Kategoria: maailmankaikkeus

Avaruuden valloitus

Tänään tulee kuluneeksi viisikymmentä vuotta siitä, kun Juri Aleksejevitš Gagarin kiersi Maapallon, kerran, Vostok 1 -avaruusaluksella.

Sanapari avaruuden valloitus ilmaantui etenkin nuorille (pojille) tarkoitettuun populaarikirjallisuuteen pariksikymmeneksi vuodeksi, kunnes siitä joskus 1980-luvun alussa luovuttiin. Eihän ”Amerikan valloituskaan” käynyt niin, että Kolumbus kastoi espanjalaisella rantahietikolla isovarpaansa Atlanttiin. Avaruus on yhä valloittamatta, ja luultavasti pysyykin. Saatetaanhan siellä käydä, joskus, ehkä asua ja elääkin, mutta ”valloittaminen” on iso sana, liian iso.

Gagarinin muisto – ja Neuvostoliiton avaruustutkimusohjelma – ovat selvinneet monia muita elämänaloja paremmin Neuvostoliiton hajoamisen jälkeisestä historian uusiksi kirjoittamisesta. Mutta monen niin suoma- kuin ulkomaalaisenkin (hah!) mielestä on ollut kiusallista myöntää, että ensimmäinen avaruuslentäjä oli… neukku. Veli venäläinen. Ryssä. Slobo. Iivana. Vaikka 1960-luvulla kohtuullisen paljon ns. länsimaissa kiertänyt Gagarin oli ilmeisesti ihan joviaali esiintyjä ja siltojen rakentaja. Vastahankaisuus on näkynyt myös omassa elämässäni. Ensimmäinen etunimeni on Jyri, vuotta ja vajaata kuukautta syntymääni ennen matkansa tehneen Juri Gagarinin mukaan. Vanhemmat sukulaiset kuitenkin tiesivät nimeni alkuperän ja ryhtyivät jääräpäisesti kutsumaan minua Pekaksi, joka sitten vakiintui käyttönimeksi.

Mutta ehkäpä planeettamme ensimmäisen avaruuslentäjän nimen saaminen on silti vaikuttanut elämääni. Ainakin äidin mukaan ensimmäinen sanani oli nimittäin ”tähti”.

(Kuvan kello ei ole minun, vaan Sipin.)

Viisi uutta Maata… ehkä?

Tänään tuli jotenkin sellainen fiilis, että NASA on muutamalla isosti rummuttamallaan mediatapauksella halunnut karkottaa asiantuntemattomammat journalistit kimpustaan. Joulukuun alun uutinen arseenia käyttävästä elämästä Maassa oli kyllä biologisesti – ja astrobiologisesti – iso juttu, mutta iltapäivälehtien sun muiden ennakkokohuun verrattuna melkoinen antikliimaksi. Heidän kannaltaan.

Niinpä eilinen ilmoitus myöhemmin julkistettavasta uutisesta, joka liittyy muiden planeettakuntien etsintään, näyttää menneen ainakin suomalaisilta tiedotusvälineiltä enimmäkseen aikalailla ohi. Siitäkin huolimatta, että ennakkotiedoissa mainittiin vuonna 2009 planeettajahtiin lähetetty Kepler-luotain.

Joka tapauksessa: tällä kertaa kyseessä oli oikeasti iso uutinen.

Kepler etsii planeettoja yhdeltä pieneltä alalta tähtitaivasta. Nyt valmiiksi analysoitu tieto on peräisin touko–syyskuulta 2009. Kuten sekä Science Daily että Universe Today uutisoivat, tänä aikana Kepler havaitsi (riittävällä varmuudella) toistatuhatta uutta (todennäköistä) planeettaa. Näistä yli viisikymmentä on kokonsa puolesta Maan kaltaisia. Näistä viisi kiertää emotähteään sellaisella etäisyydellä, että veden on mahdollista esiintyä kolmessa olomuodossa – jäänä, nesteenä ja vesihöyrynä.

Vesikysymystä on yleensä pidetty ratkaisevan tärkeänä elämän mahdollisuudelle kehittyä. Aikaisemmilla planeetanetsintämenetelmillä on ollut hyvin paljon helpompaa havaita planeettoja, jotka kiertävät tähteään hyvin lyhyillä ja tähteä lähellä olevilla kiertoradoilla, jolloin tähti korventaa planeetan pintaa jonnekin lähemmäs sulien metallien lämpötiloja. Vanhemmilla menetelmillä on löydetty liian isoja (ja todennäköisesti Jupiterin tyyppisiä) planeettoja sopivalla etäisyydellä tai sopivankokoisia planeettoja väärällä etäisyydellä. Yhtään sopivankokoista planeettaa sopivalla etäisyydellä ei tunnettu.

Ja nyt niitä tunnetaan viisi. Kenties.

Tieteellinen tieto on tietoa vasta varsin monenkertaisen varmistelun jälkeen, joten uutiseen on totisesti syytä lisätä liuta ”ehkä”-, ”kenties”- ja ”mahdollisesti”-sanoja. Mutta silti niihin voi ihan aiheesta lisätä myös sanan ”Vau!”

Varsinkin kun ottaa huomioon, että Keplerin tutkima alue on vain noin neljässadasosa koko meitä ympäröivästä tähtitaivaasta. Jos edes yksi havaituista ”mahdollisista maankaltaisista planeetoista” varmistuu, voidaan olettaa, että lähiympäristössämme Linnunradassa on ehkä nelisensataa Maan kaltaista planeettaa.

Eri asia sitten on, onko näillä neljälläsadalla planeetalla syntynyt elämää: emme tiedä vielä mitään todennäköisyyksistä. Emme myöskään tiedä, miten suurella todennäköisyydellä (mahdollinen) elämän synty johtaa mitenkään monen miljardin vuoden kuluessa mihinkään sellaiseen eliömuotoon, jonka olisi, meidän kriteereillämme, ”älyllinen”. Mehän tunnemme vain yhden planeetan, jolla ”älyllistä” elämää on kehittynyt, ja sekin ”älyllinen” elämänmuoto yrittää monin nerokkain keinoin tehdä planeetastaan itselleen elinkelvottoman.

Mennyt maailma

Linkitän tähän kuvan mainiosta Bad Astronomy -blogista. Kyseessä on Hubble-avaruuskaukoputken Hubble Ultra Deep Field -kameralla otettu kuva, joka valotusaika on ollut mukavat 48 tuntia:

Kuvaan merkityn neliön alueelta, ylävasemmalta kolmen kirkkaan galaksin jonon jatkona, löydettiin äskettäin UDFj-39546284-nimen saanut galaksi, jonka etäisyys kamerasta on peräti 13,2 miljardia valovuotta. Se on (tällä hetkellä) kaukaisin tunnettu galaksi, ja samalla vanhin: se näkyisi kuvassa (jos näkyisi, se nimittäin näkyy paremmin infrapunavalossa) sellaisena kuin se oli 13,2 miljardia vuotta sitten. Koko (tunnetun) maailmankaikkeuden iäksi arvioidaan 13,73 miljardia vuotta, joten perin aikaisesta linnusta on kyse.

Kuvaa kannattaa tarkastella lähemmin. (Se klikkautuu vähän isommaksi.) Ne pilkut, joiden ympärillä näkyy (kameratekniikan aiheuttamia) säteitä, ovat oman Linnunratamme tähtiä. Kaikki muut pilkut, läikät, soikiot ja viirut ovat galakseja – toisia linnunratoja, saman kokoisia tai ehkä isompiakin kuin oma Linnunratamme, mutta miljoonien vuosien päässä.

Maailmankaikkeus – edes se maailmankaikkeus tai maailmankaikkeuden osa, jonka pystymme mitenkään näkemään – ei ole ihan pieni paikka. Maailmankaikkeus on jotakuinkin tyhjä paikka, mutta se on niin iso, että mihin kohtaan ikinä katsookin, vastaan tulee lopulta galaksi, kun mennään tarpeeksi pitkälle…

Itse asiassa ei.

Jos näin olisi, kuvan joka ikisessä pisteessä olisi tietenkin pieni kirkas piste (ainakin jollakin valon taajuusalueella), ja yötaivas olisi valoisa kuin päivä. Koska näin ei ole, galakseja ei riitä äärettömiin. Jossakin tulee raja vastaan, ja sitä kauempana galakseja(kaan) ei enää ole.

Tätä niin sanottua Olbersin paradoksia voidaan selittää monin eri tavoin. Yksi varteenotettava teoria on, että maailmankaikkeus tosiaan syntyi joskus 13,73 miljardia vuotta sitten, joten ensimmäiset galaksit ovat syntyneet vasta joskus sen jälkeen.

Mutta kyllä niitä silti on aivan julmetun paljon. Jopa tuossa pienessä kuvassa.

Tyhjän kauneus

Yöllä on pimeää siksi, että maailmankaikkeus on jotakuinkin tyhjä.* Se vähän aine, mitä maailmankaikkeudessa on, on kaiken lisäksi kasautunut tavattoman kaukana toisistaan sijaitseviksi kokkareiksi, esimerkiksi tähdiksi, planeetoiksi ja ruskeiksi kääpiöiksi. Silti tämä lähestulkoon täydellinen tyhjyys voi olla siellä  täällä tavattoman kaunista.

European Southern Observatory eli ESO on koonnut sivuilleen virtuaalinäyttelyn sadasta komeimmasta tähtitieteellisestä valokuvasta. Joukossa on galakseja, tähtijoukkoja ja, ennen kaikkea, monin värein hehkuvia kaasusumuja. Sumut loistavat lähiseudun tähtien säteilyn valaisemina. Itse sumut ovat oikeastaan silkkaa ei-mitään: kyllähän niissä kaasua on, valtavalle alueelle levittäytynyttä kaasua, mutta kaasun tiheys on niin pientä, ettei yhtä hyvää tyhjiötä saada täällä Maapallolla aikaiseksi millään teknisellä ilveellä.

On sumuissa siellä täällä tiheitäkin paikkoja. Niissä sumun aineesta tiivistyy vähitellen uusia tähtiä, planeettoja ja muita kokkareita.

Toisin kuin näyttävistä kaasusumuista avaruusaluskuviensa taustoja tekevät elokuvaohjaajat ja televisiotuottajat kuvittelevat, ei avaruudessa ns. oikeasti näytä tältä. Hillittömän isoilla kaukoputkillakin hienovaraisten värien ja yksityiskohtaisten kielekkeiden kuvaamiseen tarvitaan tuntikausien, joskus yökausienkin valotuksia ja lukemattomia, hyvin valittuja suodattimia. Komean kaasusumun läheiselläkin planeetalla sumu näkyisi vain valjuna, epämääräisenä hohteena. Kuten esimerkiksi Orionin miekan (eli Väinämöisen viikatteen) kuuluisa sumu, jota voimme taas ihailla kirkkaina talviöinä.

___

* Ja siksi, että maailmankaikkeus ei ole ääretön ainakaan perinteisessä mielessä: mikäli maailmankaikkeus olisi ääretön ja ollut olemassa ääretömän kauan, jokaikisestä taivaan kohdasta meitä kohti tulisi tähden valoa – suurimmaksi osaksi hyvin kaukaa, mutta kuitenkin. Silloin jokainen taivaan piste olisi yhtä kirkas kuin tähden pinta. (”Miksi yöllä on pimeää?” -kysymystä kutsutaan usein Olbersin paradoksiksi.)

Ontto olo

Marsia on viime vuosina tutkittu varsin laajaan ja taajaan. Syitä on monia: Mars on Venuksen jälkeen Maata lähin planeetta (ellei oteta huomioon Kuuta, jota usein pidetään Maan kaksoisplaneettana – ”normaaliksi” kuuksi Kuu on aivan liian suuri), ja Venus on kaiken kaikkiaan Jupiterin Io-kuun jälkeen vihamielisin ja viheliäisin paikka koko aurinkokunnassamme. Marsiin voitaisiin ehkä laskeutuakin, ehkä. Sitä paitsi Marsissa saattaa olla elämää, eikä ole täysin mahdotonta, että Maan elämä olisi itse asiassa syntynyt Marsissa ja päätynyt tänne sisemmäs aurinkokuntaa jonkun muinaisen asteroiditörmäyksen irrottaman meteorin kyydissä. Mars tuntuu olleen ennen vanhaan jotakin aivan muuta kuin nykyinen puoli-ilmakehätön autiomaa. Siellä on ollut melkoisen varmasti ainakin yksi valtava valtameri. Vettä siellä saattaa olla vieläkin, ja paljon enemmän kuin se vähä mitä Kuusta* näyttäisi löytyvän. Mars ei ole ihmiselle asuttava planeetta – ja on kyseenalaista saataisiinko sitä asuttavaa edes vuosisatojen ”terraformauksella” – mutta on se asuttavampi ja helpommin tilapäisoleskeltava kuin mikään muu aurinkokuntamme taivaankappale Maata lukuun ottamatta.

Kasvanut Mars-kiinnostus on herättänyt kiinnostusta myös Marsin kahta kuuta kohtaan. Phobos ja Deimos ovat ns. päällisin puolin jotakuinkin yhdentekeviä, pikkuruisia kivenmurikoita. Pitkään niitä on arveltu Marsin painovoimallaan kaappaamiksi asteroideiksi. Mars-lentojen (edes teoreettinen) mahdollisuus on kuitenkin tehnyt myös näistä klönteistä kiinnostavia: on spekuloitu ajatuksella, että kuita voitaisiin käyttää Mars-lentojen tukikohtina: laskeutumisen ja nousemisen kannalta lähes painovoimaton ja täysin ilmakehätön, parinkymmenen kilometrin paksuinen klöntti on paljon näppärämpi kuin täysikokoinen planeetta, jolla on sentään (sisemmän aurinkokunnan mittakaavassa) aikamoisen paksu ilmakehä perin puoleensavetävän gravitaatiokentän lisäksi. Muun muassa Eurooppalainen Mars Express -luotain on tutkinut itse Marsin ohella visusti myös kuita, ja havaintojen mukaan perinteikäs asteroidikaappausteoria alkaa vaikuttaa epätodennäköiseltä. Tällä hetkellä vaikuttaa todennäköisemmältä, että Marsiin on joskus kauan sitten iskeytynyt joku isommanpuoleinen möykky – niitä liikkui täällä paljon aurinkokunnan varhaisvaiheissa – ja täräyksen kiertoradalle lennättämä roju kasautui sittemmin kahdeksi pieneksi kuuksi. Samantapainenhan on nykyään suosituin oman Kuumme syntyselitys, tosin Maahan törmännyt kappale lienee ollut aika paljon isompi: ehkä jopa Marsin kokoinen.

Phobos kuitenkin herättää yhä enemmän hämmennystä, mitä enemmän sitä tutkitaan. Sinänsä vaatimattomaan kokoon nähden sen massa näyttäisi olevan vieläkin vaatimattomampi. Onkin ruvettu arvelemaan, että Phobos saattaisi olla (osittain) ontto. Siellä saattaisi olla monenlaisia onkaloita kuin pesusienessä. Ja vaikuttaisi ihan mahdolliselta, että osa näistä onkaloista saattaisi kyetä säilömään sisällään kaasuja, kuin mikäkin paineilmasäiliö. Tämä taas on saanut jotkut spekuloimaan – kuten Daily Galaxy -verkkolehti kirjoittaa – että Phobos ei olisikaan mikään oikea kuu. Entä jos se onkin jonkinlaisen muinaisen avaruusaluksen hylky?

Ensi vuonna laukaistaan venäläinen robottiluotain Phobos-Grunt, joka kertoo epäilemättä lisää, jahka tavoittaa aikanaan kohteensa. Ja ei, minä en laita tähän loppuun sitä elokuvasitaattia. Uskon, että se raksuttaa mielessäsi jo ilman keinotekoista apuakin.

___

* Kuusta viime vuosina löydetty vesi aiheuttaa muuten ongelman eräälle pitkäaikaiselle suunnitelmalle: kaksoisplaneettamme ei olekaan ihanteellinen paikka pystyttää teleskooppeja, jotka voisivat (Hubble-satelliitin tavoin) havainnoida maailmankaikkeutta ilman että (Maan) ilmakehä häiritsee. Jos Kuussa on vettä, sitä myös haihtuu Kuusta, joten Kuulla on jonkinlainen vesihöyry-kaasukehä ainakin silloin tällöin. Ja ”silloin tällöin” on oikeastaan vielä pahempi vaihtoehto kuin ”aina”, koska satunnaishäiriöitä on vaikeampi ottaa huomioon laitteiden käyttöä suunniteltaessa tai havaintoja tulkitessa.

Orionin oikullinen olkapää

Jos minun pitäisi nimetä suosikkitähdistöni, valinta Härän ja Orionin välillä olisi perin vaikea. Molemmat ovat näyttäviä ja helposti tunnistettavia talvisen etelätaivaan tähdistöjä, molemmissa on paljon kiinnostavaa: Härässä Äyriäissumuna (tai nykyään pikemminkin Rapusumuna) tunnettu vuoden 1054 supernovan jäännös sekä Hyadien ja Plejadien (Seulasten) kauniit avoimet tähtijoukot, Orionissa tietenkin Orionin kaasusumu. Ja Betelgeuze.

Jahka talvipimeät taas koittavat, mene pimeään paikkaan, katsele eteläiselle taivaalle ja etsi silmiisi Orionin tähdistö. Se on kirkkaalla ilmalla helposti havaittava valtava tiimalasikuvio, jonka ”vyötärön” muodostaa kolme miltei suorassa rivissä olevaa tähteä. (Näiden alapuolella roikkuu himmeämpien tähtien jono, jonka keskivaiheilla erottuu paljain silminkin juuri ja juuri jonkinlainen epämääräinen, valjusti valaiseva läikkä. Se on M43 eli Orionin sumu. Vyötärö ja roikkuva osa tunnetaan suomalaisessa perinteessä Väinämöisen viikatteena.)

α Orionis, tiimalasin vasemmassa yläkulmassa, tunnetaan paremmin arabialaisperuisella nimellä Betelgeuze eli ”metsästäjän olkapää” tai ”keskeisen käsi”. (Jokseenkin kaikkien kirkkaiden kiintotähtien erisnimet ovat arabialaisperuisia, koska keskiajan arabikulttuuri loi tukevan tieteellisen perustan tähtitaivaan järjestelmälliselle kartoitukselle.) Betelgeuze on helppo tunnistaa. Se on kirkas ja silminnähden punertava. Se kuuluu niin sanottuihin ”punaisiin ylijättiläisiin”. Sen läpimitta on samaa kokoluokkaa kuin Jupiterin radan halkaisija (jos tähtien kaltaisten kaasupalleroiden kohdalla on mielekästä puhua läpimitasta), sen pintalämpötila on tähdeksi varsin alhainen (kolmisentuhatta astetta) ja se on elämänsä ehtoossa. Itse asiassa se on aivan finaalissa, vetämässä viimeisiä henkäyksiään. Eikä noin iso tähti luovuta millään hitaalla kitinällä, vaan hillittömällä kertarytinällä, jota kutsutaan supernovaksi. Koko tähti kirjaimellisesti räjähtää. Jos koko höskä ei hajoa täysin olemattomiin, sen ytimestä muodostuu musta aukko.

Mainiota Bad Astronomy -blogia pitävä tähtitieteilijä Phil Plait on törmännyt nettijuoruun, jonka mukaan Betelgeuze olisi räjähtämässä aivan näinä päivinä, että viime aikojen havainnot olisivat osoittaneet tähden muuttuneen epästabiiliksi ja epäsymmetriseksi. Samojen juorujen mukaan supernova olisi viikkojen ajan yhtä kirkas kuin oma Aurinkomme, joten tiedossa olisi todella kirkkaita kesäpäiviä (jos iso B posahtaa nyt kesällä) tai yöttömiä öitä syksyllä tai talvella (jos posahdus on myöhässä). Supernovasta tulviva muukin säteily saattaisi aiheuttaa ongelmia planeettamme kasvi- ja eläinkunnalle.

Astronomi-Plait tarjoaa jäitä hattuun. Betelgeuze on kuudensadan valovuoden päässä, melkoisen lähinaapurustossa tähtitieteen kannalta katsottuna, mutta yhtä kaikki niin kaukana, ettei säteilyn määrä oleellisesti lisäänny meidän kulmillamme. Supernova tuskin on täysikuuta kirkkaampi: se näkyy päivällä, mutta ei mitenkään suunnattoman kirkkaana. (Mahdollisista kuutamoöistä tulee kyllä muutamaksi viikoksi tavallista valoisampia.) Ja, ennen kaikkea: kyllähän Betelgeuze räjähtää kaiken tietomme mukaan tuossa tuokiossa, mutta tähtitieteen ”tuossa tuokiossa” voi tarkoittaa yhtä hyvin ensi vuosituhannella kuin ensi viikolla. Tai parinsadantuhannen vuoden päästä. Nettijuorujen väittämä epästabiilius ei ole (luultavasti) sen kummempaa kuin mitä isolta Beeltä on totuttu näkemään viimeisten sadan vuoden aikana: se on tiedetty muuttuvaksi tähdeksi jo pitkään. Epäsymmetrisyys taas on varsin katteetonta epäselvän kuvan tulkintaa.

Silti: Orionin olkapäätä kannattaa tarkkailla. Jonakin päivänä se posahtaa, ja silloin on näkyvillä jotakin, jollaista näillä kulmilla ei nähdä kuin keskimäärin kerran muutamassa sadassa vuodessa.

… it’s gas–gas–gas!

Vaikuttaisi siltä, että Aurinkokuntamme on sadan vuoden päästä törmäämässä  kymmenen valovuoden läpimittaiseen kaasupilveen. Pilven lämpötila on miljoonia asteita.

Paniikki!!!

… ehkei nyt sentään. Ensinnäkin kyse on Science Dailyn julkistama teoria eräistä viime vuosina tehdyistä, muuten hieman hankalasti selitettävistä havainnoista. Joten ensimmäisen kappaleen jokaisen verbin yhteyteen pitäisi lisätä sana ”ehkä” tai ”kenties”.

Toiseksi: kyse on tähtienvälisestä kaasupilvestä, mahdollisesti miljoonien vuosien ikäisestä supernovajäänteestä, juuri sellaisesta, jossa meidän oma Aurinkokuntammekin on luultavasti joskus syntynyt. Vaikka tähtienvälinen kaasu onkin tiheämpää tavaraa kuin tähtienvälinen avaruus keskimäärin, se on silti harvempaa kuin paraskaan tyhjiö, jota Maapallolla on mahdollista saada aikaiseksi. Ja harvempaa kuin planeettainvälinen avaruus Aurinkokuntamme sisällä. Luultavasti Aurinkokunta solahtaa pilven läpi pikku hiljaa kuin mikäkin kosminen tykinkuula ilman halki. Niin harva tavara ei pysty nostamaan lämpötiloja Maassa. Ns. kosminen säteily voi kyllä lisääntyä, joten avaruuslentäjät on suojattava entistäkin paremmin.

Olisi kiinnostavaa kyllä tietää, riittääkö Auringon valo valaisemaan kaasusumua sellaiseksi heijastussumuksi, jota jonkun toisen tähden ympärillä kiertävän planeetan astronomit ihailevat teleskoopeillaan (tai mitä siellä päin sitten käytetäänkään).

Luonnonlaki ennen meitä syntynyt…?

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.