Koska alkuräjähdysteoria on oleellinen osa nykyistä tieteellistä maailmanselitystä, on syytä tarkastella eräitä tieteellisiä syitä, joiden valossa se näyttää hyvin kyseenalaiselta, mikäli jätetään huomiotta ulkopuolisen vaikuttajan eli Luojan mukanaolo! Vaikka alkuräjähdysteoria itsessään tukee luomisajatusta, ehkä suurin osa sitä kannattavista tutkijoista pyrkii silti jättämään Luojan huomiotta, ja selittämään teoriaa ilman häntä. Tämän kirjoituksen tarkoitus ei siis ole vahvistaa alkuräjähdyksen torjuvien ateistien käsityksiä vaan pyrkiä osoittamaan, ettei alkuräjähdys ja siihen liittyvät monet prosessit ole mahdollisia, jos Luoja jätetään huomiotta! Alkuräjähdys on tapahtunut, Luojan toimesta, ei tsestään pelkkien luonnonlakien pohjalla.

 

Yleisesti hyväksytyn alkuräjähdysteorian mukaan maailmankaikkeus syntyi itsestään tyhjästä. Alussa ei ollut mitään, sitten tuo ei-mitään pakkasi itsensä atomia pienempään tilaan ja räjähti leviten aluksi plasmana ja sitten vety- ja heliumkaasuiksi tiivistyneenä joka suuntaan. Myöhemmät supernova- räjähdykset ovat sitten tuottaneet kaikki 92 alkuainetta, joista maapallo ja muut planeetat ovat rakentuneet.

 

Ns. Hevosenpää -tähtisumu
 

Alkuräjähdysidean esitti ensimmäisenä belgialainen jesuiitta Georg Lemaitre vuonna 1927. Teorian perusmallin kehittelivät George Gamow, R. A. Alpher ja R. Herman 1948-1949. Gamow, joka oli paitsi tiedemies, myös tieteiskirjailija, levitti innokkaasti tätä Big Bangiksi nimeämäänsä hypoteesia ja sai kannatusta useilta tiedemiehiltäkin. Tapahtumaketjun yksityiskohtia hän havainnollisti piirtämillään kuvasarjoilla, mikä varmasti edisti idean 'myymistä', varsinkin nuorille tutkijoille.

Mitä tämä nykyään yleisesti hyväksytty teoria oikein pitää sisällään? Tarkastelemme tässä sen yleisintä versiota ja siihen liittyviä ongelmia. Kaikki tässä esitetyt seikat eivät ehkä ole kiistattomia ongelmia, mutta monet ovat. Erityisesti teorian mukainen kaiken alku on selvästikin vailla järkevää selitystä.

 

Big Bang -teoria lyhyesti

 

Tyhjyys tiivistyy

Aluksi maailmankaikkeudessa vallitsi täydellinen tyhjyys, jossa ei ollut yhtään mitään. Sitten tämä tyhjyys jotenkin ahtautui tilaan, joka oli joidenkin laskelmien mukaan vain miljardisosia yksittäisen protonin koosta! Kukaan ei osaa sanoa, miksi tämä ei-mikään halusi kokoontua yhteen, vielä vähemmän sitä, mikä siihen pakotti, jos koko maailmankaikkeus oli täysin tyhjä. Mutta jollakin oudolla tavalla, jota mikään fysiikan laki ei selitä, sen kuitenkin uskotaan tapahtuneen. Olemattomuus pakkautui käsittämättömän tiheäksi ja kuumaksi ytimeksi ja sitten se 'räjähti'. Tapahtui Big Bang!

Luonnonlait ilmaantuvat

Alkuräjähdyksen jälkeen oletetaan sitten painovoimalain ja muiden luonnonlakien jotenkin ilmaantuneen. CERN'in ydintutkimuslaitoksen mukaan tapahtumat etenivät niin, että ensimäisten sekunnin murto-osien kuluessa tapahtui kvanttigravitaatio, jota seurasi 'suuri yhdistymisjakso', mahdollinen 'kosminen inflaatio', kvarkkien ilmaantuminen, antikvarkkien katoaminen, kvarkkisidokset, protonien ja neutronien synty, positronien katoaminen, heliumin ydinsynteesi, materia alkoi vapauttaa säteilyä ja atomeja alkoi muodostua. Noin miljardin vuoden kuluttua alkoi muodostua tähtiä ja galakseja ja 4 mrd vuoden kuluttua ilmaantuivat ensimmäiset supernovat.

Kaasu järjestyy kasautumiksi

Jossain vaiheessa räjähdyksen jälkeen lämpötila oli laskenut tarpeeksi, jolloin tämä ei-mikään muuttui maagisesti vedyksi! Välittömästi sen jälkeen (toisten teorioiden mukaan vähän myöhemmin), osa vedystä muuttui heliumiksi. Molemmat ovat kaasuja. Niiden sanotaan sitten levittäytyneen avaruuteen ja muodostaneen vähitellen tiivistymiä. Tiivistyminen jatkuessa muodostui jättimäisiä kaasumuodostumia, joista sitten kehittyi tähtiä ja tähtijärjestelmiä monimutkaisine kiertoliikkeineen.

"Nykyistä teoriaa universumin alkuperästä sanotaan Big Bangiksi. Tämän teorian mukaan jokin tulipallo räjähti 15-20 miljardia vuotta sitten. Aine ja energia levisivät ulospäin joka suuntaan jäähtyen laajetessaan. Noin 500 000 vuoden kuluttua muodostui vetykaasua. Se kerääntyi pilviksi jotka järjestyivät galakseiksi seuraavan puolen miljardin vuoden kuluessa. Nyt kaikesta tästä ovat jäljellä galaksit ja säteily. Galakseissa syntyy ja kuolee tähtiä." (M. Bishop, B. Sutherland, ja P. Lewis, Focus on Earth Science ,1981)

Räjähdysten universumi

Alkuperäisen räjähdyksen sanotaan tuottaneen vain vetyä ja heliumia, mutta tähtien puristuttua tarpeeksi kokoon, ne alkoivat räjähdellä levittäen tuottamansa raskaammat alkuaineet lähiympäristöönsä. Näistä jäännöksistä syntyi uusia tähtiä, jotka räjähtivät toistamiseen. Lopulta oli tuotettu kaikki maapallolta löytyvät 92 alkuainetta! Näitä 'pamauksia' oli satoja miljardeja kaikkialla universumissa. Teorian mukaan se oli itsesyntyistä toimintaa, eikä sen loppumiselle ole mitään selvää syytä, joten räjähdyksiä pitäisi nähdä myös meidän aikanamme.

Koska räjähteleviä tähtiä ei juurikaan havaita, on päätelty, että räjähtelyn on täytynyt jostain syystä lakata. Ensin sen arveltiin tapahtuneen noin miljoona vuotta sitten, koska etäisimpien tähtien uskottiin olevan miljoonan valovuoden päässä. Kun sitten galaksien olemassaolo keksittiin, teoretisoitiin, että maailmankaikkeus saattaisi olla 2 miljardia vuotta vanha. Uudelle Big Bang -teorialle tämäkin aika oli kuitenkin liian lyhyt, joten universumin ikä venytettiin ensin 5 miljardiin, välillä jopa 25 miljardiin ja sitten 10-20 miljardin vuoden välille. Nykyään todennäköisimpänä pidetään n. 15 mrd vuotta tai vähän alle.

 

Big Bang -teorian ongelmia

 

Tyhjästä ei voi nyhjästä

Olematon ei koskaan pakkaudu mihinkään. Sillä ei ei ole mitään keinoa puristaa itseään mihinkään puhumattakaan teorian edellyttämästä äärettömän tiiviistä tilasta. Mikään luonnonlaki ei selitä niin outoa tapahtumaa. Plasmafysiikan professori Hannes Alfven on todennut:

"Totaalinen tyhjiö on äärettömän tiiviyden täydellinen vastakohta...tyhjä ei voi tiivistyä mihinkään ..Tällainen teoria ei ole tiedettä, vaan sanoilla leikkimistä."

Stanfordin yliopiston fysiikan professori ja kosmologi Andrei Linde kirjoitti eräässä artikkelissaan (Scientific American, syyskuu 1994):

"Ensimmäinen ja perimmäisin ongelma on big bangin alku. Voidaan ihmetellä, mikä oli ensin? Jos aika-avaruutta ei vielä ollut, miten mikään voi ilmestyä ei-mistään? Kumpi oli ensin: universumi vaiko siinä vallitsevat lait? Tämän alkusingulariteetin selittäminen - mistä ja miten kaikki alkoi - on edelleen hankala ongelma modernissa kosmologiassa."

Myöhemmin samassa artikkelissa Linde kysyy: "Ellei mitään lakeja ollut olemassa, miten universumi ilmestyi?" Myös Stephen Hawking kysyy:

"Mikä saa yhtälöt hehkumaan ja tekee universumista kaavoilla kuvattavan? Tieteen tavallinen lähestymistapa - matemaattisten mallien rakentelu - ei voi vastata kysymykseen, miksi universumin pitäisi olla matemaattisilla malleilla kuvailtavissa ... Vaikka olisikin vain yksi mahdollinen yhtenäisteoria, sekin olisi vain kokoelma sääntöjä ja yhtälöitä."

Tunnettu humanisti ja skeptikko Martin Gardner on samoilla linjoilla:

"Kuvitellaanpa, että fyysikot lopulta löytävät kaikki perusvärähtelyt niihin liittyvine hiukkasineen sekä kaikki peruslait ja yhdistävät ne yhdeksi yhtälöksi. Sitten voidaan kysyä: "Miksi tämä yhtälö?" Nyt on muodikasta otaksua, että big bang johtui aika-avaruus -tyhjiön satunnaisista kvanttiheilahteluista. Tällainen avaruus on kuitenkin kaukana ei-mistään. Kvanttilakien täytyy ensin olla olemassa, jotta heilahtelua voi esiintyä. Entä miksi kvanttilait ovat..? Ei voi mitenkään väistää perimmäistä kysymystä: Miksi jotakin on sen sijaan ettei ole mitään, ja miksi tuo jokin on rakentunut niinkuin on?"

Brittiläinen kosmologi John Barrow kirjoittaa:

"Alun poisjättäminen näyttäisi olevan hyödyllinen tieteelliselle lähestymistavalle. Ei tarvitse aloittaa avuttomista johtopäätös- ja selitystilanteista. Mutta tämä on vain kuvittelua. Meidän on silti kyettävä selittämään, miksi universumi sai tietyt ominaisuudet - laajenemisnopeuden, tiheyden jne. - ja määräämättömän ajan jolloinkin menneisyydessä."

Ei prosessin pysäyttäjää

Ei myöskään olisi mitään mekanismia, joka ensin työntäisi tyhjyyden 'hiukkasia' kohti jotain keskipistettä ja sitten äkkiä lopettaisi työntämisen tuon pisteen saavutettuaan. Jokainen kuviteltu 'hiukkanen' vain jatkaisi matkaansa eikä pysähtyisi johonkin pisteeseen. Gravitaatio toimii vain materiassa ja säteilyssä, mutta ei tilassa, missä niitä ei vielä ole.

"Tämä konsepti äärettömästä tiheydestä ei ole tieteellinen. Se on yliluonnolliseen maailmaan kuuluva idea, minkä useimmat tiedemiehet tajuavat kohdatessaan äärettömyyden muissa fysikaalisissa yhteyksissä. Richard Feynman pukee sen sanoiksi:

'Jos saamme [laskiessamme] tulokseksi äärettömän, kuinka voimme koskaan sanoa, että se sopii yhteen luonnon kanssa?' Yksin tämä seikka riittää kumoamaan Big Bang -teorian kaikissa muodoissaan." (Dewey B. Larson, The Universe of Motion, 1984)

Huom! On totta, että äärettömän käsite ei sovi yhteen luonnon kanssa. Niinpä se edellyttää välttämättä luonnon ulkopuolista vaikuttajaa, Luojaa.

Ei mitään, mikä räjähtäisi

Koska teoreettisesta alusta puuttuu materia, siinä ei ole myöskään energiaa. Ilman energiaa ei synny painetta, kuumuutta eikä räjähdystä. Teorian, joka selittää aineen alkuperän, pitäisi selittää myös energian alkuperä, koska ne ovat saman asian eri muotoja. Räjähdystä ei synny ilman energiaa, eikä ilman ainetta ole mitään, mikä räjähtäisi. Ilman ennalta olevaa ainetta ja energiaa ei tapahtuisi mitään. Olemattoman räjähtäminen on mahdotonta. Kuitenkin Big Bangin oletetaan tuottaneen suunnattoman kuumuuden, minkä vaikutuksesta jotenkin syntyi vetyä.

Jotkut teorian kannattajat ajattelevat, että ehkä aluksi oli vain äärettömän tiivis energiakeskittymä. He eivät kuitenkaan osaa sanoa, mistä ja miten se tuli sinne. Tällainen ajatus lisäksi tekee tyhjäksi kaikki Big Bang -teoriaan perustuvat ideat aineen alkuperästä. Toiset teoreetikot ovat esittäneet, että energia syntyi räjähtämällä kuvitteellisesta ei-energiasta. Se voi kuulostaa viisaalta, mutta on todellisuudessa täyttä puppua.

Ei mitään, mikä räjäyttäisi

Vaikka tämä maaginen tyhjiö voisi jotenkin puristua kasaan, mikä sen saisi sitten työntymään ulospäin? Mahdollinen kuviteltu vetovoima kaiketi estäisi sen. Teoria kuitenkin selittää, että laajentumisen kuluessa tyhjiö muuntui pian vedyksi ja heliumiksi ja ehkä vähäisessä määrin litiumiksi. Tässä vaiheessa lähdetään siis siitä, että laajeneva 'aine' ei enää ollutkaan tyhjää vaan kevyitä kaasuja.

Ei hidastumista eikä kasautumia

Jos kaasut räjähdyksen jälkeen purkautuisivat ulos tyhjyyteen suurella nopeudella, mikä saisi ne hidastumaan? Tyhjyydessä ei ole mitään, mihin kaasuhiukkaset voisivat törmätä, joten ne ilmeisesti jatkaisivat matkaansa ikuisesti. Tyhjiössä ne eivät myöskään voisi törmätä toisiinsa, koska kaikilla olisi sama nopeus. Ja vaikka niin kävisikin, mikä saisi ne kerääntymään yhteen ja muodostamaan tiivistymiä? Kaasumolekyylit eivät vedä toisiaan puoleensa. Tähtien joukossa nykyään havaittavat kaasupilvet ovat enimmäkseen vetyä, eikä yksikään niistä osoita taipumusta tiivistyä tai liittyä toiseen. Ne poikkeuksetta laajenevat ja hajaantuvat.

"Tähtien välisillä valtavilla pimeillä alueilla havaitaan satunnaisesti molekyylejä ... nämä vety-, hiilimonoksidi- ja muista ytimistä muodostuneet koosteet muodostavat yleensä hyvin laihan keitoksen, joka on noin biljoonan biljoonasosa tähtien ja planeettojen tiheydestä." ( Allan Fallow ym., Between the Stars, 1990)

Monimutkaisia järjestelmiä ei muodostuisi

Kun tähti on jo syntynyt, se voi tietenkin pysyä koossa gravitaation avulla, mutta mikä tyhjässä avaruudessa saisi sen syntyoperaation alkamaan? Fysiikan lait eivät tarjoa mitään tapaa, jolla kaasusta syntyisi sellaisia mutkikkaita muotoja kuten planeettoja, tähtiä ja galakseja. Tämä on tärkeä seikka; itse asiassa yksi ratkaisevista avainkohdista.

"Ehkä vahvin argumentti big bang- teoriaa vastaan on, että kun katsomme universumia kokonaisuutena ja näemme siellä valtavan määrän monimutkaisia tiivistyneitä kohteita [tähtiä, planeettoja ym.], teoria kykenee selittämään niin vähän." (G. Burbridge, "Was There Really a Big Bang?", Nature ).


Pallomainen galaksi M81

Kierteisgalaksi NGC3310

Ei mitään, mikä tuottaisi mutkikkaita atomeja

Vaikka vety ja helium ovat alkuaineista yksinkertaisimmat, ne ovat silti ytimineen, protoneineen, elektroneineen ym. hyvin monimuotoisia rakenteita. Jos niiden alkeishiukkasten keskinäiset sidosvoimat olisivat hitusenkin erilaiset, ne eivät pysyisi koossa. Muut alkuaineet ovat vielä monin verroin kompleksisempia. Ne eivät voi syntyä itsestään vedystä ja heliumista, sillä jo heliuminkin syntymiseen tarvitaan ydinreaktion synnyttämä kuumuus.

Big Bang -teoria edellyttää atomien syntyprosessia jo räjähdyksen alkuvaiheessa. Erään teorian mukaan materia koostui aluksi pelkästään neutroneista, mutta ensimmäisen 30 minuutin kuluttua vähän yli puolet siitä oli muuttunut vedyksi ja loput heliumiksi. Muitakin aikatauluja on olemassa.

Vety voi tietenkin riittävässä paineessa ja kuumuudessa muuttua heliumiksi - edellyttäen, että sitä ensin on jotenkin ilmaantunut - mutta heliumin muuttuminen raskaammaksi alkuaineeksi on paljon suurempi hyppäys, johtuen tietyistä hiukkasten välisistä vuorovaikutussuhteista. Niinpä ainoa alkuaine, joksi vety voi normaalisti muuttua, on helium. Jotkut tosin uskovat, että vetypommin räjähdyksessä saattaisi syntyä hieman muitakin alkuaineita, mutta on myös todisteita siitä, ettei asia ole näin.

Ei tarpeeksi aikaa

Ei ole mitään näyttöä siitä, että vety ja helium voisivat kulkea universumissa valon nopeudella. Mutta vaikka voisivatkin, niiltä menisi tuo 15 miljardia vuotta saapua universumin etäisimpiin kolkkiin. Ja jos ne liikkuisivat sillä nopeudella, millä ne tavallisesti etääntyvät supernovista, kestäisi n. biljoona vuotta, ennenkuin ne ehtisivät maailmankaikeuden äärirajalle (mikäli sellaista on). Tämän jälkeen näiltä äärettömän harva-aineisilta kaasuilta kuluisi vielä rutkasti aikaa, ennen kuin koko kaikkeus olisi täynnä tähtiä.

Viimeisin arvio Big Bangin ajankohdasta on 13,7 mrd vuotta. Se ei tarjoa tarpeeksi aikaa kaasujen levittäytymiselle koko avaruuteen eikä niiden kasautumiseen tähdiksi, galakseiksi ja galaksijoukoiksi. Tämän jälkeen tarvittaisiin vielä miljardeja vuosia tähtien räjähtelyyn kahteen tai kolmeen kertaan supernovina, jotta tuloksena olisi riittävästi raskaita alkuaineita planeettoja varten.

Tätä ongelmaa on yritetty ratkaista ns. inflaatioteorialla, jonka mukaan avaruus laajeni alussa moninkertaisella valonnopeudella. Mutta jos kaasun kulkeminen valon nopeudella on kyseenalaista, vielä kyseenalaisempaa se on suuremmalla nopeudella.

Punasiirtymän ongelmia

Teoriaan liittyvää kaikkeuden laajenemista perustellaan ensisijaisesti punasiirtymällä eli etäisten galaksien valossa havaittavalla spektriviivojen siirtymisellä kohti kirjon punaista laitaa. Vasta 1970 -luvun lopulla havaittiin, että jotkut punasiirtymän mittausmenetelmät ja niillä saadut tulokset olivat virheellisiä. Yhtenä syynä oli kohteen etääntymisnopeuden laskemisessa käytetyn Hubblen vakion arvo, jota on korjailtu moneen kertaan.

Artikkelissaan 'Hubblen laki' fyysikko Don DeYoung toteaa:

"Hubblen vakiota ei voi mitata tarkasti kuten valon nopeutta tai elektronin massaa. Sen ohella, että se on saattanut menneisyydessä vaihdella, sen arvosta ei nykyään ole yksimielisyyttä .."

Koska tämän vakion arvosta riippuu paitsi universumin teoreettinen laajenemisnopeus, myös sen ikä ja koko, sillä on kosmologiassa ratkaiseva merkitys. Nykyään pienin arvio vakiolle on noin 50, mikä antaisi universumin iäksi 19,5 mrd vuotta. Suuri arvio on 100, minkä mukaisesti laskien universumin ikä olisi 'vain' 9 mrd vuotta tai vähemmän. Seuraava taulukossa on vakion erilaisia arvoja ja niiden antamia tuloksia. Hubble itse sai vakion arvoksi 500, mikä saattoi johtua epätarkoista mittauslaitteista.

TEKIJÄ VUOSI VAKION ARVO UNIVERSUMIN IKÄ
(mrd vuotta)
Hubble 1929 500* 2
Harwit 1973 75 9
Pasachoff 1992 36 18
Gribbin 1993 26 25
Freedman 1994 65-99 8-12
Hawking 1994 43 15
Kuhn 1994 54 12
Matthews 1994 80 8
Ross 1994 38 17
Schmidt 1994 64-82 10-12
Wolff 1994 50 13
MacRobert 2003 71 13.7
www.apologeticspress.org

Punasiirtymän tarkempi tutkiminen on kuitenkin saanut jotkut tutkijat vakuuttuneiksi siitä, että sen yleinen tulkinta on väärä. Yksi näistä tutkijoista, tähtitieteilijä Halton Arp, teki jo 1960-luvulla tarkkoja havaintoja galaksien, galaksiryhmien ja suurempien galaksijoukkojen punasiirtymistä. Hän huomasi, että esim. Neitsyen galaksijoukon kirkkaimmilla galakseilla, kvasaareilla ja tähtijoukoilla oli myös voimakkaimmat radio- ja röntgensäteilykentät. Niiden olisi siten laajenevan universumiteorian mukaan pitänyt olla miljardien valovuosien etäisyydellä tähtijärjestelmän muista kohteista. Ne kuitenkin kuuluvat selvästi samaan tähtiperheeseen. Looginen johtopäätös tästä oli, ettei punasiirtymä voi johtua pelkästään kohteen etäisyydestä ja etääntymisnopeudesta. (Hieman lisää Arpin teoriasta)

Arpin havaintojen mukaan suurten galaksijoukkojen (supergalaksien) keskustassa sijaitsee tavallisesti joukon suurin galaksi, ja sillä on myös alhaisin punasiirtymä. Ympäröivien galaksien punasiirtymä korostuu asteittain reunaa kohti, missä punasiirtymä on suurin. Näin ollen Big Bang -kosmologia rikkoo galaksijoukon, sillä sen mukaan keskusgalaksi olisi meitä lähinnä ja muut kauempana; sitä enemmän mitä lähempänä reunaa ne ovat. Jos nyt galaksien punasiirtymissä olevat erot huomioidaan ja punasiirtymien perusteella määritellään, mitkä galaksit kuuluvat samaan joukkoon, saadaan melko kummallinen kuva, jos punasiirtymä tulkitaan perinteisesti. Se, mikä edestä päin näyttää olevan yhtenäinen joukkko, olisikin itse asiassa jotain ihan muuta.

Tällainen tilanne ei suinkaan ole poikkeus; sama koskee kaikkia suuria galaksijoukkoja. Näin ollen jokainen supergalaksi olisi kuin pitkäksi soikioksi puhallettu saippuakupla, jonka keskus osoittaa kohti Maata ja 'häntä' siitä poispäin. Big Bang -teorian kannattaja joutuu nyt pohtimaan, merkitseekö tämä Galilein kumoaman maakeskisyyden hyväksymistä suuressa mittakaavassa? Tällaista ajatusta tiedepiireissä kuitenkin vierastetaan. Mainittakoon, että galaksien kuuluminen samaan 'perheeseen' voidaan usein todeta muistakin seikoista, kuten yhtenäisestä liikkeestä muihin joukkoihin nähden.

Arpin lanseeraaman sisäisen punasiirtymän (intrinsic redshift) pohjalta universumista muodostuu täysin erilainen kuva. Meitä 12 miljardin valovuoden säteellä ympäröivän avaruuden sijaan tulee maailmankaikkeus, jonka rajoja ei voi määrittää; se voi olla jopa loputon. Havaitsemamme alue sen sijaan on luultua pienempi, halkaisijaltaan ehkä vain joitakin satoja miljoonia valovuosia. Tämän havaintoalueemme ulkopuolella on sitten tuntematon määrä tuntemattomia extragalaktisia kohteita.

Arpin mukaan suuri punasiirtymä ei siis merkitse kohteen suurta etäisyyttä tai että se etääntyisi suurella nopeudella, vaan lähinnä sen nuorta ikää. Meitä lähellä oleviin, paikallisiin tähtijärjestelmiin kuuluu siten huomattavasti enemmän galakseja ja supergalakseja kuin on uskottu, koska monet kohteet sijaitsevat luultua lähempänä. Käsitykset törmäävistä tai yhtyvistä galakseista ja mustista aukoista ovat hänen mukaansa enemmän tai vähemmän virheellisiä. Puuttuvaa 'pimeää' ainetta ei tarvita, eikä universumin ikää voi laskea kaikkeuden laajenemisen pohjalta. Suuren punasiirtymän omaavien kohteiden etäisyydet, massat ja valovoimat ym. täytyy laskea uudelleen.

Supernovat liian harvinaisia. Ei tarpeeksi rakennusaineita

Yleisesti Big Bangin uskotaan kuitenkin tapahtuneen noin 10-20 mrd vuotta sitten ja ensimmäisten tähtien ilmaantuneen n. 1 mrd vuotta sen jälkeen (jotkut tutkijat ovat laskelmissaan saaneet huomattavasti pidempiä aikoja). Pitkähkön ajan kuluttua siitä 'ensimmäisen sukupolven' tähdet alkoivat räjähdellä supernovina ja erään arvion mukaan noin 250 miljoonan vuoden kuluessa koostua uudestaan 'toisen sukupolven' tähdiksi. Meidän Aurinkomme arvellaan kuuluvan vähintään toiseen, ehkä kolmanteen sukupolveen.

Teorian mukaan alkuräjähdyksessä syntyi siis vain vetyä ja heliumia, joten raskaampien alkuaineiden on täytynyt syntyä muulla tavoin. Niitä ilmeisesti syntyykin tähtien sisäisissä ydinreaktioissa, mutta hyvin vähäisiä määriä. Esim. maapallon kokoisen planeetan rakennusaineiksi on laskettu tarvittavan tuhansien supernovien tuottamat alkuaineet.

Vallitsee näin ollen suuri epävarmuus siitä, voisivatko ydinreaktiot todella tuottaa riittävästi raskaita alkuaineita sekä lisäksi muita keveitä alkuaineita planeettojen rakennusaineiksi (nykyään uskotaan planeettajärjestelmiä olevan lukuisia muitakin kuin meidän aurinkokuntamme). Ongelman muodostaa erityisesti se, että supernova-räjähdyksiä tapahtuu niin harvoin.


Saturnus renkaineen

Saturnuksen kuu Titan

Tähtien ja tähtienvälisen avaruuden alkuainekoostumus on radikaalisti erilainen kuin maan kaltaisen planeetan. Astronomi Fred Hoylen mielestä tämä on yksi evolutiivisen näkemyksen pääongelmista:

"Vetyä ja heliumia lukuun ottamatta kaikki muut alkuaineet ovat hyvin harvinaisia kaikkialla universumissa. Auringossa raskaampia alkuaineita on vain noin 1 prosentti kokonaismassasta ... tämä (räikeä ero verrattuna maapallon ainekoostumukseen) nostaa esiin kaksi tärkeää seikkaa:

Ensiksikin huomaamme, ettei auringostamme irronnut materia ole lainkaan sopivaa muodostamaan sellaisia planeettoja kuin tuntemamme ovat. Ainekoostumus olisi toivottoman väärä. Toinen seikka tässä kontrastissa on, että aurinko on normaali [taivaankappale] ja maapallo kummajainen. Tähtien välinen kaasu ja useimmat tähdistä koostuvat samoista aineista kuin aurinko, ei kuten maapallo. Täytyy ymmärtää, että - kosmisesti puhuen - huone, jossa istut on tehty vääristä tarvikkeista. Itse olet harvinaisuus, kosmisen kokoojan kooste." (Fred C. Hoyle, Harper's Magazine, April 1951)

Kuten jo mainittiin, sen lisäksi, että supernovia esiintyy kovin harvoin, niistä ei myöskään purkaudu tarpeeksi materiaa uusia tähtiä varten. Pienemmistä novista sitä kertyy ihan mitättömiä määriä, joten Big Bang -teorian mukaan ainoaksi raskaiden alkuaineiden lähteeksi jäävät supernovat.

"Tyypillisessä nova-purkauksessa tähti luovuttaa vain noin sadastuhannesosan materiastaan. Se on kuin ammus, joka sinkoaa avaruuteen hehkuvia kaasuja .. Supernova luovuttaa räjähtäessään materiastaan jopa 10 prosenttia. Novat ja supernovat eroavat toisistaan tässä suhteessa niin paljon, että jotkut tiedemiehet arvelevat niiden kehittyneen eri tavalla. Supernovan kirkkaus voi lisääntyä jopa miljardikertaiseksi muutaman päivän ajaksi. Astronomit uskovat, että Linnunrata-galaksissamme on tapahtunut noin 14 supernova- räjähdystä viimeisen 2000 vuoden aikana. Kravun tähtisumun suuri kaasupilvi on jäänne vuonna 1504 tapahtuneesta supernova-räjähdyksestä. Supernovia esiintyy silloin tällöin myös muissa galakseissa." (World Book Encyclopedia, 1971)

Viime aikoina tutkijat ovatkin laskelmissaan päätyneet siihen, että avaruudessa näyttää olevan vain murto-osa siitä materiasta, mikä tarvittaisiin selittämään Big Bang -teoria ja siihen liittyvä universumin laajeneminen. Niinpä on jouduttu turvautumaan käsitteisiin 'pimeä aine' ja 'pimeä energia'. Mitä ne ovat tai onko niitä edes olemassa, sitä ei kukaan osaa sanoa, vaikka arvailuja on esitetty.

Mikä lopetti supernova-räjähdykset?

Räjähtävästä tähdestä käytetään nimitystä nova. Jos tähti on suuri, kyseessä on supernova. Nimitykset juontuvat siitä, että ne loistavat jonkin aikaan ennen räjähtämistään hyvin kirkkaina, aivan kuin olisi syntynyt uusi tähti. Big Bang -teorian mukaan raskaat alkuaineet syntyvät juuri näissä suurissa tähdissä, ja siksi supernovia olisi pitänyt olla miljardeittain näiden tähtien räjähdellessä kahteen tai kolmeen kertaan. Jos supernova-hypoteesi olisi totta, niitä pitäisi edelleen näkyä joka yö jopa tuhansia! Silti niitä ei enää juurikaan havaita. Miksi? Kuten aiemmin todettiin, räjähdysten sanotaan jostain syystä loppuneen n. 5 miljardia vuotta sitten.

Evoluutioteorian perusnäkemyksiin kuuluvan uniformitarismin eli jatkuvan, tasainen tapahtumisen mukaisesti kaikki prosessit, jotka ovat olleet käynnissä aikaisemmin, jatkuvat edelleen samaa tasaista tahtia. Johdonmukaisesti ajatellen sen pitäisi koskea myös tähtitaivaan ilmiöitä. Emme kuitenkaan näe yötaivaalla supernovia, koska ne ovat niin harvinaisia. Näin siitäkin huolimatta, että etäisimpien tähtien sanotaan nyt olevan - ei viiden - vaan 15 miljardin valovuoden päässä. Viimeisen 2000 vuoden aikana on havaittu vain 14 räjähdystä. Astronomeistakin vain harva on nähnyt niitä teleskoopeillaan.

Laskelmat liian 'täydellisiä'

Monelta osin Big Bang -teoriaan liittyvät matemaattiset laskelmat eivät toimi. Ne ovat liian eksakteja, liian täydellisiä ja asettavat tapahtumille liian kapeat toimintarajat. Monien teorian yksityiskohtien on mahdotonta toteutua käytännössä ja jotkut parametrit edellyttävät suorastaan ihmeitä toteutuakseen. Roger L. St. Peter kehitti 1974 mutkikkaan matemaattisen kaavan, joka osoitti, ettei oletettu Big Bang voisi lainkaan laajeta ulospäin eikä muuttua vedyksi ja heliumiksi vaan päin vastoin siitä tulisi teoreettinen 'musta aukko'. Samanlaisiin tuloksiin ovat päätyneet eräät muutkin tutkijat.

Suurella nopeudella ulos virtaavalla kaasulla ei tyhjässä avaruudessa olisi mitään, joka pakottaisi sen molekyylejä muuttamaan suuntaansa. Teoreettinen gravitaatiovoimakin suuntautuisi vain räjähdyksen keskipisteeseen. Itse asiassa molekyylit olisivat etääntyneet toisistaan sitä enemmän, mitä kauemmas lähtökohdasta ne olisivat matkanneet. Jotta kaasuun olisi syntynyt teorian olettamia pyörteitä ja tiivistymiä, olisi tarvittu jokin tuntematon häiriötekijä, joka olisi saanut molekyylit hidastelemaan ja muuttamaan suuntaansa.

Tietokoneella on mahdollista saada aikaan hyvinkin vakuuttavan näköisiä simulaatioita, mutta ne ovat aina sidoksissa johonkin ohjelmakoodiin ja joutuvat lähtemään oletuksesta, että alussa oli 'jotain'. Tyhjää ei voi simuloida, eikä myöskään valon nopeudella (tai jopa enemmänkin) liikkuvia hiukkasia. Homman on pyörittävä äärimmilleen hidastettuna tietokoneen rajoitetetulla ja sähkömagneettisille häiriöille alttiilla näyttöruudulla, joka vastaa hyvin huonosti tyhjää avaruutta. Todellisuutta vastaavassa simulaatiossa kaaosteoriat tuskin pätevät. Siinä jokaisella pisteellä olisi luultavasti vain yksi suunta: kohtisuoraan pois keskipisteestä.

Muita selitysyrityksiä

Edellä esitetyn lisäksi Big Bang- teoriasta on useita muita versioita. Eräs teoria, johon jo aiemmin viitattiin, lähtee siitä, että alun tyhjiössä syntyi jokin kvanttivärähtely, mikä käynnisti ketjureaktion. Siinä on vain paha ongelma: mikä saisi tuon ei-minkään värähtelemään? Olematon ei voi sisältää edes potentiaalienergiaa. Jos tuo tyhjiö oli ainoa, mitä oli olemassa, sen ulkopuolellakaan ei olisi ollut mitään. Energian lähteeksi on arveltu myös sitä, että alussa syntyi yhtä paljon materiaa ja antimateriaa, jotka yhtyessään synnyttivät valtavan energian ja samalla hävittivät toisensa niin, että jäljelle vain se hiven materiaa, josta kaikkeus nykyisin koostuu. Tämäkään hypoteesi ei kuitenkaan selitä, miten aine ja antiaine (kvarkit tai protonit) olisivat syntyneet tyhjästä.

Yksi teoria perustuu ajatukseen ikuisesta universumista, joka aikansa laajennuttuaan alkaisi vetäytyä kokoon ja saavutettuaan tietyn lakipisteen lopulta räjähtäisi uudestaan. Tällä teorialla ei nykyään liene paljoa kannatusta, koska äskettäiset havainnot näyttävät viittaavan siihen, että universumin laajeneminen ei ole hidastumassa. Lisäksi teoria vain sivuuttaa kysymyksen aineen ja energian alkuperästä ja sisältää lisäksi samoja ongelmia kuin yleinen teoriakin. On myös ns. multiversumiteorioita, joiden mukaan on monia maailmankaikkeuksia. Kun jo yhden universumin syntyä tyhjästä ei voi järjellä selittää, puhe monista universumeista vaikuttaa lähes sekopäiseltä.

Hieman lisää Big Bang-teoriasta:

Big Bang -teorian ongelmia, osa 2
Big Bang - tieteen harha-askel?

Tiedemiesten lausuntoja:
www.helsinki.fi/~pvalimak/

 

05.01.07