Sattuma

Termodynamiikan toinen pääsääntö on yksi fysiikan tunnetuimmista laeista: suljetussa systeemissä entropia, karkeasti sanottuna epäjärjestyksen määrä, pyrkii aina kasvamaan. 

Kahvikuppi jäähtyy huoneenlämpöiseksi, ei koskaan toisin päin. Mutta harva pysähtyy miettimään, miksi tämä sääntö oikeastaan pätee. Vastaus ei ole niinkään ehdoton luonnonlaki kuin tilastollinen tosiasia. 

Kun Ludwig Boltzmann 1800-luvun lopulla johti entropian tilastollisen määritelmän, hän osoitti jotain hätkähdyttävää: mikään luonnonlaki ei varsinaisesti kiellä entropiaa laskemasta. 

Kahvikupin molekyylit voisivat periaatteessa järjestäytyä hetkeksi takaisin kuumaksi keskukseksi. Se on vain niin äärimmäisen epätodennäköistä, että sitä ei käytännössä koskaan tapahdu havaittavassa maailmankaikkeudessa. 

Entropian kasvu on siis sattuman voitto – ei siksi, että järjestys olisi kielletty, vaan siksi, että epäjärjestyneitä tiloja on valtavasti enemmän kuin järjestyneitä, ja suurten lukujen maailmassa todennäköisin lopputulos voittaa lähes aina.

Tämä sattuman rooli syvenee entisestään, kun siirrytään fysiikan pienimpään mahdolliseen mittakaavaan, Planckin yksiköihin. 

Planckin aika, noin 5,4 kertaa kymmenen potenssiin miinus 44 sekuntia, ja Planckin massa, noin 22 mikrogrammaa, ovat luonnonvakioista – valonnopeudesta, painovoimavakiosta ja Planckin vakiosta – johdettuja pienimpiä mielekkäitä mittayksiköitä. 

Näitä lyhyempää aikaa tai pienempää etäisyyttä nykyinen fysiikka ei osaa edes kuvata järkevästi: kvanttimekaniikka ja yleinen suhteellisuusteoria alkavat riidellä keskenään, ja käsitteet kuten "ennen" ja "jälkeen" menettävät merkityksensä. 

Planckin energia, noin 1,2 kertaa kymmenen potenssiin 19 gigaelektronivolttia, kuvaa puolestaan sitä energiatasoa, jolla painovoima muuttuu yhtä voimakkaaksi kuin muut luonnon perusvoimat. Juuri tällä äärimmäisellä mittakaavalla, uskotaan, kvanttifluktuaatiot – todellisuuden pienimmät, aidosti satunnaiset heilahtelut – kuohuvat kaikkein voimakkaimmin. Sattuma ei siis ole vain suurten järjestelmien tilastollinen oikku, vaan se näyttää olevan sisäänrakennettuna todellisuuden pienimpään mahdolliseen mittakaavaan asti.

Tästä syntyy kiehtova filosofinen kysymys: onko entropian kasvu, jonka koemme ajan suuntana – se, että muistamme menneisyyden mutta emme tulevaisuutta – lopulta vain valtavan suuren määrän Planckin mittakaavan satunnaisia tapahtumia kasautuvaa tilastollista jälkeä? Jos jokainen hiukkanen ja jokainen vuorovaikutus pohjimmiltaan heittää noppaa Planckin skaalalla, ja jos näitä noppaa heitetään käsittämätön määrä joka ainoa sekunti jokaisessa kuutiosenttimetrissä avaruutta, silloin koko havaittava maailmankaikkeus – lämpö, massa, energia, aika itse – voisi olla eräänlainen suurten lukujen laki toiminnassa: yksittäinen sattuma on arvaamaton, mutta miljardien miljardien sattumien summa muuttuu lähes varmaksi säännönmukaisuudeksi.

Tämä ei tarkoita, että kaikki olisi pelkkää kaaosta. Päinvastoin: juuri se, että sattuma toimii valtavissa määrissä, tuottaa meille vakaan, ennustettavan arjen – lain, jonka mukaan asiat rapistuvat eivätkä korjaannu itsestään, jonka mukaan aika kulkee vain eteenpäin. 

Sattuma ei siis ole järjestyksen vastakohta, vaan sen syvin rakennusaine: yksittäisen hiukkasen tasolla arvaamaton, mutta massojen tasolla lähes rautaisen luotettava. Ehkä juuri tässä piilee yksi fysiikan kauneimmista paradokseista – että maailmankaikkeuden vakaus, sen tuntu järjestyksestä ja jatkuvuudesta, lepää loppujen lopuksi lukemattomien pienten sattumien varassa, jotka Planckin mittakaavalla tapahtuvat joka hetki, ja joiden yhteisvaikutus on juuri se, mitä me kutsumme ajan kuluksi.

Luonnon päivä

Aamu alkaa ennen kuin sitä oikeastaan huomaa. Ensin itäinen taivas vain vaalenee, aivan kuin yö olisi vetänyt tumman verhonsa hieman syrjään. Järven pinta on tyyni. Rantakaislat seisovat hiljaa vedessä, ja niiden lomassa pieni kala käy pinnassa. Ympyrä laajenee, katoaa, ja vesi on jälleen sileä.

Sitten aurinko nousee metsän takaa.

Sen ensimmäinen valo osuu koivujen latvoihin. Kastepisarat heinänkorsilla kirkastuvat pieniksi peileiksi. Metsässä varjot vetäytyvät puiden juurille, ja yön viileys alkaa vaihtua päivän lämmöksi.

Linnut ovat jo aloittaneet työnsä. Peippo laulaa kuusen oksalla, rastas etsii maasta syötävää ja korkealla lentävä haukka katselee maisemaa aivan toisesta maailmasta. Jokaisella on oma tapansa olla olemassa. Kukaan ei ole niitä opettanut rakentamaan pesää tai etsimään ravintoa, mutta pitkä elämä ennen niitä on jättänyt taitonsa perinnöksi.

Niityllä kukat avautuvat valoon. Päivänkakkara ei tiedä olevansa kaunis. Sinikello ei vertaile itseään puna-apilaan. Ne kasvavat siinä, missä niiden on mahdollista kasvaa, ja juuri erilaisuudesta syntyy maiseman väri.

Päivän lämmetessä metsäkin muuttuu. Muurahaiset kulkevat polkujaan, perhonen pysähtyy kukalle ja orava katoaa männyn rungon taakse. Hirvi seisoo hetken metsän reunassa, kuuntelee ja jatkaa sitten matkaansa. Sen maailma rakentuu hajuista ja äänistä, joita ihminen tuskin huomaa.

Järven pinnan alla on toinen maisema. Ahvenet liikkuvat vesikasvien välissä, hauki odottaa liikkumatta ja pienet kalat pysyttelevät parvena. Veden maailma on hiljainen vain meidän korvillemme. Sielläkin etsitään ravintoa, vältetään vaaraa ja jatketaan elämää.

Iltapäivällä taivas tummuu.

Tuuli herää ensin puiden latvoissa. Haavan lehdet kääntyvät, järvelle ilmestyy aaltoja ja pilvet kasvavat korkeiksi. Pian sade lyö metsään. Ukkonen kulkee taivaan poikki, salama valaisee hetkeksi koko maiseman.

Myrsky näyttää rajulta, mutta luonnolle sekin on tavallinen vieras.

Sade täyttää puroja ja kostuttaa maan. Tuuli pudottaa vanhoja oksia. Joskus puu kaatuu, ja vuosien kuluessa sen rungosta tulee koti hyönteisille, sienille ja sammalille. Se, mikä näyttää päättymiseltä, muuttuu vähitellen jonkin uuden aluksi.

Myrskyn jälkeen maailma tuoksuu erilaiselta.

Pilvien välistä tulee jälleen valo. Pisarat riippuvat koivunlehdillä, ja linnut palaavat oksilleen. Järven yllä kulkee vielä tumma pilvenreuna, mutta lännessä taivas jo kirkastuu.

Illalla aurinko laskee metsän taakse. Päivän värit pehmenevät. Yksi toisensa jälkeen päivän eläimet hiljenevät ja yön kulkijat lähtevät liikkeelle.

Luonto ei kiirehdi, mutta se ei myöskään pysähdy.

Aurinko, sade, tuuli ja pakkanen tulevat ajallaan. Kevät avaa maan, kesä kasvattaa, syksy kypsyttää ja talvi antaa levon. Elämä sopeutuu tähän suureen vaihteluun lukemattomilla tavoilla.

Ehkä juuri siinä on luonnon yksinkertainen viisaus: mikään päivä ei pysy, mikään sää ei jää ikuiseksi, mutta elämä jatkaa kulkuaan niiden kaikkien läpi.

 

Aivojen sisäinen orkesteri – voivatko mikrotubulukset osallistua tietoisuuden syntyyn?

Nyt vielä tietoisuuden ominaisuuksista, käytän edelleen orkesteri vertauksia!

Barcelonassa heinäkuussa 2025 järjestetty The Science of Consciousness -konferenssi nosti jälleen esiin yhden tietoisuustutkimuksen rohkeimmista ajatuksista: entä jos ajattelu ei tapahdukaan vain neuronien välisissä sähköisissä impulsseissa, vaan jotakin tärkeää tapahtuu myös neuronien sisällä? TSC 2025:ssa Nobel-fyysikko Roger Penrose luennoi aiheesta “Classical and Quantum Realities are Not Quite the Same; How About Conscious Reality?” ja anestesiologi Stuart Hameroff aiheesta “Correlates of qualia in microtubule ‘time crystal’ dynamics”. 

Penrose lähestyy asiaa fysiikan suunnasta. Hänen mukaansa klassinen maailma ja kvanttimaailma eivät ole aivan samanlaisia, ja hän kysyy, voisiko tällä erolla olla merkitystä myös tietoiselle kokemukselle. Penrosen ajatus vielä objektiivisesta reduktiosta, OR:stä, olettaa, että kvanttitila voi päättyä eli ”valita” määrätyn tilan ilman ulkopuolista mittaajaa. Hameroff puolestaan ehdottaa biologista paikkaa, jossa tällainen prosessi voisi tapahtua: neuronien mikrotubuluksia. Näiden kahden ajatuksesta syntyi Orch OR -teoria, Orchestrated Objective Reduction. 

Mikrotubulukset ovat noin 25 nanometrin paksuisia putkimaisia rakenteita, jotka rakentuvat tubuliiniproteiineista. Niiden tunnettuja tehtäviä ovat neuronin rakenteen ylläpitäminen ja aineiden kuljetuksen järjestäminen solun sisällä. Mutta ne eivät näytä olevan täysin passiivisia rakennustelineitä. Eristetyissä aivokudoksen mikrotubuluskimpuissa on mitattu sähköistä värähtelyä, jonka voimakas perustaajuus on ollut noin 39 hertsiä. Myöhemmissä kokeissa samankaltaista 39 hertsin värähtelyä havaittiin myös eristetyissä mikrotubuluksissa. Taajuus on kiinnostava, koska se osuu lähelle aivojen gamma-rytmejä, mutta tästä ei vielä seuraa, että mikrotubulukset synnyttäisivät aivojen gamma-aallot tai tietoisuuden. 

Tutkimuksissa on havaittu myös paljon nopeampia mikrotubulusten sähköisiä, mekaanisia ja sähkömagneettisia resonansseja. Sahu ja työtoverit raportoivat yksittäisten mikrotubulusten resonanssiominaisuuksia, Havelkan ryhmä mallinsi sähköisesti polaarisia värähtelymuotoja, ja Bandyopadhyayn tutkimusryhmä on raportoinut resonanssirakenteita useilla taajuusasteikoilla. Vuonna 2022 ryhmä kuvasi neuronista erotettuja mikrotubuluksia jopa eräänlaisina monitaajuisina ”aikakiteinä”. 

Hameroffin TSC 2025 -esityksessä tämä ajatus vietiin vielä pidemmälle. Hänen, Tanusree Duttan ja Anirban Bandyopadhyayn abstraktissa esitetään, että mikrotubuluksissa esiintyisi toisiinsa liittyviä värähtelyjä hertseistä aina kilo-, mega-, giga- ja terahertsialueille. Erityisesti 6–26 MHz:n signaalien väitetään muuttuvan yleisanestesiassa. Samassa konferenssissa Bandyopadhyay esitteli Dodecanogram-menetelmää, jolla tällaisia megahertsialueen signaaleja pyritään mittaamaan. Nämä ovat kiinnostavia tuloksia, mutta näin voimakkaat väitteet tarvitsevat vielä riippumatonta toistoa ennen kuin niitä voidaan pitää vakiintuneena neurotieteenä. 

Mikrotubulusten kiinnostavuutta lisää anestesia. Vuonna 2024 rotilla tehdyssä kokeessa mikrotubuluksia stabiloiva epotiloni B viivästytti isofluraanianestesian aiheuttamaa tajuttomuutta. Tämä tukee ajatusta, että mikrotubuluksilla saattaa olla toiminnallinen yhteys tajunnantilaan. Se ei kuitenkaan todista Orch OR -teoriaa eikä kvanttitietoisuutta; vaikutukselle voi olla myös tavallisia solubiologisia selityksiä. 

Kvanttifysiikan suuntaan osoittavia vihjeitäkin on. Mikrotubulusten tubuliineissa olevien tryptofaanien välillä on havaittu elektronisen energian siirtymistä, ja vuonna 2024 niiden kaltaisissa suurissa tryptofaaniverkostoissa havaittiin kollektiivista ultraviolettisuperradianssia. Nämä tulokset osoittavat, että biologisissa proteiinirakenteissa voi tapahtua yllättävän järjestäytyneitä fysikaalisia ilmiöitä lämpimässä ympäristössä. Ne eivät vielä osoita, että tällaiset kvantti-ilmiöt tuottaisivat kokemuksen punaisesta väristä, musiikista tai ajatuksesta ”minä olen”. 

Tietoisuus, tajunta ja mieli voidaan tässä hahmottaa kolmena päällekkäisenä tasona. Tietoisuus tarkoittaa perustilaa, jossa kokeminen on mahdollista. Tajunta on tietoisuuden sisältöä: näkemistä, kuulemista, kipua, värejä ja tunnetta omasta olemassaolosta – anestesiassa se voi sammua. Mieli on vielä laajempi kokonaisuus: muistot, tunteet, tavoitteet, mielikuvitus, opitut käsitteet sekä aivojen ja muun kehon jatkuva vuoropuhelu.

Ehkä tietoisuus ei siis sijaitse yhdessä pisteessä. Neuronit muodostavat suuren orkesterin, mutta mikrotubulukset saattavat olla soittimien sisällä olevia hienovaraisempia kieliä. Tiedämme jo, että kielet värähtelevät. Emme vielä tiedä, syntyykö niiden värähtelystä musiikki, jota kutsumme tietoisuudeksi. Siinä kulkee tällä hetkellä tutkimuksen ja hypoteesin raja. 

TSC 2025:n Stuart Hameroffin esitys löytyy myös konferenssin viralliselta videokanavalta plenaarista “Rhythms, Qualia and Time Crystals”. 

 

Mistä mielemme rakentuu? – Aivot eivät ajattele yksin

Tuossa edellisessä blogissa käsiteltiin aivojen rytmejä ja kuinka tietoisuus, tajunta ja mieli ja sen toiminta rakentuu aivoaaltojen näkökulmasta. Tarkoitus on jatkaa mielen toiminnan ja rakenteen tutkintaa.

The Science of Consciousness (TSC) 2025 -konferenssissa yksi kiinnostavimmista aiheista oli luento "Mind, Brain and Consciousness"  

eli "Mieli, aivot ja tietoisuus". Luentojen yhteinen viesti oli selkeä: ihmisen mieli ei synny yhdestä paikasta aivoissa eikä pelkästään hermosoluista. 

Mieli rakentuu monien tekijöiden yhteistyönä – aivojen, hermoston, kehon, aistien, perimän ja koko elämänkokemuksen yhteisenä tuloksena.

Aivot ovat kuin orkesterin kapellimestari

Aivoja voisi verrata suuren orkesterin kapellimestariin. Ne eivät itse tuota kaikkea musiikkia, vaan huolehtivat siitä, että eri soittajat toimivat yhdessä oikeaan aikaan.

Soittajia ovat esimerkiksi:
silmät ja näkö, korvat ja kuulo, iho ja tuntoaisti, tasapainoelin,
lihakset, sydän, hengitys, suolisto, hormonit, immuunijärjestelmä.

Kaikki nämä lähettävät jatkuvasti tietoa aivoille. Aivot puolestaan käsittelevät tätä tietoa miljardien hermosolujen muodostamissa verkoissa. Kun kaikki toimii sopusoinnussa, syntyy kokemus ympäröivästä maailmasta – ja samalla myös kokemus omasta itsestä.

Hermoverkot ovat jatkuvassa liikkeessä

Pitkään ajateltiin, että jokaisella aivojen osalla olisi oma tarkka tehtävänsä. Nykyinen tutkimus kertoo kuitenkin toisenlaisen tarinan.

TSC-konferenssissa esiteltyjen tutkimusten mukaan aivot muodostavat jatkuvasti muuttuvia yhteistyöverkkoja. Kun luemme kirjaa, muistamme lapsuuden tapahtuman tai ratkaisemme ongelmaa, eri puolilla aivoja sijaitsevat hermoverkot yhdistyvät hetkeksi yhteiseen tehtävään ja purkautuvat taas uuden tilanteen mukaan.

Voisi sanoa, että mieli on enemmän tapahtuma kuin paikka.

Keho osallistuu ajatteluun

Ehkä yllättävin havainto on, ettei ajattelu tapahdu pelkästään pään sisällä.

Sydämen syke, hengitys, lihasten jännitys, hormonit ja jopa suoliston toiminta vaikuttavat siihen, millaiseksi koemme maailman. Kun olemme jännittyneitä, hengitys muuttuu ja sydän lyö nopeammin. Samalla myös ajatukset muuttuvat.

Toisaalta rauhallinen hengitys voi vähentää stressiä ja auttaa keskittymään. Siksi esimerkiksi meditaatio, hengitysharjoitukset ja liikunta vaikuttavat sekä kehoon että mieleen.

Nykyään tätä kokonaisuutta voidaan tutkia mittaamalla samanaikaisesti esimerkiksi aivojen sähköistä toimintaa (EEG), sydämen sykevälivaihtelua (HRV), hengitystä ja muita elimistön toimintoja. Tekoäly auttaa löytämään yhteyksiä näiden mittausten väliltä.

Geenit antavat lähtökohdat

Usein kysytään, kuinka paljon olemme vanhempiemme perimän tulosta.

Vastaus on: melko paljon – mutta ei kaikkea.

Saamme vanhemmiltamme geenit, jotka vaikuttavat esimerkiksi:
pituuteen, silmien väriin, aineenvaihduntaan, temperamenttiin,
oppimisen valmiuksiin, sairauksien alttiuteen.

Geenit eivät kuitenkaan kirjoita valmista elämäntarinaa. Ne antavat pikemminkin lähtökohdat, vähän samaan tapaan kuin rakennuspiirustukset kertovat, millainen talosta voi tulla. Se, millainen talo lopulta valmistuu, riippuu myös rakentamisesta ja ympäristöstä.

Elämä opettaa aivoja

Jo vauvana aivot alkavat muuttua ympäristön vaikutuksesta.

Vanhemmat opettavat ensimmäiset sanat, turvallisuuden tunteen ja vuorovaikutuksen.

Päiväkoti ja koulu opettavat uusia taitoja, yhteistyötä ja tiedon hankkimista.

Ystävät vaikuttavat arvoihin, kiinnostuksen kohteisiin ja käyttäytymiseen.

Aikuisiässä työ, harrastukset ja perhe muokkaavat edelleen aivojen hermoverkkoja.

Tätä kutsutaan aivojen muovautuvuudeksi. Aivot muuttuvat koko elämän ajan.

Myös yhteiskunta kasvattaa meitä

Usein unohdamme, että emme kasva tyhjiössä.

Valtio rakentaa koulutusjärjestelmän.

Lait määrittelevät, mikä on sallittua ja mikä kiellettyä.

Kulttuuri kertoo, mitä pidämme hyvänä, kauniina tai tärkeänä.

Kieli antaa sanat ajatuksillemme.

Kirjat, elokuvat, musiikki ja internet muokkaavat käsitystämme maailmasta lähes huomaamatta.

Voisi sanoa, että jokainen ihminen kasvaa oman kulttuurinsa "käyttöjärjestelmässä". Samalla tavoin kuin tietokoneen käyttöjärjestelmä vaikuttaa siihen, miten ohjelmat toimivat, myös kulttuuri vaikuttaa siihen, miten ajattelemme ja tulkitsemme ympäristöämme.

Kokemukset rakentavat minuutta

Ehkä tärkein rakennuspalikka ovat kuitenkin omat kokemukset.

Onnistumiset lisäävät itseluottamusta.

Pettymykset opettavat varovaisuutta.

Rakkaus, ystävyys ja läheiset ihmissuhteet rakentavat turvallisuuden tunnetta.

Menetykset muuttavat tapaamme nähdä maailma.

Jokainen kokemus jättää jälkiä hermoverkkoihin. Mitä useammin jokin toimintatapa toistuu, sitä vahvemmaksi sitä vastaavat hermoyhteydet yleensä kehittyvät.

Mieli on yhteistyön tulos

Ehkä TSC 2025 -konferenssin tärkein opetus voidaan tiivistää yhteen ajatukseen:

Mieli ei ole pelkästään aivojen tuote. Se on koko ihmisen tuote.

Perimä antaa lähtökohdat.

Aivot rakentavat hermoverkkoja.

Aistit tuovat tietoa maailmasta.

Keho kertoo sisäisestä tilastamme.

Kokemukset muuttavat hermoverkkoja.

Perhe, ystävät, koulu, yhteiskunta ja kulttuuri vaikuttavat siihen, millaisia ihmisiksi kasvamme.

Mieli syntyy näiden kaikkien jatkuvasta yhteistyöstä.

Juuri siksi ei ole olemassa kahta täysin samanlaista ihmistä. Vaikka perimä olisi osittain yhteinen, jokaisen elämänpolku, kokemukset ja ihmissuhteet ovat ainutlaatuisia. Niiden yhteisvaikutuksesta rakentuu se kaikkein henkilökohtaisin asia, joka meillä on – oma mielemme.

TSC 2025 -konferenssin tutkimukset vahvistavat tätä kokonaiskuvaa. Ne osoittavat yhä selvemmin, että ihmisen mieltä ei voi ymmärtää tutkimalla vain yksittäisiä hermosoluja tai yhtä aivoaluetta. Mielen ymmärtäminen edellyttää koko järjestelmän tarkastelua: aivojen, kehon, perimän, ympäristön ja elämänkokemusten muodostamaa jatkuvasti muuttuvaa verkostoa. Se ei vielä ratkaise tietoisuuden perimmäistä arvoitusta, mutta vie tutkimusta askelen lähemmäksi kokonaisvaltaista käsitystä siitä, mitä ihminen on.

Aivojen rytmit – näkymätön orkesteri, joka ohjaa ajatteluamme

Mitä aivoissamme oikeastaan tapahtuu silloin, kun luemme kirjaa, ratkaisemme ongelmaa tai keskitymme hyvään keskusteluun? Tätä kysymystä käsiteltiin Barcelonassa järjestetyssä The Science of Consciousness (TSC) 2025 -konferenssissa luennolla "Brain Oscillations, Waves and Attention" eli suomeksi "Aivojen rytmit, aivoaallot ja tarkkaavaisuus".

Pitkään ajateltiin, että aivot toimivat kuin suuri tietokone: yksi alue käsittelee näköä, toinen kuuloa ja kolmas muistia. Nykyinen tutkimus antaa kuitenkin paljon elävämmän kuvan. Aivot muistuttavat pikemminkin valtavaa orkesteria, jossa miljardit hermosolut soittavat yhteistä sävelmää.

Aivot eivät ole koskaan hiljaa

Vaikka istuisimme täysin liikkumatta silmät kiinni, aivot ovat koko ajan aktiiviset. Hermosolut lähettävät toisilleen pieniä sähköisiä viestejä, jotka muodostavat rytmisiä värähtelyjä. Näitä kutsutaan aivoaalloiksi.

Aivoaallot eivät ole pelkkää "taustakohinaa". Niillä näyttää olevan tärkeä tehtävä: ne auttavat eri puolilla aivoja sijaitsevia hermoverkkoja toimimaan yhdessä. Kun rytmit ovat sopusoinnussa, tieto liikkuu tehokkaasti. Kun yhteinen rytmi häiriintyy, myös ajattelu ja keskittyminen voivat vaikeutua.

Tarkkaavaisuus syntyy yhteistyöstä

Yksi luennon keskeisistä ajatuksista oli, ettei tarkkaavaisuus synny yhdestä "keskittymiskeskuksesta". Sen sijaan useat aivoalueet toimivat yhteistyössä jatkuvasti muuttuvien rytmien avulla.

Voimme verrata tätä soutujoukkueeseen. Jos jokainen soutaja vetää omaan tahtiinsa, vene etenee huonosti. Kun kaikki soutavat samaan rytmiin, vene kulkee kevyesti ja nopeasti. Samalla tavalla aivojen eri osat näyttävät "soutavan" yhteisessä tahdissa silloin, kun keskittyminen on parhaimmillaan.

Ajattelu ei ole paikallista vaan verkostomaista

MIT:n professori Earl K. Miller korosti luennollaan, että ajattelu ei synny yksittäisessä kohdassa aivoja, vaan hermoverkkojen jatkuvasta vuorovaikutuksesta. Aivot muodostavat hetkellisiä yhteistyöverkkoja, jotka muuttuvat sekunti sekunnilta tehtävän mukaan.

Tämä selittää myös sen, miksi pystymme siirtymään nopeasti tehtävästä toiseen. Samat hermosolut voivat osallistua eri "verkostoihin" eri hetkinä, aivan kuten sama muusikko voi soittaa erilaisissa kokoonpanoissa.

Mitä nukutus kertoo tietoisuudesta?

Luennolla käsiteltiin myös nukutusta eli anestesiaa. Nukutuksen aikana ihminen menettää tietoisuutensa, vaikka aivot eivät lakkaa toimimasta. Tutkimusten mukaan kyse ei ole siitä, että aivot sammuisivat, vaan siitä, että niiden normaali yhteistyö häiriintyy. Aivoalueiden välinen viestintä muuttuu niin paljon, ettei tieto enää yhdisty yhtenäiseksi kokemukseksi.

Tämä on tärkeä havainto myös tietoisuuden tutkimuksessa. Se viittaa siihen, että tietoisuus ei ehkä synny yksittäisestä paikasta, vaan siitä, kuinka hyvin eri aivoalueet pystyvät toimimaan yhdessä.

Mitä tästä seuraa?

Aivojen rytmien tutkimus voi tulevaisuudessa auttaa kehittämään uusia hoitoja esimerkiksi muistihäiriöihin, tarkkaavaisuushäiriöihin, masennukseen ja muihin neurologisiin sairauksiin. Samalla opimme ymmärtämään paremmin myös tervettä aivotoimintaa.

Ehkä tärkein opetus on kuitenkin yksinkertainen. Emme ajattele vain yksittäisillä hermosoluilla emmekä edes yksittäisillä aivoalueilla. Ajattelumme syntyy miljardien hermosolujen yhteisestä rytmistä – näkymättömästä orkesterista, joka soittaa taukoamatta koko elämämme ajan.

Mitä paremmin opimme kuuntelemaan tätä orkesteria, sitä lähemmäksi pääsemme yhtä tieteen suurimmista kysymyksistä: miten aineellisista aivoista syntyy tietoinen mieli

Geenit ja sattuma

Jokainen ihminen kantaa mukanaan kahden vanhemman geeniperimää, joka puolestaan on peräisin heidän omista vanhemmistaan, näiden vanhemmista ja niin edelleen, katkeamattomana ketjuna aina ihmiskunnan alkuun asti. Sama koskee kaikkea elämää maapallolla: jokainen syntyvä olento perii geeneissään vanhempiensa ominaisuuksia – ei vain ulkonäköä, vaan myös taipumuksia, kykyjä ja alttiutta sairauksille. Tämä perintöketju ei ole enää arvoitus samalla tavalla kuin se oli vielä sata vuotta sitten. 

Geeniperimä on nykyisin selvitetty jo varsin perusteellisesti: ihmisen koko genomi on kartoitettu, ja yhä useamman ominaisuuden ja sairauden taustalta löydetään tarkkoja geneettisiä syitä tai taipumuksia. Kaiken tämän perustan laski aikanaan evoluutio, joka käynnisti elämän kehityksen ja on sittemmin muovannut jokaista lajia miljoonien vuosien saatossa – valikoiden, hylkien ja säilyttäen ominaisuuksia sen mukaan, mikä on auttanut selviytymään ja lisääntymään.

Yksi peritty ominaisuus ansaitsee kuitenkin erityisen maininnan: tietoisuus.                   On kiinnostavaa, että eri eliöillä on kehittynyt hyvin erilaisia tapoja aistia ja reagoida ympäristöönsä – tapoja, joita voi hyvällä syyllä kutsua tajunnan tai mielen alkeismuodoiksi. 

Eläimillä on aistit, hermostot ja aivot, jotka mahdollistavat kokemuksen jossain muodossa jo suhteellisen yksinkertaisilla lajeilla. Kasvienkin on osoitettu reagoivan valoon, kosketukseen ja jopa toisten kasvien kemiallisiin viesteihin tavoilla, jotka muistuttavat yllättävän paljon hermostollista viestintää – tästä puhutaan joskus "kasvien neurobiologiana". 

On kuitenkin syytä olla rehellinen: se, missä määrin tällaista reagointikykyä voi kutsua tietoisuudeksi sanan varsinaisessa merkityksessä, on tiedeyhteisössä yhä avoin ja kiistelty kysymys, ei vakiintunut tosiasia. Sen sijaan on turvallista sanoa, että jonkinlainen ärsykkeisiin reagoiva "havaitsemisen" perusta löytyy hämmästyttävän laajalta elämän kirjolta, ja sen juuret ovat geeneissä.

Mutta geenit kertovat vain puolet tarinasta. Toinen puoli mielestä rakentuu koko elämän ajan ympäristön vaikutuksesta. Ihmisen kohdalla tämä ympäristö on moninainen: ensin perhe ja sisarukset, sitten kaveri- ja ystäväpiiri, ja lopulta laajempi kulttuuri, valtio, koulutusjärjestelmä, uskonto ja poliittinen ilmapiiri, jossa kasvaa. Nämä kaikki muovaavat sitä, miksi ihmisestä kehittyy juuri sellainen kuin hänestä tulee – mitä hän oppii, mihin hän uskoo ja miten hän näkee itsensä suhteessa muihin.

Tässä yhtälössä on vielä kolmas, usein vähätelty tekijä: sattuma. Kukaan ei valitse vanhempiaan, syntymäaikaansa tai -paikkaansa, eikä kukaan täysin hallitse niitä lukemattomia pieniä käänteitä, jotka ratkaisevat, kenen kanssa ystävystyy, minkä opettajan kohtaa, mihin kouluun pääsee tai millaisen tilaisuuden eteen sattuu joskus astumaan. 

Voi vain arvailla, kuinka suuri osuus sattumalla todella on siinä, mitä kukin oppii, miten hän kehittyy ja millaisen aseman hän lopulta elämässään saavuttaa. Moni menestystarina ja moni epäonnen tarina selittyy lopulta juuri tällä yhdistelmällä: geenit antoivat lähtökohdan, ympäristö muovasi sitä, ja sattuma sekoitti korttipakan uudelleen jokaisessa käännekohdassa.

Kaiken tämän äärellä nousee esiin kysymys, mikä yksittäisen ihmisen kannattaisi ottaa tavoitteekseen, kun niin paljon on hänen omien käsiensä ulottumattomissa. Oma näkemykseni on selkeä: tärkein mielen ominaisuus, jonka ihminen voi elämänsä aikana hankkia, on mielenrauha – kyky pysyä tasapainossa itsensä kanssa riippumatta siitä, mitä muut hänestä ajattelevat tai kuinka korkealle sattuma tai olosuhteet ovat hänet nostaneet tai pudottaneet. 

Geenit ja sattuma sanelevat paljon, mutta suhtautuminen niiden tuottamaan lopputulokseen jää lopulta jokaisen omaksi valinnaksi.

 Kurkistus tyhjään

Filosofian historiassa on kysymyksiä, jotka eivät koskaan lakkaa ahdistamasta ajattelevaa mieltä. 
Yksi niistä kuuluu: Miksi jotakin on, pikemminkin kuin ettei olisi yhtään mitään? 

Kysymyksen esitti ensimmäisenä saksalainen filosofi ja matemaatikko Gottfried Wilhelm Leibniz kirjoituksessaan "Kaikkeuden perimmäisestä alkuperästä" (De rerum originatione radicali) vuonna 1697, ja hän palasi siihen myöhemmin teoksissaan Monadologia ja Luonnon ja armon järkiperäiset periaatteet, molemmat vuodelta 1714. 

Myöhemmin muun muassa Martin Heidegger piti tätä kysymystä koko metafysiikan perimmäisenä ongelmana – siinä ei kysytä, miksi maailma on juuri tällainen, vaan miksi ylipäätään on mitään kysyttävää, kokijaa tai kysyjää.

Leibnizille vastaus oli teologinen: jos mikään kontingentti eli ei-välttämätön asia ei voi selittää omaa olemassaoloaan, tarvitaan välttämätön olio, joka on olemassaolonsa oma syy. Mutta kysymys on sen jälkeenkin elänyt omaa elämäänsä, irrallaan Leibnizin jumalatodistuksesta, ja se on löytänyt yllättäviä kaikuja aivan toiselta tieteenalalta: informaatioteoriasta.

Ennen kuin tarina etenee fysiikkaan, on syytä pysähtyä vuoteen 1948, jolloin amerikkalainen matemaatikko ja tutkija Claude Shannon julkaisi Bell System Technical Journal -lehdessä työn "A Mathematical Theory of Communication". 
Tätä pidetään koko informaatioteorian perustavana tekstinä, ja se loi informaatioteorian matemaattiset perusteet sellaisina kuin ne tunnemme nykyään. 

Shannon osoitti, että mikä tahansa viesti – puhe, teksti, kuva – voidaan pilkkoa pienimpään mahdolliseen yksikköön, kahden vaihtoehdon väliseen valintaan, jota kutsutaan bitiksi. Hän määritteli myös informaation entropian: mitä epävarmempi tai yllättävämpi viesti on, sitä enemmän informaatiota se kantaa. 

Shannonin työ ei vielä ottanut kantaa siihen, onko todellisuus itsessään informaatiota – hän ratkaisi teoreetikon ongelman, kuinka viesti siirretään luotettavasti kanavan läpi – mutta juuri hänen bittinsä, tuo puhtain mahdollinen ero kahden tilan välillä, antoi myöhemmille ajattelijoille työkalun, jolla lähestyä paljon suurempaa kysymystä: onko koko kaikkeus rakennettu samasta aineksesta.

1980-luvun lopulla fyysikko John Wheeler tarttui juuri tähän Shannonin bittiin ja vei sen askeleen pidemmälle esittäessään ajatuksen, joka tunnetaan nimellä "it from bit". Wheeler esitteli idean ensimmäisen kerran Santa Fe Instituutin konferenssissa keväällä 1989 ja muotoili sen tarkemmin samana vuonna julkaistussa esseessään.

Hänen mukaansa jokainen fysikaalinen "se" – jokainen hiukkanen, jokainen voimakenttä, jopa aika-avaruus itse – saa lopullisen merkityksensä ja olemassaolonsa binäärisistä kyllä-ei-vastauksista, biteistä. 
Kaikkeus ei siis rakennu ensisijaisesti energiasta tai aineesta, vaan informaatiosta: yksinkertaisimmillaan kahdesta tilasta, 0 ja 1.

Tässä kohtaa kaksi kaukaista ajattelun perinnettä alkavat muistuttaa toisiaan hämmästyttävän paljon. Jos ajattelemme bitin kahta tilaa metafyysisesti, 0 vastaa tyhjää – ei mitään, ei eroa, ei informaatiota – ja 1 vastaa sitä, että jotakin on: ero on tehty, kysymykseen on vastattu, todellisuus on ottanut askeleen olemassaoloon. 

Silloin Leibnizin vanha kysymys ja Wheelerin bitti kuvaavat oikeastaan samaa siirtymää eri kielillä: filosofinen "miksi jotakin on eikä pikemminkin ei mitään" on sama kuin informaatioteoreettinen siirtymä tilasta 0 tilaan 1.
Molemmat yrittävät sanoittaa sen käsittämättömän rajan, jossa ei-mikään muuttuu joksikin.

Sama rakenne löytyy myös ajasta. Tulevaisuutta ei vielä ole – se on tässä mielessä 0, potentiaalin ja mahdollisuuden tila, jossa mikään ei ole vielä lukkoon lyöty. Sitten, nyt-hetkessä, aika ikään kuin syntyy: mahdollisuudesta tulee tapahtuma, ja tila muuttuu ykköseksi. 

Nyt-hetki ei siis olisi vain yksi kohta ajan janalla muiden joukossa, vaan se paikka, jossa 0 jatkuvasti kääntyy 1:ksi – jossa ei-vielä muuttuu on-jo:ksi. Menneisyys puolestaan on kaikki ne ykköset, jotka on jo lyöty lukkoon ja joita ei voi enää perua.

Onko tämä pelkkä kielikuva, vai kuvaavatko metafysiikka, informaatioteoria ja ajan kokemus samaa perimmäistä tapahtumaa kolmesta eri suunnasta?

Siihen ei ole lopullista vastausta, eikä ehkä pidäkään olla. Mutta juuri tässä piilee ajattelun ilo: kun kolme toisistaan riippumatonta perinnettä – 1600-luvun rationalistinen metafysiikka, 1900-luvun lopun fysiikka ja arkinen ajan kokemuksemme – päätyvät kuvaamaan samaa siirtymää tyhjästä johonkin, on lupa epäillä, että olemme raapaisseet jotakin todella perustavaa. 

Kysymys "miksi jotakin on eikä pikemminkin ei mitään" ei ehkä koskaan saa lopullista vastausta, mutta sen kaiku informaation ja ajan kielessä tekee siitä yhä uudelleen ajattelemisen arvoisen.

Asiaan ja kuvaan viittaavaa musikkia kohteessa: https://rehn.info/Musiikki/musiikki.htm 

Valitse:  Nyt On Nyt