Kirjallisuutta: Maailmankaikkeuden rakenne

Oja, H.: Maailmankaikkeuden rakenne, Ursa, 2018.

Maailmankaikkeuden rakenne on pieni kirjanen, 95 sivua, 11 x 18 senttiä. Sen kohde on kuitenkin mahdollisimman laaja: koko havaittava maailmakaikkeus. Mahduttamistempun ratkaisu on siinä, että sitä edeltää upea, runsaasti kuvitettu, saman tekijän kolmisatasivuinen Universumi, katsaus maailmankaikkeuden kehitykseen ja ilmiöihin.

Tekijä selittää kirjasen alussa kirjojen suhdetta. Universumi herätti kiinnostuksen tähtiavaruuteen. Sen perusteella häntä pyydettiin pitämään luentosarja maailmankaikkeuden rakenteesta. Sen aineksista tekijä kokosi Maailmankaikkeuden rakenteen. Kahden kirjan ratkaisu on erinomainen.

Se, joka ei tunne kovin hyvin maailmankaikkeutta ja siitä saatua uusinta tietoa, tarttuu ensin laajempaan teokseen. Se, joka on jonkin verran perillä tähtitieteen ja kosmologian perustuloksista, tarttuu suoraan pikkukirjaseen. Siihen on nimittäin tiivistetty se, mitä nykyään tiedetään.

Ja se on hämmästyttävän paljon. Erityisen hämmästyttävää on, miten nuorta tietämyksemme on. Päätulokset ovat tältä vuosituhannelta. Maailmankaikkeuden ikä on 13,8 miljardia vuotta. Promillen tarkkuudella! Maailmankaikkeuden geometria on laakea. Tätä tulosta tekijä pitää niin merkittävänä, että kysymyksen esitettyään pihtaa sitä runsaan kahdeksan sivun verran ennen kuin esittää ratkaisun.

Ehkä kyse ei ole pelkästä pihtaamisesta. Lukija tarvitsee aineksia ajattelulleen ymmärtääkseen, mistä on kyse. Ei nimittäin ole ihan selvää, miten suhteellisuusteorian mukainen joustava avaruus, joka tekijän mukaan ”taipuilee, aaltoilee, menee kuopalle ja voi pullistella ja retkahdella”, sopii yhteen laakean (euklidisen) geometrian kanssa, jossa suorat ovat suoria ja tasot tasaisia.

Kaksiulotteinen pinta voi taipuilla kolmannen ulottuvuuden suuntaan ja kolmiulotteinen avaruus neljännen ulottuvuuden suuntaan. Tämän ajatuskynnyksen ylittämisen apuna Oja käyttää Edwin Abbotin vuonna 1884 lanseeraaman Tasomaan (Flatland) asukkaita (Flatlanders), jotka nimettiin littiöiksi Funktio-lehden Ajan ja avaruuden geometriaa -sarjassa vuonna 1980.

Paljon varmemmin äänenpainoin olisin voinut esiintyä kaksi tai kolme vuosikymmentä sitten, kun modernin fysiikan kurssilla pohdittiin kosmologian peruskysymyksiä, jos olisin tiennyt sen, mitä nykyään tiedetään. Mutta geometrian laatu selvisi tosiaan vasta 2000-luvun alkuvuosina. Kaikki ei ole kuitenkaan selvää vieläkään. Geometrian määrää aineen kokonaismäärä. Näkyvä aine ei riitä alkuunkaan laakean geometrian synnyttämiseen.

Pimeän aineen olemassaolo sai lopullisen varmistuksen myös vasta 2000-luvun alkuvuosina. Sitä on viisi kertaa niin paljon kuin näkyvää ainetta. Eikä siinäkään ole vielä kaikki. Nykykäsityksen mukaan näkyvä aine on vain viisi prosenttia maailmankaikkeuden sisällöstä. Pimeää ainetta on 26 prosenttia. Loput on pimeää energiaa, jonka luonteesta ei kukaan ole vielä selvillä.

Vaikka maailmankaikkeuden ikä ja muoto, koko ja sisältö sekä historia ja geometria on selvitetty, niin pimeän aineen ja pimeän energian tutkimus on vasta alkuvaiheessaan. Yksi mahdollisuus on se, että luomiskertomus ei ole vielä päätynyt, vaan että pimeää energiaa syntyy (luodaan?) koko ajan. Yllätyksiä jo sisältäneelle jännityskertomuksellemme on siis jatko-osa odotettavissa.

Aloituskuva: NGC602, Hubble (NASA & ESA), public domain