Onko ennen alkuräjähdystä ollut jo jotakin, kuten Penrose esittää?

Hän on huomannut taustasäteilyssä tummia renkaita, jotka hänen mukaansa viittaavat aikaan ennen alkuräjähdystä.

Nimimerkki Pero kysyy.

20.02.2012

Vastaaja Helsingin yliopiston kosmologian professori, akatemiaprofessori Kari Enqvist:

Oxfordin yliopiston fyysikko Roger Penrose ei ole nähnyt näitä renkaita, vaan hän on esittänyt teoreettisesti, että niitä pitäisi näkyä. Niitä ei kuitenkaan ole nähty, joten teoria ei mitä ilmeisimminkään pidä paikkaansa.

Yleisen suhteellisuusteorian näkökulmasta ajatus ajasta ennen alkuräjähdystä on mieletön. Aika ei ole sen mukaan suoraviivainen jana vaan käyristynyt koordinaatti, jota voi verrata leveysasteeseen. Kun mennään kohti ajan nollapistettä, mennään ikään kuin kohti pohjoisnapaa. Kun tullaan nollapisteeseen pohjoisnavalle, alkuräjähdykseen, ei voida enää edetä pohjoisemmaksi, koska sellaista suuntaa ei ole olemassa.

Oliko ennen alkuräjähdystä kuitenkin jotakin? On olemassa useitakin yleisestä suhteellisuusteoriasta laajennettuja teorioita, joiden mukaan aikakoordinaatti jossakin mielessä jatkuisi. Penrosen malli on vain yksi näistä. Se on saanut Penrosen nimen vuoksi paljon tunnettuutta, vaikka se ei siis ole erityisen varteenotettava malli muiden mallien joukossa.

Yleisen suhteellisuusteorian ongelma on, että se ei ole sopusoinnussa kvanttifysiikan kanssa. Siksi valtaosa fysiikan tutkijoista ja kosmologeista uskoo, että se ei ole viimeinen teoria ja suhteellisuusteoriaa tai kvanttifysiikkaa tai molempia on tarpeen modifioida. Yleinen suhteellisuusteoria toimii hyvin Maan pinnalla ja planeettaliikkeiden osalta. Muokkaustarve koskee lähinnä äärioloja, äärimmäisen lyhyitä etäisyyksiä ja aikaintervalleja.

Eniten on tutkittu viimeisten kahdenkymmenen vuoden ajan teoreettisen fysiikan puolella säieteoriaa, joka yhdistäisi suhteellisuusteorian ja kvanttifysiikan toisiinsa. Säieteoria poikkeaa huomattavasti ihmisen arkikokemuksista. Maailmankaikkeudessa olisi ollut yhdeksän avaruusulottuvuutta eli muitakin kuin ihmisen havaitsemat pituus, leveys ja syvyys. Hiukkaset olisivat pisteiden sijaan lenkkimäisiä säikeitä. Säieteorioissa on mahdollista, että alkuräjähdystä edelsi kasaan romahtava universumi, joka ei kuitenkaan ollut omamme kaltainen. Teoria on matemaattisesti hyvin mutkikas, mutta suosittu. Tietoa siitä, onko se oikea teoria tai lähelläkään oikeaa, ei ole.