Urheilija, oletko kuin termostaatti vai jäätiköiden sulaminen?


Kysymys voi vaikuttaa äkkiseltään älyttömältä, mutta ainoastaan jos tarkastelemme asiaa pintatasolla. Jos taas sukellamme asioiden syvärakenteeseen, tai niin sanottuun kausaalirakenteeseen, tulee otsikon kysymykseenkin tolkkua. Vilkaistaan kuitenkin ensin lyhyesti, minkälainen syvärakennetrippi vaadittiin planeettojen liikeratojen selvittämiseen.

Johannes Kepler oli perinyt itseään edeltäviltä tieteilijöiltä mallin maailmankaikkeudesta, jossa planeetat ja tähdet kulkivat fiksatuilla radoilla mystisestä aineesta koostuvia taivaankansia pitkin. Taivaalle syttynyt uusi tähti ja komeetan lento saivat Keplerin kuitenkin kyseenalaistamaan muuttumattoman taivaan. Ja eikö komeetan pitäisi mennessään rikkoa taivaankannet? Lisäksi hän havaitsi kauempana olevien planeettojen liikkuvan radallaan hitaammin. Onko niitä liikuttava sielu hitaampi? Vai saako niiden liikkeen aikaan auringossa oleva sielu, joka vaikuttaa heikommin kauempana oleviin planeettoihin? (Tämä oli siis 1500-luvun loppua eikä painovoimaa ollut vielä löydetty) Keplerillä ei ollut mitään tuohon aikaan mitään tieteellisiä todisteita, joiden valossa pohdintojaan syventää, joten hänen täytyi turvautua analogioihin.

Kepler koetti verrata tuota auringon ”liikuttavaa sielua” hajuun ja lämpöön, jotka myös heikkenevät etäisyyden myötä. Haju ja lämpö tosin ovat havaittavissa koko matkalla kohteesta havainnointipisteeseen, entäs tuo liikuttava sielu sitten? Kepler mietti valoa, joka ”tekee pesän aurinkoon”, mutta ei vaikuta olevan olemassa missään auringon ja kohteen välissä. Kepler alkoi käyttää sanan ”sielu” sijasta ”voimaa”. Hän tajusi, että tuo liikuttava voima ei ollut kuten valo, koska valon voi blokata auringonpimennyksessä, kun taas planeetat jatkavat liikettään. Kepler veti työkalupakistaan lisää analogioita, koittaen rinnastaa tuota liikuttavaa voimaa niin magnetismiin kuin auringon pyörimisen aiheuttamaan pyörteeseen avaruudessa, jossa planeetat ajelehtivat jonkinlaisten ”venemiehien” ohjaamana. Jokainen toi mukanaan uusia kysymyksiä, jotka oli ratkaistava. Lopulta Kepler päätyi toteamaan, että taivaankappaleet vetävät toisiaan puoleensa ja että isommilla kappaleilla on enemmän vetovoimaa kuin pienillä. Tästä hän loi teorian planeettojen elliptisestä ja ennustettavasta liikeradoista sekä päätteli kuun aiheuttavan maan vuorovesi-ilmiön. Tämä päättely siis ilman olemassa olevaa käsitystä universaaleista fysiikan laeista.

Takaisin nykypäivään ja otsikon kysymykseen. Analogiat ovat siis voimakas keino luoda jotain ennennäkemätöntä ja katsoa omaa alaa sen kuuluisan laatikon ulkopuolelta. Analogiat perustuvat asioiden ja ilmiöiden syvärakenteisiin, eli miten toisiinsa pintapuolisesti ja näennäisesti liittymättömät asiat ovatkin esimerkiksi kausaalisuhteiltaan hyvin samankaltaisia. Tällainen syvän tason samankaltaisuus on esimerkiksi jäätiköiden sulamisella ja mikrofonin äänen kiertämisellä äänentoistojärjestelmssä. Molemmat ovat niin sanottuja positiivisia takaisinkytkentöjä (positive-feedback loop), eli niiden seuraus ruokkii niiden alkutilannetta: Kun jäätiköt ilmaston lämpenemisen seurauksena sulavat, menettää maapallo samalla lämpöä hyvin takaisin avaruuteen heijastavaa valkoista pintaa. Tämä taas kiihdyttää ilmaston lämpenemistä entisestään ja tämä taas johtaa jäätiköiden sulamiseen… ja niin edelleen. Mikrofonin ääni alkaa kiertää, kun se on suunnattu sopivasti (tai ehkä ennemminkin epäsopivasti) kaiuttimeen nähden. Tällöin mikrofoniin puhuttu ääni tulee kaiuttimesta ulos voimistuneena ja tuo voimistettu ääni menee mikrofoniin ja sitä kautta kaiuttimeen jälleen voimistuneena… ja niin edelleen, tuloksena kovaa ulinaa. Toinen syvärakenteen esimerkki on negatiivinen takaisinkytkentä (negative-feedback loop), jossa asioiden seuraus katkaisee silmukan. Esimerkkinä termostaatti: Kun huoneen lämpötila nousee asetettuun kohtaan, katkaisee termostaatti lämmityksen, kunnes lämpötila laskee taas tarpeeksi ja lämmitys käynnistyy. Kehon hikoilu on myös esimerkki tällaisesta syvärakenteesta: Kun ruumiin lämpötila nousee, hikoilu alkaa kehon jäähdyttämiseksi. Kun keho on jäähtynyt tiettyyn pisteeseen, hikoilu lakkaa.

Kun otsikon kysymystä tarkastellaan näiden syvärakenteiden valossa, alkaa linkki tulla näkyväksi. Negatiivisen takaisinkytkennän lailla toimiva urheilija treenaisi aina tiettyyn pisteeseen saakka ja hölläisi sen jälkeen. Urheilijalle riittäisi siis tietty ponnistelun tai tuloksen taso, enemmän kumpaakaan ei saisi aikaan merkittävästi lisää harjoittelua. Tällainen urheilija voisi olla vaikkapa hyvin kehoaan kuunteleva tai sitten kuntoilija, jolle riittää tietty harjoittelun taso. Aina voi kuitenkin esittää kysymyksen, että onko termostaatin lämpötilaa mahdollista nostaa. Positiivisen takaisinkytkennän lailla toimiva urheilija olisi taas innostuksen ruokkima. Hän ensin innostuisi lajista, mikä johtaisi lisääntyneeseen harjoitteluun mikä johtaisi parantuneisiin tuloksiin mikä johtaisi lisääntyneeseen innostukseen… Mutta mitä käy, kun tämä silmukka katkeaa? Näiden rakenteiden tunnistaminen urheilussa voi auttaa löytämään ratkaisuja, joita ei olisi tullut pelkkää urheilua tutkimalla ajatelleeksi.  

Onhan tätä analogioiden käyttöä tutkittukin, nimittäin syvärakenteiden havaitsemista kartoittavalla monitulkintaisella lajittelutehtävällä (”Ambigious Sorting Task”), joka koostuu 25 kortista. Jokaiseen korttiin on kirjoitettu kuvaus jostakin yleismaailmallisesta ilmiöstä, kuten siitä, miten internet-reitittimet tai talouskuplat toimivat. Jokainen kortti on mahdollista lajitella joko siihen liittyvän alan (biologia, taloustiede ym.) tai sen syvärakenteen mukaan. Mahdollisia aloja sekä syvärakenteita on viisi kumpaakin. Tutkimuksissa on havaittu ainakin laaja-alaisen asiantuntijuuden kyseisiltä aloilta sekä lajittelutehtävää edeltäneellä analogia-koulutuksella olleen vaikutusta siihen, että lajitteleeko henkilö korttien ilmiöt niiden pintapuolisten ominaisuuksien (tässä tapauksessa alojen) vai syvärakenteen (tässä tapauksessa kausaalisuhteiden) perusteella. Tämä on oleellinen tieto siinä mielessä, että asioiden yhdistäminen niiden syvärakenteiden perusteella on selkeästi oppimisen kautta saavutettava työkalu. Tämä työkalu on kovin käyttökelpoinen sen vuoksi, että ihminen jää usein jumiin oman laatikkonsa sisäpuolella olevaan ongelmaan. Ja nuo laatikon sisäiset sitkeät ongelmat voivat ratketa tehokkaammin kurkistamalla sen ulkopuolelle. Siellä odottaa nimittäin kokonainen maailma, innokkaana tutustumaan sinuun.

Lähteet:

David Epstein – Range: Why generalists triumph in a specialized world (2019)

Benjamin M. Rottman, Dedre Gentner, Micah B. Goldwater. Causal Systems Categories: Differences in Novice and Expert Categorization of Causal Phenomena (2012)

Micah B. Goldwater, Dedre Gentner. On the acquisition of abstract knowledge: Structural alignment and explication in learning causal system categories (2015)