Kosmologiaa selkokielellä

Kari Enqvist

Ensimmäinen sekunti – silminnäkijän kertomus

WSOY 2014

ISBN 978-951-0-40730-1

Nidottu 221 sivua.

Maallikot mieltävät kosmologian osaksi tähtitiedettä. Aivan tarkkaan ottaen se ei kuulu tähtitieteen piiriin vaan on oma tieteenlajinsa, nimeltään kosmologia. Kosmologit tutkivat maailmankaikkeuden syntyä ja erityisesti sen varhaista rakennetta. Työssään tutkija tarvitsee tietoja tähtitieteen lisäksi fysiikasta ja erityisesti alkeishiukkasfysiikasta. Niinpä ei olekaan kovin suuri ihme, että suomalainen kosmologian tutkija Kari Enqvist on peruskoulutukseltaan fyysikko.

Kosmologian tutkijana Kari Enqvist on tullut tunnetuksi maailmalla paremmin kuin kotimaassaan, mutta tieteen popularisoijana hän on jo vanha tekijä. Häneltä on ilmestynyt suomeksi ainakin yksitoista kirjaa, vaikka pari näistä käsittelee enemmän filosofiaa ja uskontoa kuin fysiikkaa ja kosmologiaa.  Näiden lisäksi Enqvist on esiintynyt monissa tv-ohjelmissa ja tunnetaanpa hänet myös mielenkiintoisten esitelmien pitäjänä.

Enqvistiä on muistettu monilla palkinnoilla niin tutkijana, popularisoijana ja tieteellisen maailmankuvan puolustajana ja edistäjänä. Tunnetuin hänen saamista palkinnoista lienee Tieto-Finlandia kirjasta Olemisen porteilla vuonna 1999.

Itse kirja Ensimmäinen sekunti paneutuu selvittämään mitä tapahtui maailmankaikkeuden ensimmäisen sekunnin aikana. Ihmisen aikakäsityksen mukaan sekunti on lyhyt aikajana, jonka kuluessa ei ehdi kovinkaan montaa asiaa tapahtua. Tämä käsitys ei kuitenkaan vastaa sitä, mitä kosmoksessa tapahtui ensimmäisen sekunnin aikana. Hieman ja vain hieman kärjistetysti voisi sanoa, että kaikki tärkeä mitä maailmankaikkeudessa on ylipäättään tapahtunut, tapahtui ensimmäisen sekunnin aikana. Kosmologisessa mittakaavassa ensimmäisen sekunti olikin aionin mittainen, jonka kuluessa maailmankaikkeudesta tuli se mikä se on nykyisin.

Maailmankaikkeuden alku on siis tuntemattoman prosessin, syyn ja sen seurauksen aikaansaama singulariteetti, joka laajeni valonnopeudella. Kun aikaa oli kulunut singulariteetin ilmaantumisesta meidän aikakäsityksen mukaan 10^-43 sekuntia (Planckin aika) käynnistyy varsinainen alkuräjähdys (Big Bang). Ajan hetkeen 10^-35 sekuntia (Hubblen aika) mennessä gravitaatio on erkaantunut perusvuorovaikutuksista samoin kuin vahva vuorovaikutus erkaantuu sähköheikosta vuorovaikutuksesta.

Maailmankaikkeuden ensimmäinen inflaatiovaihe käynnistyy ajanhetkellä 10^-35 s. Inflaation aikana maailmankaikkeus laajeni valoa nopeammin, lämpötila laski absoluuttiseen nollapisteeseen ja materia oli kvarkki-gluoniplasmaa. Inflaatio päättyi ajanhetkellä 10^-32 sekuntia, eli se kesti tuhatkertaisesti iän, jonka maailmankaikkeus ehti olla olemassa ennen inflaation käynnistymistä.  Tämä varmasti havainnollistaa edellä kerrottua, jonka mukaan ensimmäinen sekunti oli kosmisessa mittakaavassa aionin mittainen. Inflaation päätyttyä maailmankaikkeuden koko oli kasvanut noin 10²⁸-kertaiseksi inflaatiokauden alkuun verrattuna ja ihmisen mittakaavassa koko kosmos oli noin 1 metrin halkaisijaltaan.

Inflaation jälkeinen maailmankaikkeus koki vielä kaksi erityistä ja tärkeää eepokkia ennen ensimmäisen sekunnin päättymistä. Ensimmäinen näistä oli ajanjaksolla 10^-12 – 10^-6 sekuntia ja tätä kautta kutsumme kvarkkieepokiksi. Toinen eepokki on hadronieepokki ja se vallitsi 10^-6–1 sekunnin aikavälillä. Kvarkkieepokin aikana sähkömagnetismi ja heikkovuorovaikutus erkanivat toisistaan ja hadronieepokin aikana kvarkeista syntyi protonit ja neutronit.

Kirja ensimmäinen sekunti käsittelee inflaatiota, kuumaa alkuräjähdystä, Higgsin hiukkasia ja aineen syntyä, kosmista mikroaaltotaustasäteilyä, maailmankaikkeuden laajenemista ja kosmista horisonttia. Kirjan 221 sivuun on Enqvist saanut ahdettua paljon asioita ja niitä kuvaavia analogioita (vertauskuvia). Näitä vertauskuvia oli runsaasti ja ehkä ne ovat ymmärtämistä helpottavia asioita, mutta itse koin ne paikka paikoin häiritsevinä. Analogiat katkaisivat joissakin kohtaa aika pahasti ajatuksen kulun.  Tähän voisinkin hakea analogian kiireisestä maisemakonttorista, jossa työhön keskittymistä häiritsee konttorin äänet ja työntekijän puhelin. Jokaisen katkon jälkeen kestää jonkin aikaa ennen kuin työhön pääsee syventymään uudelleen.

Ensimmäinen sekunti on erittäin mielenkiintoinen kirja kaikille niille, joita kosmoksen syntyminen kiinnostaa, eikä vain syntyminen vaan myös se mitä Enqvist kertoo multiversumeista. Suosittelen kirjaa lukeville perusteellista syventymistä ja viitseliäisyyttä lukea kirja toiseen kertaan, sillä siinä on useita eri tasoja ja ne kaikki eivät välttämättä avaudu ensimmäisellä lukukerralla. Hyviä lukuhetkiä todella kiehtovan kirjan äärellä.