Laajeneva avaruus, tieteellinen käsite vai moderni myytti?

7. Tieteen eteneminen ei vaadi kumouksia

Jos osoittautuu, että:

punasiirtymä selittyy valon ominaisuuksilla

avaruuden laajenemista ei tarvita

Laajenevaa avaruutta ei tarvitse “kumota”.
Se jää pois tarpeettomana käsitteenä.

Näin tiede etenee.

8. Johtopäätös

Laajeneva avaruus on tällä hetkellä:

käsitteellinen tulkinta

ei havaittu ilmiö

ei kokeellisesti lähestyttävä

ei fysikaalisesti kuvattu

Rakenteellisesti se muistuttaa historiallisia selityksiä, joissa näkymättömään toimijaan vedottiin, kun mekanismia ei tunnettu.

Todellinen edistys syntyy, kun selitykset palautetaan siihen, mitä voidaan tutkia: aineeseen, valoon ja niiden vuorovaikutuksiin.

Jukka Savorinen
The Dude – The One – The Man Who Figured Out How the Universe Really Works 😃

Onko laajeneva avaruus fysikaalinen ilmiö?

Käsitteellinen ja metodologinen kritiikki

Tiivistelmä

Laajeneva avaruus on modernin kosmologian keskeinen käsite, jonka avulla selitetään punasiirtymä, kosminen taustasäteily ja suurimittakaavainen rakenteenmuodostus. Tässä artikkelissa tarkastellaan kriittisesti, missä määrin laajeneva avaruus täyttää fysikaalisen ilmiön kriteerit. Tarkastelu keskittyy havaittavuuteen, testattavuuteen, matematiikan ja fysikaalisen selityksen väliseen eroon sekä siihen, tarjoaako laajeneva avaruus mekanistisen vai ainoastaan formalismin tasoisen selityksen. Lisäksi esitetään periaatteellinen vaihtoehto, jossa kosmologiset havainnot palautetaan aineen ja säteilyn ominaisuuksiin ilman oletusta avaruuden laajenemisesta.

1. Johdanto

Kosmologian standardimalli perustuu oletukseen, että itse avaruus laajenee. Tätä laajenemista kuvataan yleisen suhteellisuusteorian metriikan ajallisella kehityksellä. Malli on matemaattisesti johdonmukainen ja menestynyt monien havaintojen yhteensovittamisessa.

Kuitenkin kysymys siitä, onko laajeneva avaruus fysikaalinen ilmiö vai abstrakti tulkinta, jää usein eksplisiittisesti käsittelemättä. Tässä artikkelissa tarkastellaan tätä kysymystä tieteenfilosofisesta ja metodologisesta näkökulmasta.

2. Tieteellisen käsitteen kriteerit

Fysikaalisen ilmiön voidaan perustellusti katsoa täyttävän ainakin seuraavat ehdot:

1. Se on suoraan tai epäsuorasti havaittavissa

2. Se on periaatteessa testattavissa tai falsifioitavissa

3. Se liittyy tunnettuun vuorovaikutukseen, kenttään tai aineelliseen prosessiin

4. Sillä on käsitteellisesti ymmärrettävä fysikaalinen merkitys

Näitä kriteerejä vasten voidaan arvioida laajenevan avaruuden asemaa.

3. Havaittavuuden ongelma

Kaikki kokeellinen tieto perustuu informaatioon, joka syntyy vuorovaikutuksista: säteilystä, hiukkasista tai kentistä. Avaruus itsessään ei säteile, ei vuorovaikuta eikä tuota suoraa informaatiota ominaisuuksistaan.

Kun kosmologiassa väitetään, että avaruuden laajeneminen on mitattu, tarkoitetaan todellisuudessa sitä, että aineesta ja säteilystä tehdyt havainnot on tulkittu avaruuden laajenemisena. Laajenevaa avaruutta itseään ei ole havaittu, eikä ole edes periaatteellista mittausmenetelmää, joka kohdistuisi avaruuteen itsenäisenä entiteettinä.

4. Punasiirtymä: havainto ja tulkinta

Kosmologinen punasiirtymä on empiirisesti hyvin vahvistettu ilmiö. Kysymys ei ole havainnon kiistämisestä, vaan sen selityksestä.

Standardikosmologiassa punasiirtymä tulkitaan seuraavasti:
valon aallonpituus kasvaa, koska avaruuden mittakaava kasvaa.

Tämä ei kuitenkaan ole ainoa loogisesti mahdollinen selitys. Punasiirtymä voidaan periaatteessa tulkita myös valon ominaisuuksien ajallisena muutoksena tai vuorovaikutuksena matkansa aikana. Se, että jokin tulkinta on vakiintunut, ei vielä tee siitä ontologisesti välttämätöntä.

Hubble-tensio osoittaa lisäksi, että laajenevaan avaruuteen perustuva malli ei tuota yksiselitteisiä ennusteita edes omien perusoletustensa puitteissa.

5. Matematiikan ja fysikaalisen selityksen ero (kriittinen analyysi)

Kosmologinen laajeneminen kuvataan matemaattisesti metrisen koordinaatiston ajallisella muutoksella, skaalaustekijällä ja Friedmannin yhtälöillä. Nämä yhtälöt ovat matemaattisesti johdonmukaisia ja empiirisesti sovitettavissa havaintoihin.

Kuitenkin ratkaiseva metodologinen kysymys on seuraava:

Selittävätkö nämä yhtälöt laajenemisen, vai ainoastaan kuvaavatko ne sen oletettuja seurauksia?

Matemaattinen kaava voi kuvata, miten jokin käyttäytyy mallissa vain, jos mallissa on fysikaalinen entiteetti, jolla on määriteltävä käyttäytyminen ja dynamiikka. Laajenevan avaruuden tapauksessa:

yhtälöt eivät kuvaa mekanismia

ne eivät kerro, mihin laajeneminen perustuu

ne eivät määrittele mitään vuorovaikutusta, joka aiheuttaisi laajenemisen

Laajeneminen ei ole johdettu ilmiö, vaan lähtöoletus. Matematiikka toimii tässä kirjanpitovälineenä, ei fysikaalisena selityksenä.

6. Testattavuuden periaatteellinen puute

Fysikaalisia ilmiöitä voidaan periaatteessa manipuloida, eristää tai altistaa kokeellisille asetelmille. Avaruuden laajenemisen kohdalla tämä ei ole mahdollista edes periaatteellisella tasolla.

Ei ole olemassa kokeellista asetelmaa, jossa:

laajenemista voisi muuttaa

laajenemisen mekanismia voisi eristää

laajenemisen syitä voisi testata

Tämä erottaa laajenevan avaruuden aineellisista ja kenttämäisistä ilmiöistä.

7. Vaihtoehtoinen periaatteellinen lähestymistapa

Tieteellisesti konservatiivisempi lähestymistapa on palauttaa selitys havaittaviin kohteisiin: aineeseen ja säteilyyn. Tällöin punasiirtymä tulkitaan valon ominaisuuksien muutoksena tai vuorovaikutuksena ajan ja ympäristön funktiona.

Tämänkaltaiset mallit ovat ainakin periaatteessa testattavissa ja kohdistuvat fysikaalisiin entiteetteihin, eivät abstraktiin taustarakenteeseen.

8....

Jatkuu.......

.

Kritiikkiluku: Laajeneva avaruus – havaintojen selittämisen epäonnistumisesta käsitteelliseen ongelmaan

1. Hubble-tensio: kun selitysmalli ei enää selitä

Nykykosmologian keskeinen oletus on, että itse avaruus laajenee, ja että tätä laajenemista voidaan kuvata yhdellä yhtenäisellä skaalaustekijällä. Tätä oletusta pidetään usein empiirisesti vahvistettuna. Viimeaikaiset havainnot kuitenkin osoittavat, että näin ei ole.

Niin kutsuttu Hubble-tensio viittaa siihen, että avaruuden laajenemisnopeus saa eri arvoja riippuen siitä, mitataanko se varhaisen maailmankaikkeuden ilmiöistä vai paikallisista havainnoista. Nämä arvot eivät ole yhteensovitettavissa nykyisen mallin puitteissa.

Tämä on metodologisesti merkittävä ongelma:
kyse ei ole pienestä korjauksesta tai mittausvirheestä, vaan siitä, että yksi mallin keskeisimmistä väitteistä ei kykene selittämään havaintoja yhtenäisesti.

Kun selitysmalli ei enää kykene selittämään havaintoja, tieteessä siirrytään normaalisti tarkastelemaan mallin perusoletuksia.

Tässä tapauksessa keskeisin perusoletus on laajeneva avaruus.

2. Empiirisestä ongelmasta ontologiseen kysymykseen

Hubble-tension kaltaiset ongelmat herättävät kysymyksen, jota harvoin esitetään eksplisiittisesti:

Onko laajeneva avaruus koskaan ollut fysikaalinen väite, vai onko se ollut alusta alkaen tulkinnallinen apurakenne?

Jos laajeneva avaruus olisi fysikaalinen ilmiö:

sen tulisi olla periaatteessa havaittavissa

sen tulisi perustua tunnistettavaan mekanismiin

sen tulisi olla kokeellisesti lähestyttävä

sen tulisi ennustaa havainnot yksiselitteisesti

Hubble-tensio osoittaa, että viimeinen ehto ei täyty. Tämä tekee perustelluksi tarkastella myös kolmea ensimmäistä.

3. Laajeneva avaruus ilman mekanismia

Kosmologinen väite avaruuden laajenemisesta perustuu matemaattiseen formalismiin, jossa avaruuden metriikan ajallinen kehitys kuvataan skaalaustekijän avulla. Tämä formalismin tasolla toimiva kuvaus esitetään usein fysikaalisena selityksenä. Tarkempi tarkastelu kuitenkin osoittaa, että kyseessä on oletettu rakenne, ei johdettu ilmiö.

Matemaattinen kaava voi kuvata, miten jokin käyttäytyy mallissa vain silloin, kun mallissa on fysikaalinen entiteetti, jolla on määriteltävä dynamiikka. Laajenevan avaruuden tapauksessa näin ei ole. Yhtälöt eivät kuvaa mitään prosessia, joka aiheuttaisi laajenemisen, vaan ainoastaan sen seuraukset, mikäli laajeneminen oletetaan tapahtuvaksi.

Kosmologinen metriikka ei ole fysikaalinen toimija. Se ei ole kenttä, ei aine, eikä tunnettu vuorovaikutus. Kun metrisen koordinaatiston sanotaan “kasvavan”, kyse ei ole prosessista, vaan koordinaattien välisen etäisyyden uudelleenmäärittelystä ajan funktiona. Tämä ei vastaa kysymykseen, mitä laajenee, miksi se laajenee tai mikä sen laajenemisen mahdollistaa.

Fysiikassa kaikki tunnetut laajenemiset perustuvat mekanismiin. Kaasu laajenee hiukkasliikkeen seurauksena, aine lämpötilan vaikutuksesta, kentät vuorovaikutustensa mukaisesti. Avaruuden laajenemisen kohdalla tällaista mekanismia ei ole esitetty. Laajeneminen ei seuraa mistään tunnetusta vuorovaikutuksesta, vaan se on mallin lähtöoletus.

Tästä seuraa metodologisesti merkittävä ongelma: laajenevaa avaruutta ei voida periaatteessa testata. Sitä ei voi manipuloida, eristää, hidastaa tai kiihdyttää kokeellisesti. Ei ole olemassa mittausta, joka kohdistuisi avaruuteen itsenäisenä entiteettinä. Kaikki havainnot koskevat ainetta ja säteilyä, ja laajeneva avaruus päätellään näistä epäsuorasti tulkinnan kautta.

Punasiirtymä toimii tässä keskeisenä esimerkkinä. Se on kiistaton havainto, mutta sen tulkinta avaruuden laajenemisena ei ole loogisesti pakollinen. Punasiirtymä voidaan periaatteessa selittää myös valon ominaisuuksien ajallisena muutoksena tai vuorovaikutuksena matkansa aikana. Kun havainto sallii useamman fysikaalisen tulkinnan, mikään niistä ei ole ontologisesti etuoikeutettu ilman kokeellista pakkoa.

Laajeneva avaruus täyttää näin ollen matemaattisen mallin kriteerit, mutta ei fysikaalisen ilmiön kriteereitä. Se toimii kirjanpitovälineenä, ei mekanistisena selityksenä. Tämä ei tee mallista käyttökelvotonta, mutta asettaa sen ontologisen aseman kyseenalaiseksi.

Tieteellinen edistys ei edellytä vakiintuneiden mallien hylkäämistä, mutta se edellyttää eroa sen välillä, mikä on laskennallisesti hyödyllistä ja mikä on fysikaalisesti todellista. Ilman mekanismia, testattavuutta ja havaittavaa kohdetta laajeneva avaruus jää tulkinnaksi, ei ilmiöksi.

Jos haluaa verrata laajenevaa avaruutta antiikinajan jumaliin, niin se on oikeutettua.

Voidaan jopa kysyä onko tiede palannut jossakin määrin antiikinaikaan!

Savorinen Jukka Petteri, The Mies joka selvitti miten maailmankaikkeus oikeasti toimii 😃

.

Juuri näin! Laajeneva avaruus on keisari alasti! Tätä mieltä minä olen ollut aina!