Alkuräjähdysteoriassa esiintyy myös ongelmia

Aamulehden 22.12.02 kirjoituksessa ”Kaikkien aikojen alkuräjähdys” todetaan alkuräjähdyksen olevan yksi varmimmista maailmankaikkeudessa toteutuneista tapahtumista.

3K:n taustasäteilyssä uusimman tutkimuksen mukaan ilmenevä hienoinen epähomogeenisuus ja polarisaatio vahvistavat alkupaukkuteoriaa siltä osin, mitä olisi tapahtunut sähkömagneettisen säteilyn muusta aineesta irtautumisen jälkeen, mutta sitä ne eivät mitenkään ehdottoman varmasti kerro, miten siihen tilanteeseen oli alun perin tultu, eikä kauhean paljon siitäkään, mitä kaikkea muuta mahdollisesti on tapahtunut.

On olemassa kaksi Einsteinin suhteellisuusteoriaa, nimittäin erityinen (1905) , joka on teoria kappaleiden suhteellisista nopeuksista, ja yleinen (1916) suhteellisuusteoria, joka selittää gravitaation avaruuden kaareutumisella massan vaikutuksesta. Big bang -teoria edellyttää yleisen suhteellisuusteorian voimassaoloa. Tunnettu massaenergian kaava E = mc2 seuraa nimenomaan erityisestä suhteellisuusteoriasta edellyttäen, että valon nopeus on vakio. Massa (m) ja energia (E) ovat aineen ominaisuuksia aika-avaruudessa, jotka voivat tietyissä olosuhteissa muuttua toisikseen, ja nuo muuttumissäännöt riippuvat siitä, onko valon nopeus (c) universumivakio vai ei. Erityisestä suhteellisuusteoriasta seuraa, että aikaa ja avaruutta ei ole olemassa ilman ainetta, ja tämä ei riipu siitä, onko e.s.t. universaalilaki vai erikoistapaus.

Alkuräjähdysteoriaan sisältyy eräitä kovia olettamuksia, joita ei kirjoituksessa sen kummemmin problematisoitu. Ennen kaikkea tällaisia ovat olettamukset, että valon nopeus olisi absoluuttinen universumivakio (vaikkei olisi ollut vielä fotoneitakaan), samoin fotonin energiasisällön yhdessä aallonpituuden kanssa määräävä Planckin vakio h ja elektronin varaus e. Näille olettamuksille perustuvat myös laskelmat maailmankaikkeuden laajenemisnopeudesta, etäisyyksistä ja mm. maailmankaikkeuden iästä.

Mutta on saatu myös havaintoja, jotka eivät kaikin puolin tue big bang -teoriaa:

1. Paul Wesley Griggsin kirjoitus ”Blinding Flash” New Scientist -tiedelehdessä 11.05. 02 kertoo, että kosmisen valon absorboitumisen mittaustulokset näyttäisivät osoittavan, että ns. hienorakennevakio alfa, a = 2pe2/(hc), ei välttämättä olisikaan vakio. Hienorakennevakio näyttäisi maailmankaikkeuden oletettuina “alkuaikoina” olleen vain murto-osa nykyisestä arvostaan n. 1/135. Ja siitä riippuu myös tuo sähkömagneettisen taustasäteilyn muusta aineesta irtautumisen ajankohta.

2. Aurinkokunnan ulkopuolella seikkailevan Pioneer-luotaimen liikkeet näyttäisivät osoittavan, että gravitaatio yksin ei sen koko liikettä selittäisi. Asia saattaisi olla vaikkapa yhteydessä edellisen kohdan ilmiöihin (Tiede ja avaruus 5 ja 6/2002).

3. Näyttää siltä, että oletettua Higgsin bosonia, joka nykyisessä hiukkasteorian standardimallissa selittäisi hiukkasten ns. hitaan massan, ei ehkä löydykään (New Scientist 08.12.01, pääkirjoitus: ”No Sign of the God Particle”). Vielä on pieni mahdollisuus, että Higgs löytyy aivan mahdollisen alueen ylänurkasta 130 GeV:n massalla, johon nykyisillä laitteilla CERNissä ei päästä.

4. Vaikka kvanttimekaniikka ja erityinen suhteellisuusteoria ovat molemmat noin kahdellatoista desimaalilla kokeellisesti meidän olosuhteissamme todistettuja teorioita, ne eivät ole aivan sellaisenaan loogisesti yhteensopivia, kun kyse on pienimmistä etäisyyksistä, ja suurimmista nopeuksista: kvanttimekaniikka ja absoluuttisesti vakio valonnopeus ennustavat yhdessä tietyn pienimmän mahdollisen etäisyyden, ns. kynnysarvon, joka olisi kaikille havaitsijoille sama näiden liiketilasta riippumatta, eikä siis suhteellinen, niin kuin muut pituudet. Nyt on kuitenkin esitetty uusi ”kaksivakioinen erityinen suhteellisuusteoria” (Doubly Special Theory of Relativity), jossa on paitsi kaikkien havaitsijoiden suhteen vakio valonopeus, myös kaikkien havaitsijoiden suhteen vakio pienin etäisyys (tai vaihtoehtoisesti energia). Jos tämä kaksiparametrisuus on oikea korjaus erityiseen suhteellisuusteoriaan, niin big bang -teoria on nykyisessä muodossaan pielessä.

5. Tämä uusi teoria edelleen yleistettynä yleisen suhteellisuusteorian (geometrisen gravitaatioteorian) tapaan antaa yllättävän selityksen big bang -teorian ennustaman ”pimeän aineen” ongelmalle: pimeää ainetta (tai ”energiaa”) ei tämän teorian mukaan tarvitse lainkaan olettaa.

Meidän tyhjiömme reaalisessa avaruudessa (joka on mm. virtuaalisten fotonien täyttämä, ja jossa valokin liikkuu) on aivan muuta, kuin sellainen ”absoluuttinen tyhjiö” ilman aikaa ja avaruuttakin, johon mahdollisen alkuräjähdyksen oletetaan ”pamahtaneen”. Noiden asioiden sekoittaminen on ns. kreationististen ja vulgaarien alkuräjähdysteoriakäsitysten perusvika: silloin ajatellaan, niin kuin big bang ja yleinen suhteellisuusteoria olisivat voimassa, mutta erityinen suhteellisuusteoria EI OLISI voimassa, mikä on aivan mahdotonta! Päinvastoin voi kyllä olla asian laita.

Risto Koivula, DI, Tampere