sunnuntai 10. syyskuuta 2017

55. Kosmoksen ajaton järjestys


Kosmologia on maailmankaikkeuden rakennetta ja historiaa tutkiva tiede, joka eriytyi muusta fysiikasta ja tähtitieteestä omaksi erilliseksi tieteenalakseen 1980-luvun alussa. Se luokitellaan niin sanottuihin koviin tieteisiin, millä tarkoitetaan matemaattisen teoriaperustan ja luonnontieteellisten havaintojen äärimmäisen vahvaa keskinäistä vastaavuutta.

Jälkikäteen kosmologian alkuhetkeksi voidaan kuitenkin laskea jo vuosi 1915, jolloin Albert Einstein julkaisi yleisen suhteellisuusteoriansa. Toisin kuin Newtonin staattinen maailmankaikkeus, Einsteinin maailmankaikkeus oli jopa hänen omaksi yllätyksekseen alati laajeneva. Pian myös kokeelliset havainnot todistivat samaa. Tämä tarkoitti väistämättä myös sitä, että jossain miljardien vuosien takaisen maailmankaikkeuden varhaisimmassa kehitysvaiheessa koko maailmankaikkeuden on täytynyt olla supistuneena äärettömän pieneen alkutilaan, niin sanottuun alkusingulariteettiin eli alkuykseyteen. Alkuykseyttä seurannutta laajenemisprosessia kutsutaan kosmiseksi inflaatioksi, jonka kuluessa kosmos järjestäytyi lopulliseen muotoonsa. Vasta kosmisen inflaation jälkeen seurasi varsinainen kuuma alkuräjähdys.

Kosmosta havainnoivat mittalaitteet ovat paljastaneet maailmankaikkeuden kaikilta suunnilta saapuvan hyvin tasalaatuista kosmista mikroaaltotaustasäteilyä. Tämä mikroaaltotausta toimii suorana todisteena noin 13,8 miljardia vuotta sitten alkaneesta maailmankaikkeuden nopeasta laajenemisvaiheesta. Kosminen taustasäteily onkin eräänlaista alkuräjähdyksen tuottamaa jälkihehkua, jota voidaan mitata ja analysoida nykyaikaisella tutkimusvälineistöllä. Se on nykykosmologian tärkein tiedon lähde ja koko alkuräjähdysteorian perusta. Se että kosminen mikroaaltotausta on lähes täysin samanlaatuista kaikkialla maailmankaikkeudessa voi olla seurausta ainoastaan siitä, että kauan sitten kaikkeus oli puristuneena hyvin pieneen tasalaatuiseen alkutilaan – aivan kuten myös Einsteinin suhteellisuusteoria ennustaa.

Tieteen ja teknologian kehityksen ansiosta näkökykymme ulottuu jo aivan maailmankaikkeuden alkuhetkiin; sen 13,8 miljardin vuoden takaista syntyhetkeä seuraaviin sekunnin triljoonasosiin saakka. Vaikka maailmankaikkeuden varsinaiseen alkusingulariteettiin liittyy vielä paljon käsittämätöntä ja selittämätöntä, kyetään kosmista inflaatiota ja kuumaa alkuräjähdystä kuitenkin ymmärtämään tieteellisellä tarkkuudella jo välittömästi ensimmäisistä sekunnin murto-osista alkaen.

Kun tutkijat kokoavat kaiken kosmisesta taustasäteilystä saamansa informaation yhteen, syöttävät sen tietokoneelle yhdessä tunnettujen luonnonlakien kanssa ja lähtevät juoksuttamaan aikaa taaksepäin, kykenevät he palaamaan ajassa aina maailmankaikkeuden alkuhetkiin saakka ja palauttamaan takaisin ne olosuhteet, jotka maailmankaikkeudessa vallitsivat ennen kuumaa alkuräjähdystä, alkuräjähdyksen hetkellä ja välittömästi sen jälkeen. Näin tutkijat ovat kyenneet selvittämään maailmankaikkeuden laajenemiselle johdonmukaisen ja tieteellisesti pätevän teoreettisen perustan, joka vastaa äärimmäisen tarkasti kokeellisia havaintoja. Lyhyesti kuvailtuna tapahtumat etenevät jokseenkin seuraavasti.

Kaikki saa alkunsa laskennallisesta alkuhetkestä, jolloin kaikki aine on puristuneena yhteen äärettömän pieneen matemaattiseen pisteeseen, josta käytetään nimitystä alkuykseys tai singulariteetti. Aivan singulariteettiin asti emme kuitenkaan voi palata, eikä aivan varmoja voida olla siitäkään, onko alkua todella koskaan ollut, vai onko jokin edeltävä tila ollut olemassa jo sitäkin ennen, sillä aivan alkuun saakka ei tieteen keinoin kyetä näkemään. Varmaa kuitenkin on, että maailmankaikkeus on ollut puristuneena äärimmäisen pieneen tilaan: noin biljoonasosaan protonin halkaisijasta. Tämä on varhaisin ajan hetki, jonne kykenemme tieteellisin keinoin näkemään.

Tässä äärettömän pienen mittaluokan kvanttimaailmassa maailmankaikkeuden muoto on vielä jokseenkin epämääräinen – kosmologit kuvailevat sitä usein muodoltaan ryppyiseksi – kunnes tapahtuu jotain, joka käynnistää niin sanotun kosmisen inflaation. Kosmisessa inflaatiossa maailmankaikkeus aloittaa äärimmäisen nopean laajenemisen, minkä seurauksena kaikkeuden läpimitta paisuu äärimmäisen pienestä alkutilasta ihmiselle huomattavan paljon helpommin käsitettäväksi, noin metrin suuruiseksi kuplaksi, muuttuen samalla olemukseltaan sileäksi ja pallomaiseksi.

Kosmisen inflaation aikana kaikkeus laajenee eksponentiaalisesti, eli kiihtyvästi kasvaen jopa triljoonia kertoja alkutilaansa suuremmaksi laajeten hetken jopa ylivalonnopeudella. Einsteinin suhteellisuusteorian mukaan mikään informaatio ei voi kulkea avaruudessa valoa nopeammin, mutta teoria ei estä avaruutta itseään laajenemasta valoa nopeammin.

Laajennuttuaan ylivalonnopeudella äärimmäisen pienestä alkutilasta läpimitaltaan noin metrin suuruiseksi palloksi, inflaatio eli laajeneminen loppuu. Tämän kosmisen inflaatiovaiheen aikana avaruuden ruttuinen muoto on tasoittunut ja muuttunut sileäksi, mutta ei kuitenkaan täysin sileäksi, vaan avaruuden rakenteeseen jää pysyvästi myös eräänlaisia pikkuruisia painaumia ja kohoumia jotka jäävät kosmisen järjestyksen pysyviksi ominaisuuksiksi ja jotka lopulta määräävät paitsi avaruuden rakenteen, myös siinä koettavat luonnonlait.

Inflaation loppuessa maailmankaikkeus on todella kylmä. Pallon sisälle muodostunut inflaatiokenttä pitää sisällään valtavan määrän epävakaata tyhjiöenergiaa ja on valmiina käynnistämään kuuman alkuräjähdyksen. Jo tässä vaiheessa on lyöty lukkoon tulevina vuosimiljardeina muodostuvan maailmankaikkeuden perusrakenne ja siinä vaikuttavat luonnonlait. Kaikki se on jo tässä vaiheessa tallennettuna tuon läpimitaltaan noin metrin suuruisen pallomaisen kosmoksen rakenteeseen. Niinpä maailmankaikkeuden kohtalo on laajalti sinetöity jo ennen varsinaista kuumaa alkuräjähdystä.

Tämä hetki, jolloin koko maailmankaikkeuden rakenne ja luonnonlait ovat jo muuttumattomasti määräytyneet, mutta jona varsinainen kuuma alkuräjähdys ei vielä ole alkanut, on puhtain saavutettavissa oleva kuvaus niin sanotusta kosmisesta järjestyksestä. Kaikki mitä kuuman alkuräjähdyksen jälkeen tapahtuu, on eräänlaista kosmisen järjestyksen ulosvirtausta ajassa ja tilassa: välttämättömyyden lakien sanelemaa kosmisen järjestyksen ajallista ilmentymää materiaalisessa maailmankaikkeudessa. Niinpä kosminen järjestys on tässä mielessä enemmän totta kuin mikään, mitä sen jälkeen tapahtuu.

Kosmos on ikuisesti aistiemme ulottumattomissa, mutta kykenemme silti hahmottamaan sen olemuksen ja muodon järkemme keinoin. Jos tahdomme antaa kosmoksen hahmosta – siis tuosta korkeammasta, yliaistillisesta ja abstraktista todellisuuden tasosta – jonkinlaisen konkreettisen kuvauksen, voimme nyky-kosmologien tavoin kuvailla sitä olemukseltaan sileäksi ja pyöreäksi, läpimitaltaan noin metrin suuruiseksi pallomaiseksi hahmoksi, jonka sisäiseen rakenteeseen on ohjelmoitu koko maailmankaikkeuden käsikirjoitus.
” (…) aivan maailmanaikamme alussa inflaation suunnaton energia puhalsi silmänräpäyksessä protonin säteen biljoonasosan suuruisesta alueesta karkeasti metrin kokoisen pallon. Tästä metrisestä pallosta sikisi meille nyt näkyvä maailmankaikkeus.” (…) ”maailmankaikkeus oli kuuman alkuräjähdyksen käynnistyessä osapuilleen metrin kokoinen kupla.”
– Kosmologian professori Kari Enqvist, Ensimmäinen sekunti, WSOY, 2014.
Mainittakoon jo tässä yhteydessä, että kun esisokraatikot kuvailivat yli 2 500 vuotta sitten maailmankaikkeuden korkeinta totuutta, lakia ja järjestystä, antoivat he kaikki siitä hyvinkin samansuuntaisen kuvauksen. Myös heidän kuvauksissaan korkein totuus on ajattomasta ykseydestä noussut pyöreä ja pallomainen hahmo, joka kätkee sisäänsä korkeimman lain ja järjestyksen. Paneudumme esisokraatikkoihin yksityiskohtaisemmin hieman tuonnempana.

Kuumaa alkuräjähdystä seuraavat vuosimiljardit eivät kosmologien perspektiivistä nähtynä pidä sisällään enää mitään uutta ja yllättävää. Kaikki toimii tästä eteenpäin kosmisen järjestyksen ja sen määräämien välttämättömyyden lakien sanelemana. Kosmologien leikkisää sisäpiirivitsiä lainatakseni: ”Ensimmäisen sekunnin jälkeen maailmankaikkeudessa ei ole tapahtunut enää mitään mielenkiintoista”. Kaikki kaikkeuden olemassaolon kannalta oleellinen tapahtuu jo ensimmäisen sekunnin aikana – tarkalleen ottaen ensimmäisen sekunnin varhaisimpien murto-osien aikana – jolloin määräytyvät lopullisesti kaikki ajattomat luonnonlait.

Eikö siis myös kosmisella järjestyksellä ole tällöin syntyhetkensä? Tavallaan on, mutta puhuttaessa kosmoksen järjestäytymisestä, ei voida kuitenkaan puhua ajallisesta syntymästä. Kosmoksen järjestäytyminen tapahtuu kosmisen inflaation yhteydessä, eli ennen kuumaa alkuräjähdystä, joka vasta varsinaisesti käynnistää ajan ja tilan, joten kosmoksen järjestäytymistä ei voida laskea ajalliseksi syntymäksi. Kosmos ei synny ajassa ja tilassa, vaan järjestyy sitä valmistelevassa esivaiheessa. Kosminen järjestys ei ole osa aikaa ja tilaa, vaan pikemminkin määrittää ja asettaa kaikki ajan ja tilan asetukset. Samalla meidän on kuitenkin todettava, ettei kosminen järjestyskään ole vielä korkein totuus, vaan vielä kosmoksenkin yläpuolella täytyy olla jokin käynnistävä ja järjestävä periaate, joka nostaa kosmisen järjestyksen ajattomuudesta ja määrittää sen ajalliset asetukset. On yhdentekevää, kutsummeko sitä jumalaksi, äärettömäksi älykkyydeksi, järjestäväksi periaatteeksi, absoluutiksi vai joksikin epämääräiseksi kvanttiheilahteluksi, sillä mikään nimi tai määritelmä ei tee sille oikeutta.

On myös täysin mahdollista, että on olemassa äärettömän monta maailmankaikkeutta, joissa jokaisessa vaikuttaa oma kosminen järjestyksensä. Silti myös kaikkien niiden yläpuolella on lopulta yksi ja sama järjestävä periaate; yksi ja sama absoluutti. Niinpä aina kun absoluutti kohoaa itsetietoisuuteen ja riisuu yltään kulloisenkin ajallisen naamionsa, on tuo itsetietoisuuden saavuttanut olento aina perimältään yksi ja sama 'minä olen' -tietoisuus, jonka perimmäinen luonne ja olemus pysyvät ikuisesti tyhjentymättömänä mysteerinä. On vain yksi 'minä olen'.

Absoluutin ikuisesti saavuttamattoman luonteen vuoksi emme voi koskaan saavuttaa lopullista totuutta. Lopullinen totuus on ikuinen mysteeri, joka henkisellä tasolla palautuu lopulta aina itseemme: ajattomaan ja käsittämättömään alkuperäämme ja olemukseemme. Fyysisen todellisuuden tasolla meidän on tyydyttävä korkeimpaan saavutettavissa olevaan totuuteen todellisuudesta: kosmiseen järjestykseen ja sen matemaattisina luonnonlakeina ilmenevään logokseen. Koska miljardit vuodetkaan eivät ole kyenneet vaikuttamaan näihin kuumaa alkuräjähdystä edeltäneisiin luonnon lakeihin ja periaatteisiin, voimme hyvällä syyllä kutsua niitä ajattomiksi.

Kaikki ajassa ja tilassa havaittava on lähtöisin kosmisesta perusjärjestyksestä ja kosminen järjestys puolestaan absoluutista. Kaiken käsittävä ykseys muodostaa näin kolminaisuuden – ykseyden kolmiyhteyden – jolla on selkeä sisäinen arvojärjestyksensä: kosmos tulee ennen kaaosta ja absoluutti ennen kosmosta. Kaiken käsittävä universaali ykseys kattaa siis varsin luonnollisella tavalla kolme erilaista totuuden, tiedon ja ymmärryksen tasoa: absoluutin, kosmoksen ja kaaoksen.

Mutta mistä tarkalleen ottaen johtuu, että totuus sinänsä – absoluutti itse – pysyy ihmiselle ikuisesti saavuttamattomana, käsittämättömänä ja määrittelemättömänä? Päästäksemme pureutumaan asian ytimeen, tulee meidän lähestyä tätä kysymystä tiedemaailman suurimman ratkaisemattoman mysteerin kautta.

Kaikesta luonnontieteellisestä edistyksestä ja ymmärryksestä huolimatta tutkijat ovat yhä edelleen lähtöruuduissa sen suhteen, mitä varsinaiseen biologiseen elämään ja sen ilmestymiseen tulee. Elämä ja sen ilmentämä tietoisuus ja evoluutio ovat näet jotain, jota yksikään ajaton luonnonlaki ei kykene ennustamaan, saati selittämään.