Onko olemassa tieteellisesti ratkaisemattomia ongelmia, ja jos on, niin millaisia ne ovat? On selvää, että tällaisiin kysymyksiin vastaaminen riippuu olennaisesti siitä, millaisia merkityksiä keskeisille käsitteille annetaan. Huomio siirtyy näin esimerkiksi tieteen, tieteellisen menetelmän, tieteellisen ongelman, tieteellisen ratkaisun ja tällaisen ratkaisun ”mahdottomuuden” merkityksiin.

Tieteen yleisenä tavoitteena on tuottaa tietoa, joka on kasvavaa, kestävää, pätevää, luotettavaa ja yhteiskunnallisesti relevanttia. Yleisesti ottaen tieteellä ymmärretään kaikkien erityistieteiden muodostamaa joukkoa. Erityistieteet, kuten vaikkapa kemia tai sosiologia, koostuvat puolestaan kaikista niistä ongelmista, jotka kuuluvat niihin aiheensa perusteella ja jotka voidaan ratkaista soveltamalla näille tieteille ominaisia menetelmiä.

Tieteellinen menetelmä koostuu joukosta menettelyjä, joiden avulla voidaan varmistaa, onko jokin tietty ratkaisu oikea johonkin tiettyyn ongelmaan. Tieteellisen menetelmän soveltaminen tiettyyn ongelmaan tarkoittaa sen määrittämistä, että on olemassa havaintoihin perustuvaa näyttöä ja asianmukaisia loogisia päättelyprosesseja, jotka tukevat riittävästi jonkin tietyn ratkaisun oikeellisuutta tähän ongelmaan.

Tieteen rajat riippuvat olennaisesti siitä, minkälaisilla tieteellisillä menetelmillä tosiasioita koskevia havaintoja on mahdollista tehdä ja mitä näiden havaintojen pohjalta on mahdollista päätellä.

Tosiasioita koskevat havainnot ovat lähtökohtaisesti esitieteellisiä, ja ne voivat olla joko suoria tai epäsuoria. Suorat havainnot perustuvat aistimuksiin, aistihavaintoihin, introspektioon tai muistiin, kun taas epäsuoriin havaintoihin liittyy myös päättelyä. Sekä suoriin että epäsuoriin havaintoihin voi sisältyä niin ikään mittalaitteiden avulla saatuja mittaustulosten havaintoja.

Tosiasioita koskevien havaintojen lisäksi tieteessä esiintyy myös yleisiä lakeja ja teorioita, jotka eroavat tosiasioista useissa suhteissa. Tieteellinen laki on tavallisesti yksi kvantifioitu lause, jolla on ääretön määrä yksittäisiä esiintymiä, jotka kaikki ovat tosiasiaväitteitä. On esimerkiksi laki, jonka mukaan metallit kuumennettaessa laajenevat. Tämän lain yksittäinen esiintymä on tosiasiaväite: ”Tätä rautaesinettä on kuumennettu, ja se on laajentunut.” Väite on suoran havainnon perusteella testattavissa.

Tieteellisen lain pätevyyden takaaminen edellyttäisi kuitenkin sitä, että todennettaisiin äärettömän monta yksittäistä esiintymää. Koska tämä on käytännössä mahdotonta, tulee vastaan induktioperiaatteen pätevyyden ongelma.

Induktion ongelma voidaan esittää seuraavasti: Mitä syytä on olettaa, jos mitään, että annetun lain pätevyyden todennäköisyys kasvaa suhteessa testien lukumäärän kasvaessa olettaen, että kaikki tähän asti testatut esiintymät ovat osoittautuneet oikeiksi? Jos kaikki metallit ovat tähän saakka aina laajentuneet kuumetessaan, voidaanko päätellä, että on tieteellinen laki, jonka mukaan metallit laajentuvat kuumetessaan?

Induktion ongelma poikkeaa kausaliteetin ongelmasta ja on siitä riippumaton. Induktion ydin on yleistyksen oikeutuksessa, mutta se ei kuitenkaan ole sama asia kuin tulevien tapahtumien ennustettavuus, joka muodostaa kausaliteetin ytimen. Kausaliteetin ongelma voidaan esittää seuraavasti: Voidaanko yksittäinen tosiasia ennustaa varmuudella edellyttäen, että ennen ennustettavaa tapahtumaa relevantit tieteelliset lait ja joukko yksittäisiä tosiasioita ovat tiedossa?

Tieteelliset teoriat voivat sisältää potentiaalisesti äärettömän määrän lauseita, jotka voidaan johtaa äärellisestä määrästä perusoletuksia. Perusoletuksista johdettuja lauseita kutsutaan teorian seurauksiksi, ja jos niille saadaan riittävästi tukea voidaan myös teoriaa pitää todennettuna. Tieteellisen teorian pätevyys perustuu näin ollen seurauslauseiden pätevyyksiin.

Tieteellisten teorioiden tehtäviä voidaan kuvata seuraavasti: Ne tiivistävät, jolloin muutamaan perusoletukseen ja lakiin tiivistyy ääretön määrä seurauslauseita. Ne ennustavat, jolloin perusoletusten ja lakien alkuehtojen täyttyessä voidaan ennustaa seuraus. Ne selittävät, jolloin seuraus voidaan selittää perusoletusten ja lakien sekä alkuehtojen avulla. Ne myös kontrolloivat, jolloin perusoletusten ja lakien avulla saatu tietämys alkuehtojen ja seurausten välisestä suhteesta joko edesauttaa seurauksen syntymistä tai estää sitä.

Ennen kaikkea tieteellisiin teorioihin liittyy tiedon intressin tyydyttäminen, jossa tietoa tukevat riittävästi julkisesti todennettavissa olevat todisteet. Itse asiassa tieteellisten teorioiden perustavin ja arvokkain tehtävä riippuu niiden kognitiivisesta, informatiivisesta annista. Ilman tietoa itsessään ei tieteellisten teorioiden aiemmin mainittuja tehtäviä voida tyydyttävästi toteuttaa.

Tieteellisesti ratkeamattomat ongelmat voidaan jakaa tieteen sisäisiin, tiedettä koskeviin ja yleensä filosofisiksi luokiteltuihin ongelmiin.

Tieteen sisällä olevia tieteellisiä ratkaisemattomia ongelmia ovat esimerkiksi ympyrän neliöinti, kulman kolmijako harpin ja viivaimen avulla ja yli 4-asteisten algebrallisten yhtälöiden ratkaiseminen yleisellä menetelmällä. Nämä esimerkit ovat demonstratiivisen tieteen eli matematiikan alalta.

Luonnontieteiden alalla ratkaisemattomia ongelmia ovat esimerkiksi mekaanisen tai termodynaamisen ikiliikkuvan rakentaminen, fyysisen signaalin lähettäminen valonnopeutta suuremmalla nopeudella ja kahden dynaamisesti konjugoidun suureen samanaikainen mittaaminen samassa dynaamisessa järjestelmässä.

Tällaisia luonnontieteiden ongelmia on mahdotonta ratkaista tieteellisillä menetelmillä tieteen sisällä. Ne ovat kuitenkin toisaalta ratkaistavissa ratkaisemattomiksi ainakin periaatteessa itse tieteen menetelmillä, ja siksi tällaiset ongelmat tulisikin sijoittaa tieteen piiriin.

Tieteellisesti ratkaisemattomat filosofiaan kuuluvat ongelmat voidaan luokitella kolmeen luokkaan: ontologisiin, epistemologisiin ja eettisiin.

Ontologia käsittelee sitä, mitä maailmassa on olemassa. Epistemologia käsittelee sitä, mitä maailmasta voidaan tietää, ja etiikka sitä, mitä asioille pitäisi tehdä. Tämä jako ei tarkoita, että koko filosofian ala olisi näin tyhjentynyt tai että nämä kolme ongelmaluokkaa olisivat toisensa poissulkevia. Se tarkoittaa vain, että nämä alat ovat läheisimmin yhteydessä tieteeseen.

Kysymys tieteen ontologiasta liittyy läheisesti tieteessä käytettävän kielen alaan. Fenomenalistinen kieli viittaa aistittaviin ilmiöihin, fysikalistinen kieli arkipäivän materiaalisiin objekteihin ja tekninen tieteellinen kieli ”tieteellisiin objekteihin”, kuten molekyyleihin, atomeihin tai alkeishiukkasiin. Mikäli jokainen näistä kolmen tyyppisestä kielestä on tieteenalasta riippuen oikeutettu, eikä ole riittävää perustetta valita vain yhtä tieteen kieltä toisten kielten kustannuksella, eivät tieteessä käytetyt kielet anna tieteen ontologiseen ongelmaan lopullista ratkaisua.

Useat ontologiset perusongelmat ovat vain epistemologisten kysymysten vastineita, kuten ontologinen kiista realismista, fenomenalismista ja idealismista. Toisin sanoen kysymys siitä, koostuuko tieto aistitiedosta, introspektiivisestä tiedosta, aistitiedosta erillisistä ja riippumattomista fyysisistä objekteista vai minkä tahansa muun tyyppisistä entiteeteistä, on ratkaisematon epistemologian sisällä. Siten vastaava ontologinen kysymys siitä, koostuuko todellisuus aistittavasta, introspektiivisesta vai minkä tahansa muun tyyppisestä datasta tai entiteeteistä, on myös ratkaisematon. Vaikka ontologiset ongelmat eroavat epistemologisista, kysymys ontologisten ongelmien ratkaisemismahdollisuuksista on itsessään epistemologinen kysymys.

Tieteellisten validointimenetelmien luotettavuuden ongelma on erityistapaus yleisestä epistemologisesta kysymyksestä. Sen ytimessä on kysymys: Miten uskomukset perustiedonhankintamenetelmien, kuten aistihavainnoinnin, introspektion, muistin sekä deduktiivisen ja induktiivisen päättelyn, luotettavuudesta voidaan perustella?

Tiedonhankinnan perusmenetelmien luotettavuuden osoittaminen on ongelma, joka ei rajoitu vain tieteeseen, vaan se koskee kaikkea inhimillistä tietoa. Validointimenetelmien luotettavuus näyttää tuovan esiin tärkeitä ja ratkaisemattomia ongelmia, koska niiden luotettavuuden todistaminen perustuu itse menetelmien luotettavuuteen. Näin ollen tieteellisten validointimenetelmien luotettavuuden tieteellinen ratkaistavuus tyydyttävällä tavalla ilman kehämäisyyttä näyttää mahdottomalta.

Eettiset ongelmat koskevat ihmisen käyttäytymistä ohjaavia sääntöjä. Tieteelliset menetelmät eivät näytä soveltuvan kaikkiin eettisiin ongelmiin. Tällaiset ovat esimerkiksi seuraavanlaisia: Missä määrin eettinen diskurssi on informatiivista eli kuinka paljon eettinen diskurssi rajoittuu ei-kognitiivisiin tehtäviin, jotka eivät välitä tietoa ja jotka eivät niin ollen ole tosia eivätkä epätosia? Missä määrin tieteessä on toimivaltaa arvioida etiikassa esiintyviä arvoväittämiä, jos oletetaan tieteellisesti perusteltujen väitteiden empiirisen todennettavuuden vaatimukset? Kuinka monta ihmisen toimintaan ja politiikkaan liittyvää käytännön ongelmaa voidaan kuvata todennettavilla väitteillä?

Näiden esimerkkien perusteella voidaan sanoa, että etiikkaa koskevat ongelmat ovat tieteellisesti ratkaistavissa vain siinä määrin, missä ongelmat on esitetty oikeaksi tai epätodeksi todennettavien lauseiden avulla, muutoin ei.

Edellä esitettyjen tieteellisesti ratkaisemattomien ongelmien katsauksen tuloksena tarvitaan yleisempää käsitystä tieteellisesti ratkaisemattomien ongelmien luonteesta. On tehtävä tärkeä ero niiden kysymysten välillä, joihin voidaan vastata yksinkertaisella kyllä- tai ei-vastauksella, ja niiden kysymysten välillä, joihin voidaan vastata vain väittämällä, joka sisältää jonkin lisätiedon.

Jos esimerkiksi kysytään, onko Maa planeetta, siihen loogisesti hyväksyttävät vastaukset ovat ”kyllä” ja “ei”, vaikka vain ensimmäinen vastaus sattuu olemaan riittävästi tuettu nykyisten havaintotietojen perusteella. Toisaalta kysymys siitä, kuinka monta planeettaa aurinkokunnassamme on, edellyttää, että sen loogisesti hyväksyttävä vastaus on luonnollinen luku, kuten 1, 2, 3 tai niin edelleen. Nykyään tähtitieteelliset havainnot tukevat vain vastausta, jonka mukaan aurinkokunnassa on 8 planeettaa.

Koska tieteellisen ongelman ratkaisu koostuu sellaisen todistusaineiston tuottamisesta, joka tukee riittävästi jonkin loogisesti hyväksyttävän vastauksen oikeellisuutta, ongelma on ratkaisematon, jos sille on mahdotonta tuottaa todistusaineistoa. Ongelma voi näin olla ratkaisematon kahdesta eri syystä: ensinnäkin, jos siihen ei ole lainkaan oikeaa vastausta, tai toiseksi, jos on mahdotonta tuottaa todistusaineistoa, joka tukee riittävästi mitään tiettyä ja olennaista vastausta siihen.

Ympyrän neliöinnin ongelma on ratkaisematon ensimmäisestä syystä, koska mikään sen loogisesti hyväksyttävistä vastauksista ei ole oikea. Ongelma, jossa määritetään vakiosuhde r, jolla kaikki materiaaliset objektit kasvavat kokoaan joka sekunti, on ratkaisematon toisesta syystä, koska siihen ei voisi olla mitään mahdollista menetelmää minkään tietyn vastauksen perustelemiseksi.

Koska ainoat hyväksyttävät vastaukset kyllä- ja ei-kysymyksiin ovat joko ”kyllä” tai ”ei”, niin tällöin ei ole mahdollista, että kaikki hyväksyttävät vastaukset olisivat vääriä. Jos kysytään, kaksinkertaistuvatko kaikki materiaaliset objektit kooltaan joka sekunti, tämä kyllä-ei-kysymys on ratkaisematon, koska myöntävän vastauksen puolesta tai sitä vastaan ei voitaisi esittää riittäviä todisteita, jolloin kaikki hyväksyttävät vastaukset olisivat vääriä.

Jäljelle jää siis ensinnä ongelmia, jotka ovat ratkaisemattomia, koska niiden hyväksyttävät vastaukset ovat kaikki vääriä. Toisaalta jää ongelmia, jotka ovat ratkaisemattomia, koska niiden sallittujen vastausten tueksi ei ole mahdollista esittää riittävää tai minkäänlaista näyttöä.

Toisin kuin ensimmäisen tyypin ratkaisemattomat ongelmat, joiden kaikki hyväksyttävät vastaukset ovat vääriä, toisen tyypin ratkaisemattomien ongelmien hyväksyttävät vastaukset eivät ole tosia tai vääriä. Niillä ei ole totuusarvoa, ja ne ovat tässä mielessä epämääräisiä. Näin ollen tieteellisesti ratkaisemattomat ongelmat ovat joko epämääräisiä tai sallivat vain vääriä vastauksia.

Tieteellisesti ratkaisemattomilla ongelmilla ei ole hyväksyttävää totuutta koskevaa vastausta, joten niillä ei ole ratkaisua. Tiede sen sijaan pyrkii objektiiviseen tietoon, joka on sekä pätevää että luotettavaa ­– ja se etsii totuutta ja vain totuutta.

•

Lue myös:

Eksyksissä järjen poluilta – tieteen kiistäminen ja pseudotiede

Epäily on herätetty! Filosofinen epäily ja sen merkitys

Tieteen tulosten uskottavuus uhattuna – arviossa Tieteen replikaatiokriisi

•

Haluatko pysyä kärryillä uusimmista tiedeartikkeleista? Tilaa Tieteessä tapahtuu -uutiskirje!