Muokataan sivua John Hartnettin kosmologinen malli

'''John Hartnett'''in kosmologinen malli kuvaa maailmankaikkeutta lähtien oletuksesta, että Raamatun luomiskertomus on totta.

Raamatun mukaan maapallo luotiin kolme–neljä päivää ennen taivaankappaleita<ref>Raamatun avausjakeen mukaan Jumala loi taivaan ja maan "alussa": jos tämä ymmärretään ensimmäisen luomispäivän (eli -vuorokauden) aluksi, niin neljännen luomispäivän alku ajoittui tasan kolme vuorokautta maan luomista myöhemmäksi ja tämän päivän aikana tehdyt muut taivaankappaleet saivat siis syntynsä yli kolmen mutta alle neljän vuorokauden kuluttua maan luomisesta.</ref> ja Aadam kaksi päivää niiden jälkeen.<ref>{{rp|1. Moos. 1:1-2:4}}</ref> Yksin Raamatun pohjalta ei luomistapahtumia voi ajoittaa noin seitsemää tuhatta vuotta vanhemmiksi.<ref>Hartnett, s. 11</ref> Näin ollen saattaa vaikuttaa siltä, että vaikka Jumala onkin voinut vapaasti luoda taivaankappaleita miten kauas avaruuteen hyvänsä, meille ei silti pitäisi olla mahdollista ''nähdä'' maapallosta reilusti yli 6000 valovuoden etäisyydellä olevia tähtiä.<ref>Sillä niistä lähtenyt valo ei ilmeisesti olisi vielä ehtinyt tänne asti.</ref> Kuitenkin havaitsemme näkevämme sellaisia.<ref>Tämä ei tietenkään ole välitön havainto, vaan havaintoja yhdistelemällä ja niihin pohjautuvia mm. trigonometrisia laskelmia laatimalla tehtävissä oleva astronominen johtopäätös.</ref> Hartnettin kosmologinen malli pyrkii Raamatun kronologiaan<ref>Raamatun antamiin aikamäärityksiin</ref> pitäytyen luonnontieteellisesti<ref>nykyäänkin havaittavien seikkojen kanssa yhteensopivan täsmällisen matemaattisen mallinnuksen avulla</ref> selittämään, miksi asia on näin.

== Lähtökohta ==

Hartnett argumentoi:
# Tiede on mahtava työkalu sinänsä. 
# Yksinkertaisiltakin vaikuttavat tieteelliset selitykset, kuten että kymmenen miljardin valovuoden matkan kulkeminen vaatii kymmenen miljardia vuotta, ovat kuitenkin epävarmoja.
# Tieteen historiassa on lukuisia esimerkkejä siitä, kuinka täysin varmoina pidettyjä asioita on myöhemmin kumottu.<ref>Hartnett, s. 12</ref>
# Vakiintuneen aseman saavuttanutta teoriaa ei silti useinkaan ole sille vastakkaisen todistusaineiston takia suoraa päätä hylätty, vaan lisäoletusten avulla sitä on ensin koetettu saada sopimaan paremmin yhteen havaintojen kanssa.
# Kun kyse on teoriasta, jonka on määrä kuvata käsittelemiään ilmiöitä eksaktisti, lisäoletukset näkyvät muutetussa teoriassa erilaisina "justeerauksina" (engl. ''fudge factor'': 'fuskufaktori', 'huijauskerroin', 'vedätystekijä').
#*Aikanaan ”kaikki tiesivät”, että aurinko kiertää maata. Se oli havaittu tosiasia. Kun jotkut sitten huomauttivat, etteivät planeettojen liikkeet näytä sopivan tähän malliin, ei havainnoille silti käyty hakemaan vaihtoehtoista selitystä (sehän olisi tarkoittanut havaittujen tosiasioiden kieltämistä), vaan luotiin entistäkin monimutkaisempia teorioita [[wp:episykli|episykleineen]] selittämään hankalat havainnot pois.<ref>Hartnett, s. 13</ref> Kopernikuksen aurinkokeskinen malli selitti ongelmat kuitenkin ilman episyklejä.
#*Myöhemmin, kun '''Newton'''in kaikenkattavat fysiikan lait eivät onnistuneet kuvaamaan sinänsä varmoja tähtitieteellisiä havaintoja, tiedemiehet ehdottelivat erilaisia monimutkaisia selityksiä, kuten episyklejä, pimeää ainetta tai piilossa olevaa planeettaa selittämään ongelmat.<ref>Hartnett, s. 13–14</ref> Ongelmien tyydyttäväksi ratkaisuksi tarvittiin kuitenkin peräti uusi fysiikka, jonka lopulta tarjosi '''Einstein'''.
# Näin käy yhä – monimutkaisia lisäoletuksia kehitetään muotiteorioihin sopimattomien havaintojen "lakaisemiseksi maton alle". Tämän merkille paneminen ja vakavasti ottaminen ei ole ainoastaan opettavaista vaan antaa myös avaimet tähtien valon matkaamisongelman ratkaisemiseen, sillä myös nykytieteen vallitseva ''Big Bang'' -kosmologia on osoittautunut kykenemättömäksi selittämään ongelmallisia havaintoja ilman uusia justeerauksia: ''pimeää ainetta'' ja ''pimeää energiaa''. Nykytila vaatiikin selvästi uuden fysiikan selittämään ''Big Bang'' -malliin sopimattomat havainnot.<ref>Hartnett, s. 14</ref>

Hartnettin mukaan silloin, kun vallitsevan tieteellisen näkemyksen seuraaminen johtaa ristiriitaan Raamatun selvän opetuksen kanssa, tulee nöyrtyä myöntämään, että ymmärryksemme maailmankaikkeudesta on edelleen pahasti vajavaista ja tarvitsee siksi korjaamista. Tällainen raamatullisen historian käyttäminen tieteellisen teorianmuodostuksen lähtökohtana johtaa maailmankaikkeuden yhä parempaan tuntemiseen.<ref>Hartnett, s. 13</ref>

== Tähtien valo ja aika ==

Vuonna 1994 '''Russell Humphreys''' esitteli teoriansa<ref>Hartnett, s. 18</ref>, joka pyrki selittämään, kuinka miljardien valovuosien päässä olevat tähdet voivat näkyä maassa. Tämän teorian mukaan aika ei ole absoluuttinen vaan riippuu havainnoijan olosuhteista eikä luomisen jälkeen kulunut aika ole sama kaikkialla universumissamme. Humphreysin valkoinen aukko -teorian<ref name="Kreationismi.fi">http://www.kreationismi.fi/tahtitiede/tahdet, viitattu 7.7.2012</ref> mukaisessa universumissa etätähtien valon pitäisi kuitenkin painovoiman hyvin tunnettujen vaikutusten takia olla sinisiirtynyttä. Humphreys myönsikin nopeasti ja toistuvasti teoriansa olleen vasta alustava hahmotelma, eräänlainen uudentyyppisen kosmologisen mallin prototyyppi.<ref>Hartnett, s. 18–20</ref>

Kirjassaan Hartnett esittelee kaukaisten tähtien ongelmaan viisi mahdollista selitysmallia, jotka pitäytyvät luomisviikon kuudessa 24 tunnin päivässä:

#'''Fenomenologinen kieli''': Tässä vaihtoehdossa tähdet olisi luotu miljardeja vuosia ennen neljättä päivää siten, että niiden valo saapuu maapallolle juuri luomisviikon neljäntenä päivänä.<br />Hartnett kuitenkin argumentoi tämän olevan kestämätön selitys, sillä kohdissa {{rp|2. Moos. 20:11}} ja {{rp|2. Moos. 31:17}} Jumala sanoo luoneensa kuuden päivän aikana kaiken.<ref>Hartnett, s. 24–25</ref>
#'''Nopeammin käyvät kellot ”loitolla”''': Toisen mahdollisen selityksen mukaan kellot maailmankaikkeuden etäosissa olisivat aiemmin käyneet huomattavasti nopeammin kuin maapallolla.<ref>Siis itse aika olisi juossut siellä "kiihdytettyyn tahtiin".</ref> Luomisviikolla universumimme rajoilla kellot olisivat käyneet biljoonia kertoja nopeammin kuin kellot maapallolla ja näin valolla olisi ollut tarpeeksi aikaa saapua maapallolle.<br />Tämän selityksen ongelmana on kuitenkin se, että näin saapuneen valon pitäisi olla voimakkaasti sinisiirtynyttä. Valossa havaitaan kuitenkin punasiirtymää, joten tämä näkemys vaatisi tuekseen fysikaalisen lisäselityksen, joka sallisi meidän nähdä laajentuvassa universumissa punasiirtynyttä valoa.<ref>Hartnett, s. 25–26</ref> 
#'''Hitaammin käyvät kellot täällä kuin ”loitolla”''': Tämän vaihtoehdon mukaan kellot kävivät maapallolla aiemmin huomattavasti hitaammin kuin ulompana universumissa. Jos luomisviikon aikana kellot olisivat käyneet maapallolla noin biljoonasosatahtiin universumin ulkolaitojen kelloihin verraten,<ref>Siis itse aika olisi täällä matanut hidastettuna.</ref> valolla olisi ollut tarpeeksi aikaa saapua maapallolle täkäläisten kellojen mukaan muutamassa päivässä.<br />Humphreysin teoria on juuri tätä tyyppiä. Hartnettin malli kuuluu myös tähän tyyppiin.<ref>Hartnett, s. 26–27</ref><br />On syytä panna merkille tämän ja edellisteorian erilaisuus:
#* Edellisessä mallissa kauempana maailmankaikkeudessa kellot olisivat valon lähtiessä käyneet ''nopeammin'' kuin tätä valoa vastaanottamassa maapallolla nyt olevat kellot.
#* Tämän mallin mukaan valon lähtiessä kellot kävivät ''samaa tahtia'' kuin nyt maapallolla valon saapuessa tänne. Vain luomisviikon yhden (tai kahden) päivän aikana kellot kävivät ''täällä hitaammin''<ref>kuin muualla silloin tai täälläkään nykyään</ref> vastaanottaakseen valon.
#'''Valon nopeuden hidastuminen''': Ennen Humphreysiä suosittu selitysmalli oli, että valon nopeus (<math>c</math>) on ollut huomattavasti suurempi menneisyydessä, erityisesti luomisviikolla, jonka jälkeen se on reippaasti laskenut nykyiseen arvoonsa.<br />Ongelmana on kuitenkin se, että mikäli valon nopeus on ollut aiemmin suurempi ja sitten hidastunut, tähtien pitäisi vähitellen kadota näkyvistämme, mutta tällaista ei havaita. Hartnett argumentoikin, etteivät tähän kategoriaan kuuluneet teoriat ole kestäneet testaamista.<ref>Hartnett, s. 21–22, 27–28</ref> 
#'''Valo luotu matkalle''': Viidennen vaihtoehdon mukaan Jumala olisi luonut valon valmiiksi maapallon ja tähtien välille.<br />Tähdistä saapuvasta valosta voidaan kuitenkin päätellä monenlaisia asioita, jotka olisivat tämän mallin mukaan vain teatteria.<ref>Hartnett, s. 29</ref> Ajatellaan esimerkiksi tilannetta, jossa tähti räjähtää laskennallisesti 100&nbsp;000 valovuoden päässä maasta. Kun tähtitieteilijä katsoo tätä räjähtävää tähteä maasta käsin, hän voi havaita muutakin kuin ainoastaan sieltä saapuvan näkyvän valonsäteen. Tarkkailtavasta kohteesta maahan saapuva säteily sisältää hyvin yksityiskohtaisen spektrin erilaisia säteilyjä, jotka ovat yhdenmukaisia tarkkailijan näköhavainnon kanssa tähden räjähtämisestä. Täten kohteesta saapuva valo kantaa selkeästi mukanaan informaatiota todellisesta tapahtumasta. Tähtitieteilijä voi täysin perustellusti tulkita havaitsemansa ilmiön aiheutuneen todellisesta tapahtumasta, jossa todellinen objekti räjähti fysiikan lakien mukaisesti, kirkastui, säteili mikroaaltoja, himmeni ja niin edelleen.<ref name="Kreationismi.fi" /><br />Hartnett argumentoikin tämän olevan ''ad hoc'' -selitys ja huomauttaa, että ihmeet ovat Raamatussa hyvin erityisiä tapauksia, joihin liittyy jokin selkeä tarkoitus tai ilmoitus. Selitys valon luomisesta matkalleen ei kuulu tähän sarjaan.<ref>Hartnett, s. 30</ref>

== Pimeä aine ja energia nykyjusteerauksina ==

=== Merkuriuksen perihelikiertymä ===

1800-luvun loppupuolella tähtitieteilijät huomasivat, että Merkuriuksen kiertorata kiertyy<ref>Planeetat (kuten myös asteroidit ja komeetat) kiertävät Aurinkoa ellipsinmuotoisilla radoilla, joiden toisessa polttopisteessa Aurinko on. Näin ollen kaikki planeetat käyvät välillä lähempänä Aurinkoa, välillä kauempana siitä. Siksi niiden kiertoradoilla on Aurinkoa ympäröivässä avaruudessa tietty suunta – radan Aurinkoa läheisin kohta eli ''periheli'' on muiden planeettojen periheleihin verrattuna tietyssä suunnassa Aurinkoon nähden. Tarkat havainnot osoittivat kuitenkin tutkijoiden yllätykseksi, että Merkurius onkin tässä suhteessa poikkeuksellinen, sillä sen periheli ei pysy aina samassa kulmassa Maan ja muiden planeettojen periheleihin verrattuna vaan muuttaa – vain hieman mutta aivan säännönmukaisesti – asentoaan planeetan joka kierroksella Auringon ympäri.</ref>, mikä tarkoitti, että jokin tuntematon tekijä vaikuttaa sen käyttäytymiseen. Kiertoradan muutokseksi mitattiin 43 kulmasekuntia vuosisadassa, kun muiden planeettojen aiheuttamat virheet<ref>Koska kaikkien taivaankappaleiden kulloinenkin sijainti vaikuttaa kaikkien muiden liikeratoihin, Merkuriuksenkin kulloisenkin perihelin tarkkaan sijaintiin vaikuttaa muitakin tekijöitä kuin vain sen oman radan systemaattinen kiertyminen.</ref> oli korjattu. Tuolloin yksinomaisessa käytössä olleen Newtonin fysiikan pohjalta oli hyvin vaikea selittää tätä. Ongelman ratkaisemiseksi jouduttiinkin olettamaan avaruudessa olevan näkymätöntä mutta painovoimallaan sisäplaneettojen kiertorataa liikuttavaa ''pimeää ainetta''. Tämä selitys tuo mieleen ennen Kopernikusta käytetyt ptolemaiolaiset episyklit<ref>Lähinnä filosofisista syistä oli vanhalta ajalta asti edellytetty Auringon, Kuun ja planeettojen kiertävän Maata ''tasaista vauhtia, ympyränmuotoisia liikeratoja pitkin'', mutta kun havainnot osoittivat, ettei tämä käsitys voinut sellaisenaan pitää paikkaansa, laadittiin monimutkaisempia ympyräliikemalleja, joiden ideana oli, että kukin planeetta noudattaisi sille tyypillistä, maata ympyrärataa pitkin vakiokulmanopeudella kiertävää pistettä ympyräradalla vakiokulmanopeudella kiertävää pistettä vastaavaa rataa; näitä "ympyröitä ympyröissä" voitiin liikemalleihin tarpeen mukaan "kerros kerrokselta" lisätä, kunnes tulos vastasi kohtuuhyvin havaintoja.</ref>, joiden tarkoituksena oli pimeän aineen tavoin pitää pääteoria pystyssä.<ref>Hartnett, s. 34</ref>

Pimeän aineen kuvaukset vaihtelivat, sillä joidenkin mukaan kyse oli asteroidivyöhykkeen<ref>Marsin ja Jupiterin kiertoratojen välissä Aurinkoa kiertää monta, paljon planeettoja pienempää, asteroidiksi nimettyä taivaankappaletta, joiden painovoiman tarkkaa yhteisvaikutusta ei pystytty laskemaan.</ref> vaikutuksesta, toisten mukaan taas kyseessä oli Merkuriuksen ja Auringon<ref>Astronomian termeinä "maa", "kuu" ja "aurinko" ovat erisnimiä: Maa, Kuu ja Aurinko.</ref> välissä oleva planeetta, joka on aina Auringon toisella puolella Maasta katsoen. Tässä kohdin on kuitenkin huomattava, että Aurinkoa lähempänä olevien planeettojen kiertoaika on huomattavasti lyhyempi kuin Maalla, joten tällainen planeetta ei olisi pystynyt Maasta katsoen kaiken aikaa "piilottelemaan" Auringon takana.<ref>Hartnett, s. 34–35</ref>

Ongelma korjaantui kuitenkin Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian myötä – Einstein pystyi laskemaan Merkuriuksen radan vuosisataismuutokseksi juuri 43 kulmasekuntia. Pimeä aine -selitys osoittautui näin tarpeettomaksi – itse asiassa olikin tarvittu uusi ja oikeampi fysiikka. Newtonin fysiikka huomattiin näet puutteelliseksi olosuhteissa, joissa avaruus ja aika kaareutuvat huomattavasti, kuten juuri Auringon läheisyydessä.<ref>Avaruuden huomattava kaareutuminen Auringon lähellä johtuu Auringon suuresta massasta. Samoin käy kaikkien suurimassaisten taivaankappaleiden läheisyydessä.</ref> Hartnett argumentoi, että vastaavanlainen ongelma vaivaa universumin sekulaaria kuvausta sen kaikilla tasoilla.<ref>Hartnett, s. 35–37</ref>

=== Taivaankappaleiden massanmääritys ===

Newtonin ajoista lähtien tähtitieteilijät ovat mitanneet Auringon ja planeettojen massaa kaavalla:

<math>m =\frac{v^2 \cdot R}{G}</math>

Kaavassa <math>v</math> on mitattavan kappaleen vauhti, <math>R</math> kappaleen ja kiertoliikkeen keskuksen keskipisteiden välimatka ja <math>G</math> Newtonin [[wp:gravitaatiovakio|gravitaatiovakio]].

Kaavaa voidaan käyttää myös aurinkokuntamme ulkopuolisiin kohteisiin, jotka kiertävät jonkin keskuksen ympäri. Massa voidaan määrittää myös loistavan aineen määrästä, mutta nämä kaksi menetelmää tuottavat keskenään ristiriitaisia tuloksia. Yllä mainitulla kaavalla saadaan aina suurempia tuloksia kuin mitä havaitaan, mikä tarkoittaa, että on ainetta, jota ei havaita. Tätä eroa kuvataan yleensä '''''M/L''''' -suhteella. Kun '''''M/L''''' = 1, pimeää ainetta ei tarvita.<ref>Hartnett, s. 37–38</ref>

Eri menetelmin tutkittaessa on kuitenkin huomattu, että '''''M/L''''' -suhde on kaukana yhdestä ja että se kasvaa sitä mukaa, kun asteikkoa suurennetaan. Samainen ongelma vaivaa myös koko universumin tasolla, ja jotta havainnot voitaisiin sovittaa Freidman-Lemaître-malliin, ''pimeä aine'' on otettu uudelleen käyttöön. Pimeän aineen väitetäänkin käsittävän 22% maailmankaikkeuden aineesta ja energiasta.<ref>Yleisen suhteellisuusteorian mukaan aine ja energia ovat viime kädessä yksi ja sama suure ja muunnettavissa toisikseen Einsteinin tunnetun kaavan <math>E = mc^2</math> mukaisesti.</ref> Malli vaatii myös toisen osatekijän, jota kutsutaan ''pimeäksi energiaksi''. Sitä oletetaan olevan 74% maailmankaikkeuden kaikesta aineesta ja energiasta. Hartnett argumentoi, ettei tätä ole havaittu, mutta pimeää ainetta ja energiaa pitäisi olla kaikkialla ympärillämme – näkyvää ainetta olisi vain 4% aineen ja energian kokonaismäärästä.<ref>Hartnett, s. 38–41</ref>

=== ''Cosmological Special Relativity'' <!--(Kosmologinen erityssuhteellisuusteoria)--> ===

Einsteinin erityisessä suhteellisuusteoriassa (''Theory of Special Relativity'') valon nopeus tyhjiössä määriteltiin vakioksi <math>c</math>. Avaruus ja aika taas kietoutuivat yhteen ''avaruusajaksi'', joka kaareutuu havainnoijan nopeudesta riippuen. Myöhemmin Einstein lisäsi tähän ulottuvuuteen gravitaation, jolloin syntyi yleisen suhteellisuusteorian (''Theory of General Relativity'') ajatus kaarevasta avaruusajasta. Tämä laajennus johti Merkuriuksen kiertoradan muutosten ymmärtämiseen.<ref>Hartnett, s. 41–42</ref>

==== Carmelin teoria ====

1990-luvun alussa '''Moshe Carmeli''' laajensi tätä käsitystä maailmankaikkeudesta. Carmeli huomasi, että tähtitieteilijät mittaavat todellisuudessa vain kahta tekijää: etäisyyttä ja nopeutta. Näitä toki mitataan muiden tekijöiden, kuten kirkkauden ja punasiirtymän, avulla. Maailmankaikkeuden laajimmissa skaaloissa tähtitieteilijät voivat vain ottaa kuvia ja mitata niistä punasiirtymän ja sitten etäisyyden. Tämän pohjalta Carmeli laati uuden teorian – ''Cosmological Special Relativity'' – ja myöhemmin yleisen teorian, johon kuului myös aine.<ref>Hartnett, s. 42–43</ref>

Vuonna 1996 Carmeli ennusti teoriansa pohjalta noin kaksi vuotta ennen havaintoja, että universumin laajenemisen on oltava kiihtyvää. Carmelin uusi ''avaruusnopeus''-käsite laajentaa Einsteinin suhteellisuusteoriaa laajenevan avaruuden laajenemisnopeudella. Carmelin teoria sisältää Einsteinin koko teorian, jonka on todettu pätevän aurinkokunnassa, mutta laajentaa sen kaikille universumin skaaloille.<ref>Hartnett, s. 43</ref>

Hartnett argumentoi saaneensa tämän teorian pohjalta kuvatuksi aineen tiheyden riippuvuuden punasiirtymästä ja näin poistaneensa pimeän aineen tarpeen universumin selitystekijöiden joukosta. Oikeaa fysiikkaa käyttäen se, mitä on väitetty pimeäksi energiaksi, onkin kuvaus tyhjiön itsensä ominaisuuksista – tyhjiö ei näet ole ”ei mitään”, ja vasta tämä uusi fysiikka kuvaa oikein sen ominaisuudet. Hartnettin mukaan tämän uuden fysiikan perusteella normaaliksi ainetiheydeksi vaaditaan vain n. 4% kriittisestä tiheydestä, mikä on sama kuin mitä on havaittu aineen määräksi loistavan aineen määrän perusteella. '''Hartnett-Carmeli'''-malli ei näin ollen vaadi lainkaan pimeää ainetta toisin kuin Friedmann-Lemaître-mallit.<ref>Hartnett, s. 43–44</ref>

==== Galaksien pimeän aineen ongelma ====

Jotain gravitaatiokeskusta<ref>"paikallisen painovoimakentän keskipistettä"</ref> kiertävän kappaleen nopeutta gravitaatiokeskusetäisyyden funktiona kuvaavia kaavioita kutsutaan ''rotaatiokäyriksi''. Hartnett kirjoittaa, että [[wp:Galaksin rotaatiokäyrä|spiraaligalaksitähtien rotaatiokäyrät]]<ref>jotka siis kuvaavat spiraaligalakseihin kuuluvien tähtien kehänopeutta galaksinsa gravitaatiokeskuksen ympäri tästä lasketun etäisyyden funktiona</ref> ovat jo monien vuosikymmenten ajan tuottaneet päänvaivaa tähtitieteilijöille:

Newtonin fysiikan mukaan jotain paikallista gravitaatiokeskusta kiertävä kappale liikkuu sitä hitaammin, mitä kauempana se tästä keskuksesta on – esimerkiksi Venus kiertää Aurinkoa huomattavasti nopeammin kuin Uranus. Gravitaatiokeskuksesta loitompana sijaitsevien spiraaligalaksitähtien kiertonopeus ei kuitenkaan tipukaan tällä tavoin vaan yleensä ensin nousee tiettyyn rajaan asti ja sitten pysyy ennallaan. Nämä havainnot ovat poikkeuksellisia, sillä olisi oletettavaa, että ratanopeudet jopa laskisivat nollaan, kun etäisyys keskukseen kasvaa riittävän suureksi.<ref>Hartnett, s. 43–44</ref>

Kirkkaimmilla galakseilla kiertokäyrä laskee hienoisesti suurimman arvonsa saatuaan, ääripäiden välissä olevilla galakseilla se pysyy lähes vakiona ja himmeimmillä galakseilla se kasvaa tasaisesti läpi kiekon. Tyypillisesti tämän ilmiön selitykseksi on tarjottu pimeästä aineesta koostuvaa haloa, joka ympäröi galaksia. Hartnett argumentoikin, että pimeää ainetta käytetään selityksenä aina, kun käytössä oleva fysiikka ei pysty selittämään havaittua dynamiikkaa. Kuitenkaan galaksin ytimeen ei pimeää ainetta juurikaan tarvita, vaan se on suurimmaksi osaksi keskittynyt keskuksen ulkopuolella olevaan haloon. Tämä selitysmalli edellyttääkin jokaisessa maailmankaikkeuden spiraaligalaksissa olevan pimeää ainetta juuri oikea määrä juuri oikeassa paikassa. Hartnettin mukaan jotkut ''Big Bang'' -teoriaan uskovat astrofyysikotkin pitävät tätä mallia keinotekoisena ja ovat etsineet havainnoille parempaa selitystä.<ref>Hartnett, s. 45–47</ref>

Tämän ongelman ratkaistakseen Carmeli laati viidennen ulottuvuuden laajennuksen Einsteinin suhteellisuusteoriaan, jossa Hubblen laajeneminen tuottaa hiukkasille lisää liikettä ja näin galaksien dynamiikan. Carmeli onnistui myös johtamaan hyvin tunnetun galaksien etäisyyden mittaamiseen käytetyn [[wp:Tullyn–Fisherin relaatio|Tullyn–Fisherin relaation]]. Hän esittikin suhteen olevan galaksin massan ja nopeuden, eikä kirkkauden ja nopeuden välillä.<ref>Hartnett, s. 47</ref>

Carmelin teoria kyseenalaisti pimeän aineen olemassaolon, mutta Carmeli lopetti kaasujen ja tähtien liikettä koskevat laskelmansa lyhyeen. Hartnett laajensi Carmelin laskelmia ja argumentoi näin selittäneensä galaksien tyypilliset rotaatiokäyrät ilman pimeää energiaa. Hartnett argumentoi, että carmelilaista kosmologiaa käyttäen on mahdollista selittää havainnot ilman oletusta pimeästä energiasta kaikissa universumin mittaluokissa.<ref>Hartnett, s. 48, Appendix 3</ref>

Hartnett kirjoittaa, että epäsäännöllisten rotaatiokäyrien tutkimukset ovat toistaiseksi osoittaneet, että voimien ollessa hyvin heikkoja spiraaligalaksien ulointen alueiden kaasujen ja tähtien lisänopeus johtuu kaasumolekyylien kytkeytymisestä laajenevaan avaruuteen itseensä<ref> engl. gas molecules coupling to the expansion of the fabric of space itself</ref>. On havaittu, että näissä järjestelmissä painovoima ei ole kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön vaan kääntäen verrannollinen etäisyyteen itseensä. Tilanne on samantyyppinen [[wp:Modifioitu newtonilainen dynamiikka|modifioidun newtonilaisen dynamiikan]] kanssa, mutta tässä tapauksessa taustalla on täsmällinen suhteellisuusteoria. Tästä seuraa, että tähdet näyttävät kulkevan nopeammin ulkokierroksilla kuin mitä muuten odotettaisiin.<ref>Hartnett, s. 48–49</ref>

Todennäköisesti suurin haaste uudelle fysiikalle on selittää suurien galaksijoukkojen välissä niitä erossa pitävän kuuman kaasun dynamiikka. Tähtitieteilijät ovat laskeneet, että kuuman röntgensäteilevän kaasun massa on huomattavasti suurempi kuin itse galaksien. Perinteisesti tämä on selitetty pimeällä energialla. Hartnett kuitenkin argumentoi, että galaksijoukkojen välisen kaasun lämpeneminen johtuu kaasuionien ja molekyylien liikkeestä laajenevassa universumissa. Tässäkin tapauksessa voimat ovat hyvin heikkoja, mikä tarkoittaa, että kaasujen käyttäytyminen ei seuraa Newtonin, vaan Carmelin lakeja. Tässä tapauksessa kaasuhiukkasten satunnainen liike lisää huomattavasti lämpenemistä ja näin termodynamiikka voidaan selittää ilman pimeää energiaa.<ref>Hartnett, s. 49–51</ref>

== Suhteellisuusteoria ja sen laajennus ==

Einsteinin erityinen suhteellisuusteoria on muuttumattomuuden teoria, kuten Einstein halusikin sitä kutsuttavan. Esimerkiksi havainnoija voi aina mitata saman valon nopeuden riippumatta liikkeestään. Valon nopeus onkin määritelty vakioksi <math>c</math>, ja se määrää, kuinka nopeasti esine tai valo voi universumissa nopeimmillaan kulkea.<ref>Hartnett, s. 56–57</ref>

Uudessa teoriassa havaitut parametrit ovat galaksien suhteellisia etäisyyksiä ja nopeuksia. Carmeli teoretisoikin, että minkä tahansa fysikaalisen kuvauksen täytyy liittyä näihin suureisiin vastaavalla tavalla kuin Einstein teki suhteellisuusteoriassaan. Näin ollen hänen universuminsa pääsuuretta kutsutaankin avaruusnopeudeksi avaruusajan sijasta.<ref>Hartnett, s. 57</ref>

Lämmetessään kaikki kaasut lähettävät valoa eri aallonpituuksilla ja näin tähdet lähettävät aallonpituudeltaan sisältämiensä kaasujen mukaista valoa. Ionit taas lähettävät fotoneita hyvin vaihtelevilla aallonpituuksilla, mikä on kuvattu hyvin modernissa kvanttimekaniikassa. Tämän takia näemme kirkkaita ja tummia viivoja tähtien spektrissä. Tämä pitää paikkansa myös galakseissa, joita käytetään määritettäessä universumin laajenemista.<ref>Hartnett, s. 57–58</ref>

Kun tähdistä tulevaa spektriä verrataan samojen kaasujen laboratoriomalleista saatuihin spektreihin, huomataan, että tähdistä tuleva valo on siirtynyt joko punaista tai sinistä ääripäätä kohti. Tulkinta tästä siirtymästä on, että kohteet ovat liikkeessä. Tähtitieteilijät tukeutuvat tähän mitatessaan etäisyyksiä ja nopeuksia maailmankaikkeudessa. Hartnett argumentoi myös, että ilmiö on vastaava [[wp:doppler-ilmiö|Dopplerin ilmiön]] kanssa.<ref>Hartnett, s. 57–59</ref>

Aluksi astronomit mittasivat Linnunradan ulkopuolisia lähteitä ja huomasivat, että useimpien valo oli punasiirtynyttä ja että näin ollen ne olivat menossa meistä poispäin. Nykyään tämä tulkinta on korvattu avaruuden itsensä laajenemisella, jossa galaksit itse eivät liiku, vaan avaruus laajenee tai levittyy. Näin punasiirtymät voidaan tulkita laajenemisen nopeudeksi, joka on kuvattu [[wp:hubblen laki|Hubblen laiksi]].<ref>Hartnett, s. 59</ref>

Hubblen laki: <math>v = H_0 \cdot R</math>, jossa <math>v</math> on laajenemisen nopeus, <math>r</math> on etäisyys ja <math>H_0</math> on Hubblen vakio. Lain merkityksen voi tiivistää: "Mitä suurempi etäisyys, sitä suurempi nopeus." Carmelin mukaan vakio on pätevä, mutta muokattuna seuraavaan muotoon:

<math>v = \Bigg(\frac{1}{\tau}\Bigg) \cdot r </math>

jossa <math>\tau</math>, Carmeli-Hubble-aikavakio, on sama kaikille havainnoijille ajankohdasta riippumatta, eli näin ollen ei ole merkitystä, milloin mittaus on tehty. Tämä idea on saanut tukea siitä tosiasiasta, että Hubblen vakio vaihtelee huomattavasti riippuen menetelmästä ja että mitattaessa eri etäisyyksillä olevia kohteita voidaan saada erilaisia tuloksia. Näin ollen se ei olekaan vakio, toisin kuin Carmelin vakio. Hartnett argumentoi kuitenkin, että silloin, kun mittaukset perustuvat suurten ellipsigalaksien ja galaksiryhmän kirkkaimpien spiraaligalaksien punasiirtymiin, Hubblen vakio on toimiva.<ref>Hartnett, s. 60–61</ref>

Carmeli-Hubble-aikavakion arvoksi on laskettu n. 13,5 miljardia vuotta. On kuitenkin huomattava, että se määrittelee aikaa eikä universumin ikää. Kysyttäessä universumin ikää on selvennettävä, minkä kellon mukaan mitatusta iästä on kysymys. On myös ymmärrettävä, että tässä puhutaan uudesta universumin ulottuvuudesta. Se ei ole ulottuvuus samalla tavoin kuin pituus, leveys ja syvyys, mutta todellinen ulottuvuus silti. Se on nopeusulottuvuus, jossa näemme universumin laajenevan. Galaksit eivät ole liikkeessä avaruudessa, vaan avaruus itsessään laajenee nopeudella <math>v</math>.<ref>Hartnett, s. 61-62</ref>

Teoria on vastaava erityisen suhteellisuusteorian kanssa, kun aikaulottuvuus korvataan nopeusulottuvuudella ja universaali vakio <math>c</math> uudella vakiolla <math>\tau</math>. Kuten Einstein, Carmeli laati teoriansa olettamatta, että universumissa olisi lainkaan ainetta. Kun aine lisättiin teoriaan, muodostui ''Cosmological General Relativity'' -teoria (CGR). Teoria on tyylikäs yksinkertaisuudessaan; se kuvaa galaksien liikettä havaittavassa universumissa. Se tarvitsee vain Carmeli-Hubble-aikavakion, nykyisen keskimääräisen aineen tiheyden (<math>\Omega</math>) ja hyvin tunnettuja vakioita.<ref>Hartnett, s. 62-63</ref>

CGR olettaa pallomaisesti symmetrisen universumin, jossa havainnoija on keskellä. Galaksit ovat jakautuneet sen mukaisesti ja havaitsemme punasiirtymiä, joten universumi on laajeneva. Teoria olettaa vain avaruuden isotrooppisuuden<ref>Maasta käsin eri suuntiin tehdyt havainnot ovat olennaisesti samantyyppisiä.</ref>, muttei homogeenisuutta<ref>Kaikkialla havaittaisiin samantyyppinen tilanne kuin maasta käsinkin.</ref>. Sen mukaan universumin laajenemisessa on kolme vaihetta: aluksi hidastuva, sitten vakio ja lopulta kiihtyvä. Universumin ollessa tiheä se laajeni hidastuen, kunnes rikkoi vapaan alueen, jossa aine rikkoo kriittisen tiheyden (n. 10<sup>-29</sup> g/cm<sup>-3</sup>). Nykyään tiheys on huomattavasti alempi. Mallin kolmivaiheinen laajeneminen on onnistuneesti sovellettu vuonna 1997 havaitun ''Ia''-tyyppisen supernovan kirkkaus-etäisyys-tutkimusaineistoon.<ref>Hartnett, s. 63</ref>

=== Einsteinin kenttäyhtälöt === 

Vuonna 1915 '''Albert Einstein''' löysi kirjallisten avustajien tuella oikeat kenttäyhtälöt kuvaamaan maailmankaikkeuden rakennetta:

<math>G_{\mu v} = R_{\mu v} -\frac{1}{2}R = \kappa T_{\mu v}</math>

Nämä yhtälöt kuvaavat avaruusajan vaikutusta aineen ja energian kaareutumiseen. Suhteellisuusteoriassa gravitaatio ("painovoima") ei ole enää voima vaan seuraus geometriasta ja kaareutumisesta, jota kuvaa <math>G_{\mu v}</math>.<ref>Newtonista alkaen "voima" on fysiikassa määritelty ''massakappaleen liiketilaa muuttavaksi'' tekijäksi; taivaanmekaniikassaan (taivaankappaleiden liikeilmiöiden kuvauksessaan) Newton käsitteli gravitaatiota tässä merkityksessä "voimana" yrittämättäkään selittää, ''miten'' tällainen taivaankappaleiden välinen kaukovaikutusvoima voisi olla fysikaalisesti mahdollinen.<br />Einsteinista alkaen gravitaatioilmiön fysikaalisena selityksenä ei kuitenkaan enää ole kappaleen liiketilaan vaikuttava ulkoinen tekijä (toisten taivaankappaleiden "vetovoima") vaan itse avaruuden (paikallinen) tila, johon (eikä siis suoraan toisiinsa) massalliset kappaleet vaikuttavat. Näin ollen gravitaatiokentässä liikkuvan kappaleen radan kaartumisen ei enää selitetä johtuvan siitä, että jokin ulkoinen voima vetäisi kappaletta puoleensa vaan että kappale päinvastoin kulkee rataa, joka on sitä ympäröivän, gravitaation kaareuttaman avaruuden kannalta "paikallisesti suoraviivainen", siis juuri sellainen, jota kappale seuraa jatkaessaan kulkuaan ''muuttumattomassa liiketilassa'' – siis fysikaalisessa tilanteessa, jossa siihen mikään (käytännöllisesti katsoen huomionarvoinen) ulkoinen voima nimenomaan '''ei''' vaikuta.</ref> Hartnett kuvaa tätä näyttämönä, jossa universumin näytelmä näytellään. <math>R_{\mu v}</math> on energia/momenttitensori, joka kuvaa energian ja aineen tilavuutta universumista. Se on aineen kriittisen tiheyden <math>\Omega</math> funktio. Kaareutuminen riippuu <math>T_{\mu v}</math>-vakiosta. <math>\kappa</math> taas liittää eri suureet yhteen yhtälön eri osissa.<ref>Hartnett, s. 64–65</ref>

''Kriittinen tiheys'' on universumin kokonaisenergia- ja ainemäärä (ilmaistuna määränä, joka on riittävä universumille, jotta se saavuttaisi ''vapaan alueen''<ref>alueen, jossa universumi ei enää laajene</ref>, muttei niin iso, että vetovoima voittaisi ja universumi luhistuisi).<ref>Hartnett, s. 64</ref>

Einstein laati yhtälönsä neljään ulottuvuuteen: kolmeen tilaulottuvuuteen ja yhteen aikaulottuvuuteen. Carmeli havaitsi, että Einsteinin kenttäyhtälöt olivat voimassa myös silloin, kun avaruusaika korvattiin avaruusnopeudella. Myöhemmin hän lisäsi avaruusajan takaisin kuvaamaan koko universumin mittakaavaa pienempiä skaaloja. Tästä syntyi viisiulottuvuusteoria. Avaruusnopeus poikkeaa arvaruusajasta yhdessä merkittävässä kohdassa. Carmeli oletti, että universumi ei ole koskaan ilman ainetta. Sen takia hän tarkasteli teoriassaan uutta suuretta nimeltään ''effective matter density'' (vastaava kuin <math>\Omega -1</math>), joka voi saada arvokseen nollan tai jopa negatiivisen, mitä normaali ainetiheys <math>\Omega</math> ei voi olla. Tämä tarkoittaa, että avaruudella on ominaisuus, joka aiheuttaa sen laajenemisen. Aluksi universumin ''effective matter density'' oli hyvin suuri, mistä se on sitten laskenut.<ref>Hartnett, s. 65–66</ref>

Kun mitattu aineen tiheys <math>\Omega</math> on pienempi kuin 1, universumi on avoin ja Carmelin teoriassa se tarkoittaa, että universumi voi laajeta ikuisesti koskaan luhistumatta. Teoria myös osoittaa, että universumi on avaruudellisesti tasainen, mikä on kokemuksemme mukaista. Se on myös aina ollut sellainen. Teoria poikkeaa tässäkin kohdin FL-malleista, jotka vaativat, että aineen ja energian tiheyden täytyy olla kriittinen tiheys (<math>\Omega</math> = 1). Teoria ei myöskään sisällä kosmologista vakiota (<math>\Lambda</math>), kuten FL-mallit vaativat. Vastaava vakio voidaan kuitenkin johtaa Carmelin teoriasta; se on nollasta poikkeava ja positiivinen, hyvin pieni ja oikeaa suuruusluokkaa havaintoihin nähden.<ref>Hartnett, s. 66–67</ref>

Hartnett huomauttaa, että Carmeli ei pidä teoriaansa minään muuna kuin uudentyyppisenä ''Big Bang'' -mallina. Teoriaa voidaan kuitenkin laajentaa uudeksi malliksi, joka vastaa sitä, mitä voisimme olettaa lähtiessämme 1. Mooseksen kirjan historiasta. Hartnett argumentoi, ettei lähtökohtia voida johtaa havainnoista ja että vaikka ajassa nähtäisiinkin taaksepäin alkuun asti, sama tutkimusaineisto voi tukea hyvin erilaisia historiallisia tulkintoja – todistusaineistosta ei ole luettavissa vain yhtä historiaa.<ref>Hartnett, s. 67</ref>

=== Todistusaineistoa: Suuripunasiirtymäiset supernovahavainnot ===

Kun halutaan testata näitä maailmankaikkeuden rakennetta kuvaavia teorioita, on löydettävä itsenäinen menetelmä universumin etäisyyksien mittaamiseen. Nykyään käytetty menetelmä on luoda ”standardikynttilä” ja käyttää kirkkauden kääntäen verrannollisuutta, eli mitä kauempana valonlähde on, sitä himmeämpänä valo saapuu. Kaikki, mitä tarvitaan, on mitata, kuinka olennaisesti valaiseva ”standardikynttilä” on. ''Ia''-tyyppisen supernovan löytyminen antoi astronomeille mahdollisuuden sekä mitata kyseisen galaksin, jonka keskellä on räjähtävä tähti, etäisyyden että saada valon punasiirtymä, joka antaa perääntymisnopeuden. Havaittiin, että tämäntyyppinen supernova voitiin kalibroida standardiksi.<ref>Hartnett, s. 67-68</ref>

Kun FL-malleja testattiin näin, huomattiin, että teoria sopii havaintoihin vain, jos niihin lisätään suuret määrät pimeää ainetta ja energiaa. Parhaiten sopiva FL-malli vaatii, että aineen kokonaistiheyden tulisi olla noin 26% (<math>\Omega = 0,26</math>), mutta kun aineen tiheys mitattiin paikallisesti, saatiin arvoja väliltä 0,7%–4,1%. Vaikka havaintojen korkein arvo (<math>\Omega = 0,04</math>) otettaisiin, ei se ole riittävästi. Tämän takia on oletettu, että yhteensopimattomuus johtuu pimeästä aineesta.<ref>Hartnett, s. 68–69</ref>

Tämäkään ei kuitenkaan vielä riitä, sillä ''Sne Ia'' -havaintojen on huomattu olevan himmeämpiä kuin mitä pitäisi. Jonkin muunkin on siis ajettava universumia laajemmaksi. Tämä johti ideaan, että universumin laajeneminen on kiihtyvää ja sitä aiheuttaa tuntematon voima nimeltään pimeä energia.  Kun Einsteinin kenttäyhtälöiden vasemmalle puolelle lisätään kosmologinen vakio (<math>\Lambda</math>), se selittää havainnot, vaikka onkin arvoltaan pieni. Näin ollen näkyvän ja pimeän aineen tiheys <math>\Omega = 0,26</math> lisättynä pimeän energian tiheydellä <math>\Omega_\Lambda = 0,74</math> on <math>\Omega + \Omega_\Lambda = 1</math>.<ref>Hartnett, s. 69</ref>

Kun Carmelin avaruusnopeusteoriaa testattiin tällä tavoin samaan havaintoaineistoon, se sopi siihen erittäin hyvin ilman pimeää ainetta tai energiaa. Tätä kuvaa vapaa parametri, universumin aineen tiheys, ja sen parhaaksi arvoksi on mitattu '''''&Omega;''''' = 0,04 ± 0,02, joka sopii täysin mittauksiin. Hartnett argumentoi, että tämä osoittaa havaintojen olevan sopusoinnussa Carmelin teorian kanssa ja vahvistavan Carmelin alkuperäisen oletuksen siitä, että <math>\Omega < 1</math> ja näin ollen universumi on laajeneva.<ref>Hartnett, s. 69–70</ref>

== Oma galaksimme tapahtumien keskiössä ==

Raamattu kertoo selvästi, että ihmiset ovat Jumalan huomion keskipiste ja universumi on luotu julistamaan Hänen kunniaansa. Tämän perusteella se on tehty meidän nähtäväksemme ja on järkevä olettaa, että Jumala laittoi maapallon universuminsa keskelle, jotta voimme havaita, kuinka mahtava se on. Myös '''Edwin Hubble''' päätyi punasiirtymätutkimuksissaan päätelmään, että maapallo on ainakin hyvin lähellä pallomaisesti symmetrisen universumin keskipistettä. Hän havaitsi, että kaikki galaksit kulkevat hänestä poispäin siten, että mitä kauempana galaksi oli, sitä nopeammin se loittoni.<ref>Hartnett, s. 74–75</ref> Hän kuitenkin hylkäsi johtopäätöksensä filosofisin perustein:

{{sitaatti|Homogeenisuuden henkiin heräämisen, ja loittonemiskertomissa esiin tulleen erityisen sijainnin eli yhtenäisyyden poikkeaman kauhun välttämiseksi  täytyy toisen termin kompensoida se avaruudellisen kaareutumisen vaikutuksena.|Edwin Hubble<ref>Hubble E., The observational approach to cosmology, The Clarendon Press, Oxford, pp. 59, 1937, viitannut Hartnett, s.75 </ref>}}

On huomattava, että Hubble tulkitsi punasiirtymät galaksien liikkeeksi.<ref>Nykykäsityksen mukaan galaksit eivät liiku, vaan avaruus laajenee</ref> Tästä seurasi, että galaksit vaikuttivat liikkuvan nopeammin kuin mitä avaruus laajeni, ja tämä ongelma voitiin korjata vain olettamalla, että avaruus on kaareutunut, ja sikäli kun se on kaareutunut, voitiin keskipiste välttää. Näin ollen ei ollut tarvetta myöskään universumin reunoille, eikä mikään paikka universumissa ollut erityinen.<ref>Hartnett, s. 75</ref> 

Edellä mainittua olettamusta kutsutaan yleisesti kosmologiseksi vakioksi, ja sen mukaan laajoissa mittasuhteissa missä tahansa universumin kolkassa oleva havainnoija näkee saman universumin ”suuren kuvan”. Hubblen mukaan tämä on kuitenkin vain puhdas olettamus.<ref>Hubble E., The observational approach to cosmology, The Clarendon Press, Oxford, pp. 54, 1937, viitannut Hartnett, s.76 </ref> 

Hartnett argumentoi, että on järkevää olettaa universumin olevan äärellinen ja rajallinen Jumalan ihmiskuntaan kohdistaman huomion perusteella. Kun hyväksytään universumin äärellisyys ja hylätään yhtenäisyys havaintojen ja taustaolettamusten perusteella, seuraa tästä, että universumilla on rajat. Kohdassa {{rp|1. Moos. 22:17}} Jumala sanoo, että Abraham saa jälkeläisiä yhtä paljon kuin tähtiä on taivaalla. Tämän perusteella ei tietenkään voi todistaa, että tähtien määrä on äärellinen, mutta se on järkevä olettamus huomioiden, että vain Jumala on ääretön.<ref>Hartnett, s. 77</ref>

Hartnett argumentoi, että aivan niin kuin Hubblen aikana, voidaan todistusaineisto edelleen tulkita kuvaamaan, että olemme keskellä universumiamme. Eteläafrikkalainen tähtitieteilijä ja poliitikko '''George Ellis''' toteaakin, ettei pallomaisesti symmetristä universumia, jossa maapallo on keskellä, voi kumota havainnoilla, vaan sen voi hylätä vain filosofisin perustein. Hänen mukaansa malleja valittaessa käytetään filosofisia kriteerejä – ja kosmologia pyrkii paljolti piilottamaan tämän.<ref>Gibbs, W.W., Profile: George F.R. Ellis; thinking globally, acting universally, Scientific American 273(4): 28–29, 1995. Viitannut Hartnett, s. 79</ref>

=== Galaksien jakautuminen universumissa ===

Hartnett argumentoi, että on hyvin vaikea vastata kysymykseen, mitä havainnot osoittavat universumin rakenteesta, sillä hyvin suuria etäisyyksiä mitatessa turvaudutaan Hubblen lakiin, jonka täsmälliset arvot riippuvat oletetusta kosmologisesta mallista.<ref>Hartnett, s. 82–83</ref>

Universumin galaksien sijoittumista on kuitenkin tutkittu ''The 2df Galaxy Redsift Survey''<ref>http://www.aao.gov.au/2df, viitattu 7.7.2012. Viitannut Hartnett, s. 83</ref> ja ''Sloan Digital Sky Survey'' -tutkimuksissa.<ref>http://www.sdss.org/, viitattu 7.7.2012. Viitannut Hartnett, s. 83</ref> Yhdessä nämä tutkimukset ovat kartoittaneet n. 600 000 galaksia. Nämä tutkimukset eivät ole kuitenkaan antaneet tukea universumin homogeenisuudelle. Pitsan siivuilta vaikuttavat kuvat<ref>http://www.mso.anu.edu.au/2dFGRS/, http://www.sdss.org/news/releases/galaxy_zoom.jpg, viitattu 7.7.2012. Kuvissa oma galaksimme on ”pitsa-siivun” kärjessä</ref>, joissa yksi pieni piste vastaa galaksia osoittavat valtavia samankeskisiä rakenteita, jotka ovat asettuneet keskipisteen, eli oman galaksimme, ympärille. Tämä ei myöskään johdu menetelmistä, sillä ''Big Bang'' -mallin pohjalta odotettaisiin, että galaksien tiheys kasvaisi kauemmas mentäessä, sillä silloin katsottaisiin ajassa taaksepäin, kunnes etäisyyden kasvaessa tarpeeksi galaksit tulisivat liian himmeiksi näkemisen kannalta.<ref>Hartnett, s. 83–84</ref>

Hartnett kirjoittaa, että näiden karttojen rakentamisessa on käytetty useita olettamuksia, eikä hän allekirjoita niitä kaikkia. Jos kartat ovat oikeita, ne osoittavat, että universumi on isotrooppinen, muttei homogeeninen. Näin todistusaineisto osoittaisi, että kosmologinen vakio on virheellinen ja universumilla on erityinen keskipiste, jonka lähettyvillä me olemme.<ref>Hartnett, s. 85</ref>

=== Einsteinin kenttäyhtälöiden ratkaisu ===

Ratkaistessaan kenttäyhtälöitään avaruusajan avulla Einstein huomasi, että niiden mukaan painovoiman pitäisi romahduttaa universumi kasaan. Tätä korjatakseen Einstein lisäsi kosmologisen vakion ('''&Lambda;''') kaavoihinsa, mutta kuultuaan Hubblen havainnoista hän kutsui tätä elämänsä suurimmaksi munaukseksi. Carmeli taas tarjosi perinteisistä FL-malleista poikkeavan lähestymistavan ja ratkaisi Einsteinin kenttäyhtälöt. Carmelin mallissa universumi on pallomaisesti symmetrinen ja isotrooppinen, muttei välttämättä homogeeninen. Se onkin yhtenevä galaksien sijoittumista kuvaavien tutkimusten kanssa, toisin kuin FL-mallit. FL-teoreetikot ovatkin yrittäneet ratkaista tätä lisäämällä ei-homogeenisuutta teoriaan varsinaisten mallien häiriöksi.<ref>Hartnett, s. 85,87</ref> 

Carmelin mallissa universumi voi olla joko ääretön tai äärellinen mutta rajaton. Hartnett argumentoikin Carmelin hylänneen ratkaisun, joka tuo mukanaan keskipisteen painovoimapotentiaalin. Tämän ratkaisun mukaan universumi on rajallinen ja sillä on erityinen keskipiste. Hartnett argumentoi, että Carmelin saama ratkaisu Einsteinin kenttäyhtälöihin pätee myös äärellisessä ja rajallisessa universumissa ja se on myös yhteensopiva suuripunasiirtymäisten Ia-supernovamittausten kanssa. Ainoa vaatimus on, että universumin fyysinen säde on yhtä suuri tai suurempi kuin havaittu säde. Hartnett huomauttaa kuitenkin, että kosmologisen mallin valitseminen riippuu lopulta omista mieltymyksistä, ei tutkimusaineiston vaatimuksista.<ref>Hartnett, s. 87</ref>

== Taivaiden levittäminen ==

Hartnett argumentoi, että havaintojen perusteella on mahdotonta selvittää, liikkuvatko galaksit meistä poispäin vai ovatko galaksit paikallaan ja avaruus laajenee. Punasiirtymien perusteella vaikutukset ovat samat, ja ne viittaavat siihen, että etäisyydet meidän ja universumin kauimpien osien välillä ovat kasvaneet nopeasti menneisyydessä. Raamattu antaa tästä myös vihjeen, sillä Jumala puhuu useassa kohdassa taivaiden levittämisestä.<ref>Ps. 104:2, Jes. 40:22, Jes. 42:5, Jes. 44:24</ref> Hartnett argumentoi, että jos tämä otetaan universumin laajenemisen perustavaksi mekanismiksi, on todennäköistä, että Jumala teki tämän jotakin tarkoitusta varten. Se on voinut suojella elämää maapallolla kaikelta tähtien lähettämältä säteilyltä.<ref>Hartnett, s. 92–93</ref> 

=== Luomisen ensimmäiset neljä päivää ===

Hartnett kirjoittaa, että Jumala loi maapallon aluksi pelkästään vedestä ja näin vettä oli paljon enemmän kuin nyt. Jossain kohdassa ensimmäistä luomispäivää Jumala loi painovoiman ja sähkömagneettisen energian, myös valon. Jumala myös erotti maapallon pimeän ja valoisan puolen toisistaan, ja 24 tunnin päivät määriteltiin maapallon pyörimisestä seuraavan pimeän ja valoisan vaihteluna.<ref>Hartnett, s. 93–94</ref>

Toisena päivänä Jumala jakoi vedet, ja Hartnettin mukaan tämä tarkoittaa sitä, että osa vesistä sijoitettiin aurinkokunnan ulkolaidoille suojaamaan maapallon tulevia asukkaita. Neljäntenä päivänä osasta tästä muodostettiin kaasuplaneettoja, ja [[wp:Transneptuninen kohde|transneptunisia kohteita]]. On myös huomattavasti todistusaineistoa siitä, että Neptunuksen takaiset kappaleet ovat suurelta osin jäätä. Kolmantena päivänä Jumala jakoi maan ja vedet, ja neljäntenä hän loi auringon, kuun, tähdet ja galaksit. Jumala levitti avaruuden jollain tavalla ja levitti isäntägalaksit, joista Hän erotti lisää galakseja neljännen luomispäivän aikana.<ref>Hartnett, s. 94–95</ref>

=== Galaksien luominen ===

[[Tiedosto:Radio Galaxy 0313-192.jpg|325px|thumb|right|Nasan Hubble avaruusteleskoopin ottama kuva Galaksista 0313-192. Radioaktiivinen suihku on väritetty punaiseksi.]] Carmelin mallin mukaan energian säilymislain luonnollinen seuraus on, että hiukkasia muodostuu eli ainetta syntyy tyhjyydestä. Tämä ei ole tyhjästä luomista (''creatio ex nihilo''), vaan energian muuttumista muodosta toiseen. Ainut vaatimus on, että universumin entropia ei saa olla vakio, eli universumin epäjärjestyksen on kasvettava.<ref>Hartnett, s. 95</ref>

Tämä voidaan nähdä aktiivisissa galakseissa, kuten galaksissa 0313-192<ref>http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2003/04/image/b/, viitannut Hartnett, s. 96</ref>, M82<ref>http://hubblesite.org/gallery/album/galaxy/pr2006014a, viitannut Hartnett, s. 95</ref> ja M87<ref>http://messier.seds.org/more/m087_h_nrao.html, viitannut Hartnett, s. 95</ref>. Galaksien keskipisteestä on havaittu lähtevän radioaktiivinen suihku. On harvinaista, että tällainen suihku näkyy näkyvässäkin valossa, sillä usein ne näkyvät vain näkyvän valon ulkopuolisilla aallonpituuksilla. Nämä havainnot osoittavat galaksien keskipisteissä tapahtuvaa väkivaltaista toimintaa.<ref>Hartnett, s. 95</ref>

Nykyään Hubblen laki on ekstrapoloitu<ref>sen soveltamisalaa on laajennettu myös havainnoilla todennettavan alueen ulkopuolelle</ref> määrittämään kohteiden etäisyyttä silloinkin, kun niiden etäisyyttä ei muuten voida mitata. Tällaisia kohteita ovat esimerkiksi kvasaarit, joiden – ''Big Bang'' -malliin tukeutuen – ajatellaan hyvin suurten punasiirtymiensä perusteella olevan erittäin kaukana universumin äärilaidoilla. Normaalisti ei olisikaan odotettavissa, että näin etäisiä kohteita voitaisiin lainkaan havaita, mutta ''Big Bang'' -mallin pohjalta on ajateltu, että kvasaarit ovat suuria mustia aukkoja, joihin syöksyvä aine säteilee valoa äärimmäisen voimakkaasti.<ref>Hartnett, s. 96–97</ref>

Nämä olettamukset on kuitenkin nykyään kyseenalaistettu, sillä galaksien sisältä tai niiden läheltä on löydetty useita voimakkaasti röntgensäteilyä lähettäviä kohteita<ref>Ultra-luminous X-ray object (ULX)</ref>, jotka tähtitieteilijät Geoffrey ja Margaret Burbidge sekä Halton Arp ovat tulkinneet kvasaareiksi. Esimerkiksi NGC 7319 -galaksin<ref>Yksi Stephanin kvintetin galakseista, http://hubblesite.org/gallery/album/entire/pr2001022a, viitattu 7.7.2012, viitannut Hartnett, s. 97</ref> sisällä on kvasaari lähellä sen keskipistettä. Kvasaarin jäljessä on V:n muotoinen kaasuvirta, jollainen on odotettavissa, jos kvasaari on tuottanut kaasulla täytetyn alueen galaksin keskustaan.<ref>Hartnett, s. 97–98</ref>

Hubblen lain perusteella galaksin punasiirtymä <math>z = 0,022</math> ja galaksi näin ollen 360 miljoonan valovuoden päässä. Kvasaarin punasiirtymä  <math>z = 2,114</math>, joten sen etäisyys on miljardeja valovuosia. ''Big Bang'' -teorian olettamusten perusteella kohteet eivät voi olla kosketuksissa toisiinsa. Arpin mukaan kvasaarin ja galaksin keskinäiselle vuorovaikutukselle on todistusaineiston vahva tuki, eikä kyseessä ole näköakseliharha.<ref>Maasta katsoen samassa suunnassa sijaitsevien kosmisten kohteiden pitäminen keskenäänkin lähekkäisinä</ref> Arp ja muutkin ovat ehdottaneet, että kvasaarit tuottaisivat galakseja, mutta ''Big Bang'' -teoreetikot ovat hyvin tiukasti torjuneet tämän näkemyksen, sillä se on vastoin heidän perusolettamustaan, jonka mukaan kaikki aine syntyi ''Big Bang''issä. Kvasaareista saatu todistusaineisto kyseenalaistaa kuitenkin galaksien sijainnin ja näin ollen myös ''Big Bang'' -laajenemismallit.<ref>Hartnett, s. 98–99</ref>

Kvasaareiden punasiirtymät antavat myös valikoivasti vain tiettyjä arvoja, mikä todistaa linnunratakeskisestä universumista. Hartnettin mukaan ne on luotu kaikki luomisviikon neljännen päivän luomisjaksojen aikana taivaiden levittyessä. Halton Arp on voimakkaasti kannattanut tämän tuottoprosessin sekulaaria tulkintaa, ja jo hänen ''Seeing Red'' -kirjansa takakannen kuvakin esittää ellipsigalaksia tuottamassa pienempiä galakseja.<ref>Hartnett, s. 100–101</ref>

Hartnettin tulkinta näistä löydöistä on, että galakseissa nähdään luominen silloin, kun se tapahtui: luomisviikon neljäntenä päivänä, sillä valolta kuluu äärellinen aika kulkea maapallolle. Kohta {{rp|Ps. 19:1}} sopii tähän kuvaan myös erinomaisesti.<ref>Hartnett, s. 101</ref> 

=== Laajenemistekijä ===

Yleisesti hyväksytyn nykynäkemyksen mukaan universumi koko ajan laajenee, mikä asettaa luomisteoreetikoiden selviteltäväksi kysymyksen, paljonko universumi on luomisesta lähtien kaiken kaikkiaan laajentunut. ''Big Bang'' -teoreetikoista poiketen luomismallin kannattajilla ei näet ole mitään syytä olettaa universumin alkuun [[wp:singulariteetti|singulariteettia]].

Ajassa taaksepäin tehtävät laskelmat antavat tulokseksi, että universumi on laajentunut 36-miljardikertaiseksi, mikä tarkoittaa, että alussa universumi on nykyiseen verraten ollut hyvin pieni. Laskelma perustuu suoraviivaiseen laajenemistekijään <math>1 + z_{exp}</math>, jossa <math>z_{exp}</math> esittää Jumalan ensimmäisenä luomispäivänä luoman elektromagneettisen säteilyn eli valon punasiirtymää. Kun oletetaan, että tämän säteilyn lämpötila on ollut 9000 kelviniä, ja kun verrataan sitä nykyiseen kosmisen taustasäteilyn lämpötilaan 2,7 kelviniä, saadaan <math>z_{exp}</math>:n arvoksi 3 300 ja määrälaajenemiskertoimen arvoksi 3,6 * 10<sup>10</sup>. Näin paljon avaruus on siis levittynyt.<ref>Hartnett, s. 102</ref>

Tästä kuitenkin seuraa, että universumin tiheys olisi tähän mennessä laskenut n. kymmenesmiljardisosaan alkuperäisestä<!-- decreased 10 orders of magnitude -->, ellei aineen kokonaismäärä olisi toisaalta samaan aikaan lisääntynyt. Kun ainetta on kuitenkin tullut kaiken aikaa lisää, tämä uusi aine on tiheyttä lisäävänä tekijänä hidastanut avaruuden laajenemisen ajan kuluessa aiheuttamaa universumin kokonaistiheyden vähenemistä. Nyt aineen keskitiheys maailmankaikkeudessa on 10<sup>-31</sup>&nbsp;g/cm<sup>3</sup>, ja alussa se on voinut olla 10<sup>-21</sup>&nbsp;g/cm<sup>3</sup>. Tämäkin käsittäisi vain 10 000 vetyatomia kuutiosenttimetrissä, mikä käytännössä tarkoittaisi edelleen tyhjiötä. Kun nykyisen universumin säde on 13,5 miljardia valovuotta ja lasketaan ajassa taaksepäin laajenemiskertoimen avulla, maailmankaikkeuden säteeksi ennen kuin Jumala levitti taivaat saadaan noin 8 miljoonaa valovuotta. Näin ollen välittömästi luomisensa jälkeen galaksit sijaitsivat paljon nykyistä lähempänä maapalloa ja niiden levittyessä syntyi uutta ainetta uuden kosmologisen mallin mukaisesti.<ref>Hartnett, s. 102-103</ref>

== Miten näemme tähtien valoa ”nuoressa” universumissa? ==

Avaruuden laajeneminen aiheutti valtavan ajanlaajenemistapahtuman maapallolla, mikä tarkoittaa, että kellot hidastuivat biljoona kertaa verrattuna kosmisiin kelloihin. Muualla universumissa kellot kulkivat samaan tahtiin kuin maapallolla nyt, mutta tuolloin maapallolla kellot kävivät hyvin hitaasti. Todellinen kerroin tälle voidaan määritellä Hubble-Carmeli -aikavakion <math>\tau</math> ja aikalaajenemisen keston suhteesta. Jos aikalaajeneminen kesti vain neljännen luomipäivän, on kerroin vähintään muutaman biljoonan suuruinen.<ref>Hartnett, s. 108–109, <math>\tau \approx 4,28 \cdot 10^{17} s</math>,  <math>\frac{\tau}{24 tuntia} = \frac{4,28 \cdot 10^{17}}{86400 s} \approx 5 \cdot 10^{12}</math></ref>

=== Suhteellisuusteoriat ===

Nykyään Einsteinin sekä erityinen että yleinen suhteellisuusteoria on hyvin varmistettu lukuisin kokein ja myös Hartnett-Carmeli malli on sen kanssa yhdenmukainen. Einsteinin yleistä ja erityistä suhteellisuusteoriaa on myös menestyksekkäästi sovellettu kosmologiaan, sillä niihin perustuva Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker -kehysteoria on nykyään yleisesti käytössä universumin laajenemista kuvattaessa. Tämä kehysteoria vaatii kuitenkin pimeää ainetta ja energiaa, eikä sen olemassaoloa ole voitu varmistaa. ''Big Bang'' -teoriassa on myös monia muita ongelmia, joita on käsitelty aiemmin.<ref>Hartnett, s. 109–111</ref>

Carmelilainen 4-uloitteinen avaruusnopeuskosmologia kuitenkin kyseenalaistaa yleisen suhteellisuusteorian käytön universumin laajan mittakaavan rakenteiden kuvaamisessa. Sen menestys suuripunasiirtymäisten supernovamittausten kuvaamisessa ilman pimeää ainetta tai energiaa osoittaa vahvasti, että universumin rakenteelle on vaihtoehtoinen teoria. Saman teorian sovellus – 5-uloitteinen avaruusnopeusmalli – selittää rotaatiokäyrät myös ilman pimeää ainetta ja näin vahvistaa entisestään teoriaa.<ref>Hartnett, s. 110–111</ref>

Kun oletetaan, että yleinen ja erityinen suhteellisuusteoria ovat päteviä kuvaamaan paikallisen mittakaavan tapahtumia universumissa ja Carmelin kosmologinen suhteellisuusteoria galaksien ja kosmologisilla mittakaavoilla, seuraa tästä viisi ulottuvuutta käsittävästä avaruusaikanopeus -metrisestä teoriasta, että historiassa on tapahtunut valtava kosmologinen kiihtyminen ja sen mukana maapallon ja muun universumin kellojen välillä aikalaajeneminen. Tästä seuraa loogisesti, että universumi on hyvin nuori maapallolla olevilla kelloilla mitattuna. Hartnett argumentoikin, että universumin suuri ikä on seurausta universumin suuren koon liian yksinkertaisesta tulkinnasta.<ref>Hartnett, s. 111</ref>

=== Loppupäätelmät ===

Carmelilaisen kosmologian kehyksessä 5-ulottuvuusteoria on yhdenmukainen kaikkien mittaluokkien kanssa. Se vastaa paikallisella tasolla sekä erityistä että yleistä suhteellisuusteoriaa osalta ja suurimmissa mittaluokissa ''cosmological general relativity''ä. Universumin laajeneminen on hyvin suurta suurilla punasiirtymillä, mutta nolla aurinkokunnassamme. Tämä johtaa päätelmään, että luomisessa tapahtui mittava aikalaajeneminen, ottaen huomioon, että havainnoija on pallomaisesti symmetrisen laajenevan universumin keskellä. Myös yksisuuntaisen valonnopeuden<ref>Todellista valon nopeutta ei voida laskea, sillä se riippuu paikkallisista fysikaalisista olosuhteista</ref> voidaan laskea olevan hyvin suuri suurilla punasiirtymillä, mikä on suora seuraus aikalaajenemisesta. Näin ollen kaukaisimpien galaksien valo voi matkata maapallolle muutamassa päivässä mitattuna maapallolla olevin kelloin.<ref>Hartnett, s. 116–117</ref>

Teorista ei myöskään seuraa valon nopeuden poikkeamia, vaan paikallisesti atomikelloilla mitattuna valon nopeus on aina vakio ('''c'''). Maapallolle saapuva valo on laajentumisessa levittynyttä, minkä takia se on myös punasiirtynyttä, mutta koska kellot maapallolla käyvät nykyään samaan tahtiin kuin muuallakin universumissa ei muita vaikutuksia havaita.<ref>Hartnett, s. 117</ref>

Aikalaajenemisen vaikutukset ilmenivät maapallolla luomisviikon aikana. Kun laajeneminen pysähtyi, pysähtyi myös aikalaajeneminen. Hartnett argumentoi, ettei universumi enää ole laajeneva, mutta näemme laajenemisen jälkiä vielä, sillä valolta kuluu aikaa saapua maapallolle. Laajenemisen aikana maapallolta havaintoja tekevä olisi havainnut suuria sinisiirtymiä, mutta nykyään vain punasiirtymiä, sillä laajeneminen on pysähtynyt. Hartnett kirjoittaa myös, että kaikkialla kuuden tuhannen valovuoden päässä laajenemisen voidaan nähdä pysähtyneen ja tämä alue laajenee ajan kuluessa.<ref>Hartnett, s. 116–118</ref>

== Lähteet ==

*{{Kirjaviite | Tekijä = Dr. John Hartnett | Nimeke = Starlight, Time and the New Physics | Julkaisija = Creation Book Publishers | Vuosi = 2007 | Kappale = | Sivu = | Selite = | Tunniste = 978-0-949906-68-7}}

=== Viitteet ===

{{Viitteet}}

[[Luokka:Kosmologia]]