Alkuräjähdys

Alkuräjähdys oli tapahtuma, josta alkuräjähdysteorian mukaan nykyinen maailmankaikkeus sai alkunsa.^1, 2 Alkuräjähdysteoria on saavuttanut kosmologiassa vakiintuneen aseman.³ Sitä tukevat useat toisistaan riippumatta tehdyt ja varmennetut havainnot, joita ei pystyttäisi selittämään ilman alkuräjähdystä.

Teorialla on mielenkiintoisia filosofisia implikaatioita. Maailmankaikkeus, jolla oli alku, vaikuttaa viittaavan jonkinlaiseen alkusyyhyn. Apologeettisessä viitekehyksessä tämä toimii pohjana mm. kosmologiselle argumentille.

Alkuräjähdysteorian mukaan maailmankaikkeus syntyi äärimmäisen tiheästä ja kuumasta tilasta noin 13,7 miljardia vuotta (13,7 Ga) sitten ja on siitä lähtien jatkuvasti laajentunut. Vaihtoehtoisten kosmologioiden tutkijat ovat esittäneet ongelmia mallissa ⁴. Erityisesti filosofisin perustein oletetun kopernikaanisen periaatteen kyseenalaistaminen näyttää järkevältä⁵.

Galaksien on havaittu etääntyvän Maasta sitä nopeammin mitä kauempana ne ovat. Tätä periaatetta kutsutaan Hubblen laiksi. Kun tämä havainto yhdistetään niin sanottuun kopernikaaniseen periaatteeseen, jonka mukaan missä tahansa päin kaikkeutta sijaitsevat havainnoijat havaitsisivat samoin, voidaan päätellä itse avaruuden laajenevan. Seuraamalla laajenemista teoreettisesti ajassa taaksepäin päädytään olettamukseen, jonka mukaan alussa on ollut äärimmäisen tiheä ja kuuma tila. Tämä kuuma alkutila on koko teorian pääpremissi.

Tutkimuksissa havaittu kevyiden alkuaineiden suhteellinen runsaus vastaa alkuräjähdyksen ydinsynteesin ennusteita. Alkuräjähdysteoria ennustaa myös koko kaikkeuden täyttävän heikon mikroaaltosäteilyn eli niin sanotun kosmisen taustasäteilyn olemassaolon. Taustasäteilyn varmistuminen vuonna 1964 johti alkuräjähdyksen hyväksymiseen parhaaksi maailmankaikkeuden alkuperää ja kehitystä kuvaavaksi teoriaksi.

Kosmologian perusteoria, yleinen suhteellisuusteoria, kuvaa kaikkeutta vain joko laajenevana tai supistuvana. Friedmannin–Lemaîtren–Robertsonin–Walkerin metriikka -niminen Einsteinin kenttäyhtälöiden ratkaisu on alkuräjähdyksen teoreettinen perusta.

Universumin syy

On väitetty että alkuräjähdys ei tarvitse syytä: "Maailmankaikkeus ilmestyi olemaan ja lähti laajenemaan."⁶ Universumin syyn vältteleminen on kuitenkin rationaalisen ajattelun vastaista. Älylliseen ajatteluun kuuluu kysyä asioille syitä, eikä Jumala-kielteinen maailmankatsomuksen pitäisi antaa määrätä asioita, joille syytä 'ei ole järkevää' kysyä. Ateistit välttelevät kysymystä syytä alkuräjähdykselle osin siitä syystä että filosofisesti paras perimmäinen syy maailmankaikkeuden alulle näyttää olevan Jumala.

Toisaalta on ongelmallista väittää että maailmankaikkeus synnytti itse itsensä. Materialla ei näytä olevan tällaista ominaisuutta. Kvanttifluktiaatioissa energiaa kyllä syntyy tyhjästä (ainakin useissa kvanttifysiikan tulkinnoissa), mutta tämä on Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen rajaamaa

$\Delta E\Delta t\approx {h \over 2\pi }$,

eli syntyneiden hiukkasten ja niiden elinajan tulo on korkeintaan Planckin vakion luokkaa, joka siis on valtavan pieni. Kvanttifluktuaatio siis selittää esimerkiksi yhden elektroni-positroni parin syntymisen, mutta vain sekunnin murto-osien ajaksi, ei missään tapauksessa koko universumin suurta ja pysyvää massaa.

Alkoiko aika?

Big bang teoriassa universumimme aika ja avaruus alkoivat. Käsillä olevat mittaukset selittyvät hyvin yksinkertaisella big bang standardimallilla, jossa siis aika alkaa.

Koska ajan alku on osatodiste teismille ja jännitteessä ateismin kanssa, 'vapaa-ajattelijat' esittävät usein uskonsa tueksi varmoina spekulatiivisia kosmologisia teorioita:

Pre-big bang

Alkuräjähdysteorian kannalta ei ole välttämätöntä, että maailmankaikkeus todella sai kerran alkunsa. Tiedämme, että se on ollut pakattuna äärimmäisen tiheäksi ja että se on laajentunut viimeiset noin 14 miljardia vuotta, mutta sitä ennen ns. säikeiden valtakausi on voinut kestää vaikka ikuisuuden. Alkuräjähdys, big bang, on voinut olla tyhjän äärettömän vanhan universumin välitilinpäätös.

– Seppo Linnaluoto, Mitä oli ennen alkuräjähdystä?⁷

Pre-big-bang malli on mielenkiintoinen mutta melko epärealistisia ja erittäin spekulatiivisia. Pre-big bang mallin ongelmiin kuuluu mm.⁸:

• Miten pre-ajasta päästää post-aikaan.
• Lisädimension stabilointi on ongelmallista
• Malli ei sovi CMB ja COBE mittauksiin ilman huomattavaa teoreettista lisäsäätöä.

Ekpyroottinen malli

Tässä mallissa kaksi braania törmää ja siitä syntyy alkuräjähdys. Malli on spekulatiivinen ja hieman ongelmissa havaintojen kanssa ⁹.

Kaoottinen inflaatio

Borde, Guth ja Vilenkin ovat kuitenkin osoittaneet (BGW-teoreema), että kaikissa tällaisissa metakosmologisissa malleissa on myös alku, mikäli avaruus niissä keskiarvoisesti laajenee, kuten se lähes poikkeuksetta tekee.

Imaginaarinen aika

Tässä Hawkingin mallissa aikaa käsitellään kompleksena, jolloin singulariteetti voidaan kiertää. Tämä vaikuttaa kuitenkin enemmän matemaattiselta tempulta, koska imaginaarinen aika on kuvitteellinen ja palattaessa normaaliin aikaan singulariteetti on yhä olemassa.

Yhteenveto

Näin ollen, vaikka ajan alun välttävät mallit ovat teoreettisesti mahdollisia, ne ovat toistaiseksi epätodennäköisiä. Ajan alku on siis todennäköisin vaihtoehto ja siten kosmologinen argumentti on pätevä todiste teismille.