Roger Penrose – vanha kapinallinen

Juha Merimaa

Fyysikko Roger Penrose on tunnettu laatoituksestaan. Viime vuosikymmeninä Wolf-palkittu fyysikko on kuitenkin keskittynyt hyökkäämään nykykosmologiaa vastaan. Vastaanotto on ollut vaisua.

Kuva: Shutterstock

Taksi pysähtyy 1900-luvun alkupuolelta peräisin olevan punatiilitalon pihalle. Ollaan noin vartin päässä Oxfordin keskustasta, mutta kuin maalla.

Oven avaa professori itse, muita kotona ei olekaan. Nimeään Penrose laattojen löytäjä, Dirac-metallin Wolf-palkinnon voittaja, Britannian ja Yhdysvaltojen tieteellisten seurojen jäsen, Oxfordin yliopiston kahden collegen emeritusprofessori Sir Roger Penrose on jo 85, mutta näyttää kymmenen vuotta nuoremmalta.

”Menisimmekö puutarhaan” Penrose kysyy kohteliaasti ja johdattaa väljästi sisustetun talon läpi.

Emeritusprofessorilla ei enää ole työhuonetta yliopistolla, vaan nykyään hän tarkastelee maailmankaikkeutta pihansa nurmikentän yli.

Olen tullut paikalle haastattelemaan Penrosea pääasiassa hänen kuuluisimmasta keksinnöstään, Penrosen laatoista. Epäperiodinen, kvasisymmetrinen laatoitus löytyy muun muassa Helsingin keskuskadulta.

Penrose muistelee mielellään nimeään kantavien laattojen keksimistä, vaikka huomauttaakin, ettei niillä ole juuri tekemistä hänen muun työnsä kanssa. Paitsi ehkä periaatteessa.

”Laatoissa on kiinnostavaa, kuinka yksinkertaisilla säännöillä ja muutamalla muodolla voi synnyttää loputtomasti variaatiota. Tässä laatat muistuttavat luontoa. Myös maailmakaikkeudessa muutamista, aika yksinkertaisista lainalaisuuksista syntyy loputtoman monimutkainen kokonaisuus.”

Tavallaan laatat todistivat Penrosen oikeaksi paremmin kuin hän arvasikaan, nehän ennustivat kvasikiteet vuosia ennen kuin Dan Schetman löysi ne vuonna 1982.

Penroselle tiedon hyväksyminen ei ollut vaikeaa. Muille tilanne oli toinen. Kvasikiteiden kiivaimpiin vastustajiin kuulunut Linus Pauling jopa kirjoitti Penroselle ja vaati tätä sanoutumaan irti moisesta hölynpölystä.

Professori muistelee kirjettä päätään pudistellen.

”Kovin usein ei saa tyrmäystä niin arvovaltaiselta taholta. Vaikka on minua nimitelty paljon pahemminkin.”

Miksi Penrose ärsyttää?

Kuvankaappaus videosta Fashion, Faith and Fantasy in Physics - with Roger Penrose.

Kuvankaappaus videosta Fashion, Faith and Fantasy in Physics – with Roger Penrose.

Penrosea kuunnellessa on vaikea ymmärtää, miksi kukaan hermostuisi kohteliaaseen, pilke silmäkulmassa puhuvaan herrasmieheen. Muta vaikka Penrosen esiintyminen on hillittyä, on hänen tieteellinen toimintansa ollut viimeiset vuosikymmenet kaikkea muuta.

Asiat alkoivat, kun Alan Gurth toi 1980-luvun alussa kosmologiaan ajatuksen kosmisesta inflaatiosta. Se on yritys selittää tapahtumia maailmankaikkeuden ensimmäisen sekunnin aikana.

Kosmisessa inflaatiossa nuori maailmakaikkeus imi energiaa tyhjiöstä ja laajeni hetkessä äärimmäisen nopeasti, huomattavasti valoa nopeammin. Kosmiselle inflaatiolle ei ole suoria todisteita, mutta sen avulla on helppo selittää tiettyjä maailmankaikkeuden ominaisuuksia kuten universumin laakean muotoa, kosmisen taustasäteilyn samankaltaisuutta ympäri maailmankaikkeutta, sekä sitä, että maailmankaikkeus näyttää joka suunnassa melko samanlaiselta.

Inflaation keksijä Gurth ei ollut kosmologi vaan hiukkasfyysikko. Hän ei myöskään ole esittänyt ajatukselleen matemaattista todistusta, mutta vaan pohjasi sen empiirisiin havaintoihin maailmankaikkeudesta.

Vanhemman polven kosmologeille, jotka tekivät työtään kammioissaan laskemalla, ajatus oli vaikea hyväksyä. Penrose kutsui inflaatiota tuoreeltaan ”muoti-ilmiöksi, jonka hiukkasfyysikot ovat keksineet kiusatakseen kosmologeja.”

Alun perin hän ei uskonut kosmisen inflaation kestäneen tieteellisessä keskustelussa viikkoakaan. Toisin kävi. Kosmisesta inflaatiosta tuli yleisesti hyväksytty osa kosmologiaa.

Penrosesta tämä on edelleen virhe, eikä hän epäröi sanoa sitä ääneen. Emeritusprofessori on juuri julkaissut uuden kirjan Fashion Faith and Fantasy, jossa hän jatkaa neljännelle vuosikymmenelle ulottuvaa hyökkäystään kosmista inflaatiota vastaan.

Osansa saavat myös Penrosen umpikujaksi kutsuma säieteoria sekä kvanttimekaniikka. Iso osa fysiikan kulmakiviä joutaisi Penrosesta romukoppaan.

Vaihtoehdoksi Penrose tarjoaa omia ajatuksiaan, jotka ovat pääosin tutkimuspöydän ääressä syntyneitä, teoreettisia rakennelmia.

Esimerkiksi vaihtoehtona kosmiselle inflaatiolle Penrose tarjosi jo vuonna 2011 mallia vuoroin kutistuvasta, vuoroin laajenevasta maailmankaikkeudesta. Siinä alkuräjähdys olisi alun sijasta vain käännekohta, jossa supistuminen kääntyi taas laajenemiseksi.

Kehitelmään kuuluu myös näkemys hiukkasista, jotka selviäisivät alkuräjähdysten ohi, maailmankaikkeudesta toiseen. Ne olisivat siis vanhempia kuin aika itse.

Ajatus on niin villi, että Helsingin yliopiston kosmologian professori Kari Eqvist arveli tuoreeltaan, ettei sitä olisi otettu vakavissaan, ellei esittäjä olisi ollut Sir Roger.

Sitä on kuitenkin yritetty testata. Jos Penrose olisi oikeassa entisistä maailmankaikkeuksista pitäisi näkyä jäämiä, eräänlaisia valtavia renkaita kosmisessa taustasäteilyssä. Penrosen ja hänen yhteistyökumppaneidensa mukaan nämä löydettiin 2014. Muu fyysikkojen yhteisö ei ole vakuuttunut, heistä Penrose kollegoineen näkee kuvissa vain sen, mitä haluaakin nähdä.

Tämä ei horjuta Penrosea.

”Tiedän, että monista mallini näyttää pähkähullulta, eivätkä kosmologit suostu keskustelemaan siitä kanssani. Uskon silti, että sen arvo tullaan vielä näkemään. Mielenkiinto sitä kohtaan on lisääntymässä.”

Sama varmuus koskee myös Penrosen muita väitteitä. Hän uskoo, että alle kymmenessä vuodessa saamme tuloksia, jotka osoittavat nykyisen kvanttimekaniikan vääräksi. Hän arvioi, että tulokset tullaan toki ensin kiistämään mittavirheinä, uskoo totuuden tulevan esiin lopulta.

Entä jos tulokset tukevatkin konsensusta eivätkä Penrosea?

Professori kääntää kysymyksen heti toisinpäin:
”Mitä muut tulevat sanomaan, kun heidän teoriansa eivät pidä?”

Lopulta hän kuitenkin myöntää, että hänen ennustuksistaan poikkeavat tulokset olisivat hänelle vakavan harkinnan paikka.

Toistaiseksi Penrose ei tunnu juuri kyseenalaistamaan omia ajatuksiaan. Hän ei hyväksy esimerkiksi kvanttimaailman kummallisuuksille annettua yleistä selitystä, että niiden ymmärtäminen vain olisi ihmiselle mahdotonta. Hän uskoo, että oikea matematiikka kyllä avaa maailmankaikkeuden salat.

Hänen halunsa selittää maailmaa ei rajoitu vain kosmologiaan. Esimerkiksi vuonna 1989 hän julkaisi kohua herättäneen teorian, jonka mukaan tietoisuutemme perustuisi aivoissa tapahtuviin kvantti-ilmiöihin.

Inspiraatio tähän tuli radio-ohjelmasta, jossa keinoälytutkija totesi tietokoneiden mekaanisen suorituskyvyn nousevan ajan mittaan ylivertaiseksi ihmisaivoihin verrattuna. Penrose ei suostunut hyväksymään tätä. Niinpä hän päätteli, että tietoisuudessa täytyy olla jotain, joka on liian mutkikasta mekaanisesti mallinnettavaksi. Koska sellainen löytyy kvanttimaailmasta, on aivoissa siis oltava kvanttirakenteita.

Penrosen kantaa ei horjuta edes se, ettei kukaan ole kyennyt löytämään näitä rakenteita. Hän myöntää, ette ole biologi tai neurologi, mutta ei anna sen häiritä. Hän on varma, että tietoisuudessa täytyy olla jotain mekaniikkaa syvempää.

Tällaisia, puhtaina ajatusrakennelmina luotuja teorioita kuulee usein tieteellisen yleisöluentojen lopun keskusteluosioissa. Arvostetun tutkijankin, jopa Wolf-palkitun fyysikon ne jättävät helposti oppositioon. Sen professori tietää itsekin. Hän muistuttaa useamman kerran naurahtaen, että hänen näkemyksensä jakaa noin kuusi ihmistä.

Hänen oma uskonsa ei kuitenkaan horju. Penrose uskoo, että fysiikasta tullaan vielä löytämään kauniita uusia teorioita, jotka avaavat ymmärrystämme maailmankaikkeudesta. Hän itse kertoo työskentelevänsä edelleen aika-avaruutta kuvaavan twistor-teorian kimpussa, josta hän toivoo vielä säieteorian syrjäyttäjää.

”Uskon, että maailmankaikkeus voidaan tehdä ymmärrettäväksi matematiikalla. Se tulee olemaan kaunista.”

MATKALLA MAAILMALLA

Arja-Leena Paavola: Oikeusmurhan jäljet Rouenissa

ESSEE

Elina Hiltunen: Mahdoton tulevaisuuden ennustaminen?

Kolumni

Salla Nazarenko: Keskiluokan korpivaellus

Tiedetoimittaja-lehti

Julkaisija

Suomen tiedetoimittajain liitto ry.
Finlands vetenskapsredaktörers förbund rf.

Tiedetoimittaja-lehti on Kulttuuri- ja mielipidelehtien Kultti ry:n jäsen

Toimitus

Päätoimittaja Ulla Järvi

ISSN

ISSN 2242-4237 (Verkkolehti) | ISSN 1235-0338 (Painettu)

Tiedetoimittaja-lehti on sitoutunut vastuulliseen journalismiin