Ystävät, elämme mielenkiintoisia aikoja. Taas kerran.

Joskus kahdeksankymmentäluvulla pöyristelimme fysiikanopiskelijatovereidemme kanssa laitoksen assistentin (jos oikein muistan) haastattelua, jossa tämä tuli sanoneeksi suunnilleen niin, että kaikki suuret asiat on jo löydetty, enää tarvitaan vain hienosäätöä ja teorioiden viilausta. Meillä tieteen historia oli tuoreessa muistissa, joten muistimme oikein hyvin että samaa mieltä oli ollut moni merkittävä ja (aikanaan) arvostettu 1800-luvun fyysikko – vain muutamaa kymmentä vuotta ennen kuin suhteellisuusteoria ja kvanttifysiikka pistivät palaset kokonaan uusiksi. Teoriat eivät edes tulleet mistään tyhjästä, vaan näille teorioille itunsa antaneet ongelmat – ja osa niiden ratkaisuistakin – olivat olleet tunnettuja jo hyvän tovin. Näin ollen mekin katsoimme asialliseksi puistella päätämme yhtäläistä lattapäistä ylimielisyyttä osoittaneelle assistentille.

Vaikka käsityksemme perustui siinä vaiheessa lähinnä luuloon, se on sittemmin osoittautunut oikeaksi. Ei tämä eksaktien luonnontieteiden perustaksi rakennettu apparaatti ole vielä lainkaan valmiiksi selvitetty. Itse asiassa alkaa vaikuttaa siltä, että se vaatii paljon enemmänkin kuin vain automainos-tyylistä ”pientä laittoa”.

Perusongelma on siinä, että meillä on kaksi erittäin hyvää ja erittäin toimiviksi todistettua teoriarypästä, kvanttifysiikka ja suhteellisuusteoria, joissa ei ole kuin yksi pikkuruinen perusvika: ne eivät oikein sovi millään yhteen. Yleensä tästä ei ole pahemmin harmia, sillä kvanttifysiikassa käsitellään hyvin lyhyitä aikoja ja hyvin pieniä asioita, kun taas suhteellisuusteoriaa hyödynnetään asioissa joissa ajat ja muut mitat ovat, kirjaimellisesti, tähtitieteellisiä. Tähtitieteilijän ketaleet ovat kuitenkin menneet kiinnostumaan maailmankaikkeutemme alkuvaiheista, jolloin kaikki maailman aine ja energia oli pakkautuneena (hyvin pikkuruisen hetken ajan) nyrkkiä pienempään klönttiin, joka tosin laajeni perin vauhdikkaasti perin isoksi. Kvanttifysiikan ja suhteellisuusteorian pitäisi pelittää yhtä aikaa, jotta pystyisimme hahmottamaan, miksi helkatissa siitä klöntistä tuli tämä meidän havaitsemamme maailmankaikkeus sellaisena, kuin se on – ja sellaisena, jossa pystyy elelemään kaikenlaisia ituhippejä kyselemässä kummallisia. Se nimittäin tiedetään, että (nykyisten teorioiden mukaan) tiettyjen alkuarvojen on pitänyt olla aivan mielettömän tarkasti kohdallaan, että tänne on ylipäänsä kyennyt syntymään minkäänlaisia tähtiä, planeettoja, hiiltä, elämää  ja yksittäispakattuja sulatejuustoviipaleita.

Jos nyt oiotaan mutkia kunnolla, niin tätä epätodennäköisen tarkkojen alkuarvojen ongelmaa ollaan yritetty kiertää muutamalla tavalla. Yksi on multiversumiteoria: jos on olemassa (äärettömän) monta maailmankaikkeutta, niin on ihan järjellisen todennäköistä että ainakin yhdessä niistä fysikaaliset arvot ovat juuri sellaiset, että sinne syntyy tähtiä, planeettoja jnpp. Säieteoria (ja siitä kehitetty braaniteoria) puolestaan onnistuu näpertämään yhteen kvanttifysiikan ja suhteellisuusteorian, mutta niin että maailmassa oletetaan olevan kymmenkunta muutakin ulottuvuutta kuin ne jokaisen havaitsemat kolme plus aika.

Molemmissa on sama ongelma: havaintoja selitetään asioilla, joiden olemassaoloa tai olemassaolemattomuutta ei voida mitenkään todistaa puoleen tai toiseen. Muut maailmankaikkeudet ovat määritelmän mukaan meidän maailmankaikkeutemme ulkopuolella ja siten havaitsemattomissa. Ylemmät ulottuvuudet ovat jollakin tapaa käpertyneet itseensä niin, ettei niillä olekaan käytännössä mitään muuta merkitystä kuin se että ne pelastavat teorian. Muut maailmankaikkeudet sekä ulottuvuudet viidennestä kahdenteenkymmenenteenkuudenteen kuuluvat siis ainakin jossain mielessä samaan käsiteluokkaan kuin vaikkapa maahiset, joiden toiminnasta on sentään paljon vahvempia välillisiä todisteita. Tieteenhistoriasta tulevat helposti mieleen episyklit, joilla vielä Kopernikuskin yritti pelastaa aurinkokuntamme kappaleiden liikkeitä täydellisiksi ympyröiksi.

Huhtikuun Discover-lehti esittelee pari villinpuoleista teoriaa, joilla näitä pikkuriikkisiä, mutta kiusallisia ongelmia voitaisiin yrittää ratkaista. Voidaan esimerkiksi ajatella aika uudelleen ja pohtia, voisiko aika ja ennen kaikkea kausaliteetti toimia toisinkin päin, jolloin (meidän näkökulmastamme katsottuna) syy johtuisikin seurauksesta ja maailmankaikkeuden synnyn alkuarvot olivat sellaiset kuin olivat siksi, että maailmankaikkeudesta on tullut tällainen kuin se on. Eräänlainen kohtalo, siis, tai teleologinen selitys.

Toinen ajatus oli heittää lopultakin romukoppaan Platonin 2500 vuotta vanha ajatus siitä, että kaiken takana on muuttumaton, ikuinen ideoiden maailma – eli luonnonlait, kuten niitä nykyään (vieläkin, naiivisti) kutsutaan.

Tällaiselle olisi jossakin määrin jopa havaintoperusteita: kaukaisten  kvasaarien säteilymittausten perusteella on esitetty, että yksi fysiikan keskeisiä vakioita, usein α-kirjaimella merkitty hienorakennevakio olisi ollut arvoltaan hieman erilainen siihen aikaan kun nyt havaitsemamme valo syntyi kyseisissä kvasaareissa erinäisiä miljardeja vuosia sitten ja lähti pitkälle taipaleelleen eri puolille maailmankaikkeutta.

Ajatus siitä, että luonnonlait muuttuvat ajan myötä tuntuu toisaalta luonnolliseltakin. Maailma oli aika toisenlainen paikka ennen vanhaan, silloin nyrkinkokoisena, ja oli se aika erilainen paikka vielä siihenkin aikaan kun nyt näkemämme kvasaarit loistivat paljon myöhemmin.

Jään yhtä kaikki taas kerran pohtimaan ”laki”-sanan käyttöä näissä yhteyksissä, edes löysästikin. Sana aiheuttaa ainakin minun päässäni liudoittain mielikuvia jotka sotivat kaikkea sitä vastaan mitä minä olen fysiikasta koskaan oppinut. Eivät hiukkaset eivätkä galaksit noudata mitään lakeja – etenkään siinä mielessä, että niillä olisi mahdollisuus olla noudattamattakin. Kvanttifysiikan mittakaavassa asiat joka tapauksessa tapahtuvat korkeintaan todennäköisyyksinä: tiedämme, että tästä radioaktiivisten atomien joukosta todennäköisesti hajoaa niin ja niin monta atomia niin ja niin pitkän ajan kuluessa, mutta on täysin mahdotonta ennustaa, mitkä yksittäiset atomit hajoavat tai ovat hajoamatta.

Toisaalta ”laki”-ajattelun takana on platonilainen käsitys siitä, että havaitsemamme todellisuus on pelkkää epätäydellistä ja söhryistä heijastusta jostakin oikeammasta, pysyvämmästä, aidommasta. Entä jos ei olekaan? Entä jos mitään ”luonnonlakeja” ei todellakaan ole olemassa ja jokaikinen hiukkanen (tai mitä ne sitten ovatkaan) vain toimii kuten sen on luonnollista toimia? Ehkä meidän kotitekoinen matemaattis-tieteellinen rakennelmamme ei koskaan kykene selvittämään, miten maailma todellisuudessa toimii, ja ainoa mitä pystymme saamaan aikaan on jonkinlainen likimääräinen malli ja luonnos?

Minusta se on silti vaivan arvoista. Sitä paitsi meidän on selvitettävä itsemme niistä sotkuista, mihin olemme tähän astisten puutteellisten teorioidemme käytännön sovelluksilla saattaneet.