John Hartnettin kosmologinen malli

John Hartnettin kosmologinen malli kuvaa maailmankaikkeutta lähtien oletuksesta, että Raamatun luomiskertomus on kirjaimellisesti totta nuoren maan kreationistisen tulkintaperinteen mukaisesti.

Vuonna 2021 Hartnett julkaisi blogissaan kirjoituksen, jossa toteaa:

Carmelin kosmologian pohjalta kehittämässäni komologisessa mallissa on liikaa ongelmia ja olen sittemmin hylännyt sen.

– Hartnett¹

Raamatun mukaan maapallo luotiin kolme–neljä päivää ennen taivaankappaleita² ja Aadam kaksi päivää niiden jälkeen.³ Yksin Raamatun pohjalta ei luomistapahtumia voi ajoittaa noin seitsemää tuhatta vuotta vanhemmiksi.⁴ 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.⁵ Kuitenkin havaitsemme näkevämme sellaisia.⁶ Hartnettin kosmologinen malli pyrkii Raamatun kronologiaan⁷ pitäytyen luonnontieteellisesti⁸ selittämään, miksi asia on näin.

Hartnettin vuonna 2021 julkaiseman kirjoituksen mukaan ainoa kelvollinen nuoren maan selitysmalli kaukaisten tähtien valon ongelmaan on Jason Lislen kehittämä Anisotropic Synchrony Convention malli eli ASC-malli.¹

Lähtökohta

Hartnett argumentoi:

1. Tiede on mahtava työkalu sinänsä.
2. Yksinkertaisiltakin vaikuttavat tieteelliset selitykset, kuten että kymmenen miljardin valovuoden matkan kulkeminen vaatii kymmenen miljardia vuotta, ovat kuitenkin epävarmoja.
3. Tieteen historiassa on lukuisia esimerkkejä siitä, kuinka täysin varmoina pidettyjä asioita on myöhemmin kumottu.⁹
4. 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.
5. 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 huomautettiin, etteivät planeettojen liikkeet näytä sopivan tähän malliin, ei havainnoille silti käyty hakemaan vaihtoehtoista selitystä, mikä olisi tarkoittanut havaittujen tosiasioiden kieltämistä, vaan luotiin entistäkin monimutkaisempia teorioita episykleineen selittämään hankalat havainnot pois.¹⁰ Kopernikuksen aurinkokeskinen malli selitti ongelmat kuitenkin ilman episyklejä.
   • Myöhemmin, kun Newtonin 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.¹¹ Ongelmien tyydyttäväksi ratkaisuksi tarvittiin kuitenkin peräti uusi fysiikka, jonka lopulta tarjosi Einstein.
6. 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.¹²

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.¹³

Tähtien valo ja aika

Vuonna 1994 Russell Humphreys esitteli teoriansa¹⁴, 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 -teorian¹⁵ mukaisessa universumissa etäällä olevien tähtien 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.¹⁶

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

1. Fenomenologinen kieli: Tässä vaihtoehdossa tähdet olisi luotu miljardeja vuosia ennen neljättä päivää siten, että niiden valo saapuu maapallolle juuri luomisviikon neljäntenä päivänä.
   Hartnett kuitenkin argumentoi tämän olevan kestämätön selitys, sillä kohdissa 2. Moos. 20:11 ja 2. Moos. 31:17 Jumala sanoo luoneensa kuuden päivän aikana kaiken.¹⁷
2. Nopeammin käyvät kellot ”loitolla”: Toisen mahdollisen selityksen mukaan kellot maailmankaikkeuden etäosissa olisivat aiemmin käyneet huomattavasti nopeammin kuin maapallolla.¹⁸ Luomisviikolla universumimme rajoilla kellot olisivat käyneet biljoonia kertoja nopeammin kuin kellot maapallolla, ja näin valolla olisi ollut tarpeeksi aikaa saapua maapallolle.
   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.¹⁹
3. 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,²⁰ valolla olisi ollut tarpeeksi aikaa saapua maapallolle täkäläisten kellojen mukaan muutamassa päivässä.
   Humphreysin teoria on juuri tätä tyyppiä. Hartnettin malli kuuluu myös tähän tyyppiin.²¹
   On syytä panna merkille edellisen ja tämän teorian 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 hitaammin²² vastaanottaakseen valon.
4. Valon nopeuden hidastuminen: Ennen Humphreysiä suosittu selitysmalli oli, että valon nopeus (Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle c} ) on ollut huomattavasti suurempi menneisyydessä, erityisesti luomisviikolla, jonka jälkeen se on reippaasti laskenut nykyiseen arvoonsa.
   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.²³
5. Valo luotu matkalle: Viidennen vaihtoehdon mukaan Jumala olisi luonut valon valmiiksi maapallon ja tähtien välille.
   Tähdistä saapuvasta valosta voidaan kuitenkin päätellä monenlaisia asioita, jotka olisivat tämän mallin mukaan vain teatteria.²⁴ Ajatellaan esimerkiksi tilannetta, jossa tähti räjähtää laskennallisesti 100 000 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.¹⁵
   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.²⁵

Pimeä aine ja energia nykyjusteerauksina

Merkuriuksen perihelikiertymä

1800-luvun loppupuolella tähtitieteilijät huomasivat, että Merkuriuksen kiertorata kiertyy²⁶, mikä tarkoitti, että jokin tuntematon tekijä vaikuttaa sen käyttäytymiseen. Kiertoradan muutokseksi mitattiin 43 kulmasekuntia vuosisadassa, kun muiden planeettojen aiheuttamat virheet²⁷ 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 episyklit²⁸, joiden tarkoituksena oli pimeän aineen tavoin pitää pääteoria pystyssä.²⁹

Pimeän aineen kuvaukset vaihtelivat, sillä joidenkin mukaan kyse oli asteroidivyöhykkeen³⁰ vaikutuksesta, toisten mukaan taas kyseessä oli Merkuriuksen ja Auringon³¹ 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.³²

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.³³ Hartnett argumentoi, että vastaavanlainen ongelma vaivaa universumin sekulaaria kuvausta sen kaikilla tasoilla.³⁴

Taivaankappaleiden massanmääritys

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

Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle m =\frac{v^2 \cdot R}{G}}

Kaavassa Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle v} on mitattavan kappaleen vauhti, Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle R} kappaleen ja kiertoliikkeen keskuksen keskipisteiden välimatka ja Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle G} Newtonin 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.³⁵

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.³⁶ 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.³⁷

Cosmological Special Relativity

Einsteinin erityisessä suhteellisuusteoriassa (Theory of Special Relativity) valon nopeus tyhjiössä määriteltiin vakioksi Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle c} . 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.³⁸

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.³⁹

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.⁴⁰

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.⁴¹

Galaksien pimeän aineen ongelma

Jotain gravitaatiokeskusta⁴² kiertävän kappaleen nopeutta gravitaatiokeskusetäisyyden funktiona kuvaavia kaavioita kutsutaan rotaatiokäyriksi. Hartnett kirjoittaa, että spiraaligalaksitähtien rotaatiokäyrät⁴³ 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.⁴⁴

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.⁴⁵

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 Tullyn–Fisherin relaation. Hän esittikin suhteen olevan galaksin massan ja nopeuden, eikä kirkkauden ja nopeuden välillä.⁴⁶

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.⁴⁷

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 itseensä⁴⁸. On havaittu, että näissä järjestelmissä painovoima ei ole kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön vaan kääntäen verrannollinen etäisyyteen itseensä. Tilanne on samantyyppinen modifioidun newtonilaisen dynamiikan kanssa, mutta tässä tapauksessa taustalla on täsmällinen suhteellisuusteoria. Tästä seuraa, että tähdet näyttävät kulkevan nopeammin ulkokierroksilla kuin mitä muuten odotettaisiin.⁴⁹

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.⁵⁰

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 Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle c} , ja se määrää, kuinka nopeasti esine tai valo voi universumissa nopeimmillaan kulkea.⁵¹

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.⁵²

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.⁵³

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 Dopplerin ilmiön kanssa.⁵⁴

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 Hubblen laiksi.⁵⁵

Hubblen laki: Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle v = H_0 \cdot R} , jossa Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle v} on laajenemisen nopeus, Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle r} on etäisyys ja Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle H_0} on Hubblen vakio. Lain merkityksen voi tiivistää: "Mitä suurempi etäisyys, sitä suurempi nopeus." Carmelin mukaan vakio on pätevä, mutta muokattuna seuraavaan muotoon:

Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle v = \Bigg(\frac{1}{\tau}\Bigg) \cdot r }

Laajeneva avaruus ajan funktiona. Avaruus itsessään laajenee uuden ulottuvuuden nopeudella v

jossa Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tau} , 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.⁵⁶

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, jonka näemme siinä, että universumi laajenee. Galaksit eivät ole liikkeessä avaruudessa, vaan avaruus itsessään laajenee nopeudella Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle v} (Kts. kuva).⁵⁷

Teoria on vastaava erityisen suhteellisuusteorian kanssa, kun aikaulottuvuus korvataan nopeusulottuvuudella ja universaali vakio Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle c} uudella vakiolla Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tau} . 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 (Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Omega} ) ja hyvin tunnettuja vakioita.⁵⁸

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 isotrooppisuuden⁵⁹, muttei homogeenisuutta⁶⁰. 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^-29 g/cm^-3). Nykyään tiheys on huomattavasti alempi. Mallin kolmivaiheinen laajeneminen on onnistuneesti sovellettu vuonna 1997 havaitun Ia-tyyppisen supernovan kirkkaus-etäisyys -tutkimusaineistoon.⁶¹

Einsteinin kenttäyhtälöt

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

Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle G_{\mu v} = R_{\mu v} -\frac{1}{2}R = \kappa T_{\mu v}}

Nämä yhtälöt kuvaavat avaruusajan vaikutusta aineen ja energian kaareutumiseen. Suhteellisuusteoriassa gravitaatio ("painovoima") ei ole enää voima vaan seuraus geometriasta ja kaareutumisesta, jota kuvaa Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle G_{\mu v}} .⁶² Hartnett kuvaa tätä näyttämönä, jossa universumin näytelmä näytellään. Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle R_{\mu v}} on energia/momenttitensori, joka kuvaa energian ja aineen tilavuutta universumista. Se on aineen kriittisen tiheyden Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Omega} funktio. Kaareutuminen riippuu Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle T_{\mu v}} -vakiosta. Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \kappa} taas liittää eri suureet yhteen yhtälön eri osissa.⁶³

Kriittinen tiheys on universumin kokonaisenergia- ja ainemäärä (ilmaistuna määränä, joka on riittävä universumille, jotta se saavuttaisi vapaan alueen⁶⁴, muttei niin iso, että vetovoima voittaisi ja universumi luhistuisi).⁶⁵

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 Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Omega -1} ), joka voi saada arvokseen nollan tai jopa negatiivisen, mitä normaali ainetiheys Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Omega} 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.⁶⁶

Kun mitattu aineen tiheys Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Omega} 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 (Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Omega} = 1). Teoria ei myöskään sisällä kosmologista vakiota (Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Lambda} ), kuten FL-mallit vaativat. Vastaava vakio voidaan kuitenkin johtaa Carmelin teoriasta; se on nollasta poikkeava ja positiivinen, hyvin pieni ja oikeaa suuruusluokkaa havaintoihin nähden.⁶⁷

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.⁶⁸

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.⁶⁹

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% (Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Omega = 0,26} ), mutta kun aineen tiheys mitattiin paikallisesti, saatiin arvoja väliltä 0,7%–4,1%. Vaikka havaintojen korkein arvo (Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Omega = 0,04} ) otettaisiin, ei se ole riittävästi. Tämän takia on oletettu, että yhteensopimattomuus johtuu pimeästä aineesta.⁷⁰

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 (Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Lambda} ), se selittää havainnot, vaikka onkin arvoltaan pieni. Näin ollen näkyvän ja pimeän aineen tiheys Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Omega = 0,26} lisättynä pimeän energian tiheydellä Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Omega_\Lambda = 0,74} on Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Omega + \Omega_\Lambda = 1} .⁷¹

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 Ω = 0,04 ± 0,02⁷², joka sopii täysin mittauksiin. Hartnett argumentoi, että tämä osoittaa havaintojen olevan sopusoinnussa Carmelin teorian kanssa ja vahvistavan Carmelin alkuperäisen oletuksen siitä, että Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Omega < 1} ja näin ollen universumi on laajeneva.⁷³

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.⁷⁴ Hän kuitenkin hylkäsi johtopäätöksensä filosofisin perustein:

Homogeenisuuden henkiin heräämisen, ja loittonemiskertomissa esiin tulleen erityisen sijainnin eli yhtenäisyyden poikkeaman kauhun välttämiseksi täytyy toisen termin kompensoida se avaruudellisen kaareutumisen vaikutuksena.

– Edwin Hubble⁷⁵

On huomattava, että Hubble tulkitsi punasiirtymät galaksien liikkeeksi.⁷⁶ 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.⁷⁷

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.⁷⁸

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 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.⁷⁹

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.⁸⁰

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.⁸¹

Universumin galaksien sijoittumista on kuitenkin tutkittu The 2df Galaxy Redsift Survey⁸² ja Sloan Digital Sky Survey -tutkimuksissa.⁸³ Yhdessä nämä tutkimukset ovat kartoittaneet n. 600 000 galaksia. Nämä tutkimukset eivät ole kuitenkaan antaneet tukea universumin homogeenisuudelle. Pitsan siivuilta vaikuttavat kuvat⁸⁴, 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.⁸⁵

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.⁸⁶

Einsteinin kenttäyhtälöiden ratkaisu

Ratkaistessaan kenttäyhtälöitään avaruusajan avulla Einstein huomasi, että niiden mukaan painovoiman pitäisi romahduttaa universumi kasaan. Tätä korjatakseen Einstein lisäsi kosmologisen vakion (Λ) 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.⁸⁷

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.⁸⁸

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.⁸⁹ Hartnett argumentoi, että jos tämä otetaan universumin laajenemisen perimmäiseksi mekanismiksi, on todennäköisempää, että avaruus on laajentunut, ja että Jumala teki tämän jotakin tarkoitusta varten. Se on voinut suojella elämää maapallolla tähtien alunperin lähettämältä säteilyltä.⁹⁰

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.⁹¹

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 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 suurella faktorilla ja levitti isäntägalaksit, joista Hän erotti lisää galakseja neljännen luomispäivän aikana.⁹²

Galaksien luominen

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.^93, 94, 95 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.⁹⁶

Tämä voidaan nähdä aktiivisissa galakseissa, kuten galaksissa 0313-192⁹⁷, M82⁹⁸ ja M87⁹⁹. 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.¹⁰⁰

Nykyään Hubblen laki on ekstrapoloitu¹⁰¹ 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.¹⁰²

Nämä olettamukset on kuitenkin nykyään kyseenalaistettu¹⁰³, sillä galaksien sisältä tai niiden läheltä on löydetty useita voimakkaasti röntgensäteilyä lähettäviä kohteita¹⁰⁴, jotka tähtitieteilijät Geoffrey ja Margaret Burbidge sekä Halton Arp ovat tulkinneet kvasaareiksi¹⁰⁵.

Esimerkiksi NGC 7319 -galaksin^106, 107 sisällä on kvasaari lähellä sen keskipistettä.¹⁰⁸ Kvasaarin jäljessä on V:n muotoinen kaasuvirta, jollainen on odotettavissa, jos kvasaari on tuottanut kaasulla täytetyn alueen galaksin keskustaan.¹⁰⁹

Hubblen lain perusteella galaksin punasiirtymä Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle z = 0,022} ja galaksi näin ollen 360 miljoonan valovuoden päässä. Kvasaarin punasiirtymä Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle z = 2,114} , 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 näköakseliharha¹¹⁰.^{111, 112, 113, 114, 115} 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 Bangissä. Kvasaareista saatu todistusaineisto kyseenalaistaa kuitenkin galaksien levinneisyyden ja näin ollen myös Big Bang -laajenemismallit⁹².¹¹⁶

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 -kirjansa¹¹¹ takakannen kuvakin esittää ellipsigalaksia tuottamassa pienempiä galakseja.¹¹⁷

Hartnettin tulkinta näistä löydöistä on, että galakseissa nähdään luominen silloin, kun se tapahtui: luomisviikon neljäntenä päivänä, sillä valolta kuluu äärellinen aika kulkea maapallolle. Kohta Ps. 19:1 sopii tähän kuvaan myös erinomaisesti.¹¹⁸

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 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 Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 1 + z_{exp}} , jossa Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle z_{exp}} 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 Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle z_{exp}} :n arvoksi 3 300 ja määrälaajenemiskertoimen arvoksi 3,6 * 10¹⁰. Näin paljon avaruus on siis levittynyt.¹¹⁹

Tästä kuitenkin seuraa, että universumin tiheys olisi tähän mennessä laskenut n. kymmenesmiljardisosaan alkuperäisestä, 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^-31 g/cm³, ja alussa se on voinut olla 10^-21 g/cm³. 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.¹²⁰

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 Jäsentäminen epäonnistui (MathML, sekä SVG tai PNG varalla (suositeltu nykyaikaisille selaimille ja helppokäyttötyökaluille): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tau} ja aikalaajenemisen keston suhteesta. Jos aikalaajeneminen kesti vain neljännen luomispäivän, on kerroin vähintään muutaman biljoonan suuruinen.¹²¹

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.¹²²

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.¹²³

Kun oletetaan, että yleinen ja erityinen suhteellisuusteoria ovat päteviä kuvaamaan paikallisen mittakaavan tapahtumia universumissa, ja Carmelin kosmologinen suhteellisuusteoria galaksien tapahtumia 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.¹²⁴

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 relativityä. 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 valonnopeuden¹²⁵ 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.¹²⁶

Teoriasta 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.¹²⁷

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.¹²⁸

Lähteet

• Dr. John Hartnett: Starlight, Time and the New Physics. Creation Book Publishers, 2007. 978-0-949906-68-7.