Maailma ei ole mustavalkoinen, mutta maailmankaikkeus voi hyvinkin olla. Täysin valottomat, muusta kosmoksesta irti kuroutuneet mustat aukot eivät välttämättä ole niin tutkimattomia nieluja ja pohjattomia kurimuksia kuin yleensä ajatellaan ja monissa populaareissa esityksissä annetaan ymmärtää.

Carlo Rovelli alkoi kehittää yhdessä Lee Smolinin kanssa 1980-luvulla silmukkakvanttigravitaatiota, joka yhdistää kvanttiteorian ja yleisen suhteellisuusteorian. Silmukkakvanttigravitaatio voi johdattaa tuntemattoman äärelle ja paljastaa, mitä mustien aukkojen sisällä oikein tapahtuu.

Teoria on vielä keskeneräinen eikä ole varmaa, kykeneekö se täyttämään ”kaiken teorian” kriteerit. Sen avulla on silti saatu ratkottua jo monia arvoituksia, joiden edessä sekä kvantti- että suhteellisuusteoria ovat voimattomia.

Silmukkakvanttigravitaation opastamana Rovelli johdattaa lukijan uhkarohkeasti tapahtumahorisontin, tuon puoliläpäisevän aineettoman kalvon tuolle puolen, ja lopulta ajan ja avaruuden ulkopuolelle.

Kuulostaa vaikealta ja onkin sitä, mutta monimutkaisetkin asiat Rovelli onnistuu selittämään niin, että pienellä vaivalla pysyy kyydissä eikä kärryiltä putoa tiukimmassakaan mutkassa. Siinä auttaa myös Tuukka Perhoniemen sujuvasanainen suomennos.

Rovelli kyllä pohtii, miten asiat pitäisi esittää, jotta kirjalla olisi annettavaa sekä täysin ummikoille että alan asiantuntijoille, mikä tietysti on melkoinen haaste. Silmukkakvanttigravitaation parissa työskentelevien teoreetikoiden käsissä kirja tuskin kuluu, mutta maallikoille asiat avautuvat suhteellisen (pun intended…) selkeästi, sillä Rovelli käyttää oivaltavia havainnollistuksia.

Esimerkiksi mustan aukon rajamailla hidastuvan ajan kirjailija rinnastaa isän ja syrjäseuduille matkaavan pojan yhä verkkaisemmaksi käyvään kirjeenvaihtoon. Näkökulman merkitystä Rovelli selventää kertomalla kalastajasta, joka ihailee kauniita auringonlaskuja, kunnes kuulee, ettei Aurinko todellisuudessa uppoa mereen.

Näkökulmien ero tuleekin esiin monessa kohdin, sillä tieteelliset kiistat juontuvat usein juuri siitä. Rovelli ottaa vahvasti kantaa esimerkiksi mustien aukkojen informaatioparadoksiin, joka ei hänen mielestään ole ollenkaan paradoksi.

Monet tutkijat pitävät ongelmallisena, että tieto mustiin aukkoihin putoavasta aineesta häviää tyystin. Kun aukot vuosimiljardien kuluessa hiljalleen ”höyrystyvät” ja lopulta katoavat kokonaan, niiden nielemä informaatio menetetään lopullisesti. Ja se on vastoin järkähtämättömänä pidettyä periaatetta informaation säilymisestä. Moinen rikkomus raunioittaisi koko fysiikan, emmekä voisi olla varmoja enää mistään.

Rovellin esittelemät valkoiset aukot tekevät huolesta turhan. Mustan aukkoon katoava aine putkahtaa lopulta – meidän kannaltamme liki äärettömän kaukaisessa tulevaisuudessa – ulos valkoisesta aukosta, ja voilà: informaatio on sittenkin säilynyt. Meille siitä ei ole ihmeempää hyötyä, mutta tärkeä periaate pysyy rikkoutumattomana.

Miten mustasta aukosta, josta ei mikään pääse pakoon, sitten tulee valkoinen aukko, johon ei mikään pääse sisään? Ei ihan helposti, mutta jos silmukkakvanttigravitaation yhtälöihin on uskominen, se on kuitenkin mahdollista.

Mustaksi aukoksi romahtava tähti venyttää aika-avaruutta yhä pidemmäksi ja kapeammaksi suppiloksi, kunnes päädytään mittaluokkiin, joissa aika-avaruuden rakeisuus ja sen myötä kvantti-ilmiöt alkavat hallita. Silloin ajan ja avaruuden rakenne rikkoutuu, ja tapahtuu kvanttihyppy, jossa prosessi vaihtaa suuntaa. Suppilo alkaa lyhentyä ja leventyä, kunnes se sylkee mustan aukon nielemän aineen – ja informaation! – takaisin tuntemaamme maailmankaikkeuteen.

Tai siinä vaiheessa emme enää tunne tai ole enää tuntemassa maailmankaikkeutta, koska romahtavan tähden ”pomppuun” kuluu aikaa miljardeja ja taas miljardeja vuosia. Mustan/valkoisen aukon sisällä kaikki tapahtuu kuitenkin silmänräpäyksessä, joten se tarjoaa pikamatkan kaukaiseen tulevaisuuteen. Ainakin teoriassa, johon Rovelli luottaa lujasti.

Toistaiseksi kyse on todellakin vain teoriasta. Mustia aukkoja on havaittu jo lukemattomia, mutta valkoisista aukoista ei ole minkäänlaisia merkkejä. Silti niitä voi hyvinkin olla olemassa, sillä Rovelli muistuttaa, että niitä on melkein mahdoton havaita – tai ylipäätään erottaa mustista aukoista. Kuulostaa ristiriitaiselta, mutta kirjan sivuilta selviää, ettei sittenkään ole.

Kirjassaan Rovelli toteaa, että emme puhu läheisillemme vain sanoaksemme jotakin, vaan ”halumme kertoa heille jotakin on tekosyy sille, että haluamme puhua heidän kanssaan”. Yhtä lailla voisi sanoa, että Rovellin halu kertoa mustista ja valkoisista aukoista on tekosyy sille, että hän haluaa puhua ajasta.

Valkoiset aukot -kirjassa Rovelli palaa muutama vuosi sitten suomennetun Ajan luonne -teoksensa teemoihin. Ford Prefect toteaa Douglas Adamsin Linnunradan käsikirja liftareille -scifi-parodiassa, että ”aika on harhaa, etenkin lounasaika”. Aika ei kuitenkaan ole harhaa, mutta sen suunta on. Rovelli kertoo tiiviisti, miksi aika näyttää kulkevan tiettyyn suuntaan, miksi tunnemme menneisyyden mutta emme tulevaisuutta, ja miksi epätasapaino on välttämätön edellytys ajattelulle.

Kirjan aikakiemuroissa aivot menevät helposti solmuun, mutta Rovelli selittää asiat jokseenkin niin selkeästi kuin näin vaikeat asiat on mahdollista selittää. Tanakka tiedetekstiä keventävät paikoin runollisiksi kehkeytyvät välipalat, jotka erottuvat paitsi sisennettyinä myös isoista alkukirjaimista riisuttuina osuuksina.

Tyylikeino on sikälikin osuva, että Rovelli viittaa usein Danten Jumalaiseen näytelmään. Danten edesottamuksista löytyy monenlaisia rinnastuksia tieteen tekemisestä avaruuden geometriaan. Kirjassa vilahtelee muutenkin viittauksia taiteen ja kulttuurin suuriin nimiin: Anish Kapoor, Vladimir Majakovski, Johannes Vermeer, Albrecht Dürer…

Kyse ei kuitenkaan ole pöyhkeästä nimien droppailusta, vaan Rovelli on löytänyt monenlaisia, usein yllättäviäkin samankaltaisuuksia oman tieteenalansa ja erilaisten kulttuurin tuotteiden väliltä. Tietokirjoissa soisi olevan enemmänkin tällaista lähestymistapaa, joka on omiaan hälventämään tieteen ja taiteen välistä, monessa kohtaa yhä horjuvammaksi käyvää rajanvetoa.

Toki Rovelli marssittaa näyttämölle myös tieteen suuria nimiä, kuten Albert Einsteinin, Karl Schwarzschildin, Stephen Hawkingin, Roger Penrosen ja monia muita antiikin ajoista alkaen. Heti kättelyssä hän esittelee Hal Haggardin, jonka kanssa hän alkujaan ryhtyi tutkimaan kummallisilta kuulostavia valkoisia aukkoja.

Mustien ja valkoisten aukkojen sekä ajan suunnan ohella Rovelli kertoo siitä, miten tieteellistä tutkimusta tehdään ja miten tiede etenee. Se vaatii uteliaisuutta ja sinnikkyyttä, yritystä ja erehdystä, varmuutta ja epäilyä. Tavoitteena ei ole lopullinen totuus, parhaimmillaankin voimme saavuttaa vain ”parhaan approksimaation totuudesta”, kuten esimerkiksi Carl Sagan on tieteen tavoitetta luonnehtinut.

Siinä suhteessa olemme jo aika pitkällä.

•

Lue myös:

Aikamatka Suomen muinaisten tulivuorten juurelle

Onko tieteessä aikaa ja tilaa oivaltamiselle?

Tuomas Lappi ja Kari J. Eskola tutkivat, miten aineen rakenne käyttäytyy äärimmäisissä olosuhteissa