LUKU 2 -

Onko alkuräjähdystä ollut?

Kun lähdetään selvittelemään sitä, miten maailmankaikkeus on saanut alkunsa, on tällä hetkellä selvästi yleisin selitysmalli ja käsitys ns. alkuräjähdysteoria, jota myös pidetään standarditeoriana. Tämä teoria pohjautuu siihen, että alussa, ehkä noin 15 miljardia vuotta sitten, ei ollut lainkaan nykyisenkaltaista maailmankaikkeutta, eli ei ollut nykyisiä tähtiä, galakseja tai mitään muita taivaankappaleita - eikä tietenkään elämää. Kaikki oli täysin poikkeavaa nykyiseen verrattuna.

Sen sijaan ominaista alkuhetkelle uskotaan olleen, että kaikki maailmankaikkeudessa oleva aine oli tiivistyneenä vain yhteen kohtaan - pisteeseen, jonka tilavuus oli ehkä vain nuppineulanpään koko (ajatus nuppineulasta tulee useammankin esille tähän teoriaan uskovien julkaisuissa). Mitään ainetta ja avaruutta ei ollut tämän pisteen ulkopuolella.

Sitten, aivan yhtäkkiä, tapahtui jotain odottamatonta. Tapahtui ns. alkuräjähdys, joka sai aikaan sen, että se sinkosi kaiken aineen avaruuteen. Seurauksena oli, että entistä alkupistettä ei enää ollut, vaan siitä avaruuteen levinnyt kaasu alkoi laajeta yhä laajemmalle ja laajemmalle, kunnes se joissakin paikoissa alkoi myös tiivistyä. Näistä tiivistymistä oletetaan sitten galaksien, tähtien ja muiden avaruuden kappaleiden syntyneen. Lopulta syntyi myös nykyisenkaltainen maailmankaikkeus.

Onko teoria tyydyttävä? Kun lukee joitakin julkaisuja, saa helposti sen kuvan, että alkuräjähdysteoria on tosiasia, joka on siksi todistettu eikä sitä kannata epäillä. Sitä pidetään tiedemiesten parissa ja oppikirjoissa selvästi parhaimpana mallina siitä, miten kaikki on saanut alkunsa.

Mutta alkuräjähdysteoriassa on ongelmia. Jotkut tutkijat ovat ottaneet niitä esille ja todenneet, että teoria on kaikkea muuta kuin selvä. He ovat ymmärtäneet, että tiede on kykenemätön selittämään maailmankaikkeuden alkua. Se on ongelmallista, koska sitä ei voida todistaa kokeellisesti, ja se on myös mahdotonta, koska menneisyyteen ei voi palata. Alkuräjähdys on vain todistamaton teoria, jota tarvitaan lähinnä siksi, koska ei haluta uskoa Jumalan luomistyöhön. Miten huteralla pohjalla koko asia on, käy ilmi seuraavista lainauksista:

Miten maailmankaikkeus loppujen lopuksi sai alkunsa? Mitä tapahtui täsmälleen hetkellä nolla?

Sitä ei tiedetä. Syntyvä maailmankaikkeus, jossa kaikki aine, säteily ja itse avaruus mahtuisivat tämän lauseen lopussa olevaan pisteeseen, oli niin äärimmäisen kuuma ja tiheä, että sitä ei pystytä kuvaamaan millään fysiikan teorialla. Fyysikot voivat kertoa jotakin maailmasta vasta sitten, kun sen koko on pari senttimetriä ja ikä sekunnin miljardismiljardismiljardis-miljardisosa.

Tätä edeltäviä tapahtumia voi vain arvailla. Toisten mielestä avaruus luotiin, toisten mielestä kyseessä oli edellinen avaruus, joka oli luhistunut kasaan ja alkoi nyt uudelleen laajeta. Toiset ajattelevat, että avaruus syntyi tyhjästä. (5)

Emme voi väittää, että tiede olisi lopullisesti selvittänyt maailmankaikkeuden arvoituksen. Kaukana siitä. Havaintotuloksia, jotka tukevat alkuräjähdysteoriaa, on toistaiseksi suhteellisen vähän, vaikka eräät niistä ovatkin sangen vakuuttavia. Alan tutkijoiden suuri enemmistö pitää alkuräjähdysteoriaa mallina, joka parhaiten selittää nämä havainnot. Missään tapauksessa vielä ei ole keksitty teoriaa, joka soveltuisi kuvaamaan maailmankaikkeuden aivan ensimmäisiä sekunnin murto-osia. Emme tiedä, miten hiukkaset käyttäytyvät ja millaisen muodon painovoima saa, kun hiukkaset ovat pakkautuneet valtavassa kuumuudessa äärimmäiseen pieneen tilaan. Alkuräjähdys ei ole koe, jonka voisimme toistaa. (6)

Todistaako punasiirtymä laajenemisesta? Mitä tulee alkuräjähdykseen ja laajenemiseen, on se asia, jota on vaikea havaita silmillä tai edes kaukoputkella, vaikka sitä kuinka tarkastelisimme. Kappaleiden kierto- ja pyörimisliikkeitä voimme kyllä nähdä – ainakin lähiavaruudessa - mutta laajenemista emme näe.

Sen sijaan jotkut ovat käyttäneet epäsuorana ja parhaimpana alkuräjähdyksen todisteena punasiirtymää, joka voidaan havaita kaukaisista tähdistä. On ajateltu, että kun kaukaisten galaksien ja tähtien valon spektriviivat ovat siirtyneet kohti spektrin punaista päätä, on se osoitus laajenemisesta. Näiden kappaleiden punasiirtymäarvojen pitäisi osoittaa niiden pakonopeus ja etäisyys, niin että kaikki kappaleet loitontuvat meistä nopeudella, joka on verrannollinen niiden etäisyyteen.

Kuitenkin punasiirtymän käyttö laajentumisen tukena on kyseenalaista. Se johtuu mm. seuraavista tekijöistä:

Kaikkien tähtien valo ei punasiirrännäistä. Ensimmäinen ongelma punasiirtymässä on, että kaikkien tähtien valo ei ole punasiirrännäistä. Esim. Andromedan galaksi ja eräät muut galaksit osoittavat, että niiden valo on sinisiirrännäistä, joka tarkoittaa, että niiden pitäisi lähestyä meitä (On esitetty se arvo, että Andromedan galaksi lähentyy meitä kohti 300 kilometriä sekunnissa! Toisaalta Neitsyen tähdistön pakonopeuden meistä pitäisi olla 1200 km/s ja kvasaari PKS 2000:n jopa 274 000 km/s. Mistä nämä yli satakertaiset erot johtuvat, jos kaikki on alkanut samasta pisteestä?). Tämäntyyppiset poikkeukset osoittavat, että punasiirtymäarvoilla voi olla jokin muu selitys kuin niiden etääntyminen meistä. Ne eivät ehkä lainkaan liity niiden liikkeeseen.

Viereisten galaksien arvot. Eräs ongelma punasiirtymässä on, että joillakin vierekkäisillä galakseilla on aivan toisistaan poikkeava punasiirtymäarvo, vaikka ne ovat ainesillalla yhteydessä toisiinsa ja siten lähellä toisiaan. Niinpä jos punasiirtymä todella kertoisi etäisyyden, eivät nämä galaksit voisi mitenkään olla toistensa läheisyydessä, vaan niiden pitäisi olla kaukana toisistaan. Kuitenkin ne ovat lähellä toisiaan. Tämä osoittaa, että punasiirtymän täytyy johtua joistakin muista seikoista. Siksi on esitetty, että nämä punasiirtymät voisivat johtua tähtien omista sisäisistä reaktioista tai säteilystä, joka voidaan havaita maapalloltakin.

Saman asian johdosta eräät tutkijat kiistävät koko punasiirtymän merkityksen. He sanovat tai epäilevät, ettei punasiirtymällä tarvitse olla mitään tekemistä laajenemisen kanssa. Itse asiassa koko alkuräjähdysteoria on silloin vailla sen tärkeintä todistetta. Tärkeätä on myös huomata seuraava Steven Weinbergin lausunto. Hän toteaa, että ”Emme suoranaisesti havaitse galaksien ryntäävän meistä poispäin”. Sen sijaan alkuräjähdyksen ja laajentumisen tukena käytetään epäsuoria punasiirtymähavaintoja, joita monet ovat kritisoineet.

En halua luoda sellaista mielikuvaa että kaikki olisivat yhtä mieltä punasiirtymän tulkinnasta. Emme suoranaisesti havaitse galaksien ryntäävän meistä poispäin; ainoa varma asia on että niiden spektriviivat ovat siirtyneet punaista kohti. Huomattavat tähtitieteilijät epäilevät että punasiirtymällä ei ole mitään tekemistä Doppler-siirtymien tai avaruuden laajenemisen kanssa. Halton Arp Hale-observatoriosta on korostanut taivaalta löytyvän galaksien ryhmittymiä joissa muutamilla galakseilla on paljon toisistaan poikkeavat punasiirtymät; jos nämä ryhmittymät todella koostuvat galakseista jotka sijaitsevat toistensa naapureina, ne tuskin voisivat liikkua kovin erilaisilla nopeuksilla. Lisäksi Maarten Schmidt huomasi vuonna 1963 että tietyntyyppisillä näennäisesti tähden kaltaisilla kohteilla esiintyy suunnattoman suuria punasiirtymiä, jopa yli 300 prosentin siirtymiä! Jos nämä "kvasaarit" ovat punasiirtymiensä edellyttämillä etäisyyksillä niiden täytyy säteillä tavattoman paljon energiaa pysyäkseen niin kirkkaina. Nopeuden ja etäisyyden välisen riippuvuuden mittaaminen on myös erittäin vaikeaa kun kohteet ovat todella kaukana. (Steven Weinberg: "Kolme ensimmäistä minuuttia", s. 40)

Punasiirtymä vaihtuu ajanjaksottain. Eräs erikoisuus joidenkin kvasaarien kohdalla on, että niiden punasiirtymä vaihtuu ajanjaksoittain - usein yhden vuorokauden aikana, ja välillä se on suurempi, välillä pienempi. Mistä tällaiset vaihtelut johtuvat?

Jos tekee johtopäätöksen vaihtuvista punasiirtymäarvoista, merkitsisi se sitä, että niiden pitäisi mennä poispäin välillä nopeammin, välillä hitaammin, mitä ilmiötä ei kuitenkaan tunneta maailmankaikkeudessa. Todennäköisempää on, että vaihtuvat punasiirtymäarvot johtuvat näidenkin kvasaarien kohdalla sisäisistä reaktioista tai tuntemattomista fysikaalisista ilmiöistä eikä niiden pakoliikkeestä, kuten seuraavassa lainauksessa osoitetaan. Tämäntyyppiset havainnot kuten edelliset havainnot viittaavat siihen, että on kyseenalaista yhdistää punasiirtymäarvot laajentumiseen ja alkuräjähdykseen:

Vaikka räjähdysteoria näin on saanut tuekseen vankat todisteet, ei asiaa vielä voida pitää ratkaistuna, sillä teorialle perustavan punasiirtymähavainnon tulkintaan on kohdistettu epäilyjä, joita eräät viimeaikaiset havainnot ovat vahvistaneet. Ehkäpä punasiirtymä ei johdukaan säteilylähteiden pakenemisesta, vaan joistakin vielä tuntemattomista fysikaalisista ilmiöistä. Tätä käsitystä voidaan perustella ennen kaikkea ns. kvasaareista tehdyillä havainnoilla. Näissä kohteissa, joita suuren punasiirtymän takia pidettiin kaukaisina, nopeasti loittonevina ja hyvin suurikokoisina materiaalimuodostumina, todettiin nopeita vaihteluita säteilyn voimakkuudessa. Tällainen käyttäytyminen on hyvin outoa, koska on vaikea kuvitella mekanismia, joka muutamien kuukausien kuluessa kykenisi vaikuttamaan noihin vähintäinkin Linnunradan kokoisiin muodostumiin. Galaksien kohdalla punasiirtymän suuruus osoittautui riippuvaksi niiden tyypistä tai asemasta galaksijoukossa. Lisäksi havaittiin tapauksia, joissa pienen ja suuren punasiirtymän omaavat kohteet näyttivät olevan fysikaalisessa yhteydessä, kiinni toisissaan. (Koululaisen uusi tietosanakirja, Antti Jännes, s. 1012)

Mikä sai aikaan? Eräs tärkeä kysymys alkuräjähdyksessä liittyy siihen, mikä sai sen aikaan, eli mikä "käynnisti" sen?

Jos oletetaan olotilan ennen alkuräjähdystä olleen staattinen ja vakaa, niin mikä sai aikaan räjähdyksen? (staattinen tila oli välttämätön, koska jos oli lämpötilaeroja ja liikettä, olisi se kuluttanut kaiken käyttökelpoisen energian loppuun jo kauan ennen oletettua alkuräjähdystä)

Kysymys on aiheellinen, koska jos kappaleen ja aineen olotila on kautta ikuisuuksien ollut liikkumaton, staattinen ja pysyvä, ei voida odottaa sen nyt itsestään muodostuvan taivaankappaleiksi. Sitä ei varmastikaan tapahtuisi, vaan jouduttaisiin toteamaan, että kaikki päinvastoin pysyisi entisellään.

Muuttumattomuuden osoittaa myös vitkaisuuden laki. Sen mukaan kappaleen liikkeen tai sen olotilan muuttamiseen tarvitaan aina ulkopuolista voimaa - se ei koskaan tapahdu itsestään käsin. Tämä johtaa siihen, että maassa oleva kivenmurikka ei lähde itsestään liikkumaan, vaan se pysyy koko ajan paikallaan, kunnes jokin ulkopuolinen voima vaikuttaa siihen - kuten ihminen, joka nostaa kiven pois paikaltaan ja heittää sen muualle. Samoin emme voi koskaan nähdä lumipeitteen alkavan sulamaan itsestään, vaan siihen tarvitaan aina ulkopuolista lämpöä. Vasta kun aurinko alkaa lämmittää ja paistaa, se sulaa, muuten se pysyy ikuisesti entisellään. Vastaavia esimerkkejä löytyisi enemmänkin.

Martin Rees on kirjassaan "Avaruuden avainluvut" (s. 109, 192) kertonut alun ongelmasta ja miten on vaikea selittää alkuräjähdyksen oletettua alkua. Hän toteaa, ettei siihen löydy hyvää selitystä, koska ei tiedetä, miten se lähti käyntiin (Jos siis alkuräjähdys on totta):

Vaikka tämä kuva maailmankaikkeuden alusta on johdonmukainen, muutama siihen liittyvä seikka on vielä selvittämättä. Merkittävin niistä on se, ettei tämä malli anna mitään selitystä sille, miksi maailmankaikkeus alkoi laajeta... Alkuräjähdysteoria kertoo kuitenkin vain siitä, mitä tapahtui alkuräjähdyksen jälkeen. Se ei kerro sitä, miten alkuräjähdys lähti käyntiin.

Mikä poisti painovoiman? Kun on kyseessä alkuräjähdyksen alkutila, on esitetty, että ”kaikki materia on kerran ollut tiiviisti yhteen puristuneena” ja että ”maailmankaikkeus oli alkutilassaan supertiheä ja kuuma – ehkä jotakin sellaista, mitä fysiikassa sanotaan nykyään ’singulariteetiksi’ eli pisteeksi, jolla on äärettömän suuri tiheys” (Lainausmerkeissä oleva teksti kirjasta: Tieteen maailma, maailmankaikkeus, s. 105,106). Samoin on selitetty, että alkuräjähdyksen alkutila on täysin verrattavissa mustiin aukkoihin vain sillä erotuksella, että edellinen koski koko maailmankaikkeuden ainetta, kun taas jälkimmäinen oli vain paikallinen tila. Molempien oletetaan olleen ja olevan singulariteetteja eli tiloja, joissa tiheys ja painovoima on niin suunnaton, ettei mikään muu voima voi voittaa painovoimaa (Esim. Hawking, S.W. - Ajan lyhyt historia, s. 62, 80). Edes valonnopeudella, jota pidetään suurimpana mahdollisena, ei pakeneminen olisi onnistunut, koska senkin olisi estänyt painovoima. Seuraava esimerkki mustista aukoista viittaa tähän:

Tämän pinnan sisäpuolelta ei mikään pääse ulkopuoliseen maailmankaikkeuteen, ei edes valo. Aika ja avaruus ovat pinnan sisäpuolella vääristyneet niin paljon, että valonsäde kääntyy väistämättä takaisin. Mustasta aukosta poistuminen on yhtä mahdotonta kuin kulkeminen ajassa taaksepäin. (Martin Rees: Avaruuden avainluvut, s. 66)

Hyvä kysymys edellisen pohjalta on, mikä aiheutti räjähdyksen ja laajenemisen? Jos painovoima on estänyt kaiken pakenemisen (= räjähdyksen), tarkoittaa se sitä, ettei mitään räjähdystä ja laajenemista olisi voinut edes alkaa. Se olisi ollut mahdotonta, koska sama painovoima, joka on kutistanut massan pisteeksi eli singulariteetiksi, ei voi yhtäkkiä muuttua ja lakata toimimasta.

Asiaa on kyllä yritetty selittää mm. kosmisella poistovoimalla, mutta jos kaikki aine oli painovoiman vetämänä tiivistynyt yhteen, niin ettei mikään muu voima voinut sitä voittaa, niin miten sama painovoima saattoi yhtäkkiä olla kokonaan toimimatta? Samat fysikaaliset lait, jotka ovat kutistaneet massan pisteeksi eli singulariteetiksi, eivät voi yhtäkkiä lopettaa toimintaansa. Sen huomioon ottamatta jättäminen merkitsisi samaa kuin että väittäisimme, ettei tunnetuilla fysikaalisilla laeilla olisi lainkaan merkitystä, vaikka ne nytkin vaikuttavat jokapäiväiseen elämäämme. Sellaista ei kannata ottaa huomioon, jos kysymys on todellisesta tieteestä:

Eräät tutkijat puhuvat mielellään alussa olleesta ”väärästä tyhjiöstä” ja katsovat näin pystyvänsä selittämään energian ja aineen alkuperän ns. ”inflaatiomallin avulla. Kyseessä on matemaattinen taidonnäyte, joka vaatii toteutuakseen mm. vetovoiman muuttumisen poistovoimaksi ”ensimmäisen 10^-32sekunnin” aikana. (7)

Kaikki yhdestä pisteestä? Kaikki alkoi alkuräjähdyksestä. Näin on ainakin oletettu yleisimmässä standarditeoriassa maailmankaikkeuden alusta. On oletettu, että nuppineulan kokoisesta tilasta syntyi nykyisenkaltainen maailmankaik-keus ja elämä. Tätä selostaa seuraava lainaus:

"Kaikki aine, jonka tiedämme olevan miljardeissa galakseissa, oli puristuneena neulanpään kokoiseen pisteeseen. Oma näkyvissä oleva linnunratamme oli siinä atomia pienemmässä koossa." (8)

Mutta mitä sanoo maalaisjärki? Jos oletetaan, että kivensirun kokoisesta tilasta syntyisi nyt uusi samanlainen maailmankaikkeus, kuinka moni uskoisi siihen? Kuinka moni tavallinen ihminen pitäisi sitä mahdollisena?

Kun kysytään tavalliselta kansanmieheltä, kuinka mahdollisena hän pitää, että esim. tavallisesta kiven sirusta (alkuräjähdysteoriassa oletetaan kaiken syntyneen nuppineulan kokoisesta tilasta) voisi syntyä uusi nykyisenkaltainen maailmankaikkeus, jossa olisi seuraavia asioita, mitä hän vastaisi:

• arviolta sata miljardia galaksia, joissa jokaisessa on sata miljardia tähteä

• vuoret

• meret, järvet ja joet, joissa voidaan uida ja kalastaa

• ihmiskunta

• koira, joka voi haukkua

• linnut, jotka voivat visertää

• inisevät hyttyset

• aistit: näkö, kuulo, haju, tunto ja maku

• tunteet: rakkaus, suru, viha, pelko, ilo

• aurinko, joka lämmittää sopivasti

• sateet

• metallit, joista voidaan rakentaa laivoja

• omena, mansikka, mustikka, herne

• mustekala, valas, kenguru, leijona, virtahepo, gepardi, krokotiili, strutsi, lammas, kotka, lepakko, perhonen, muurahainen

• mammuttipuu sekä muut puut ja kauniit kukat

Mitä siis kansanmies vastaisi ja miten järkevänä hän pitäisi koko asiaa, kun hänellä olisi kivensiru kädessään? Eikö hän todennäköisesti vastaisi seuraavalla tavalla: - ”Älä hulluja puhu, se on aivan mahdoton ajatus. Ei pienestä sirusta voi syntyä sellaista. Miten kukaan voi uskoa moiseen hullutukseen?”

Vaaditaan siis aika paljon uskoa, jos oletetaan, että nuppineulanpään kokoisesta tilasta on tullut kaikki elämä, luonnon moninaisuus ja koko nykyinen maailmankaikkeus. Siinä on varsinainen kummallisuus. Yleensä räjähdys ei saa aikaan mitään järjestystä, ja jos lisäksi oletetaan, että kaikki ympärillämme olevat asiat ja taivaankappaleet ovat saaneet alkunsa yhdestä pikku pisteestä, on se yksi tieteen suurimpia hullutuksia.