3. Kaiken alku

Tästä eteenpäin kaikki on tunnettua ja selvää.

Sekunnin miljoonasosa sitten alkuräjähdyksessä syntynyt maailmankaikkeus on suunnilleen aurinkokunnan kokoinen pallo. Se on täynnä raivoisasti kiehuvaa kuumaa hiukkaspuuroa, jonka lämpötila on kymmenen biljoonaa astetta ja tiheys melkein triljoona grammaa kuutiosenttimetrissä. Se laajenee miljoona kertaa valoa nopeammin, ja omia luonnonlakejaan nöyrästi noudattaen jäähtyy ja harvenee laajetessaan. Sekunnin kuluttua kosmoksen halkaisija on tuhatkertaistunut, sen lämpötila on laskenut tuhannesosaan ja sen tiheys on enää vaivaiset satatuhatta kertaa veden tiheys.

Tähän kosmisen elokuvan trailerin yksityiskohtiin on vielä syytä palata, mutta mennään nyt ensin itse pääasiaan. Eikö tämä ole aivan järjetöntä höpötystä? Mikä mieletön hybris saa tähtitieteilijät kuvittelemaan, että he voivat edes tietää maailmankaikkeuden synnystä, vielä vähemmän kädet huolettomasti taskussa selittää sen yksityiskohtia. ”Sekunnin miljoonasosa”, joopa joo. Ei se mitään; ei itse Einsteinkaan tahtonut moiseen aluksi uskoa. Useimpien muiden tutkijoiden tavoin hän ajatteli, että maailmankaikkeus on ollut aina olemassa.

1800-luvun puolessavälissä fyysikot alkoivat hoksata saman, mitä jokainen tavallinen ihminen oli aina tiennyt: ajan mittaan kaikki menee päin prinkkalaa. Alun perin koneinsinöörien tarpeisiin kehitetyn lämpöopin, termo­dynamiikan, toisen pääsäännön mukaan suure nimeltä entropia kasvaa kaiken aikaa: kaikki rapautuu, hajoaa, järjestys muuttuu epäjärjestykseksi ja kuuma kylmäksi. Vain ihmiset koneineen saattavat hetkeksi kääntää tapahtumien suunnan. Tähdet säteilivät lämpöään kylmään kosmokseen, ja ajan mittaan niidenkin täytyi siksi jäähtyä. Alettiin puhua universumin lämpökuolemasta, ajasta käsittämättömän kaukaisessa tulevaisuudessa, jolloin maailmankaikkeus olisi kuin hylätty talo, jossa viimeinenkin uuni on kylmennyt ja kaikki pysyy samassa muuttumattomassa lämpötilassa, iankaikkisesta iankaikkiseen. Mitään ei enää tapahdu, koska missään ei ole uuden energian lähdettä. Jotkut myös vilkaisivat olkapäänsä ylitse taaksepäin: jos kosmos oli väistämättömästi sammumassa, niin eikö sen ollut joskus muinaisuudessa myös täytynyt syttyä loistoonsa? Teologit myhäilivät tyytyväisinä: mitäs me sanoimme.

Luonnontieteilijät ovat yleensä erinomaisen haluttomia sekaantumaan mihinkään, joka edes haiskahtaa teologialta tai filosofialta; ehkäpä juuri sen vuoksi oikeastaan yksikään 1800-luvun tähtitieteilijä ei pohtinut vakavissaan maailman syntymistä. Vaikka sellainen olisi joskus tapahtunutkin, niin se oli sekä ihmisen käsityskyvyn että hänen havaintojensakin ulottumattomissa, ja siksi hyödytöntä spekulaatiota. Sitä paitsi, mitä maanpäällinen insinööritiede saattoi sanoa mittaamattoman suuresta avaruudesta? Varmaankin oli olemassa keino, jolla yhä uusia tähtiä syttyisi loistamaan kuolleitten tilalle ikuiseen ja muuttumattomaan maailmankaikkeuteen. Entropiasta viis.

Loppujen lopuksi kyse oli mielikuvituksen puutteesta. Kun ei osattu kuvitella maailman alkua (paitsi Raamatun tarjoamin termein), tuudittauduttiin uskoon, että kyllä tässä vielä jotain vaihtoehtoja keksitään. Niin ajatteli Einsteinkin, ja väänsi väkisin suhteellisuusteoriansa yhtälöt sellaiseen muotoon, että ne kuvasivat staattista, ikuista ja muuttumatonta kosmosta.

Sitten, 1920-luvun kuluessa, tähtitieteilijät alkoivat huomata, että vastikään toisiksi suunnattomiksi, oman Linnunratamme kaltaisiksi tähtijärjestelmiksi tunnistetut galaksit näyttivät lähes kaikki olevan liikkumassa meistä poispäin. Lopulta lakimiehestä tähtitieteilijäksi kääntynyt Edwin Hubble keräsi omat ja muiden havainnot yhteen, ja totesi vuonna 1929, että katsoipa mihin suuntaan tahansa avaruutta, loittonemisnopeus riippui suoraan etäisyydestä: miljoonan valovuoden päässä oleva galaksi liikkui tietyllä nopeudella, kymmenen miljoonan päässä oleva kymmenen kertaa nopeammin. Säännönmukaisuutta alettiin sanoa Hubblen laiksi.

Hubble itse oli, kenties lakimiestaustansa ansiosta, elämänsä loppuun saakka kummallisen varovainen hyväksymään sitä tosiasiaa, joka oitis valkeni lähes kaikille muille, Einstein mukaan luettuna: galaksit eivät todellisuudessa liikkuneet mihinkään, vaan itse maailmankaikkeus, tyhjä tila galaksien välissä, laajeni.

”Alkuräjähdys” on todella huono nimitys maailmankaikkeuden synnylle. Tasaisin välein joku Havukka-ahon ajattelija lähettää minulle oman maailmanselityksensä, jossa galaksit ”alkuräjähdyksen” voimasta lentävät pois jostain avaruuden pisteestä, aivan samoin kuin maanpäällisessä räjäytyksessä. Koulumatematiikalla, tai vaikka vain piirtelemällä pisteitä paperille, on helppo osoittaa, että vaikka miten koettaisi järjestellä panostustyöt, lopputuloksena ei ole havaitun kaltainen kosmos, jossa galaksit ovat jakaantuneet tasaisesti ympäri avaruutta ja Hubblen laki pitää paikkansa. (Konstapylkkäset, säälikää vanhaa miestä älkääkä enää lähettäkö näitä yritelmiä minulle!)

Ison pamauksen sijaan kannattaa ajatella mummon rusinapullaa, joka paisuu uunissa. Kymmenessä minuutissa se on paisunut kaksinkertaiseksi. Asbestipukuinen urhea muurahais-Einstein mittailee rusinoiden välimatkoja, ja keksii Hubblen lain: aikaisemmin sentin päässä toisistaan olleet rusinat ovat nyt kahden sentin päässä, kahden sentin päässä olleet neljän sentin päässä, ja niin edelleen. ”Rusinat eivät liiku mihinkään, mutta taikina itse laajenee”, julistaa hän uutta pullakosmologiaansa. (Muuten, jos rusina liikkuu mummon pullassa, sitä ei kannata syödä.)

Galaksit eivät liiku mihinkään, mutta avaruus itse laajenee. Maailmankaikkeus on kuitenkin hieman hankalampi kapistus kuin rusinapulla, koska se on neliulotteinen. Siksi sillä ei ole keskipistettä eikä reunoja kuten kolmiulotteisella pullalla, ja siksi se ei myöskään laajene mihinkään. Ja siksi, koska edes Einstein ei osaa ajatella neliulotteisesti, kosmoksesta on aina välillä pakko puhua joko matematiikan tai vertauskuvien kielellä.

Mutta nyt takaisin aikojen alkuun. Mistä tiedän, että alkuräjähdys on tapahtunut?

Seison radan varressa sata kilometriä etelään Kajaanin rautatieasemalta ja katselen, kuinka tavarajuna jyristää ohi. Mittaan sen nopeuden: viisikymmentä kilometria tunnissa. Kiskot vievät vain Kajaaniin, eikä minun tarvitse olla mikään ajatusten Aurajoki päätelläkseni, että juna lähti liikkeelle Kajaanista parisen tuntia sitten. Jos niin ei ole asian laita, jotain todella kummaa on tapahtunut matkan varrella.

Seison tumman tähtitaivaan alla ja katselen, kuinka miljardin valovuoden, 9,5×1021 kilometrin, päässä oleva galaksi kiitää suoraan minusta poispäin 22 000 kilometrin sekuntinopeudella. Kolmetoista ja puoli miljardia vuotta sitten sen on täytynyt olla sangen lähellä minua, kuten on täytynyt olla aivan vastakkaisessa suunnassa olevan galaksinkin. Alkuräjähdys. Jos niin ei ole asian laita, jotain todella kummaa on tapahtunut matkan varrella.

Vaikka selkein todistus siitä, että maailmalla on ollut alkunsa, on näin yksinkertainen, se ei vielä riitä. Kuka tahansa etevä lakimies, vaikkapa herra Hubble itse, pystyisi saamaan jutun raukeamaan oikeudessa, joko esittämällä vaihtoehtoisia selityksiä havainnoille ja mittauksille, tai osoittamalla, että todisteluketjussa voi olla aukkoja. Kaikkein vakavimmissa rikosasioissa, kuten murhajutuissa, vaaditaan todella vahvoja todisteita – eihän edes syytetyn oma tunnustus aina riitä tuomion langettamiseen – ja nyt on kyseessä keisseistä suurin ja vakavin. Missä itse maailmankaikkeus oli teon tapahtumahetkellä, lokakuun 22. päivän iltana vuonna –13 700 000 000?

Oikeutta käytiin vuosikymmeniä. Entäpä jos valo väsyy matkalla ja näyttää siksi punaisemmalta, tai sille tapahtuu jotain muuta kummallista? Kenties luonnonlait ovat erilaisia aikojen ja avaruuksien syvyyksissä? Mitä jos avaruus laajenee, mutta siihen syntyy koko ajan uutta ainetta ja energiaa? Lannistumaton puolustus käytti puheenvuoron toisensa jälkeen, oikeudenkäynti keskeytettiin vastaväitteiden tutkiskelun ajaksi, ja kun ne oli punnittu ja köykäiseksi havaittu, jatkettiin taas. Kuusikymmentäluvun puolessavälissä tuomarin nuija kopahti lopulta pöytään: syyllinen. Oikeus katsoi näytetyksi toteen, että maailmankaikkeus oli ollut läsnä alkuräjähdyksessä. Vuosikymmenien aikana syyttäjä oli onnistunut hankkimaan vahvaa uutta näyttöä, joka lopulta ratkaisi tuloksen.

Seison taas radan varressa Kajaanin junaa katselemassa, mutta nyt minulla on apukeino: 800 metrin korkeudessa yläpuolellani leijuu kuumailmapallo, jossa apurini tarkkailee pohjoisen maisemaa. Hän ei näe aivan Kajaaniin saakka – metsäkumpare peittää tavara-aseman näkyvistä – mutta hän on onnistunut videoimaan junan lähes koko matkan viimeisen parin tunnin aikana. Kajaanista se lähti, ihan aikataulun mukaisesti.

Tähtitieteilijöillä on käytössään mainio aikakone, josta yleensä käytetään nimeä kaukoputki. Valon rajallisen vauhdin vuoksi näemme taivaan tähdet sellaisina kuin ne olivat kymmeniä tai satoja vuosia sitten, ja Andromedan galaksin kaksi ja puoli miljoonaa vuotta nykyistä nuorempana ja ehompana. Kaukaisista linnunradoista lähtenyt säteily tuo meille viestejä miljardien vuosien takaisesta menneisyydestä. Voimme kirjaimellisesti omin silmin nähdä muinaisuuteen.

Ja mitä näemme? Kosmoksen, joka on tiheämpi ja kuumempi kuin nykyinen, ja jossa galaksit ovat vasta syntymässä. ”Katsokaa näin paljon ajassa taaksepäin”, sanoivat galaksien nopeuksien mittaajat, ”ja näette maailmankaikkeu­den, jossa galaksit ovat näin paljon lähempänä toisiaan ja jonka lämpötila on näin paljon korkeampi.” Tämä oli se ratkaiseva todiste – aluksi radioteleskoopeilla hankittu – joka sai tuomarin julistamaan oikeudenkäynnin päättyneeksi. Alkuräjähdyksestä se lähti, ihan aikataulun mukaisesti.

Euroopan tähtitieteilijät ovat parhaillaan alkamassa rakentaa maailman suurinta kaukoputkea, jonka peilin – oikeastaan tuhannesta pienemmästä peilistä koostuvan mosaiikin – halkaisija on 39 metriä. Senaatintorin suurkirkko rappusineen mahtuisi mukavasti teleskoopin kupolin sisään. Yksi tärkeimmistä syistä miksi E-ELT, European Extremely Large Telescope, rakennetaan, on halu saada katseemme ulottumaan vielä hieman lähemmäs alkuräjähdystä, aikaan, jolloin ensimmäiset tähdet syttyivät loistamaan muutaman sadan miljoonan vuoden ikäisessä kosmoksessa.

Sitä kauempana ajassa ja avaruudessa ei ole mitään, mitä voisi tavallisilla kaukoputkilla katsella, vaikka niistä tekisi kuinka suuria; on vain tasaisesti jäähtyvää ja hiljalleen paakkuuntuvaa kaasua. Radioteleskoopilla sen sijaan näkee kauemmaksi, eikä siihen tarvita edes kirkon kokoisia vempaimia. Vuonna 1965 Arno Penzias ja Robert Wilson havaitsivat joka puolelta avaruutta tulevan outoa, tasaista radiokohinaa. Se oli kosmista taustasäteilyä, valoa ajasta, jolloin pelkästään kuumasta kaasusta koostunut maailmankaikkeus muuttui ensimmäistä kertaa säteilylle läpinäkyväksi. Matkalle lähtiessään se oli ollut hehkuvan kuuman kaasun säteilemää näkyvää valoa, mutta laajeneva maailmankaikkeus oli venyttänyt sen radiosäteilyksi.

Tulkoon valkeus, oli Luoja kenties sanonut aikojen alussa, mutta maailmankaikkeuden lamppu syttyi loistamaan sangen hitaasti. Fotoni, joka yritti viedä valon sanomaa eteenpäin, törmäsi oitis joka puolella oleviin vapaisiin protoneihin ja elektroneihin, ja siihen se matkanteko tyssäsi. Sadantuhannen vuoden ikäisessä maailmankaikkeudessa ei kerta kaikkiaan olisi pystynyt näkemään omaa nokkaansa pitemmälle. (On tosin pakko varoittaa, että silloinen maail­mankaikkeus oli sen verran kuuma paikka että sinne ei nokkaansa olisi muutenkaan kannattanut pistää.)

Kun aikaa oli kulunut neljäsataatuhatta vuotta, kosmos oli laajentunut ja jäähtynyt niin paljon, että protonit ja elektronit eivät enää käyneet liian kuumina. Ne tekivät sen, mitä rauhoittuneilla hiukkasilla on tapana tehdä: muodostivat kestävän parisuhteen. Ionisoitunut kaasu muuttui neutraaliksi vedyksi, ja fotonit pääsivät nyt kulkemaan kaikessa rauhassa suoraan eteenpäin vailla sinkkuhiukkasten jatkuvia iskuyrityksiä. 13,7 miljardia vuotta myöhemmin samaiset fotonit toivat Penziakselle ja Wilsonille viestin 380 000 vuoden ikäiseltä maailmankaikkeudelta. Hieman kauempaa lähteneet taustasäteilyn fotonit pommittavat juuri nyt meitä ja aiheuttavat osan kohinasta analogisessa viestinnässä.

Jenkkien COBE- ja WMAP-satelliittien radioteleskoopit ovat kartoittaneet koko taivaankannen ja havainneet, että jostain suunnasta tulee rahtusen enemmän säteilyä, jostain rahtusen vähemmän; nuoren maailmankaikkeuden kaasu ei ollut aivan tasaisesti jakaantunut avaruuteen. Jossain kaasua oli hieman tiheämmässä, vain yhden sadas­tuhannesosan verran tiheämmässä, mutta se riitti: kymmenien ja satojen miljoonien vuosien kuluessa kaasu alkaisi siellä luhistua tähdiksi ja galakseiksi.

WMAP-satelliitin koko taivaan kattava kartta kosmisesta taustasäteilystä on aivan kirjaimellisesti valokuva melkein vastasyntyneestä maailmankaikkeudesta: tältä se näytti, eikö olekin luttuinen? Suhteessa tilanne on sama, kuin jos minusta olisi otettu kuva Kemin keskussairaalassa viisitoista tuntia syntymäni jälkeen: siitä kuvasta on paljon helpompi päätellä, mistä ollaan peräisin. Ja samoihin aikoihin kun tämä kirja (toivottavasti) ilmestyy, julkistetaan ensimmäinen eurooppalaisen Planck-satelliitin ottama paljon tarkempi värikuva. Mitähän se potretti paljastaakaan sukuhistoriastamme?

Mutta, penää sinnikäs puolustusasianajaja. Neljäsataa­tuhatta vuotta on pitkä aika, eikä syyttäjä ole voinut esittää yhtäkään silminnäkijän havaintoa siitä, mitä päämieheni teki ennen kyseistä ajankohtaa. Eipä niin; meidän on turvauduttava aihetodisteisiin, mutta sangen vahvoihin sellaisiin, kun matkaamme taaksepäin kohti nollahetkeä.

Jossain Kajaanin junan oli täytynyt olla ennen kuin se ilmestyi näkyviin ensimmäisen vaaran takaa, ja jossain on myös kosmoksen täytynyt olla ennen kuin se alkoi loistaa valoa 400 000 vuoden ikäisenä. Jos oletamme, että maailmankaikkeus on pelannut reilua peliä myös menneisyydessä (tai, vaihtoehtoisesti, että luojajumala ei ole aivan toivoton kujeilija), voimme päästä paljon lähemmäksi nollahetkeä.

Annetaan fysiikan opiskelijalle kuuma kaasupallo, lämpötila muutama tuhat astetta, ja kysytään, mitä tapahtuu jos sitä aletaan puristaa kasaan yhä pienemmäksi ja pienemmäksi. Kaasu kuumenee, hän vastaa, ja tietysti se muuttuu koko ajan myös yhä tiheämmäksi. Kun lämpötila on noussut riittävän suureksi, kaasu ionisoituu; vielä suuremmaksi, ja itse atomitkin hajoavat protoneiksi, neutroneiksi ja elektroneiksi. Ei mitään ongelmaa, olemme edelleen yliopistofysiikan ensimmäisten kurssien oppimäärän piirissä ja tunnemme hyvin ne lait, joita luonto noudattaa.

Supernovina räjähtäneiden jättiläistähtien jäännöksissä, neutronitähdissä, aineen tiheys on 1015 grammaa kuutiosenttiä kohden. Sokeripala neutronitähden sisusta painaa miljoonia tonneja. Maapallolta emme moisia olosuhteita löydä, mutta neutronitähdistä tekemiemme havaintojen perusteella uskomme ymmärtävämme kohtalaisen hyvin, miten niin tiheä aine käyttäytyy. Hieman ennen kuin supernova räjähti, lämpötila sen keskustassa nousi miljardeihin asteisiin; sekin on hallinnassamme nykyisen fysiikan keinoilla. Olemme nyt olosuhteissa jotka vallitsivat muutaman sekunnin miljoonasosan ikäisessä maailmankaikkeudessa. Hiukkasfyysikkojen LHC-kiihdyttimessä toisiinsa törmäävät protonit muodostavat hetkeksi vieläkin tiheämmän ja kuumemman kvarkki- ja gluonipuuron, joka ainakin joiltain osin jäljittelee oloja vain sekunnin biljoonasosa alkuräjähdyksen jälkeen. Koko nyt näkyvä maailmankaikkeus oli silloin vain muutaman sadan miljoonan kilometrin kokoinen.

Mutta biljoonasosasekunnistakin on vielä iäisyys nollahetkeen, itse alkuräjähdykseen. Einstein selitti aikanaan pilke silmäkulmassa ajan suhteellisuutta seuraavasti: ”Laita kätesi kuumalle liedelle minuutiksi, ja se tuntuu tunnilta. Istu kauniin tytön kanssa tunti, ja se tuntuu minuutilta.” – Nykyisessä kylmässä maailmassa sekunti on lyhyt aika, mutta vastasyntyneen kosmoksen äärimmäisessä kuumuudessa sekunnin biljoonasosaan saattoi mahtua enemmän tapahtumia kuin koko sitä seuranneisiin vuosimiljardeihin. (Itse asiassa hiukkaskosmologien mielestä mitään erityisen mielenkiintoista ei ensimmäisen biljoonasosasekunnin jälkeen ikinä enää tapahtunutkaan.)

Mitä sitten tuona aikana tapahtui? Lukemattomia tieteellisiä julkaisuja ja paksuja kirjoja on kirjoitettu siitä, mutta tyly totuus on, että emme tiedä. Olemme alueella, josta meillä ei ole havaintoja eikä yleisesti hyväksyttyjä teorioita. Yleinen suhtellisuusteoria sanoo yhtä, kvanttifysiikka toista, ja kolmatta teoriaa ei ole, kaikista tyrkky-einsteineista ja pikkubohreista huolimatta. Kenties jokin pani hyvin nuoren kosmoksen laajenemaan inflatorisesti, kasvamaan käsittämättömän pienestä käsittämättömän suureksi – en edes yritä heitellä tähän lukuja, joiden rinnalla ne kuuluisat tähtitieteelliset luvutkin nyykähtäisivät omaan mitättömyyteensä. Kenties joku veti hätäjarrusta ennen kuin kaikki luhistui olemattomiin, ja edellisen maail­mankaikkeuden supistuminen kääntyi uuden – meidän – maailmankaikkeutemme laajenemiseksi. Kenties, kenties.

Sen verran ainakin tiedämme, että jos päädytään lähemmäs kuin 10–43 sekuntiin nollahetkestä, itse aika ja avaruus, maailmankuvamme ja fysiikan teorioittemme peruspilarit, lakkaavat olemasta – tai ainakin tekevät keskenään jotain, josta on parempi olla puhumatta mahdollisesti lasten käsiin päätyvässä kirjassa. Tiedollamme on rajansa, ainakin toistaiseksi. Emme tiedä, miksi ja miten maailmankaikkeus vaivautui olemaan olemassa, emmekä sitä, mitä se teki ollessaan tomuhiukkasta pienempi.

Tässä vaiheessa on pakko pysähtyä ja vetää henkeä. Maail­masta tuskin löytyy heimoa tai kulttuuria, jolla ei olisi ollut omaa luomismyyttiään, suurta tarinaa siitä, mistä kaikki on tullut. Olipa impi, ilman tyttö, kave luonnotar korea. Alussa Jumala loi taivaan ja maan. Silloin ei ollut ei-olevaa eikä olevaa. Aikojen alkua vallitsi Ymir; ei hiekkaa, ei merta, ei suolavettä, ei maata alla, ei taivasta yllä, oli suunnaton kita, ruohoa ei ollut. Tiedämmekö me nyt todella, miten maailma syntyi – tai ainakin mitä se teki heti synnyttyään – vai onko kyseessä vain vielä yksi myytti, tällä kertaa tieteen meille tarjoama myytti? Onko alkuräjähdys totta?

No, ihan varmasti tottahan ei loppujen lopuksi ole juuri muu kuin että 1+1=2, ja sekin vain sen vuoksi, että niin on sovittu. Kuten aikaisemmin nähtiin, jopa koko maailman olemassaoloa on mahdollista epäillä, ja siinä samalla menee roskikseen yksi alkuräjähdyskin. Mutta ollaan vähän vaatimattomampia, ja rajataan tosi tarkoittamaan sitä, mitä se ei-filosofisessa arjessammekin tarkoittaa: jotain, mitä kukaan järkevä, asiasta hyvin perillä oleva ihminen ei epäile. Suomi itsenäistyi vuonna 1917 – totta. Söin juuri äsken voileivän, jonka päällä oli virolaisia säilykesardiineja – totta (vaikka kukaan paitsi minä ei tätä todeksi tiedäkään). Maa kiertää Aurinkoa – totta. Jotain, jota meillä on tapana kutsua alkuräjähdykseksi, tapahtui miljardeja vuosia sitten – – totta.

Itseltään Platonilta on lähtöisin määritelmä, joka edelleenkin sopii hyvin tieteellisen tiedon kuvaamiseen: tieto on hyvin perusteltu, tosi uskomus. Kaikkea on mahdollista epäillä (ehkä koko juttu Suomen itsenäistymisestä onkin vain historiallinen salaliitto?), mutta jossain vaiheessa alkuperäinen oletus, teoria, uskomus, miksi sitä sitten kutsuukin, on saanut taakseen niin paljon vahvistusta, että ei enää ole järkevää epäillä sitä.

Vaadittaisiin todella paljon, jos maailma ei olisikaan toistakymmentä miljardia vuotta sitten alkanut laajeta hyvin pienestä, tiheästä ja kuumasta alkutilasta. (Muotoilin tämän nyt tarkoituksella kieli keskellä suuta, koska siitä nollahetkestä meillä ei ole tietoa.) Mitä vaadittaisiin? Pitäisi osoittaa, että maailmankaikkeus ei laajenekaan. Pitäisi osoittaa, että Einstein teorioineen oli ihan pihalla. Pitäisi selittää, mistä muualta kuin aikojen alusta kosminen taustasäteily voi tulla. Pitäisi selittää, miksi miljardien vuosien päässä oleva maailmankaikkeus näyttää nuoremmalta kuin nykyinen. Vuosikymmenestä toiseen tutkijat ovat parhaan kykynsä mukaan epäilleet kaikkia näitä, ja monia muita, todisteita alkuräjähdyksestä, ja koettaneet löytää vaihtoehtoisia selityksiä – turhaan.

Oikeastaan ainoa vaihtoehto alkuräjähdykselle on se, että meitä huijataan oikein kosmisessa mittakaavassa.

Keskiajan teologit kiistelivät siitä, oliko Aatamilla napaa. Eihän hänellä sitä olisi pitänyt olla, koska ei ollut putkahtanut maailmaan sittemmin normaaliksi käyneellä tavalla, mutta toisaalta oli mahdotonta ajatella, että ihmisistä ensimmäinen olisi ollut epätäydellinen. Lopulta päädyttiin siihen, että Jumala oli luonut maailman näyttämään vanhalta: eläimet olivat täysikasvuisia, puilla oli vuosirenkaat ja Aatamilla napa heti alusta alkaen.

Luoja olisi epäilemättä halutessaan voinut luoda koko maailmankaikkeuden näyttämään vanhalta, mutta miksi moinen huijaus? Tällaisesta olettamuksesta on myös vain pieni askel viimetorstailaisuuteen: itse asiassa maailma luotiin vasta viime torstaina, me vain saimme kummilahjaksi tekomuistot aikaisemmasta ajasta. Yhden sortin solipsismia tämäkin, yhtä mahdotonta kumota ja yhtä hedelmätöntä. Eiköhän sovita, että alkuräjähdys tapahtui aivan oikeasti, vaikka yksityiskohdat ovatkin vielä avoimia?

Entäpä se luoja, maailmankaikkeuden synnystä vastuussa oleva korkeampi olento? On selvää, että sotkanmunat, Ymirit ja maailman vain muutama tuhat vuotta sitten luoneet jumalolennot ovat poissa pelistä, jos nyt sitten koskaan varteen otettavia pelaajia ovat olleetkaan. Mutta koska mikään ei voi syntyä tyhjästä, tyystin vailla mitään syytä tai edeltävää tapahtumaa, eikö alkuräjähdykselläkin täydy olla aiheuttajansa – Jumala? Näinhän uskonnolliset kirjoitukset yksi toisensa jälkeen meille sanovat.

Pitkäaikainen keskustelukumppanini, emerituspiispa Juha Pihkala, on innokas tähtitieteen harrastaja, joka usein tuntuu olevan minua itseäni paremmin selvillä tuoreimmista taivaan uutisista. Hän on, kuten minäkin, välillä kauhistunut ja välillä huvittunut fundamentalisteista, jotka väkisin haluavat ymmärtää Genesiksen kirjaimellisena kuvauk­sena kuusi päivää kestäneestä luomisesta muutamia vuosituhansia sitten, ja sen vuoksi joutuvat kieltämään suuren osan modernin tieteen tuloksista. Juha ei näe tällaisessa tiedon kavahtamisessa mitään järkeä:

”Kristilliseen uskoon nimittäin sisältyy olennaisena vakaumus, että koko kosmos on Jumalan luoma – millaisena prosessina se sitten konkreettisesti onkin syntynyt. Korostan sanaa että, koska kaiken muun on jäätävä inhimillisen tiedonhankinnan varaan. Jos siis maailma on Jumalan luoma, kuten uskon, niin mikään, mitä vaikkapa avaruustähtitiede saa selville, ei kai voisi periaatteessa uhata tätä uskoa. – – Jos nyt kirjoitettaisiin uusi luomisker­tomus, sen puitteet syntyisivät niistä näköaloista, joita tänään pidetään todellisuutta vastaavina. Mutta luomiskertomuksen il­moitussisältö ei ole kosmologisissa faktoissa, vaan siinä tavassa, miten siinä hahmotetaan ihmisen suhde Jumalaan, toisiin ihmisiin ja maailmaan. Juuri se on sitä ainesta, mitä en voi tieteellisellä työskentelyllä selvittää. Sitä ei kosmos huuda eikä edes kuiskaa.”

Olen aivan samaa mieltä. Jos Jumala on olemassa, Hän on näköjään päättänyt luoda kosmoksen alkuräjähdyksen kautta, kvarkkipuuroineen kaikkineen. Meillä luoduilla tuskin on siihen nokan koputtamista. Mutta täytyykö Jumalan olla olemassa?

On turha kainostella: moni kosmologi on ollut ihastunut ikuisen maailmankaikkeuden ajatukseen, koska silloin ainakin olisi päästy kertaheitolla eroon siitä epäilyttävästä ”luomisesta”. Myös sykkivä maailmankaikkeus, jossa luhistuminen kääntyy uudeksi laajenemiseksi ja kosmos pomppii ikuisesti ylös ja alas kuin kumipallo, poistaisi korkeampien voimien tarpeen. (Tietysti silloinkin voisi väittää, että on olemassa ikuisuuttakin suurempi ikuisuus, aivan kuten matematiikassa on olemassa äärettömyyttäkin suurempia äärettömyyksiä. Vaikka Jumala ei olisi välttämätön, hän on aina mahdollinen, ainakin jos niin haluaa ajatella ja uskoa.)

Mutta ikuista maailmankaikkeutta ei nykyisen tiedon valossa näytä olevan tarjolla. Ikuisuus tosin jatkuu toiseen suuntaan pimeän energian työntäessä kosmosta loputtomaan laajenemiseen, mutta alussa oli alkuräjähdys. Iso pamaus. Luominen. Nollahetki. Tulkoon valkeus ja niin päin pois. Jumala?

Ei välttämättä. Lähes kaksikymmentä vuotta sitten Kari Enqvist ja Jukka Maalampi julkaisivat kirjan, jonka nimeksi he olivat hieman uhmakkaasti antaneet Tyhjästä syntynyt: Nykytieteen käsitys maailmankaikkeuden rakenteesta. Sen ensimmäiset lauseet kertoivat, mistä oli kyse: ”’Kaikki alkoi tyhjästä’, julistaa amerikkalainen fyysikko Alan Guth. Tämä on eräs mahdollisuus, jota maailmankaikkeuden syntyä tutkivat tiedemiehet vakavasti pohtivat. Ovatko Maa ja Aurinko, miljardit tähdet ja galaksit, koko monimuotoinen luonto vain seurausta olemattomuuteen syntyneestä pienestä häiriöstä?”

Kahdeksankymmentäluvulla kosmologit olivat lopultakin ryhdistäytyneet ja alkaneet ajatella vakavissaan nollahetkeäkin. Siellähän se oli, kaiken alku, ei sitä voinut loputtomiin väistellä, vaikka alkuräjähdyksen teoria pyrkikin kuvaamaan vain tapahtumia nollahetken jälkeen. Mutta mitkä sanat tai matematiikka pystyisivät kuvaamaan tapahtumaa, jota ennen ei ollut mitään, ei aikaa, ei paikkaa, ei ainetta, ei edes ei-olevaa? Eivät mitkään – tai ainakaan en tiedä kenenkään siinä onnistuneen. Silloin olisi vain todettava Rigvedan sanoin:

Hän, josta tämä luominen on kehittynyt,
tekipä hän sen tai ei –
joka on tämän kaiken tarkkailija korkeimmassa taivaassa,
hän yksin tietää sen,
tai ehkäpä hänkään ei tiedä.

Mutta on toinenkin mahdollisuus. Jospa maailmankaikkeus nimestään huolimatta ei olekaan maailman kaikkeus, vaan vain pieni paikallinen ilmiö, osa suurempaa kaik­keutta: multiversumia. Sellaista ajatushyppyä ei ole kovin vaikea tehdä. Yleisin kysymys, mitä minulle – ja varmaan jokaiselle kosmologian popularisoijalle – esitetään, on mihin se maailmankaikkeus oikein laajenee, tai vaihtoehtoisesti, mitä on sen ulkopuolella. Perinteinen oppikirjavastaus on, että se ei laajene mihinkään, koska sen ulkopuolella ei ole mitään. Se on aivan totta; neliulotteinen kosmos ei tarvitse ympärilleen viidettä ulottuvuutta, ”tilaa”, jossa se on ja johon se laajenisi.

Tämä on taas niitä kohtia, joissa arkijärki nyrjähtää; kun edes neliulotteinen todellisuus ei mahdu kalloon, niin vielä vähemmän viisiulotteinen. Mutta yritetään taas kerran analogian avulla. Ota käteesi aivan tavallinen paperiarkki. Tarkkaan ottaen se on tietysti kolmiulotteinen kappale, koska sillä on oma paksuutensa, mutta kuvittele paperi äärettömän ohueksi, kaksiulotteiseksi pinnaksi. (Äärettömän ohut paperihan toimii periaatteessa aivan yhtä hyvin kuin paksumpikin, pinta mikä pinta.) Missä paperi on? No, tässä kolmiulotteisessa huoneessa tietysti. Paljonko se vie huonetilaa? Jos olet ottanut käteesi tavallisen aanelosen, sen pinta-ala on 297 x 210 neliömillimetriä ja tilavuus – nyt tarkkana – 297 x 210 x 0 kuutiomillimetriä, koska oletimme sen äärettömän ohueksi. Eli paperi ei vie lainkaan tilaa, ei vaikka se laajenisi aanelosesta aakolmoseksi ja äärettömän suureksi. Mihin se sitten kolmiulotteista huonetta tarvitsee? Aivan oikein, ei mihinkään. Kaksiulotteinen pinta voi aivan mainiosti olla olemassa ilman, että sitä ympäröi kolmiulotteinen avaruus. Ja neliulotteinen kosmos voi aivan mainiosti olla olemassa ja laajeta minkä lystää, ilman että sitä ympäröi viisiulotteinen… jokin.

Mutta paperi sattuu nyt olemaan jossain, täällä töölöläisessä huoneessani. Entäpä jos maailmankaikkeuskin sattuu olemaan jossain? Silloin voimme alkaa etsiä syytä sen olemassaololle ja alkuräjähdykseksi kutsumallemme luomis­tapahtumalle universumin ulkopuolelta, aivan samoin kuin syy paperiarkkini olemassaoloon löytyy sen ulkopuolelta.

Multiversumia voi ajatella kuin lasillisena poreilevaa samppanjaa. Jokainen kupla on yksi maailmankaikkeus. Puhun tietysti taas vertauskuvilla, vaikka ei kai mikään estä meitä kuvittelemasta multiversumin N-ulotteisia super­asukkeja, jotka ylhäisestä perspektiivistään näkevät universumit siellä sun täällä poksahtelevina kuplina. Ja tietysti jokainen kupla voi olla äärettömän suuri oma maail­mankaikkeutensa multiversumin korkeampiulotteisessa, suuremmassa äärettömyydessä.

Mikä synnyttää samppanjan kuplat? Lasissa on jokin pieni särö tai epäpuhtaus, joka saa aikaan mikroskooppisen pienen hiilidioksidikuplan synnyn. Pintaa kohti noustessaan ja yhä lisää hiilidioksidia ympäröivästä nesteestä kerätessään kupla voi kasvaa jopa miljoonakertaiseksi, kiltisti fysiikan lakeja noudattaen.

Mikä synnyttää multiversumin kuplat siinä Guthin, Enqvistin ja Maalammen tyhjässä olemattomuudessa? Nyt apuun tulee kvanttifysiikka, joka näyttää meille, miten tyhjästä nyhjästään ja kaikenlaista tapahtuu vailla mitään järjellistä, tai edes järjetöntä, syytä. Jekun ytimenä on se, että kvanttifysiikka, samoin kuin pörssikeinottelu, sallii lyhyeksi myymisen.

Lyhyeksi myyminenhän tarkoittaa sitä, että myydään pois osakkeita, joita ei oikeasti omistetakaan. Temppu on sallittu, kunhan vain sitten tietyn ajan kuluessa maksaa myös ostohinnan. Kvanttifysiikassa on mahdollisuus ottaa käyttöönsä energiaa, jota ei itse asiassa ole olemassakaan, ja tehdä sillä mitä haluaa, kunhan vain sitten tietyn ajan kuluessa palauttaa energian takaisin. Limiitin kertoo Heisenbergin epätarkkuusperiaate: sekunnissa saa tyhjästä nyhjästä ja palauttaa takaisin enintään 5,2×10–35 joulea, joka on niin pieni energia, että sillä ei arjen energiaongelmissa ole mitään merkitystä. Ja mitä pienemmän energialainan ottaa, sitä kauemmin sen saa pitää itsellään ennen kuin luonto hermostuu ja vaatii omansa takaisin. Päiväksi saa lainaa 5,2×10–35 / 86 400 joulea, ja niin edelleen. Kosminen taikuri voi myös halutessaan vetäistä tyhjästä hatusta esiin kanin, kunhan palauttaa sen takaisin muutamassa sekunnin triljoonasosan triljoonasosan triljoonasosassa.

Maailmankaikkeudessa on vain kahdenlaista merkittävää energiaa: massaenergiaa, E = mc2, ja gravitaatioenergiaa. Kosmisessa mittakaavassa kaikki lämpö, sähkö, ydinenergia ja niin edelleen on mitätöntä. Ja nyt sitten se uskomaton taikurin temppu, valkoinen kani tyhjästä hatusta. Massaenergia ja gravitaatioenergia ovat merkeiltään vastakkaisia, kuten jokainen lukion käynyt tietää, ja jos laskemme yhteen koko maailmankaikkeuden massa- ja gravitaatioenergian, voi olla että saamme tulokseksi – nolla. Kuinka pitkäksi aikaa saammekaan lainata nolla joulea energiaa rakentaaksemme siitä maailmankaikkeuden? No, tietysti vaikka äärettömän pitkäksi ajaksi: ikuinen maailmankaikkeus, tyhjästä syntynyt.

Tämä kuulostaa täysin uskomattomalta, mutta se on mahdollinen, fysiikan lakien mukainen selitys sille, miten maailmankaikkeus voi olla olemassa. Voimme hienonhienoilla havaintolaitteillamme havaita, kuinka oman maail­mamme tyhjästä ilmestyy jatkuvasti virtuaalihiukkasia, jotka sitten katoavat uudestaan ennen kuin Heisenbergin asettama limiitti menee rikki. Niitä kutsutaan virtuaalihiukkasiksi, koska emme pysty havaitsemaan niitä suoraan, mutta lyhyen olemassaolonsa ajan ne ovat aivan yhtä todellisia kuin kalloni protonit. Eikä virtuaalihiukkasten syntymiselle ole mitään syytä, tai paremminkin, kvanttifysiikan perustavaa laatua oleva sattumanvaraisuus vaatii, että niitä poksahtelee tyhjästä koko ajan, noin tuosta vain.

Maailmankaikkeus voi olla kaikkien virtuaalihiukkasten äiti, multiversumin tyhjiöstä poksahtanut kupla, joka voi elää ja paisua loputtomiin, koska sen totaalinen energia on nolla. Eikä se tietysti ole ainoa kupla lasissa; miksi olisi?

Multiversumi tarjoaa muitakin mahdollisuuksia. Shampanjalasin kupla ei tarkkaan ottaen synny aivan omia aikojaan, vaan sen saa aikaan jokin häiriö nesteessä. Samalla tavalla maailmankaikkeutemme voi olla seurausta multiversumin tapahtumista, vaikkapa toisiinsa törmäävistä braaneista. (Mikä on braani? Sillä ei ole oikeastaan mitään merkitystä, koska kyseessä on – ainakin toistaiseksi – vain eräiden teorioiden kuvitteellinen luomus, tieskuinka­moniulotteinen multiversumissa hiippaileva kummajainen.) Tai kenties multiversumin energioista osa imeytyykin oman kuplamme täytteeksi, vähän samaan tapaan kuin hiilidioksidi täyttää shamppanjakuplan. Silloin ei tarvitsisi huolehtia Heisenbergin limiiteistä, koska tyhjästä nyhjäsemisen sijasta kosmoksemme aine ja energia olisikin nyhjästy ”ulkopuolelta”, multiversumista.

Jos joku nyt haluaa jupista, että jumalattomat tutkijat ne keksivät ihan mitä tahansa välttääkseen tunnustamasta Luojan olemassaoloa, niin siitä vain. Mutta kannattaa myös muistaa, että tieteen tehtävä on etsiä selityksiä ilmiöille, eikä siinä sinällään ole mitään erityisen uskonnotonta tai uskonnollista. Tuskinpa kukaan enää pahoittaa mielensä siitä, että tiede on selvittänyt ukkosen ja salamoiden syntymekanismin, ja sitä kautta tehnyt Ukko Ylijumalan ainakin hieman tarpeettomammiksi.

Kas nyt, weikkoiset, tiedätte minkälainen maaliman rakennus on!, lopetti nimimerkki G.T. tyytyväisenä 24-sivuisen vihkosensa Lyhykäinen tieto Taiwaasta ja Maasta, Auringosta, Tähdistä ja Kuusta vuonna 1846. Ensimmäinen suomenkielinen tähtitieteen yleisesitys, hyödyksi Suomen Kunnialliselle Talonpoika-Säädylle, kertoi kyllä paikkansa pitävästi planeetoista ja aurinkokunnasta, ja siitä, että tähdet olivat suunnattoman kaukana olevia aurinkoja, mutta meidän näkökulmastamme katsottuna tarina ei päässyt edes alkuun ”maaliman rakennuksen” kuvailussa. Mitä mahtavat vuoden 2178 lukijat ajatella äskeisistä kahdestakymmenestä sivustani? Että kaikki kirjoitettu oli kyllä suunnilleen kohdallaan, mutta itse asiassa ei päästy edes alkuun? Kenties.