Syntyikö universumi, miten ja mistä syntyi, onko näitä tosiaankin yksi vai useampikin, noista asioista tehdään taasen tutkimuksia ja väitöksiä.
Kysymyksiä siis riittää. Mistä ja miten se alkuräjähdyskin sitten käynnistyi? Edelsikö sitä toinen universumi vai peräti niiden suuri määrä? Syntyikö aika todellakin juuri alkuräjähdyksessä?
Ponnahdus
Ponnahdus edellisestä maailmankaikkeudesta käsittää ajatuksen ensin supistuvasta ja sitten laajenevasta maailmankaikkeudesta. Tämä ajatus on jo varsin vanha, mutta viime vuosina ponnahdus on saanut uudelleen pontta tutkijoiden keskuudessa. Tällaisissa syklisissä malleissa supistumiset ja laajentumiset seuraavat toisiaan loputtomiin. Ajallakaan ei siinä mallissa ole alkua eikä loppuakaan.
Niinpä kosmisen syklin mallissa nykyisin vallalla oleva kaikkeuden alun inflaatioteoriakin menettää merkityksensä, mikä on nostanut monet nykyisen standardimallin sisäistäneet tutkijat takajaloilleen. Harwardin yliopistossa erityisesti tutkijat Xingang Chen, Zhong-Zhi Xianyu ja Avi Loeb ovat ryhtyneet tosissaan tutkimaan mahdollista tapaa mitata, laajeniko universumimme inflatorisesti (yli valonnopeudella) vai saiko se alkunsa aiemman universumin romahduksesta. Tuloksena on syntynyt myös ajatus alku-universumin eräänlaisesta vakiokellosta, jonka avulla pystyttäisiin päättelemään, miten universumin koko kehittyi ajan myötä. Josko näkyviin saadaan supistumisvaihe, käsillä olisi todiste alkuponnahduksesta, jolloin inflaatioteoriakin saattaisi samalla kokea oudon ”inflaation”.
Joissain malleissa aiemman maailmankaikkeuden koko pienenee hyvin hitaasti ja toisissa hyvin nopeasti, sanoo Xingang Chen.
Räjähdys
Vastikään edesmenneen Stephen Hawkingin mukaan kaikkeus kylläkin aloitti yhdestä pisteestä, jota voidaan kutsua singulariteetiksi. Aikaa ei kuitenkaan meidän tuntemassamme muodossa ollut olemassa ennen kuin maailmankaikkeus alkoi laajentua. Hawkingin ja James Hartlen kehittämässä mallissa (Hawkingin-Hartlen tila) avaruus on ensin – ennen itse aikaa ja alkuräjähdystä. Tässä mallissa alkuräjähdystä verrataan pohjoisnapaan maapallon pinnalla. Stephen Hawkingin mukaan maailmankaikkeus ei synny tai tuhoudu, vaan se vain on. Kuitenkin Hawkinginkin mielessä ajan voi sanoa syntyneen alkuräjähdyksessä, vaikkakaan selkeää ajan käynnistymispistettä ei sitten olekaan olemassa, se vain ei ulotu alkuräjähdystä kauemmas.
Pulpahdus
Aika on ilmeisesti vaikein ongelma, johon tutkijat ovat koskaan törmänneet, kerrotaan Cambridgen kosmolgi Laura Mersini-Houghtonin sanoneen. Ilmestyikö aika alkuräjähdyksessä, jolloin maailmankaikkeuksia voi olla vain yksi? Vai onko aika jokin perustavanlaatuinen parametri laajemmassa ja monimutkaisemmassa multiversumissa? Kuulun siihen ryhmään kosmologeja, joiden mielestä kaikkeutemme on vaatimaton jäsen paljon suuremmassa, lukuisten universumien kattauksessa.
Rinnakkaiset universumit eivät suinkaan välttämättä muistuta omaamme. Ulottuvuuksienkin määrä ja luonnonlait saattavat vaihdella kaikkeudesta toiseen, mutta yhteistä niille olisi kuitenkin aika. Se on aina olemassa ja kaikkialla. Tämän johdosta voisimme nähdä ajan ennen alkuräjähdystä ja sen jälkeen. Mutta aika sinällään ei kulje mihinkään suuntaan, joten multiversumissa menneen ja tulevan eroa ei pystyisi sanomaan. Näin ollen Mersini-Houghton tähdentää, että multiversumin yhteinen aika poikkeaa meidän käsityksestämme ajan virrasta. Kun multiversumista pullahtaa alkuräjähdyksen kautta uusi universumi, alkunsa saa paikallinen ajan eteneminen.
Alkuräjähdyksen hetkellä ajan symmetria rikkoutuu. Vasta silloin pystymme tekemään eron eilisen ja huomisen välillä, selittää Laura Mersini-Houghton.
Mersini-Houghton uskoo, että piankin keksitään uusia tapoja tehdä havaintoja multiversumista. Vaikka vieraat kosmokset ovat ulottumattomissamme , yhteinen historia on jättänyt jälkiä avaruuteemme. Jos kymmenen tähteä pannaan lähekkäin, ne alkavat vetää toisiaan puoleensa. Aivan sama tapahtuu universumeille: ne vuorovaikuttavat keskenään. Vaikka jokainen kasvaa toisistaan rippumatta, ne vetävät silti toisiaan puoleensa.
Vaikka vielä ei ole löydetty varmoja todisteita universumien vuorovaikutuksesta, tutkijat ovat alkaneet ottaa vakavasti multiversumin mahdollisuuden kosmisessa muutoksessa.
Kaksisuuntainen aika
Tietynlaisessa multiversumissa saattaisi ajan suuntaa ehkä kääntää. Caltechin tutkijat Sean Carroll ja Jennifer Chen ehdottivat vuonna 2004, että multiversumi koostuu kaikkeuksista, joista osassa aika saattaa kulkea vastakkaiseen suntaan kuin meillä. Englantilais-kanadalainen tutkijakolmikko Julian Barbourin johdolla esitti pidemmälle menneitä laskelmia vuosina 2014 – 15, mutta mallien kehittelyä jatkoivat myös Carrol ja Alan Guth. Näiden tutkimusten mukaan ajan nuoli voisi osoittaa kumpaan suntaan tahansa.
Toisaalta universumeja saattaa muodostuakin pareittain, jolloin samasta alkuräjähdyksestä syntyvissä peilikuvauniversumeissa ajan nuolet olisivat toisilleen vastakkaiset. Niinpä peilikuvakosmoksemme näyttäisi meille kaukaisena menneisyytenä.
Peilikuvauniversumien luonnonlait olisivat keskenään samat, mutta muuten ne olisivat toisilleen käänteiset monien ominaisuuksiensa osalta.
Vaikka aika virtaisikin peilikuvakosmoksessa toiseen suntaan kuin meillä, aika voisi kulkea peilikuvakosmoksen kuvitteellisen olion mukaan sielläkin eteenpäin ja meidän aikamme vastaavasti meillä taaksepäin. Kokemus olisi siis sama ajan nuolesta riippumatta.
Aika näyttää, miten universumien ajankin käy ponnahduksissa, räjähdyksissä tai pulpahduksissa…
Juhani Harjunharja
Lähde: Tähdet ja avaruus 6/2019, ”Ennen alkua”/ Laura Koponen