Miten uudet ja mullistavat tieteelliset keksinnöt ja ajatukset syntyvät? Eivät ihan itsestään. Tarvitaan luovuutta, uteliaisuutta ja ahkeruutta sekä ajattelun vapauttavaa joutilaisuutta. Yhä useammin tieteen saavutusten takana on myös monitieteinen yhteistyö.

Tiede on järjestelmällistä ja oman logiikkansa mukaan etenevää toimintaa. Sitä tehdään kunkin tieteenalan menetelmillä ja käytännöillä, jotka tiedeyhteisö on yhteisesti hyväksynyt. Silti tieteen edistyminen edellyttää myös luovuutta.

Länsimaissa luovuutta on tutkittu järjestelmällisesti 1950-luvulta lähtien, jolloin siitä kiinnostuivat pohjoisamerikkalaiset psykologit. Tutkimukselle loi yhteiskunnallisen tilauksen kylmä sota, jossa menestymisen katsottiin edellyttävän luovan ajattelun ymmärtämistä ja edistämistä.

Tuolloin luovuuden ajateltiin olevan ensisijaisesti yksilön ominaisuus, jota oli mahdollista mitata ja kehittää. Nykyään luovuus hahmotetaan enemmän psyykkiseksi ja sosiaaliseksi prosessiksi.

Luovuutta ja innovatiivisuutta tutkinut professori ja filosofi Juha T. Hakala kuvailee luovuutta rohkeudeksi ja kyvyksi ajatella toisella tavalla. Hän toteaa, että yksilön luovuuden perusta on geeneissä, mutta sen todentaminen edellyttää oikean sosiaalisen ilmapiirin.

– Kuten lahjakkuus myös luovuus on tunnistettava. Esimerkiksi Mozart syntyi Wienissä muusikkoperheeseen, joka ohjasi hänet jo pienestä pitäen musiikin pariin, Hakala havainnollistaa.

Myös professori ja aivotutkija Minna Huotilainen Helsingin yliopistosta pitää luovuuden lähtökohtana uuden näkökulman hahmottamista tarkasteltavaan ilmiöön. Hän toteaa luovuuden ilmenevän tieteellisessä ajattelussa usein siten, että kykenee yhdistämään asioita, jotka näennäisesti eivät liity toisiinsa.

Taiteellisella ja tieteellisellä luovuudella on yhtäläisyyksiä ja eroja. Juha T. Hakala toteaa, että perustava ero taiteellisen ja tieteellisen luovuuden välillä on siinä, että taiteellisen luomistyön tulos on aina ainutkertainen. Tieteessä sen sijaan useat tutkijat tai tutkimusryhmät saattavat päätyä samoihin keksintöihin ja löytöihin.

– Albert Einstein tunnisti yleisen suhteellisuusteorian 1900-luvun alkupuolella luovien oivallusten lopputuotteena, mutta myös puhtaan matematiikan alueella oltiin etenemässä samaan päämäärään. Tieteessä saman alan tutkijoiden lähtökohdat ovat hyvin samantyyppiset, Hakala kuvailee.

Minna Huotilainen näkee tieteellisessä ja taiteellisessa luovuudessa paljon samaa: molemmat ovat tapoja etsiä ratkaisuja isoihin ja vaikeisiin kysymyksiin, mutta keinot ovat erilaiset. Tieteen menetelmät ovat kuitenkin tarkkaan määriteltyjä ja tiukkoja, kun taas taide voi rönsyillä vapaammin.

– Tieteen protokollassa ei ole mitään vaikeaa tai vallankumouksellista: tutkimuksen kaikki vaiheet on raportoitava äärimmäisen huolellisesti. Se luova hetki on tutkimuskysymyksen asettaminen, Huotilainen sanoo.

Professorit korostavat, että tieteen tekeminen on hyvin vahvasti yhteistyötä. Näin jo siksi, että julkista tutkimusrahoitusta haetaan yleensä tutkimushankkeille, jotka työllistävät useita tutkijoita. Mielikuva tieteentekijästä tutkijankammiossaan yksin puurtavana valopäänä on siis auttamattoman vanhentunut.

– Suuret ajattelijat vievät tiedettä eteenpäin, mutta tutkimusryhmissä hekin työskentelevät. Luovuutta tarvitaan, mutta myös ahkeruus ja tieteellinen uteliaisuus ovat tärkeitä, Minna Huotilainen huomauttaa.

Juha T. Hakala toteaa, että myös poikkeuksellinen yhteiskunnallinen tilanne näyttää usein luovan otolliset olosuhteet uusille löydöille ja keksinnöille, tai ainakin niiden yleistymiselle. Esimerkiksi ensimmäinen maailmansota vuosina 1914–18 siivitti rannekellon käyttöönottoa, ja ruostumattoman teräksen valmistusmenetelmiä kehitettiin vauhdilla sodankäynnin tarpeisiin.

Huotilainen löytää ajankohtaisen esimerkin omasta ajastamme, pandemian aiheuttaneesta SARS-CoV-2-viruksesta.

– Kun piti löytää ratkaisu uuteen ongelmaan, virus sekvensoitiin äärimmäisen nopeasti usean tutkimusryhmän yhteistyönä, hän muistuttaa.

Tutkiessaan tieteellisen luovuuden prosessia 1990-luvulla Juha T. Hakala kävi kirjeenvaihtoa useiden Nobelin palkinnon saaneiden tieteentekijöiden kanssa. Hän kertoo yllättyneensä siitä, miten paljon jopa eksaktien luonnontieteiden eli fysiikan ja kemian nobelistit puhuivat intuitiosta ja oivaltamisesta, kun he kertoivat omasta tieteellisestä ajattelustaan.

Myös aivotyöstä irti päästäminen nousi nobelistien kertomuksissa tieteellisen luovuuden tärkeäksi elementiksi. Esimerkiksi kemian Nobelin vuonna 1967 saanut saksalainen Manfred Eigen (1927–2019) lähetti Hakalalle vastauskirjeessään cd-levyn, jolle oli tallennettu kaksi Mozartin pianokonserttoa. Eigen soitti niillä itse solistina ja kertoi tarvitsevansa tieteellisen työn vastapainoksi jotain täysin erilaista toimintaa.

– Toiminta voi olla kuntoilua, musiikin soittamista tai kuuntelemista, vuorikiipeilyä tai käsitöitä. Eräs tuntemani professori harrasti sorvaamista ja kävi Norjassa sorvausristeilyillä, Hakala tarkentaa.

Aivotyön tauottaminen ja lepo selvästi edistävät tieteellistä työtä. Siitä löytyy esimerkkejä myös historiasta. Ranskalainen matemaatikko Henri Poincaré (1854–1912) piti tietoisesti välipäiviä matemaattisista pohdinnoista, kun tunsi jääneensä jumiin jonkin ongelman kanssa – ja monesti ratkaisu löytyi, kun hän ei työstänyt asiaa aktiivisesti.

Myös unet, tai unen ja valveen rajamaasto, voi avittaa löytämään vastauksen ongelmaan, jota tieteentekijä on pohtinut pitkään. Esimerkiksi saksalaisen kemistin August Kekulén (1829–1896) kerrotaan keksineen bentseeniyhdisteen rengasmaisen rakenteen, kun hän näki unta käärmeestä puremassa omaa häntäänsä.

– Uusia ajatuksia ja keksintöjä ei synnytä herkeämätön tekemisen tahti, vaan luovuus lähtee liikkeelle rentoutumisen hetkillä. Ankarasta tekemisen vaatimuksesta olisi voitava luopua, jos halutaan soluttaa luovuutta tieteeseen, Hakala summaa.

Nykyään hyvin monet tutkimushankkeet tehdään monitieteisessä yhteistyössä, eli tutkimusryhmässä on mukana useita eri tieteenaloja edustavia tutkijoita. Monitieteisyyden ansiosta tutkimusongelmaa osataan tarkastella useasta eri näkökulmasta

Totuttujen rajojen rikkominen vahvistaa tieteellistä luovuutta myös yksilötasolla. Juha T. Hakala muistuttaa, että monet taloustieteen nobelistit ovat koulutukseltaan psykologeja ja monilla lääketieteen nobelisteilla on kemistin koulutus.

– He ovat pystyneet hyppäämään johonkin uuteen ja näkemään uusia mahdollisuuksia, joita tieteenalalla ei aiemmin ole havaittu, hän tulkitsee.

Monitieteisyys hyödyttää tutkimusta myös silloin, kun yhdellä tieteenalalla kehitettyä menetelmää keksitään soveltaa jonkin toisen tieteenalan ongelmaan.

– Esimerkiksi DNA-molekyylin rakenteen selvittämiseen 1950-luvulla tarvittiin sekä röntgenfysiikkaa että kemiaa, Minna Huotilainen havainnollistaa.

Hän toteaa, että avoimien aineistojen käyttö tieteessä kannustaa tutkijoita monitieteisyyteen ja luovuuteen. Avoimet aineistot ovat tiettyä tutkimusta varten kerättyjä suuria datakokoelmia, joita kaikkien tutkijoiden on mahdollista käyttää vapaasti. Esimerkiksi PISA-tutkimuksen tulokset löytyvät tällaisesta julkisesta, kaikille avoimesta aineistosta.

– Avoimien aineistojen idea on, että tutkijalla voi olla toisten tutkijoiden keräämään materiaaliin tuore näkökulma, joten hän saattaa löytää samasta datasta jotain uutta ja tärkeää. Tieteessä ei ole maiden välisiä hiihtokilpailuja, vaan tavoitteena on lisätä kaikkien ymmärrystä, Huotilainen vertaa.

Joskus tiede edistyy myös ikään kuin sattumalta, kun tutkimuksessa löytyy uusi ilmiö tai havainto, jota alun perin ei ole edes etsitty. Minna Huotilainen kertoo, että näin löydettiin esimerkiksi aivojen peilisolut, jotka reagoivat lajitoverien liikkeisiin ja ilmeisiin.

– Makakiapinoilla tutkittiin elektrodien avulla aivokuoren solujen reagoimista liikkeeseen. Tutkijat havaitsivat, että yhden apinan tehdessä tehtävää myös toisen apinan vastaavat aivosolut aktivoituivat. Kävi ilmi, että peilisolut liittyvät liikkeen mallintamiseen, empatiaan ja ennalta arvaamiseen, hän tarkentaa.

Pelkkä sattuma ei silti riitä. Se voi avata mahdollisuuden havaita jotain odottamatonta, mutta siinäkin tilanteessa tutkijoiden on oltava tarkkaavaisia ja kiinnostuneita, jotta he osaavat kiinnittää huomiota myös johonkin muuhun kuin varsinaisesti tutkittavaan ilmiöön.