Toisin kuin fysiikka, moderneista tieteenaloista vanhimpia on tähtitiede. Sen pitkä historia ulottuu yli kahdentuhannen vuoden taakse kattaen maailmanajat muinaisista arabivaltakunnista Keplerin ja Galilein kautta Hubbleen ja moderniin ekstragalaktiseen tähtitieteeseen. Sen ylväimmät hetket on saavutettu hitaasti, kärsivällisen havainnoinnin tuloksina.
Raketin lailla tieteistä perimmäisimmäksi nousseen fysiikan historia on tähän verrattuna lyhyt mutta räiskyvä. Sen saavutukset ovat muuttaneet maailmaa ja maailmankuvaa ja voisi hieman karrikoidusti kuvitella, että lähes päivittäiset uudet tekniikan ihmeet saavat ihmiset lankeamaan polvilleen ylistämään uutta jumalaa.
Asia on toisin. Luulen, että useimmista ihmisistä fysiikka ei tunnu lainkaan kiinnostavalta eikä hämmästyttävältä. Se ei ole aseistariisuvan seksivau, vaan tuntuu jo sanana huokuvan pölyisen luokkahuoneen ankeaa tunnelmaa luoden positiivisimmillaankin yhtyhmäkohtia lähinnä mekaanisiin leluihin, joiden selästä pullistelee rattaita ja erilaisia viipottimia.
Niille muutamille fysiikkakärpäsen puremille, joita tällaiset mielikuvat eivät ole haitanneet, on fysiikasta tullut työ. Harrastajia on kuitenkin harvassa. On olemassa tähtitiede- ja jopa matematiikkakerhoja, mutta fysiikkakerhoon harvemmin törmää. Ensisilmäyksellä tämän ymmärtää hyvin: tähtitiedekerhon ohjelmaksi kelpaa lukematon määrä maailmankaikkeuden ihmeitä, joista jokainen on kohteena usein paitsi visuaalisesti näyttävä myös kiehtovan eksoottinen. Harrastajien on myös helppo tehdä tarkkojakin havaintoja itse ja toisinaan jopa lohkaista ripaus mainetta ja kunniaa itselleen, mikäli sattuma pyyhkäisee komeetan ensimmäisenä juuri harrastajan kaukoputken yli.
Matematiikkakerhossa taas tavataan ratkoa pähkinöitä, joilla useimmiten ei ole eteerisen matematiikan tutkimuksen kanssa sen enempää tekemistä kuin ristisanoilla on propositiologiikan kanssa. Juuri tämä alentaneekin kynnystä paitsi osallistua myös innostua matematiikasta, eikä tätä suinkaan tule väheksyä.
Ongelma piileekin siinä, miksi fysiikka ei tunnu yhtä innostavalta. Onko syynä aiheiden vähyys vai ohjaajan kekseliäisyyden puute? Vai ovatko syynä samoina toistuvat esimerkit vierivistä kuulista ja kaltevista tasoista? Esitetäänkö fysiikka kokeellisena tieteenä, jossa kokeiden jännittävyys huipentuu törmääviin vaunuihin? Kemiassa sentään loraus oikeaa ainetta muuttaa koeputken sisällön hetkessä sinisestä punaiseksi tai saa sisällön savuamaan kiehtovasti. Tiedetapahtumissa esitellään jättimäisiä saippuakuplia ja sarjakuvissa valkotakkisten kemistien pörrötukat selittyvät toistuvien räjähdysten sarjalla. Fysiikan kokeet ovat haukotuttavan tylsiä, suorastaan tavanomaisia. Lukion oppituntien jännittävin hetki koetaan, kun opettaja sohaisee opiskelijaa laservalolla silmään. Mikä saa fysiikan tuntumaan näin tylsältä?
Syynä ovat luultavasti kaikki edellä mainitut seikat, aiheiden vähyyttä lukuun ottamatta. Peruskoulutason esimerkit esitetään pääasiassa insinööritieteiden lähtökohdista, jotka luonnon toimintaa sen eri tasoilla kuvailemaan pyrkivälle fyysikolle ovat viime kädessä jos eivät mielenkiinnottomia niin innostavuudessaan ja kattavuudessaan epätyydyttäviä. En jaksa uskoa, että maallikkoa kiinnostaisi enemmän vivun aiheuttaman vääntömomentin suuruus kuin luonnon toimintaa sen syvimmällä tasolla ymmärtämään pyrkivät aihealueet.
Kaikista tieteenaloista paitsi syvimmän myös laajimman tutkimuskentän skaalan kattaakin juuri fysiikka. Fysiikan tutkimuskohteiksi alistuvat kaikki kvarkeista kosmologiaan ja transistoreista turbulenssiin. Fysiikka nivoo perustavanlaatuisella tavalla yhteen paitsi oman tutkimusalansa ilmiömaailman, myös osan kemiaa ja biologiaa. Juuri tämä on fysiikan hienous, jota myös kelpaa korostaa.
Näiden esilletuomisesta kannattaa jokaisen meistä huolehtia. Jo opiskelijan rooli innostavana roolimallina voi olla tärkeä milloin laskuharjoitusassistenttina, milloin sijaisopettajana. Lukiolaisille tulevaa opinahjoa esittelemässä on usein tiedekuntaihmisen lisäksi myös alan opiskelija, jonka esiintyminen vaikuttanee erityisesti epävarmempiin tapauksiin. Valitako fysiikka vai ei?
Tärkeintä on luoda jatkuva innostunut ilmapiiri, ja tässä suhteessa tiedekuntainfossa esiintyvä opiskelija on tietenkin pelkkää kosmetiikkaa. Jatkuvaa kiinnostusta rakentaa vain kiehtovasti esitetty ja innostavasti esilletuotu aihepiiri, jossa hyvät laskutehtävät korostuvat opiskelijan taitojen kohottamisessa ja jossa opiskelijallakin on mahdollisuus tuoda esille oma kantansa. Jokainen voi tässä kohtaa pohtia omaa rooliaan opiskelijana, kurssipalautteen antajana ja esimerkiksi opettavana assistenttina.
Millä siis luoda innostavampaa kuvaa fysiikasta, tuulettaa pölyttyneet mielikuvat ja tuoda fysiikka 1800-luvun mekaniikasta nykytutkimuksen aiheiden pariin? Millä pitää yllä myös omaa innostusta ja samalla oppia mahdollisimman tehokkaasti? Esitän kolme ehdotusta.
Fysiikkaa ei opi laskutehtäviä tekemättä. Kaavaan sijoittamalla ei kuitenkaan opi kuin muistamaan lähteen, jota ehkä kekseliäimpinä hetkinään muistaa käyttää hyväksi toisen ongelman parissa, samoilla yhtälöillä kun tunnetusti on samat ratkaisut. Itse alkuperäisen ongelman fysiikasta, ilmiön luonteesta ja siihen vaikuttavista tekijöistä se ei opeta mitään. Laskutehtävissä pitäisikin opetella arvioimaan, mallintamaan ja soveltamaan myös ilman riittäviä lähtötietoja. Vaikka tämä ehdotus palveleekin parhaiten juuri fysiikanopiskelijoita, uskon sen tuottamien onnistumisen tunteiden palvelevan erinomaisesti myös peruskoulutason fysiikkaan perehtyvää.
Toisena kannustan uudenlaisen näkökulman etsimiseen. Kun asia ei hahmotu yhdestä näkövinkkelistä, auttaa usein asian kääntäminen päälaelleen. Totutusta ajattelutavasta irtautuminen on useimmiten hankalaa, mutta opettajan tai assistentin ohjatessa tutkimaan asian toista puolta tai näyttäessä ilmiön kuvailutavan ongelmakohdat, aukeaa aiheeseen täysin uudenlainen ikkuna. Kuinka saatoinkaan kuvitella, että sähkö on vain varauksenkuljettajien liikettä ja atomi vain aurinkokunnan pienoismalli!
Viimeisenä kohtana haluan korostaa jatkuvaa perehtymistä ja uuden tiedon hankintaa. Kun opiskelija tai muu aiheesta kiinnostunut kadunmies haluaa parhaiten ruokkia innostustaan, tapahtuu se esimerkiksi ahmimalla monipuolista populaarikirjallisuutta siirapinvalmistuksesta supersymmetriaan. Näin muodostuu kattavin yleiskuva, jossa oppikirjojen irralleen jättämet palaset alkavat hahmottua kokonaisuuksiksi. Tieteen historiaankaan perehtyminen ei koskaan tee pahaa.
Fysiikka ei ole tieteistä vanhimpia eikä nykypäivän suosituimpia, mutta taatusti sen kattaman ilmiömaailman uskomaton runsaus on tutustumisen arvoinen. Jos fysiikka näyttäytyy vain insinööritekniikan jäykkänä velipuolena, on epäsuosio jatkossakin taattua. Pohtikoon siis meistä jokainen myös muita keinoja pitääksemme yllä mahdollisimman monipuolista sivistystä, jonka aihepiireistä lumoutua uudelleen ja uudelleen.
Kirjallisuutta: Koulun fysiikka jumiutui sadan vuoden taakse, Tiede 8/2011
Heräsikö ajatuksia? Kirjoita vastine Resonantiaan!
