoitusvirheen vasta 200 kopion jälkeen, hän olisi yhtä hyvä kopioija kuin DNA:n replikaatiosta vastaava molekyylikone. Teknisesti DNA-replikaatio on huikea insinööritaidon näyte ja insinööri, joka kykenisi vastaavan suorituskyvyn omaavan IT-järjestelmän suunnitteluun aivan varmasti vaatisi siitä kunniaa itselleen patenttien ja korkean palkan muodossa. Lisäksi molekyylien sähkövarauksien ts. fysiikan tuskin voidaan olettaa tuottavan eliöiden rakentumisessa tarvittavaa informaatiota. Puun nilakin syntyy vain DNA:ssa olevan informaation avulla. Pelkät molekyylien sähkövaraukset eivät riitä sen synnyttämiseen, joskin niitä tarvitaan, jotta aine ylipäätään voisi pysyä kasassa.


Enqvistin epäonnistunut epälineaarisuus

Kun Enqvist on ensin karkeistanut DNA:n, puun nilan ja kalkkikiven samalle viivalle hän ottaa esimerkiksi monimutkaisuudesta säätilan (s. 85). Enqvistille säätila edustaa yhtälailla monimutkaisuutta kuin vaikkapa proteiineja DNA:n informaation perusteella rakentava ribosomi. Enqvist selittää monimutkaisuuden ja kaaoksen epälineaarisuudella. "Epälineaarisuus vaanii siis olevaisen pohjalla. Se on fysiikan tulipunainen sydänveri. Se on monimutkaisuuden äiti että kätilö." (s.255) "Kaaosta ei synny ilman epälineaarisuutta." (s. 265). Enqvist yrittää todistaa luonnon epälineaarisuutta kömpelöllä esimerkillä. Hän lyö vasaralla rautaputkea saaden mittaustulokseksi ping ja PING! Sitten hän takoo putken rikki moukarilla ja väittää näin osoittaneensa, että luonto on epälineaarinen. Tässä vaiheessa
voimme hetkeksi unohtaa Enqvistin karkeistuksen ja soveltaa ihan tavallisia insinööritieteitä. Insinööri veisi putken verstaalle ja sanoisi vertaan pojille, että tehkää tästä putkesta tämän kuvan mukainen vetosauva! Vetosauvan insinööri asettaisi vetokoneeseen ja mittaisi vetovoimaa ja sauvan venymää. Hän piirtäisi sauvaan kohdistetun vetovoiman venymän funktiona ja huomaisi, että sauva käyttäytyisi lineaarisesti kimmoisalla alueella. Mitattu venymä tottelisi Hooken lakia. Mikäli voimaa lisättäisiin yli kimmorajan hän huomaisi, ettei vetosauvan käyttäytyminen enää olisi lineaarista, mutta tälle on ihan järkeenkäypä selitys. Metallin normaali kiderakenne alkaisi muuttua ja siinä tapahtuisi palautumattomia muutoksia dislokaatioiden seurauksena. Olisi aika kohtuutonta vaatia metallilta lineaarista käyttäytymistä tilanteessa, jossa sen normaali kiderakenne alkaa murtua ja atomien väliset sidokset hajota. Tämä koe osoittaisi, että luonto on pikemminkin lineaarinen kuin epälineaarinen.

Enqvist selittää säätilan (ilmakehän) kaoottisuutta (ja monimutkaisuutta) luonnon epälineaarisuudella ja "tavattomalla alkuarvoherkkyydellä". Tässä hän ajaa pahasti metsään. Ilmakehän deterministinen kaoottisuus ei johdu luonnon epälineaarisuudesta tai alkuarvoherkkyydestä. Ilmakehä on usean lineaarisen ja deterministisen (ennustettavan) ilmiön summa. Näitä ilmiöitä ovat mm. painovoima, maan pyörimisliike, lämmön siirtyminen ja monet muut toisen pääsäännön mukaiset vain yhteen suuntaan tapahtuvat yksinkertaiset ilmiöt. Juuri näiden yksinkertaisten ja täysin ennustettavien ilmiöiden olemassaolo ilmakehän taustalla selittää sen deterministisen luonteen. Enqvist kysyy (s. 120) "miksi monimutkaisten luonnonilmiöiden pohjalla ylipäätään pitäisi olla yksinkertaisia jokaisen käsitettäviä periaatteita?" Enqvistin mukaan tämä "ajatus tuntuu yhtä järjettömältä kuin se, että Jerusalemin pitäisi olla universumin keskipiste."

Voimme hetken pohtia mitä tapahtuisi, jos tämä "järjettömyys" ei olisi totta. Mikäli painovoima ja lämmön siirtyminen eivät tapahtuisi täysin ennustettavasti, vaan olisivat ilman lämpötilan tapaan determinisesti kaoottisia, olisi vaikkapa kakun paistaminen hankalaa. Uuni olisi välillä tulikuuma ja välillä jäätävän kylmä. Palanut ja/tai jäinen kakkukokelas olisi tuskin tunnistettavissa sellaiseksi, mikäli se olisi edes selvinnyt kokonaisena painovoiman vaihtelun aiheuttamasta hyökytyksestä. Eikä leipurinkaan vointi olisi kovin kaksinen.
Meillä olisi myös paljon nykyistä kaoottisempi ilmakehä, jota voisimme kutsua stokastisesti kaoottiseksi ja jonka ennustettavuus olisi huomatttavasti alhaisempi kuin deterministisesti kaoottisen systeemin.

Havaintomme ilmankehän deterministisen kaaoksen taustalla olevasta yksinkertaisesta periaatteesta johtaa meidät mielenkiintoiselle loogiselle polulle. Mitä havaintomme kertoo painovoiman ja kaikkien muidenkin yksinkertaisten ilmiöiden taustalla vaikuttavista tekijöistä? Koska ne tapahtuvat täysin (100%) ennustettavasti (deterministisesti) niiden vaikuttimena voi olla vain yksi tekijä. Voimme kutsua tätä tekijää vaikkapa voimaksi. Mikäli voimia olisi enemmän kuin yksi, ilmiöt eivät voisi toimia täysin ennustettavasti, vaan niihin liittyisi enemmän tai vähemmän kaoottisia piirteitä. Fyysikot kutsuvat havaintoa näistä yksinkertaisista ja ennustettavista ilmiöistä termodynamiikan toiseksi pääsäännöksi. Tony Rothmanin mukaan toinen pääsääntö on ehkäpä fysiikan suurin arvoitus. Roger Penrose puolestaan hämmästelee sitä, kuinka näennäisesti vain epämääräisen tilastollisen ilmiön taustalta löytyy suorastaan tajunnan räjäyttävä (mind-blowing) tarkkuus. Mutta nyt päädymme olemassaolomme kannalta hyvin mielenkiintoisen kysymyksen ääreen. Mikä voisi olla kaikkialla läsnä oleva yksi voima, jota ilman minä en olisi esittämässä tätä kysymystä ja jota ilman tämä maailma olisi valtavalla tarkkuudella hienosäädetyn järjestyksen sijaan absurdi hiukkaspuuro? Käsityksemme maailman perimmäisestä luonteesta vaikuttaa siihen, mitä me vastaamme tai voimme vastata tähän kysymykseen.

Enqvist epäonnistuu osoittamaan luonnon epälineaarisuuden. Hänen kannaltaan tämä on hyvin vakava epäonnistuminen, sillä hänen argumenttinsa rakentuu voimallisesti epälineaarisuuden varaan. "Universumiin voi ilmaantua planeettakuntia ja niille autokatalyyttisiä systeemeitä (eli elämää) pelkästään epälineaarisen pyörityksen seurauksena." (s. 340)

Maailmaa ja luontoa kuvaa paremmin sana hienosäätö, kuin lineaarisuuden eri muodot. Esimerkiksi painovoima on säädetty todella tarkasti kohdalleen. Jos meillä olisi painovoiman säätämiseksi koko tunnetun maailmankaikkeuden laidasta laitaan ulottuva (eli huomattavan pitkä) liukusäädin, niin mikäli me siirtäisimme säätimen asentoa pari senttiä, meitä ei olisi täällä ihmettelemässä tämän säädön suurta tarkkuutta.

Fyysikko Stephen Hawking kuvaa hienosäätöä seuraavasti:
"Tuntemamme luonnonlait sisältävät perustavaa laatua olevia vakioita, kuten elektronin sähkövarauksen suuruus ja protonin ja elektronin massojen suhde... Hätkähdyttävä tosiasia on, että näiden vakioiden arvot vaikuttavat olevan hyvin tarkasti säädettyjä, jotta elämän kehitys olisi mahdollista. Jos esimerkiksi elektronin varaus olisi ollut hiukankin poikkeava, tähdet eivät kykenisi polttamaan vetyä ja heliumia, taikka edes räjähtämään. Vaikuttaa selvästi siltä, että näiden vakioiden on oltava tiukasti rajattuja, jotta minkään älyllisen elämän kehittyminen olisi mahdollista. Useimmat erilaiset vakioiden yhdistelmät johtaisivat universumeihin, missä, huolimatta siitä, että nämä universumit saattaisivat olla hyvinkin kauniita, ei voisi olla ketään ihailemassa tuota kauneutta."

Esko Valtaoja puolestaan kuvaa hienosäätöä seuraavasti: ”Hiukkasfyysikoiden standardimallissa on ainakin 19 vapaasti valittavaa parametria, suuretta joiden mitattuja numeroarvoja emme osaa selittää millään tavalla. Mutta eikö olekin outoa, kuinka niillä sattuu olemaan juuri sellaiset arvot, että hiilellä on resonanssi juuri oikeassa kohdassa mahdollistamaan elämän synnyn? Ja sekin on vain yksi monista asioista, jotka ovat juuri kohdallaan maailmankaikkeudessa.”


Enqvist rakentaa olkiukon



Enqvist osoittaa kyvyttömyyttä asialliseen ja korkeatasoiseen tiedekeskusteluun rakentamalla esimerkin avulla olkiukon vastapuolen argumentista. Olkiukko tarkoittaa vastapuolen argumentista tehtyä karikatyyriä, joka on helppo kumota järjettömänä. Asialliseen ja korkeatasoiseen tiedekeskusteluun kuuluu, että vastapuolen argumentti käsitellään vahvimmassa muodossaan.

"Jos heitämme arpakuutiota sata kertaa peräkkäin ja merkitsemme silmäluvut muistiin, saamme tietyn satanumeroisen luvun, jossa esiintyy numeroita ykkösestä kuutoseen satunnaisessa järjestyksessä. Todennäköisyys sille, että muodostamme tuon luvun, on karmaisevan pieni... 'Se on ihme!' kreationisti huudahtaa. 'On selvää, että asialla on älykäs suunnittelija Noppien Herra!'"

On vaikea uskoa, että palkittu ja arvostettu tieteen popularisoija sortuu näin heikkotasoiseen argumentointiin vakavassa aiheessa. Alkuperäkysymys on vaikein ja eniten tunteisiin vaikuttava yksittäinen tieteellinen ongelma, jonka eteen ihminen voi joutua ja monet meistä joutuvat jossain elämänsä vaiheessa tosissaan pohtimaan tätä kysymystä. Toisaalta Enqvistin kömpelösti rakennettu olkiukko sopii hyvin yksiin kirjan pääargumentin kanssa, joka selittää maailman ilman älykästä vaikutinta vain "epälineaarisen pyörityksen" seurauksena. Jos jätämme huomiotta Enqvistin olkiukon triviaaliuden, voimme todeta, että riippumatta siitä mikä on numerosarjan todennäköisyys, kyseessä on kuitenkin vain numerosarja, jolla ei ole mitään merkitystä. On aivan eri asia saada sattumalta aikaan vaikkapa 104 aminohappoa pitkä sytokromi-c proteiini, joka täyttää aineenvaihduntamme kannalta tärkeän tehtävän vain tässä tietyssä kokoonpanossa. 104 aminohappoa pitkä proteiini voidaan muodostaa 20 aminohaposta 10^130 eri tavalla. Mikäli olisimme maailmankaikkeuden alusta alkaen arponeet kerran sekunnissa 104:n aminohapon ketjuja, olisi käytännössä varmaa, että emme olisi vielä löytäneet sytokromi-c:tä, koska maailmankaikkeus on ollut olemassa vain 10^17 sekuntia. Eikä sytokromi-c rakennu ilman ribosomia ja useita muita solun molekyylikoneita, jotka ovat vielä paljon monimutkaisempia ja epätodennäköisempiä kuin tuo etsitty proteiini.

Enqvist kuitenkin myöntää, että maailmassa on jotain, mitä ei voida selittää sattumalla. "Sattuma ei milloinkaan saisi aikaan taloa tai lentokonetta" (s. 197). Enqvist ravistaa tämän väitteen hihasta esittämättä mitään perusteluja sille. Voimme vain arvailla Enqvistin väitteen takana oleva logiikkaa tai matematiikkaa, mikäli siellä sellaista on. Onko Enqvist kenties laskenut talon tai lentokoneen todennäköisyyden ja todennut sen olevan pienemmän kuin vaikkapa sytokromi-c todennäköisyyden (1/10^130) tai elävän solun todennäköisyyden, jota minä en osaa edes laskea? Vai onko Enqvist kenties laskenut että talo tai lentokone sisältävät tarkempaa hienosäätöä, kuin vaikkapa painovoima? Vai onko Enqvist vain intuitionsa perusteella tullut siihen tulokseen, että talo ja lentokone voidaan selittää vain älykkäällä syyllä? Enqvistin intuitio voi olla oikein, mutta miten on väitteen tieteellisyyden laita? Kuinka uskottava on väite, jolle ei esitetä perusteluja?

Enqvistin mukaan "ihminen on vain monimutkainen höyrykone" (s. 199). Koska Enqvist ei hyväksy sitä, että sattuma voisi saada aikaan lentokoneen, hän ei todennäköisesti myöskään usko siihen, että sattuma saisi aikaan (mekaanisen ja siis hyvin yksinkertaisen) höyrykoneen. Enqvist kuitenkin uskoo, että sattuma (epälineaarinen pyöritys) voi saada aikaan monimutkaisen höyrykoneen eli ihmisen. Ravistaako Enqvist tämänkin väitteen hihasta vai onko hän kenties laskenut että monimutkainen höyrykone on sittenkin todennäköisempi kuin yksinkertainen höyrykone ts. millä loogisilla tai matemaattisilla perusteilla Enqvist jakaa höyrykoneet niihin, jotka voivat syntyä sattuman seurauksena ja niihin, jotka vain älykäs syy selittää?


Enqvistin entropia

Enqvistin mukaan (s. 188) "entropian kasvamisen laki pätee täsmällisesti vain ns. termodynaamisella rajalla eli silloin, kun systemissä on äärettömän monta hiukkasta. Lisäksi vaaditaan, että systeemin täytyy olla eristetty kaikista ulkoisista tekijöistä." Enqvist viittaa tässä termodynamiikan toisen pääsäännön yleisimpään muotoiluun (toinen pääsääntö voidaan muotoilla useilla ekvivalenttisilla tavoilla), jonka mukaan eristetyn systeemin entropia voi vain kasvaa tai pysyä vakiona.

Tässä kohdassa pieni tarkennus on paikallaan. Entropian kasvua voi esiintyä kaikenlaisissa systeemeissä eli entropian kasvamisen laki ei ole rajoitettu vain eristettyyn systeemiin. Oleellista entropian kasvamisessa on se, että se liittyy aina luonnolliseen prosessiin. Luonnollinen prosessi tapahtuu aina tiettyyn suuntaan, jonka termodynamiikan toinen pääsääntö määrää. Luonnolliseen prosessiin liittyy aina entropian kasvu eli luonnollinen prosessi voi tapahtua vain siihen suuntaan, jossa entropia kasvaa. Prosessi voi tapahtua eristetyssä, suljetussa tai avoimessa systeemissä ja se aina kasvattaa systeemin entropiaa. Systeemin ja ympäristön välillä tapahtuvat lämpö- ja massavirrat viimekädessä määräävät onko systeemin entropiataseen muutos positiivinen vai negatiivinen. Systeemin entropiataseen laskennassa huomioidaan siis systeemissä tapahtuvien luonnollisten prosessien vaikutus ja systeemin kontrollipinnan läpi tapahtuvien lämpö-ja massavirtojen vaikutus. Eristetyn systeemin entropia ei voi vähetä, koska se ei voi luovuttaa energiaa (lämpö tai massavirta) ympäristöön.

Yksinkertainen esimerkki havainnollistaa asiaa. Oletetaan, että meillä on kuuma kahvikuppi, jota ympäröi täydellinen eriste. Koska eristeen läpi ei pääse lämpöä, kupin lämpötila ei voi laskea, eikä sen entropia voi vähetä. Tehdään pieni taikatemppu eli pudotetaan kuppiin sokeripala, ilman että rikomme eristettä. Kahvissa sokeripala alkaa liueta ja näin meillä on systeemissä luonnollinen prosessi. Tämän seurauksena eristetyn systeemimme entropia kasvaa (luonnollinen prosessi aina lisää entropiaa) ja tämä kasvu jatkuu niin kauan, kunnes sokeri on kokonaan liuennut kahviin (oletetaan, että kyllästymistä ei tapahdu). Mikäli eristeessä olisi venttiili, jonka kautta voisimme laskea lämpöä ympäristöön, niin silloin olisi mahdollista, että sokerin liukenemisesta huolimatta systeemin entropia laskisi, koska lämmön siirron aiheuttama entropian lasku voisi olla suurempi kuin sokerin liukenemisen aiheuttama entropian lisäys. Mutta sellaista luonnollista prosessia ei ole olemassa, joka aiheuttaisi systeemin sisällä (kupissa) entropian laskua. Voimme vielä kasvattaa tarkastelun kohteena olevaa systeemiä olettamalla, että kahvikuppi on eristetyssä huoneessa. Huoneen kannalta sekä sokerin liukeneminen kahviin että kupista venttiilin kautta huoneeseen siirtyvä lämpö ovat systeemin sisällä tapahtuvia luonnollisia prosesseja, jotka kasvattavat systeemin (eli huoneen) entropiaa. Mutta meillä ei edelleenkään ole sellaista (huoneessa tapahtuvaa) luonnollista prosessia, joka vähentäisi huoneen entropiaa.

Enqvistillä on hieman omaperäinen käsitys entropiasta. "Ruuan tarkoitus ei ole antaa meille energiaa vaan matalaa entropiaa, jota elimistömme voi kasvattaa." Väitteen epämääräisyyden vuoksi sitä on vähän vaikea ymmärtää. Tarkoittaako Enqvist "kasvattamisella" määrällistä vai laadullista kasvua? Tosiasissa elimistömme saa ruuasta energiaa, jonka ainakin liikuntaa harrastavat varsin hyvin tietävät. Oleellinen seikka elimistössämme ja kaikissa muissakin lämpövoimakoneissa on niiden kyky muuttaa alempaa energiamuotoa korkeammaksi eli käytännössä työksi. Työ on korkein energian muoto, kuten olemme jo aiemmin todenneet. Elimistössämme tämän energian laadullisen muutoksen suorittaa pääasiassa ATP eli adenosiinitrifosfaattimolekyyli, johon ravintoaineiden sisältämä energia varastoituu ja se muuttuu mekaaniseksi energiaksi lihastyön kautta.


Enqvistin informaatio

Enqvist karkeistaa informaation tokaisemalla "on syytä tehdä heti selväksi, että informaatio on eri asia kuin merkitys." (s. 211) Enqvistin karkeistus ei tässäkään tapauksessa tee oikeutta todellisuudelle, sillä informaatio voidaan jakaa (ainakin) viiteen tasoon:

1.statistiikka
2.syntaksi
3.semantiikka
4.pragmatiikka
5.apobetiikka

Ensimmäinen ja alin taso on informaation tilastollisuus, jonka kannalta viestin merkitys on yhdentekevää, olennaista on ainoastaan viestin pakkaamiseen tarvittava tila. Tällä tasolla voidaan tehdä kvantitatiivinen kuvaus niistä kielen piirteistä, jotka perustuvat esiintymistiheyksille. Voidaan siis esimerkiksi todeta, että bittijono A sisältää vähemmän informaatiota kuin satunnainen bittijono B, koska A on 60 nollaa, ja se voidaan esittää lyhyemmässäkin muodossa.
A:000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
B:110010011101110110110111010110101111010101100010011100110001

Toinen informaation taso on syntaksi, joka määrää viestin "kieliopin" eli säännöt, joilla merkkijonon symbolit liitetään sanoiksi ja lauseiksi. Syntaksi määrittää, mitkä symbolien yhdistelmät ovat kielellisesti merkityksellisiä merkkejä, mitkä yhdistelmät muodostavat määriteltyjä sanoja ja miten sanat tulee järjestellä keskenään. Syntaksin tasolla tarvitaan siis koodi, jota ilman viesti on merkityksetön. Sekä informaation lähettäjän että vastaanottajan on tunnettava käytettävä kieli eli koodausjärjestelmä, jotta informaatiota voidaan käsitellä. Syntaksin tasolla voidaan siis todeta, että vain rakennelmat, jotka perustuvat tietylle koodille, sisältävät informaatiota. Kolmas taso on semantiikka, joka käsittelee viestin merkitystä. Vaikka viesti noudattaisi käytetyn kielen kielioppia täysin oikeaoppisesti, se voi olla sisällöltään pelkkää sanahelinää ilman sisällöllistä merkitystä. Vain viestit, joiden sisältö on semanttisesti merkityksellistä, sisältävät informaatiota. Neljäs informaation taso on pragmatiikka, eli miten informaatio toteutetaan. Tällä tasolla myös informaation päämäärällä alkaa olla merkitystä. Kaikessa informaationsiirrossa on olennaista pyrkimys saada aikaan tietty seuraus vastaanottajassa. Halutun lopputuloksen saavuttamiseksi informaation täytyy saada vastaanottaja toteuttamaan haluttu toiminta. Näitä vaikuttamisen keinoja kuvataan pragmatiikan avulla. Pragmatiikka on enemmän kuin mitä viestissä suoraan sanotaan. Viimeinen ja korkein informaation taso on apobetiikka eli tarkoitus. Tämä kysymys on olennainen kaiken informaation kohdalla: miksi lähettäjä lähettää tätä informaatiota ylipäätään? Mitä muutoksia lähettäjä olettaa vastaanottajan toteuttavan? Apobetiikka on kaikista informaation tasoista tärkein, koska se sisältää lähettäjän tavoitteen. Viides taso voi joskus yhtyä neljännen tason kanssa, mutta on kuitenkin periaatteessa mahdollista erottaa ne toisistaan. Informaation tasot ovat sidoksissa toisiinsa niin, ettei korkeampia voi olla ilman alempia.

Enqvist myöntää, että vain äly voi tunnistaa informaation. "Merkitys ei löydy ilmamolekyylien fysikaalisista konfiguraatioista vaan aivoista..." (s. 212). Voisimme kehittää tätä argumenttia edelleen tekemällä ennakkoluulottoman ellei suorastaan uhkarohkean hypyn olettamalla, että älyä tarvitaan myös informaation luomisen tai sen "esiin louhimiseen", kuten Enqvist asian värikkäästi ilmaisee. Oletetaan, että informaatio, josta voidaan löytää kaikki viisi eri tasoa, on aina älyn aikaansaamaa. Otetaan tämän oletuksen perusteella tarkastelun kohteeksi Enqvistin kirja Monimutkaisuus. Löydämme varsin helposti kirjasta kaikki viisi informaation tasoa: statistiikan, syntaksin, semantiikan, pragmatiikan ja apobetiikan. Esimerkiksi viides taso löytyy kirjan sanomasta, joka mukaan maailma kokonaisuudessaan voidaan selittää energian ja epälineaarisen pyörityksen avulla ja Enqvist aivan selvästi pyrkii vakuuttamaan lukijansa siitä, että tämä tulkinta on tosi. Havaintomme perusteella ja rohkeaa oletusta soveltamalla, voimme päätellä, että kirjan Monimutkaisuus sisältö on älyn tuottama.

Otamme toiseksi tarkastelun kohteeksi kuvitteellisen Sammakko-nimisen kirjan. Kirjan sisältö on kuitenkin tavanomaisesta poikkeava. Se sisältää vain yhden pitkän yhteenkirjoitetun merkkijonon, joka koostuu kirjaimista A,C,G,T. Aikamme tutkittuamme kirjaa, huomaamme, että aluksi käsittämättömältä vaikuttava merkkijono sisältääkin itse asiassa valtavan määrän informaatiota, josta löytyvät lisäksi kaikki informaation viisi eri tasoa. Ymmärrämme lopulta, että kirjassa oleva informaatio sisältää sammakon rakennusohjeen ja että kirjaimet A,C,G ja T viittavat emäksiin, jotka puolestaan tietyn syntaksin perusteella viittavat aminohappoihin. Ensimmäistä esimerkkiä soveltaen päättelemme jälleen, että Sammakko-kirja on älyn tuottama.

Kolmanneksi tarkastelun kohteeksi otamme oikean sammakon. Tarkkaan tutkittuamme löydämme sammakon soluista täsmälleen saman informaation kuin Sammakko-kirjasta. Tosin nyt kirjaimien tilalla sammakon solussa ovat oikeat emäkset ja aminohapot. Löydämme myös sammakon sisältämästä informaatiosta kaikki viisi eri tasoa. Sammakossa oleva informaatio näyttää aivan selvästi tähtäävän sammakon syntymiseen. Vaikka Sammakko-kirja ja oikea sammakko sisältävät periaatteessa saman informaation, niillä on yksi hyvin merkittävä ero, jonka esimerkkimme on tuonut esiin. Sammakon sisältämässä informaatiossa on yksi taso enemmän. Siinä on myös funktionaalinen taso eli se on funktionaalista informaatiota. Toisin kuin Sammakko-kirjassa oleva informaatio, sammakossa oleva informaatio todella tuottaa oikean sammakon. Voimme verrata sammakossa olevaa informaatiota tietokoneohjelmaan, joka voi myös olla tietyin ehdoin funktionaalista informaatiota. Tietokoneohjelma täyttää informaation kaikki viisi eri tasoa ja sen perusteella voimme päätellä, että tietokoneohjelma on syntynyt älyn vaikutuksesta. Tietokoneen muistissa oleva ohjelma ei sellaisenaan ole funktionaalista informaatiota. Siitä tulee funktionaalista informaatiota vasta sitten, kun tietokoneen prosessori alkaa suorittamaan sitä. Vasta tällöin ohjelma toteuttaa tietyn tehtävän eli funktion.

Löysimme rohkean oletuksemme ja esimerkkimme avulla informaatiosta vielä kuudennen tason eli funktionaalisuuden. Mikäli edelleen uskallamme soveltaa oletustamme, niin löytämämme informaation funktionaalisuus vain vahvistaa oletustamme informaation alkuperästä. Voisimme kuitenkin lujaa uskoa soveltamalla hyväksyä sen, että DNA:n sisältämä informaatio tai tietokoneohjelma voivat syntyä sattuman ja "epälineaarisen pyörityksen" seurauksena, mutta meidän olisi varmasti vaikea uskoa sitä, että funktionaalista informaatiota voisi syntyä tällä tavalla. Tietokoneohjelman tapauksessa funktionaalisuus vaatii tietokoneen ja käyttöjärjestelmän. Jotta DNA:n informaatiosta tulisi funktionaalista, se vaatii "käyttöjärjestelmäkseen" elävän solun monimutkaisine aineenvaihduntakoneistoineen. Tällaisten kokonaisuuksien selittäminen "epälineaarisella pyörityksellä" ei tunnu älyllisesti kovin rehelliseltä.


Enqvist unohtaa painovoiman

Enqvistin mukaan materiaaliseen maailmaan ei mahdu henkeä, joka pystyisi liikuttamaan atomeja; vain atomit liikuttavat toisia atomeja (s. 270). Kun lukijalta tässä vaiheessa kirpoaa ote kirjasta pelkästä hämmästyksestä, niin kirja lähtee putoamaan kohti lattiaa tasaisesti kiihtyvässä liikkeessä aivan kuin näkymättömän käden viemänä. Mitä oikein tapahtui? Kun lukijan käsien atomit vielä vuorovaikuttivat kirjan atomien kanssa, kirja pysyi tiiviisti lukijan käsissä. Mutta kun tuo vuorovaikutus lakkasi, niin kirja lähti putoamaan aivan kuin jokin voima (jotkin atomit?) vaikuttaisi siihen. Mutta missä ovat ne atomit, jotka liikuttavat kirjaa silloin, kun se on putoamassa kohti lattiaa? Se on kysymys, johon kosmologi Enqvist ei osaa vastata. Enqvistin väite sisältää myös määritelmän hengelle: henki pystyy liikuttamaan atomeja, vaikka ei itse koostu atomeista. Enqvistin oman määritelmän mukaan voimme siis kutsua hengeksi sitä voimaa, joka liikuttaa kirjaa sen ollessa putoamisliikkeessä. Fyysikot kutsuvat sitä painovoimaksi, mutta se on vain ilmiölle annettu kuvaileva nimi. Mutta onko olemassa tieteenfilosofista estettä kutsua tätä henkeä Jumalaksi?


Enqvist biologina

Enqvistin karkeistus ulottuu myös biologiaan. Hänen mukaansa "elämä kohoaa monimutkaisuuden portaita katalyyttisessä spiraalissa" (s. 337). Enqvist tuntuu lukeneen huonosti biologian läksynsä, sillä ammattibiologit eivät yhdy hänen näkemykseensä. George C. Williams ei tiedä yhtään objektiivista tutkimusta, joka osoittaisi, että myöhemmät eliöt olisivat morfologisesti monimutkaisempia, kuin varhaisemmat eliöt. Peter J. Bowlerin mukaan "evoluutio on ensisijaisesti prosessi, jossa eliöt sopeutuvat ympäristöönsä. Kaikki muu, esimerkiksi kehitys kohti monimutkaisempia rakenteita, on parhaimmillaankin vain sivutuote." Monroe W. Strickberger ilmaisee saman asian näin: "Jotkut pitävät kehityksen kriteerinä lisääntynyttä morfologista monimutkaisuutta, esimerkiksi lisääntynyttä solutyyppien määrää, mutta monet evoluutiolinjat eivät osoita tällaista taipumusta." Daniel W. McShea puolestaan toteaa, että "vaikka kehitys määriteltäisiin vain lisääntyneeksi monimutkaisuudeksi, meillä ei ole mittausmenetelmää tämän toteamiseksi." Eikä tähtitieteilijä Esko Valtaojakaan yhdy Enqvistin käsitykseen: "Mutta ei evoluutio eikä mikään luonnon salattu laki pakota elämää jatkuvaan monimutkaistumiseen. Voimme ajatella eliötä, jossa kaikki satunnaiset pienet muutokset osoittautuvat vähemmän hyödyllisiksi henkiinjäämisen kannalta." Valtaojan näkemys on yhtenevä ammattibiologien näkemyksen kanssa, jonka mukaan ei ole olemassa yleistä periaatetta, joka estäisi adaptiivisen evoluution aiheuttamasta populaation rappeutumista.

Elämän synnyn Enqvist karkeistaa autokatalyysiksi ja tiettyjen molekyylien taipumukseksi itseorganisoitua vedessä ohuiksi kalvoiksi (s. 290-291). "...elävän solun peruspalikat alkavat jo hahmottua, vaikka monet yksityiskohdat ovat toki hämärän peitossa."

Hämärän peitossa on esimerkiksi geneettisen koodin ja informaation alkuperä. Kaikki tuntemamme elämän muodot perustuvat geneettiseen informaatioon ja tämän seikan Enqvistkin tavallaan myöntää, vaikka välttääkin puhumasta informaatiosta. "...DNA on elämän ylimmäinen arkkitehti..." . Vielä 25 vuotta sitten suomalaisessa evoluutiota käsittelevässä kirjassa geneettisen koodin alkuperäongelma myönnettiin: "Elämän tutkimuksen nykyisistä painotuksista voidaan olettaa, että seuraavat suuret edistysaskeleet liittyvät geneettisen koodin alkuperään." Kun Darwinin juhlavuoden kunniaksi Suomessa julkaistiin useita evoluutiota käsitteleviä kirjoja, niin yhdessäkään ei tätä ongelmaa mainittu, ikäänkuin se olisi selvitetty jo ajat sitten. Sitä ei kuitenkaan ole selvitetty, se on vain "unohtunut" jonnekin.

Eräänä "hämärän peitossa" olevana yksityiskohtana voisi esiin poimia vaikkapa riboosisokerin, joka on ribonukleotidien rakennekomponentti. Sen tehtävänä on geneettinen transkriptio eli se on elämän kannalta välttämätön aine. Riboosille ei ole onnistuttu hahmottamaan prebioottista reaktioreittiä, joka selittäisi sen synnyn. Tutkimustulokset itse asiassa osoittavat, että riboosi eivätkä muutkaan sokerit ole voineet olla ensimmäisen geneettisen materiaalin rakenneosia.

Enqvistin mukaan laskostunut proteiini on minimienergiatilassa (s. 292). Hän kertoo myös, että sopivasti lämmitettäessä proteiinin laskostuminen (avaruusrakenne) hajoaa, jolloin proteiini joutuu suoristumaan. Enqvist myöntää, että proteiinin laskostuminen on yksi biofysiikan keskeisistä ongelmakentistä ja tähän me voimme yhtyä. Mikäli laskostunut proteiini on minimienergiatilassa, niin mikä on suoristuneen proteiinin energiatila? Koska suoristuminen on luonnollinen (spontaani) prosessi, niin olisi luontevaa ajatella, että sen energiatila olisi alhaisempi, kuin laskostuneen proteiinin. Olisi myös loogista ajatella, että laskostuneessa ja funktionaalisessa muodossaan proteiinin energiatila olisi korkeampi kuin suoristuneena, jolloin se ei enää ole toimiva molekyylikone. Tätä ajatusta tukevat myös havainnot proteiinien virhelaskostumisista. Virheellisesti laskostuneiden proteiinien arvellaan olevan monien neurologisten sairauksien, kuten Alzheimerin taudin, Parkinsonin taudin ja Creutzfeldt-Jakobin taudin taustalla. Mikäli proteiinin laskostuminen olisi vain energiaminimiä kohti etenevä spontaani prosessi, niin mistä virhelaskostumiset johtuvat? Eikö fysiikka toimikaan luotettavasti? Soluissa on myös proteiinien laskostumista tarkkaileva laadunvalvontajärjetelmä, joka tarvittaessa purkaa virheellisen laskostumisen ja suorittaa laskostumisen uudelleen. Mutta myös tämä varojärjestelmä voi mennä epäkuntoon, jolloin virhelaskostumisia pääsee tapahtumaan. Mihin laadunvalvontajärjestelmää tarvitaan, jos vain yksinkertaisten energiaperiaatteiden pitäisi hoitaa laskostuminen? Laadunvalvontajärjestelmän olemassaolo viittaa siihen, että laskostumiseen liittyy myös ohjausta.

Enqvist myös vähättelee elämää. "...eikä solukaan ole kuin biologinen automaatti." (s. 357). Solu on kuitenkin monimutkaisin tuntemamme "automaatti", jonka toimintaa ei täysin edes tunneta. Maailman etevimmät biofyysikot yrittävät tällä hetkellä hartiavoimin ja rahaa säästämättä luoda keinotekoista solua. Toistaiseksi tulokset ovat olleet vähäisiä. Mikäli solua ei onnistuta luomaan soveltamalla älykästä suunnittelua, niin olisiko tutkijoiden sittenkin turvauduttava vain sattumaan ja "epälineaariseen pyöritykseen"?


Enqvist karkeistaa luomiskertomuksen

Hämmästyttävintä Enqvistin karkeistuksessa on sen laaja-alaisuus; se ulottuu jopa Raamatun luomiskertomukseen. "Raamatun luomiskertomus on tarina olemassa olevan aineen muokkaamisesta." (s. 237)

Jokainen meistä voi Raamatusta tarkistaa, pitääkö Enqvistin karkeistus paikkansa. Ensimmäinen Mooseksen kirja alkaa sanoilla: "Alussa Jumala loi taivaan ja maan." Tämä viittaa aivan selkeästi siihen, että Jumala loi taivaan ja maan tyhjästä. Mikäli taivas ja maa olisivat olleet olemassa jo alussa, niin silloin Jumalan ei olisi tarvinnut niitä luoda. Johanneksen evankeliumi kertoo asian näin: "Alussa oli Sana (Logos). Sana oli Jumalan luona ja Sana oli Jumala. Jo alussa Sana oli Jumalan luona. Kaikki syntyi Sanan voimalla." Kristillisen teologian mukaan Sana viittaa Jeesuksen Kristukseen, jonka kautta kaikki olevainen on saanut alkunsa. Raamatussa on muitakin kohtia, jotka ovat yhteneviä tämän kanssa: "Iäisyydestä minut on asetettu olemaan alusta asti, ennen kuin maata olikaan." (Sananl. 23) "Kun Hän ei vielä ollut tehnyt maata ei mantua, ei maanpiirin tomujen alkuakaan." (Sananl. 26) "Ylistäkää häntä, aurinko ja kuu, ylistäkää häntä, kaikki kirkkaat tähdet." (Ps. 148:3) "Ylistäkää häntä te taivasten taivaat, te vedet ylhäällä avaruudessa."
(Ps. 148:4) "Ylistäkööt ne Herran nimeä, sillä hän käski, ja ne tulivat luoduiksi."(Ps. 148:5)



Lähteet:

http://fi.wikipedia.org/wiki/Riboosi

http://www.sciencedaily.com/releases/2011/01/110126131711.htm

Bowler, Peter J. (2003) : Evolution The History of on Idea, University of California Press

Cengel, Yunus A. & Cimbala, John M. & Turner, Robert H (2008): Fundamentals of Thermal-Fluid Sciences, McGraw-Hill

Couvet, Dennis & Dieckmann, Ulf & Ferrière, Régis (Eds.) (2004): Evolutionary Conservation Biology, Cambridge University Press

Ditfurth, Hoimar v. (1981): Kosminen kylvö, Kirjayhtymä

Enqvist, Kari (2008): Monimutkaisuus, WSOY

Gitt, Werner (2005): In the Beginning Was Information, Master Books

Hawking, Stephen W. (1998): A brief history of time, Bantam Books

Kondepudi, Dilip & Prigogine, Ilya (1999): Modern Thermodynamics From Heat Engines to Dissipative Structures, John Wiley&Sons

Laihonen, Pasi & Salo, Jukka & Vuorisalo, Timo (1986): Evoluutio Miten elämä kehittyy, Otava

McQuarrie, Donald A. & Simon, John D. (1999): Molecular Thermodynamics, University Science Books, Sausalito

McShea, Daniel W. (1996): Metazoan Complexity and Evolution: Is There a Trend?, Evolution 50 477-492

Mitchell, Melanie (2009): Complexity A Guided Tour, Oxford University Press

Penrose, Roger (2005): The Road to Reality A Complete Guide to the laws of the Universe, Vintage Books

Portin, Petter & Vuorisalo, Timo (2008): Evoluutio Nyt! Charles Darwinin juhlaa, Kirja-Aurora

Puolimatka, Tapio (2010): Tiedekeskustelun avoimuuskoe, Kustannus Oy Uusi tie

Raamattu (1993), Uusi tie

Ryti, Henrik (1975): Tekniikan käsikirja Osa 2 Termodynamiikka, K.J. Gummerus Oy

Scherer, Siegfried & Junker, Reinhard (2007): Evoluutio kriittinen analyysi, Datakirjat

Strickberger, Monroe W. (2005) : Evolution, Jones&Bartlett Publishers


Valtaoja, Esko (2010): Kosmoksen siruja, URSA

Valtaoja, Esko (2001): Kotona maailmankaikkeudessa, URSA

Williams, George C. (1996): Adaption and natural selection: a critique of some current evolutionary thought, Princeton University Press


Ei kommentteja:

Lähetä kommentti