Kosmoksen kokoiset kysymykset

Kahvilan nurkkapöytä kutsuu toimittajaa ja kosmologia Turun keskustassa. On parempi varata hiljainen soppi ja paljon sumppia, jotta aivot pysyvät virkeänä ja virittyneenä, onhan edessä nyt mittaluokaltaan fyysisen maailmankaikkeuden suurikokoisimpien kysymysten käsittely.

Otetaan yksi ihmisen kokoinen kuitenkin tähän alkuun. Iiro Vilja, miksi olet hakeutunut juuri kosmologiksi eli tutkimaan maailmankaikkeuden rakennetta ja historiaa? Harkinta-ajan pituudesta päätellen oikeaa vastausta punnitaan dosentin tarkkuudella.

– Maailmankaikkeuden rakenne hiukkasfysiikan tasolla alkoi kiinnostaa, kuuluu tutkijan suusta.

Viljan vastaus on kieltämättä kysymykseeni täsmälleen oikea ratkaisu, kuten ammatikseen yhtälöitä miettivältä mieheltä voi odottaakin. Mutta Vilja kertoo muutakin. On nimittäin jotain, mikä yhdistää häntä ja hänen kollegojaan ympäri maailman.

– Vähitellen opiskelun edetessä periaatteellisemmat ja filosofisemmat kysymykset alkoivat houkutella. Merkittävää osaahan meistä teoreettisista fyysikoista kiinnostaa filosofia hyvin paljon, ja monet ovat opiskelleetkin sitä, Vilja sanoo.

Fysiikassa perimmäisiä kysymyksiä lähestytään silloin, kun tieteellinen tieto kolkuttelee rajojaan, kuten kosmologiassa ja toisaalta hiukkasfysiikassa eli aineen pienimpien osien tutkimisessa. Molemmissa ääripäissä tutkitaan fyysistä todellisuutta tietämisen raja-aidan kohdalla ja toivotaan, että tuota rajaa saadaan työnnettyä vähin erin eteenpäin.

Joidenkin fyysikkojen mielestä tieteen raja työntyy jopa niin vastustamattomasti eteenpäin, että luonnontiede ennemmin tai myöhemmin ratkaisee myös kysymyksen Jumalan olemassaolosta. Tunnetun amerikkalaisen ateistisen kosmologin Lawrence Kraussin mielestä tiede eteneekin juuri tähän suuntaan vallaten alaa filosofialta ja teologialta, joiden alueelle Jumala on perinteisesti kuulunut.

Viime vuonna suomennetussa kirjassaan Universumi tyhjyydestä (BasamBooks) Krauss pyrkii esittämään luonnontieteellisenä pitämänsä näkemyksen, ettei maailma tarvitse Luojaa, vaan se voi olla olemassa hänestä riippumatta. Kraussin näkemyksessä uutta on, että se tuodaan suurelle yleisölle nimenomaan tieteeseen käärittynä.

Mutta missä määrin yksin luonnontiede antaa luvan vetää tällaisia johtopäätöksiä? Eikö kaikkeen tieteelliseen tutkimukseen aina liity tulkintaa, johon vaikuttaa tutkijan oma, luonnontieteen ulkopuolelle ulottuva maailmankuva? Viljan mukaan esimerkiksi atomien mittakaavassa sijaitsevassa kvanttifysiikan tutkimuksessa tieteen tulkinnallinen puoli korostuu.

– Monet alaan liittyvät asiat ovat niin monimutkaisia, että niitä on maalaisjärjen keinoin hyvin hankala tutkia. Silloin vaikkapa mittausten suunnittelu ja tulosten lukeminen sisältävät enemmän teoreettista tulkintaa, Vilja kertoo.

Toisaalta hän painottaa, että jopa yksinkertaisin fysiikan mittaus vaatii tulkintaa, eikä mitään ”puhdasta mittausta” ole olemassakaan. Esimerkiksi vaikkapa kädestä maahan putoavan kiven liikettä tulkitaan fysiikassa juuri Isaac Newtonin löytämien mekaniikan peruslakien näkökulmasta.

Puhe tulkinnasta voi kuulostaa epämukavalta sellaiselle, joka on tottunut mielikuvaan fysiikan suuresta varmuudesta. Se tuntuu tuovan täsmällisten kaavojen sekaan hämäryyttä, jota luonnontieteilijä pyrkii välttämään. Sehän tarkoittaisi myös, että joskus joltakulta tutkijalta voivat mennä puurot ja vellit sekaisin. Eli että yleisesti tunnustetut tutkimustulokset ja tutkijan oma maailmankuva sekaantuvat puolivahingossa tai joskus tarkoituksellakin.

Tuliko universumi ”tyhjyydestä”?

Kraussin kirja ei ole suinkaan ainoa sarjassaan. Mutta miksi moni fyysikko ylipäänsä sitten on aktivoitunut jumala-kysymyksessä viime vuosikymmenten aikana? Yksi merkittävä syy on alkuräjähdysteoria. Sen mukaan universumimme sai alkunsa noin 13,8 miljardia vuotta sitten ”Big Bangiksi” kutsutussa tapahtumassa. Teoriaa ennen oli luonnontieteessä ajateltu karkeasti ottaen niin, että maailmankaikkeus on ikuinen, tai että sen ikää ei tieteen keinoin voi juurikaan määrittää.

Alkuräjähdysteoria keikautti tämän asetelman nurin. Silloin monet fyysikot huomasivat, että kysymys maailman alusta tuo huolestuttavasti mieleen kysymyksen sen alullepanijasta, siis Jumalasta. Yksi kuuluisimpia tämän seikan näkijöistä oli Cambridgen yliopiston astronomi Fred Hoyle, joka kehitti omaa pysyvän tilan teoriaansa vaihtoehtona Big Bangille halutessaan väistää kysymyksen luojasta. Hoylen teoria ei lopulta saavuttanut suurta suosiota.

Mutta palataan takaisin nykyaikaan ja turkulaiseen kahvipöytään. Kerron Kraussin ajatuksista hänen suomalaiselle kollegalleen. Niihin Vilja on ammattilaisena toki törmännyt ennenkin. Kraussin mukaan universumimme olisi voinut saada syntynsä itsestään jonkinlaisesta ”tyhjyydestä” (engl. nothing) ja olisi osa suurempaa, monen muun universumin muodostamaa multiversumia. Maallikosta tuntuu oudolta ajatukselta se, että ”tyhjyydestä” voisi syntyä yhtään mitään, puhumattakaan nyt kokonaisista maailmankaikkeuksista. Mistä tällaisessa multiversumissa on kyse?

– On olemassa erilaisia malleja. Joissakin niistä alkuräjähdystä ja sitä seurannutta maailmankaikkeuden laajentumista seuraa luhistuminen ”Big Crush”, ja sen jälkeen uusi alkuräjähdys. Tämän sanotaan toistuvan uudelleen ja uudelleen, Vilja selostaa.

Toisaalta, Viljan mukaan tällaisen ”syklisen” universumin malli itse asiassa väistää koko kysymyksen tyhjyydestä, koska siinä olemattomuutta ei tavallaan ole, kun maailmankaikkeus on ikuinen. Vilja kuitenkin kritisoi ajatusta ikuisesta maailmankaikkeudesta.

– Sellainen työntää vain ongelmaa kauemmas. Filosofisessa mielessä ensimmäisen liikuttajan ongelma on siellä taustalla edelleen, Vilja sanoo ja viittaa eritoten Aristoteleen ja Tuomas Akvinolaisen kehittämään jumalatodistukseen, jossa kaikella liikkeellä on ensimmäinen, liikkumaton liikuttaja.

Jotkut fyysikot puhuvat puolestaan maailman alkutilasta tyhjiönä, jossa poreilisi potentiaalisia maailmankaikkeuksia ja jossa olisi luonnonlakeja. Käsityksen taustalla on monimutkainen teoria jopa yhdestätoista ulottuvuudesta ja niiden muodostamista maailmankaikkeuksista.

– On hyvin vaikea sanoa fysiikan keinoin, mitä luonnonlait siellä kuitenkaan olisivat.
Pystyisikö tällaisia universumeita jotenkin todentamaan?

– Ei. Sehän niiden ongelma juuri on. Jos ajatellaan fysiikkaa tieteenä, jossa teorioita voidaan testata, niin eri multiversumiskenaarioiden ongelma on, etteivät ne ole testattavissa. Niillä ei ole mitään tapaa vuorovaikuttaa meidän kanssamme. Multiversumilla halutaan selittää tiettyjä asioita, mutta samalla selittämisessä astutaan filosofian puolelle. Se ei ole minun mielestäni enää luonnontiedettä fysiikan varsinaisessa merkityksessä.

Kun ”tyhjyydellä” tarkoitetaan jotain tällaista, niin lienee selvää, että tämä ”tyhjyys” on jotain muuta kuin kaikkien päivittäin käyttämä ilmaisu ”ei-mitään”. Ero on tärkeä, sillä filosofit käyttävät jumalatodistuksissaan juuri tätä arkikielistä merkitystä. Silloin niiden kumoamiseen tähtäävä fyysikko ei omalla ”tyhjyys”-sanallaan saavuta mitään, vaan puhuu ohi asian.

Luonnon säännönmukaisuus on luonnontieteelle mysteeri

Multiversumikritiikistään huolimatta Vilja ei kuitenkaan juuri lämpene joidenkin kristittyjen filosofien argumentille, jonka mukaan juuri universumin alusta tulisi päätellä Luojan olemassaolo. Sen sijaan matemaattisten luonnonlakien olemassaolo vakuuttaa häntä Jumalan olemassaolosta hiukan paremmin.

Tavalliselle kadunmiehelle luonnonlakien olemassaolo voi olla itsestään selvää, mutta ei Vilja ole ensimmäinen tiedemies, joka hämmästelee ­asiaa. Ennen kokeellisen luonnontieteen esiinmarssia 1500–1700-luvuilla ei näet kovin yleisesti ajateltu, että luonto olisi matemaattisen säännönmukainen. Esimerkiksi antiikin Kreikan filosofit eivät nähneet tarpeelliseksi tehdä järjestelmällisiä kokeita luonnonilmiöiden parissa, vaikka heidän matematiikkansa oli aikaansa nähden hyvin kehittynyttä.

– Miksi esimerkiksi painovoima ylipäänsä on olemassa ja sellaista kuin sen voidaan havaita olevan? Miksi se voidaan kuvailla matemaattisesti? En pysty näkemään tieteessä mitään loogisesti pätevää selitystä sille, Vilja kyselee.

– Ainoa selityksentapainen voisi olla, että havaitsemme universumin ja sen lait sen vuoksi, koska ne ovat meidän havaittavissamme. Mutta tämäkin on oikeastaan vain itsestäänselvyys, ei selitys.

Monen tieteenhistorioitsijan mukaan kokeellisen luonnontieteen tienraivaajat olivat vakaumuksellisia kristittyjä, joille oli luontevaa ajatella, että Jumala olisi antanut ihmisiä koskevan moraalilain lisäksi luonnolle lait, joita se noudattaa. Luonnontiede Euroopassa pääsi vauhtiin tällaisen ajan älyllisessä ilmastossa, joka rohkaisi lakien etsintää paremmin kuin mikään muu aikakausi siihenastisessa historiassa.

Mutta myöskään luonnonlaeista Vilja ei ole valmis muodostamaan loogisesti sitovaa jumalatodistusta. Hänen mukaansa niiden voidaan korkeintaan sanoa viittaavan Jumalan olemassaoloon tai että niiden merkitys avautuu uskon kautta.

– Pikemminkin on niin päin, että luonnonlakien yhteys Luojaan on nähtävissä sitten, kun olet jo kristitty.

Sanastoa

NATURALISMI tarkoittaa tässä näkemystä, jonka mukaan mitään yliluonnollista ei ole olemassa ja että maailma on pohjimmiltaan ainetta tai energiaa.
BIG BANG Alkuräjähdys. Vakiintuneen kosmologian mukaan tapahtuma, josta aika, aine ja avaruus saivat alkunsa.
MULTIVERSUMI Käsitys, jonka mukaan havaitsemamme universumi ei ole ainoa fysikaalinen maailmankaikkeus, vaan että voi olla olemassa monia universumeita, jotka seuraavat toisiaan ajallisesti tai ovat olemassa rinnakkain.