Onko tiede jossakin määrin palannut antiikinajan aikakaudelle,?

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 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.

Valot itse voivat laajentua ja vuorovaikuttaa keskenään.

Siten että atomeitten ytimet laajenevat ja kierrättävät avaruuteen hajaantuvaa laajenevaa pimeää energiaa josta syntyy rekisteröitävissä olevia hiukkasia kuten eletroneja ja fotoneita jotka myös laajenevat jne.

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.

Laajenevaa avaruutta voidaan oikeutetusti verrata antiikinajan jumaliin.

Voidaan kysyä onko tiede jossakin määrin palannut antiikinajan aikakaudelle!

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

.