vuonna 1869 Baptistifundamentalisti Cyrus Reed Teed kertoi jumalallisesta ilmoituksestaan, että maa on ontto. Ensisilmäyksellä ei mitään uutta. Jules Verne oli tutkinut vastaavaa käsitettä viisi vuotta aiemmin tieteisseikkailussaan Matka maan keskipisteeseen. Mutta kun Verne kuvitteli ihmeellisten olentojen maanalaisen luolan, Teed julisti vakavissaan, että me kirjaimellisesti elämme pallon sisällä. Tässä oudossa kosmologiassa aurinko, planeetat, tähdet ja galaksit ovat kaikki maan sisäosissa. Maankuori on äärettömän paksu kivikerros, joka ympäröi koko maailmankaikkeutta.

uuden kosmologiansa motivoimana Teed julkaisi kirjan, aloitti uuden uskonnon, kokosi opetuslapsia ja perusti uuden kaupungin Floridaan. Monien mielestä Teedin ajatukset kuulostavat niin paksulta käärmeöljyltä, että vain hyväuskoisimmat voisivat juoda niitä. Hänen vaikutuksensa ei kuitenkaan rajoittunut Yhdysvaltoihin eikä 1800-luvulle. Anti-intellektuelli tunne sisällä natsi puolue omaksui kovera ontto-maa teoria-tai Hohlweltheorie, kuten sitä kutsutaan saksaksi. Hollantilaisen tähtitieteilijän Gerard Kuiperin mukaan natsi-armeijan ainekset saattoivat jopa puoltaa taivaalta katsomista vakoilemaan liittoutuneita toisella puolella maailmaa. Eihän karttapallon sisällä ole piilopaikkaa.

miten Teedin ajatukset saivat jalansijaa Kolmannen valtakunnan ylimmillä tasoilla? Vähemmän kosmisen, salaliittolaisemman käsityksen ontosta maasta esitteli Euroopassa englantilainen kirjailija Edward Bulwer-Lytton. Romaanissaan Vril: The Power of the Coming Race (1871) Bulwer-Lytton kuvaa maan uumenissa elävää herrarotua. Tässä kulttuurisessa ilmapiirissä usko onttoon maahan saattoi houkutella saksalaisia nationalisteja. Ensimmäisen maailmansodan aikana saksalainen lentäjä Peter Bender kääntyikin sotavankina Teedin ajatuksiin. Bucknellin yliopiston maantieteilijän Duane a Griffinin mukaan Bender esitteli Hohlweltheorien Eliittinatsi Hermann Göringille, joka valvoi Gestapon perustamista. Tällä alkusoitolla vaihtoehtoiset kosmologiat saattoivat luikerrella Natsiajatteluun. Kuten Nicholas Goodrick-Clarke kirjoittaa kirjassa The Occult Roots of Nazism (1992), ”fantasiat voivat saavuttaa kausaalisen aseman, kun ne on institutionalisoitu uskomuksiin, arvoihin ja sosiaalisiin ryhmiin”.

natsipuolueen noustessa valtaan Saksassa antisemitismi ajoi juutalais-saksalaisen fyysikon Albert Einsteinin asettumaan asumaan Yhdysvaltoihin. Einstein oli Teedin tavoin kehittänyt syvästi vastavaikutteisen käsityksen maailmankaikkeudesta. Selittääkseen useita uteliaita havaintoja valosta Einstein päätteli, että sillä on oltava aina sama nopeus kaikille havainnoitsijoille. Lisäksi aika ja tila muuttuvat lähestyttäessä valonnopeutta. Katso, hyvin nopeat esineet supistuvat pituudeltaan ja kokevat erilaisen ajan kulumisen! Kaksosten ikä saattaa siis poiketa toisistaan, jos toinen alkaa kulkea paljon nopeammin kuin toinen.

pidämme itsestään selvänä, että aika ja etäisyys ovat kaikille samat, aivan kuten pidämme itsestään selvänä, että Kosmos sisältää maan, eikä päinvastoin. Silti molemmat ajatukset on kyseenalaistettu. Mistä tiedämme, että Einstein on oikeassa ja Teed väärässä?

asioiden perinpohjaiseksi selvittämiseksi kannattaa etsiä mallien konstruktiota – yksinkertaistettuja todellisuuden kuvauksia, jotka selittävät, miten muuttujat muuttuvat ajan myötä. Punainen piste, jota kutsumme Marsiksi, liikkuu tähtitaivaan poikki. Miten selitämme tämän yöllisen vaihtelun? Mallia tarvitaan. Antiikista tieteelliseen vallankumoukseen on kehittynyt ihmiskunnan Marsin malli. Muinaisille kreikkalaisille Mars oli Areksen, sodan jumalan, vaeltava tähti. Tästä varhaisesta näkökulmasta, jossa tähtitiede ja astrologia eivät vielä olleet eronneet toisistaan, Mars oli taivaallinen vaeltaja, jossa oli sotaherrajumaluuden piirteitä. Tämä selitys planeetan yölliseen liikkeeseen, vaikka alku, ei ole tyydyttävä. Vankkarakenteinen malli ei ole pelkkä käsin aaltoileva selitys, vaan matemaattinen kuvaus, joka selittää kaiken aineiston varianssin. Miksi Mars liikkuu hitaammin kuin toiset planeetat ja nopeammin kuin toiset? Ja miksi se toisinaan kääntää suuntaa, ilmiötä, joka tunnetaan retrogradisena liikkeenä, muutaman kuukauden ajan, vain kiertääkseen itsensä takaisin alkuperäiseen suuntaan?

varhaisen yrityksen mallintaa useimmat planeettojen liikkeen piirteet kehitti antiikin kreikkalainen tähtitieteilijä Eudoksos Cnidoslainen, ja sen kuvasi filosofi Aristoteles. Tässä mallissa monimutkainen 27 kiteisen pallon järjestelmä, joka ympäröi maata, selitti taivaiden liikkeet, mukaan lukien planeettojen retrogradiset liikkeet. Myöhemmin Hipparkhos Nikealaisen toinen malli esitti sarjan planeettojen kiertoratoja Maan ympäri. Ensimmäinen kiertorata-jota kutsuttiin deferentiksi – oli täydellinen ympyrä maapallon ympäri, kun taas toinen kiertorata – jota kutsuttiin episykliksi-liikkui deferentin kehää pitkin. Hipparkhoksen osuus oli ikuistettu vuosisatojen ajan egyptiläisen tähtitieteilijän, matemaatikon ja maantieteilijän Ptolemaios aleksandrialaisen työhön, joka viritti käsitteen niin kestäväksi, että sen kyseenalaistaminen oli suorastaan jumalanpilkkaa. Kysykää vaikka Galileolta, jota Inkvisitio vainosi tämän harhaopin takia 1600-luvulla.

on kuin tiede seisoisi ja sanoisi: Tähän täytyy olla yksinkertaisempi selitys.”

koska vakiintuneet mallit sotkeutuvat todellisuudentajuumme, niiden epäileminen on usein uhmaa, ellei suorastaan pyhäinhäväistystä. Nykyään tiedämme tietenkin, että Ptolemaios oli väärässä. Puolalaisen tähtitieteilijän Nicolaus Kopernikuksen vuonna 1543 esittämä heliosentrinen malli sijoittaa planeetat elliptisille radoille Auringon ympäri, ja selittää parhaiten tiedot (mukaan lukien retrogradinen liike). Lisäksi tiedämme nyt, että planeetat eivät ole tähtiä eivätkä edes sfäärejä. Englantilainen fyysikko ja matemaatikko Sir Isaac Newton oli ensimmäinen, joka tajusi, että Maa ja muut planeetat ovat itse asiassa ”oblate spheroideja”, palloja, jotka ovat litistyneet hieman jokaisella navalla niiden pyörimisen vuoksi.

miksi Kopernikus voitti Ptolemaioksen? Yksinkertaisimman, parsimottomimman mallin valitseminen on Occamin partaveitseksi kutsutun totuuden ratkaisuperuste. Aivan kuin tiede nousisi seisomaan ja sanoisi: ’Hitto, sille täytyy olla yksinkertaisempi selitys!’Jos jonkun täytyy punoa monimutkainen tarina, jossa yksinkertainen tarina riittää, pysy yksinkertaisessa tarinassa. Ptolemaioksen episyklit antoivat hänen mallilleen juuri sen verran köyttä, että hän pystyi hirttämään itsensä. Kuten yleinen sanonta kuuluu: ”kaikki pitäisi tehdä mahdollisimman yksinkertaiseksi, mutta ei yksinkertaisemmaksi.”

Kopernikuksen eleganssin rinnalle tulevat kuitenkin taantumukselliset, kuten Teed.

näennäistieteellisen fantasian ruumiillistuma Hohlweltheorie kutistaa miljardeja valovuosia enimmäkseen tyhjää avaruutta – täynnä 100 miljardia galaksia ja 1 miljoona miljardia miljardia tähteä – pieneksi pisteeksi onton maan universumin keskipisteessä. Vaikka Hohlweltheorie voi kuulostaa täysin puolusteltavissa, toinen quixotic matemaatikko Aleksandria – Mostafa A Abdelkader-on noussut haasteeseen. 1980-luvulla Abdelkader kuvaili matemaattista voimistelua, jota tarvitaan sisemmän kosmoksen syntymiseen. Muiden oletusten mukaan tämä geometrinen inversio kauppaa maan keskustaa äärettömyydellä. Kuvittele, jos haluat, leikkaa sauma koripallossa. Kun kumin kääntää nurinpäin, kaikki pallon ulkopuolella oleva-Sinä, huone jossa olet, koko maailmankaikkeus-imetään sisäänsä. Aiemmin pallon sisällä ollut ilma muodostaa nyt pallon ulkopuolelle ilmakehän, joka ulottuu kohti äärettömyyttä. Voilà! Aikoinaan vaatimattomaan koripalloon kuuluu nyt universumi. Vaikka tämä verbaalinen analogia on epätarkka, Abdelkaderin paperin Abstrakti matematiikka toteuttaa tämän muutoksen tarkasti. Omaksu se vakuuttamalla itsellesi, että’ sisällä ’ja’ ulkopuolella ’ ovat yhtä mielivaltaisia kuin vasen ja oikea tai ylös ja alas.

Abdelkaderin fysiikan seurauksena suurin osa maailmankaikkeudesta on kartoitettu pikkuruiseen pisteeseen onton maan keskipisteessä tai alkulähteellä. Kuvaillessaan tätä käsittämätöntä muutosta vuonna 2012 Griffin kirjoittaa:

Pluto kutistuu yhden bakteerin kokoiseksi, joka leijuu seitsemän metrin päässä synnystä, kun taas Alfa Centauri, omaa Aurinkoamme lähinnä oleva tähti, muuttuu äärettömän pieneksi täpläksi, joka sijaitsee vain millimetrin päässä synnystä. Kaikki kosmoksen muut tähdet ja kohteet ovat siis alle kahden millimetrin läpimittaisessa pallossa, joka leijuu 6 371 kilometriä päämme yläpuolella.

edesmennyt yhdysvaltalainen tiedekirjoittaja Martin Gardner tulkitsee loistavasti Abdelkaderin matematiikkaa skeptisessä tutkimusmatkassaan fringe science On The Wild Side (1992). Abdelkaderin maailman oudossa uudessa fysiikassa valonsäteet eivät kulje suorina viivoina vaan pikemminkin Kaarina. Onttoa maapalloa laiduntavan Pyörylän tavoin auringonvalon kaaret valaisevat maan läheistä sisäpintaa, mutta kaartuvat sen ympäri ja jäävät kauas yöaikaan ulottuvasta pinnasta. Tästä syystä aurinko näyttää laskevan, vaikka maan kaarevuus on kovera.

Joulupukki on Marsin tavoin vain malli – mutta sellainen, jota ei voi kumota tai säilyttää

mutta jos muut planeetat ovat lähempänä meitä kuin Espanja on Uutta-Seelantia, miksi niiden saavuttaminen kestää niin paljon kauemmin? Hyvä kysymys. Tämän kosmologian matematiikassa liikkuvien kappaleiden nopeudet ja koot lähestyvät nollaa, kun yksi lähestyy maailmankaikkeuden keskustaa – joka sijaitsee maan keskipisteessä. Gardnerin mukaan Abdelkaderin henkinen akrobatia luo ” johdonmukaisen fysiikan, jota ei voi väärentää millään ajateltavissa olevalla havainnolla tai kokeella!”

miten jotain niin tyhmää ei voi falsifioida? Tällaisessa kysymyksessä epäluotettavuutta pidetään pikemminkin alibina kuin vastuuna. Se olettaa naiivisti, että mallit ovat syyttömiä, kunnes toisin todistetaan.

silti monet mielivaltaiset väitteet ovat perättömiä. Lapsen väite siitä, että Joulupukki on olemassa, mutta sitä ei voi nähdä millään kameralla tai tieteellisellä välineellä, on juuri se – käsittämätön ja siten testaamaton. Älyllisesti tämä ei ole niin kuin kilpi, vaan pikemminkin myllynkivi. Joulupukki on Marsin tavoin vain esikuva – mutta sellainen, jota ei voi kumota eikä säilyttää.

käsitys siitä, että mallit voidaan ottaa vakavasti vain falsifioitavissa, juontaa juurensa edesmenneestä tieteenfilosofista Karl Popperista. Mallia ei rakenneta betoniperustalle vaan paaluille, jotka voidaan heittää nopeasti sivuun, jos uutta tietoa tulee. Kuten Popper kirjoitti teoksessa The Logic of Scientific Discovery (1934), ”riippumatta siitä, kuinka monta tapausta valkoisia joutsenia olemme saattaneet havaita, tämä ei oikeuta päätelmää, että kaikki joutsenet ovat valkoisia”. Hyvä malli hiipii kohti varmuutta; se jahtaa todistuksen horisonttia, mutta ei koskaan kosketa sitä.

absoluuttinen varmuus ei ole koskaan tieteellisen mallin vertailukohta. Jotta mallia voidaan pitää tieteellisenä, sen on tehtävä ennuste, jota voidaan myöhemmin tukea kokeella. Onnistuakseen kokeen on todennettava tämä ennuste. Vasta silloin tutkija luottaa malliin-mutta ei koskaan täysin. Popper kirjoittaa tästä: ”tieteen peli on periaatteessa loputon. Se, joka päättää jonakin päivänä, että tieteelliset lausunnot eivät vaadi lisätestejä ja että niitä voidaan pitää lopullisesti vahvistettuina, vetäytyy pelistä.”

Popper katsoi, että vain testattavissa olevat mallit ovat tieteellisiä malleja. Jos testattavaa väitettä ei voida esittää, malli ei ole falsifioitavissa – eikä tiede. Edesmennyt brittiläinen filosofi Bertrand Russell valaisi tätä asiaa vuonna 1952 esittämällä humoristisesti, että ”maan ja Marsin välissä on posliinikannu, joka kiertää aurinkoa elliptisellä radalla”. Liian pieni teleskooppien nähtäväksi, ei tällaisen teekannun olemassaoloa eikä olemattomuutta voida testata millään järkevällä kokeella, väittää Russell. ’Mutta jos sanoisin edelleen, että koska väitettäni ei voida osoittaa vääräksi, on sietämätöntä, että inhimillinen järki epäilee sitä, minun pitäisi oikeutetusti ajatella puhuvan hölynpölyä.”

kuten Russellin teekannu osoittaa, epärealistisia väitteitä tai malleja ei voi ottaa vakavasti. Ne eivät ole tiedettä. Muuten kaikki käy. teekannuja, maan uumenia, mitä vain. Russellin johtopäätöstä peilaa ”Hitchensin partaveitsi”, joka on edesmenneen kirjailijan Christopher Hitchensin sanonta: ”Se, mitä voidaan väittää ilman todisteita, voidaan hylätä ilman todisteita.”Hitchensin partaveitsi kuuluu tietenkin samaan työkalupakkiin kuin Occamin partaveitsi, väitteeseen, että yksinkertaisin, parsimonious malli on kriteeri totuuden ratkaisemisessa, ja terään, joka viiltää pois Teediä. Yksinkertaisempia malleja on helpompi falsifioida ja siten sovinnollisempia tieteelle. Yksinkertainen malli vaatii vähemmän tietoja väärentääkseen sen, kun taas monimutkainen malli vaatii enemmän.

todennäköisyys sille, että maa on kaikkeuden säiliö, vastaa 80: tä kolikonheittoa, jotka tulevat esiin päinä

vaikka hohlweltheorieta ei voida osoittaa vääräksi tai väärentää, suurin osa vakavasti otettavista ajattelijoista hylkää sen, koska se on tarpeettoman monimutkainen (Occamin partaveitsi), siitä puuttuu todisteita (Hitchensin partaveitsi) ja se on epärealistinen (kutsutaanko tätä terää Popperin partaveitseksi?).

mutta partaterämme eivät ole kaikki täydellisiä työkaluja. Kun mallin esittämien väitteiden määrä tai spesifisyys on epäselvä, Occamin partaveitsi tuntuu subjektiiviselta. Onko yhden tiedemiehen yksinkertaisuus toisen tiedemiehen Gordionin solmu? Esimerkiksi Abdelkader itse olisi saattanut löytää yksinkertaisuuden Hohlweltheoriesta. Kukistamalla nuo miljardit valovuodet elottoman galaksienvälisen tyhjiön Abdelkader pelastaa meidät vaikeudesta uskoa maailmankaikkeuden fantastiseen laajuuteen ja’siitä johtuvaan maan kutistumiseen äärettömän pieneksi’.

vaikka Occamin partaveitsi ei ole tarkka algoritmi, Hohlweltheorien mielivaltainen keskittyminen maahan voidaan toden totta kvantifioida. Miksi Maa, erityisesti, koska maailmankaikkeus-kontti? Miksei kukaan muu universumin lukemattomista planeetoista? Miksi planeetta, että asia – ei kuu tai tähti olisi alistettava sama pallo-inversio matematiikka, jota Abdelkader?

koska Abdelkaderin käyttämää matemaattista inversiota voidaan soveltaa mihin tahansa palloon, maa on osajoukko kaikkeuden kaikista pallomaisista kappaleista, ja vain yksi ylösalaisin käännetty pallo voi loogisesti sisältää kaikkeuden ja kaikki sen muut pallot, on hyvin tarkka väite, että maa on kaikkeuden säiliö (eikä kuu tai Mars tai lempitähti), vielä epätodennäköisempää kuin yleinen olettamus, että kaikkeus sisältyy palloon. Kun lasketaan kaikkien sellaisten kappaleiden lukumäärä n, jotka voisivat olla olemassa maailmankaikkeudessa, todennäköisyys sille, että maa on maailmankaikkeus-säiliö on 1/n. koska maailmankaikkeudessa on vähintään 1024 tällaisia pallomaisia kappaleita, todennäköisyys sille, että maa täyttää etuoikeutetun aseman maailmankaikkeus-säiliö on alle 1/1024. Tämä on kuin heittäisi 80 kolikkoa ja ne kaikki tulisivat päinä.

Occamin partaveitsi kertoo, että Hohlweltheorie on huono malli, koska on olemassa yksinkertaisempia vaihtoehtoja, jotka selittävät tiedot yhtä hyvin. Ehkä ajattelemme liikaa. Eikö hohlweltheorien kimppuun hyökkääminen ole niin hienostunutta ajattelua kuin hyttysen läimäyttäminen lekalla? Jos voimme hylätä hohlweltheorien pelkällä intuitiolla, mihin tarvitsemme tieteellistä työkalupakkia?

ja silti intuitio on surkea suodatin tieteelle. Monta vuosikymmentä ennen Abdelkaderia eräs toinen yksilö esitti myös, että maailmankaikkeuden perusgeometria oli ymmärretty väärin ja että matka avaruuden halki muuttaa kappaleen kokoa. Einsteinin suhteellisuusteoria kuulosti luultavasti lähes yhtä naurettavalta kuin Hohlweltheorie, kun se esiteltiin ensimmäisen kerran. Uusilla aikaa, avaruutta ja painovoimaa kuvaavilla malleillaan ihmiskunta poistui intuition aikakaudesta.

huimaava sekavuus oli 1800-luvun lopun fysiikassa vallitseva tunne. Kaukaisten tähtien valon nopeus suhteessa Maahan on sama riippumatta siitä, liikkuuko maa tiettyä tähteä kohti vai poispäin. Pelastaakseen fysiikan Einstein esitti, että valonnopeus on kaikkialla sama kaikille havainnoitsijoille. Liikutpa lasersädettä kohti tai poispäin siitä, sen valo lähestyy sinua samalla suhteellisella nopeudella.

ja on enemmän-aika kulkee hitaammin tarkkailijalle, mitä nopeammin hän kulkee. Lähestyessämme lasersädettä kellomme hidastuu, mikä rajoittaa suhteellista nopeutta meidän ja valon välillä. Kyllä, aivan oikein – paikallaan oleva kello maassa tikittää nopeammin kuin liikkuva kello avaruusaluksessa.

vasara nostetaan pystyyn, ja tällä ensimmäisellä väännöllä Einstein taltuttaa intuition. Kun seuraamme historian kuuluisimman fyysikon tarinaa, asiat muuttuvat entistä oudommiksi. Koska aika ja matka liittyvät nopeuteen, kappaleet supistuvat pituuttaan kulkiessaan nopeammin. Lähes valonnopeudella heitetty keihäs supistuisi tosiaankin lyhyeksi tyngäksi. Niin menee Einsteinin suhteellisuusteoria, malli, joka selittää, miksi valonnopeus on vakio kaikissa viitekehyksissä.

käyttämällä intuitiota kaiteena voisi nähdä Einsteinin mallin ja nähdä hulluuden. Tieteen avulla näkee järjen

sekä erityisen suhteellisuusteorian että Hohlweltheorien tuhoavan ihmisen perusoletukset: toinen onnistuneesti, toinen tuloksetta. Erityinen suhteellisuusteoria kertoo, että aika ja avaruus ovat suhteellisia. Hohlweltheorie kertoo, että elämme maan sisällä. Erityisen suhteellisuusteorian pelastanut köysi on myös hohlweltheorie: Popperin falsifioitavuuskriteeri. Erityinen suhteellisuusteoria tarjoaa monia mahdollisia falsifiointeja, jotka kaikki ovat toistaiseksi säilyneet kokeellisina kokeina.

esimerkki: otetaan kaksi synkronoitua atomikelloa nanosekunnin tarkkuudella; pidetään toinen maassa ja lennetään toinen suihkukoneella maailman ympäri kahdesti. Erityinen suhteellisuusteoria sanoo, että niiden ajat tulevat poikkeamaan toisistaan – ja todellakin eroavat. Mikä tahansa muu tulos olisi ollut Einsteinin peli ohi. Juuri tällainen kokeilujen saatavuus pitää erityisen suhteellisuusteorian pinnalla. Intuitiota kaiteena käyttäen voisi nähdä Einsteinin mallin ja nähdä hulluuden. Tieteen avulla näkee järjen.

Jos Einstein ja Abdelkader näyttävät lähentyvän toisiaan, se on geometrian avulla kumota maailma sellaisena kuin me sen tunnemme. Einsteinin erityinen suhteellisuusteoria käyttää yksinkertaista työkalua, joka tunnetaan Lorentzin supistumana, kuvaamaan tapaa, jolla kappaleet supistuvat pituudeltaan niiden lähestyessä valonnopeutta. Hollantilaisen fyysikon Hendrik a Lorentzin vuonna 1892 kehittämä työkalu laskee nopeiden kappaleiden supistumisen pelkällä yläasteen algebralla. Abdelkader on saattanut saada vaikutteita Lorentzin supistuksesta kehittäessään matemaattista kehystään Hohlweltheorielle. Aivan kuten Einstein esitti hypoteesin, että kappaleet supistuvat lähestyessään valon nopeutta, Abdelkader esitti hypoteesin, että kappaleet pienenevät lähestyessään onttomaanuniversumin keskustaa. Matematiikan kauneus hehkuu molemmissa malleissa. Tieteen valo ei kuitenkaan loista Abdelkaderin mallille.

Einstein tarjoaa mahdollisuuden mallinsa todistamiseen vääräksi. Samaa ei voi sanoa Hohlweltheoriesta. Siinä missä Abdelkader kaipasi maan pelastamista avaruuden valtavasta tyhjyydestä, Einstein pyrki selittämään tiedot, jotka osoittivat valon kulkevan tasaisella nopeudella kaikissa viitekehyksissä. Vaikka Abdelkaderin motivaatio oli antroposentrinen, Einsteinin motivaatio saattoi olla sama Marsilaisella tai muulla aistivalla olennolla. Abdelkader ei tietenkään tehnyt mitään testattavia ennustuksia, mutta Einstein teki monia.

teoriat ja fysiikan lait eivät ole pelkkiä yhtälöitä. Ne todella merkitsevät jotain aineellisesta maailmasta, jossa elämme. Einsteinin ja hänen edeltäjänsä Newtonin ero on tästä hyvä esimerkki. Newton kuvaili painovoimaa voimaksi, kun taas Einstein kuvasi sitä kaarevuudeksi. Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian mukaan avaruus ja aika ovat neliulotteisessa jatkumossa, joka tunnetaan nimellä aika-avaruus. Massa vääntää aika-avaruuden kangasta kuin kumilevyä vääntävä koripallo. Painovoima on vääristynyt aika-avaruus. Kuten edesmennyt amerikkalainen teoreettinen fyysikko John Archibald Wheeler sanoi vuonna 1990: ”aika-avaruus kertoo, miten liikutaan; Materia kertoo aika-avaruudelle, miten käyrä tehdään.”

gravity is Not The familiar beast you think it. Koska aika-avaruus vääntyy (tai kaartuu) massan mukaan, kappaleet eivät putoa siinä mielessä kuin yleensä luulemme. Toisin kuin Newton, painovoima ei ole edes voima. Mikään ei’ vedä ’ putoavaa kohdetta alas kohti Maata. ”Putoava” kappale seuraa suoraa viivaa kaarevassa aika-avaruudessa.

Einsteinin kaikkeuden maku onkin täysin erilainen kuin Newtonin, mutta ilmailu-ja avaruusinsinöörit saattavat kohauttaa päätään valitessaan Newtonin fysiikan ja Einsteinin fysiikan välillä. Valinta ei ole oikean ja väärän ratkaisun välillä, vaan sopivan ja epäasianmukaisen ratkaisun välillä. Jos avaruusalus ei kulje lähellä valonnopeutta tai erittäin suurta massaa, sopiva ratkaisu on yksinkertaisempi ratkaisu: newtonilainen mekaniikka. Todennäköisesti tästä syystä NASAn New Horizons-lennon Plutoon suorittaneet insinöörit eivät ohjanneet avaruutta Einsteinin fysiikan vaan Newtonin fysiikan avulla. New Horizons-luotaimen ohilento Plutosta vuonna 2015 kesti yhdeksän ja puoli vuotta matkattuaan aurinkokunnan halki vaivaiset 72 sekuntia.

Newtonin maailma on biljardipallouniversumi, kun taas Einsteinin maailma on peilien sali

Griffin on todennut, että Abdelkaderin fysiikan hyväksymisellä ei olisi havaittavaa merkitystä arkielämään: ”Käytännön näkökulmasta … koemme maailmankaikkeuden Euklidisena avaruutena, jossa maan pinta tai (joskus) aurinko on viitekehyksemme, ja voimme kulkea koko elämämme ilman, että meidän tarvitsee koskaan ottaa Arkhemedian perspektiiviä, joka tarkastelee itse kehystä. Newtonin ja Einsteinin tavoin Kopernikus ja Abdelkader lähentyvät oudosti tavisten valtakuntaa.

monissa tapauksissa Newtonin fysiikka ja Einsteinin fysiikka käskevät avaruusluotainta tekemään käytännössä saman asian. Vaikka ne ovat tässä mielessä konvergentteja, ne poikkeavat täysin toisistaan metafysiikassa. Newtonin maailma on biljardipallouniversumi. Liikkuvilla esineillä ei ole nopeusrajoitusta. Pelin säännöt ovat selvät: voimat toimivat välittömästi, ja ne tulevat voimaan heti miltä etäisyydeltä tahansa. Einsteinin maailma taas on peilihalli. Aika-avaruus-todellisuuden rakenne-on taipunut. Aika ja tila ovat suhteellisia. Voimia rajoittaa valonnopeus.

edesmennyt amerikkalainen fyysikko Thomas Kuhn totesi, että peräkkäiset tieteelliset teoriat antavat usein täysin erilaisia kuvauksia todellisuudesta. Aivan kuten Newtonin biljarditalo ja Einsteinin peilihalli ovat kaksi täysin erilaista tapahtumapaikkaa, voidaan kuvitella kolmas.

tämä vaihtoehtoinen areena todellisuudelle on peräisin hollantilaiselta teoreettiselta fyysikolta Erik Verlindeltä, joka vuonna 2011 johdatti Newtonin gravitaatiomallin muista fysiikan ensimmäisistä periaatteista tai perustotuuksista. Miksi Verlinden kolmesataa vuotta vanhan mallin uudelleen löytäminen on iso juttu? Koska gravitaatio itsessään on ensimmäinen periaate, eikä sen näin ollen pitäisi olla johdettavissa muista laeista. Ajattelemmepa gravitaatiota massana, joka vetää puoleensa massaa, tai massana, joka vääntää aika-avaruutta, gravitaatiota ei voida pelkistää mihinkään yksinkertaisempaan. Sellaisenaan sitä ei pitäisi olla mahdollista löytää uudelleen muista, erilaisista fysiikan aloista. Tämä olisi sama kuin päättelisi Yhdysvaltain perustuslain Sveitsin liittovaltion perustuslaista.

ellei gravitaatio tietenkään ole ensimmäinen periaate. Tässä hengessä Verlinde kehystää painovoiman emergentiksi ilmiöksi. Emergentit ilmiöt syntyvät, kun pienessä mittakaavassa tapahtuva vuorovaikutus synnyttää uusia lakeja, periaatteita ja rakenteita laajemmassa mittakaavassa. Ajattelehan kauniita jääkiteitä, joita kutsumme lumihiutaleiksi. Lumihiutaleiden muodostumista ohjaavat termodynamiikka, ne lait, jotka säätelevät lämpöenergian siirtymistä molekyylien välillä. Kiteitä ei kuitenkaan ole olemassa yksittäisten molekyylien mittakaavassa. Ne esiintyvät vain suuremmassa mittakaavassa, kun monet molekyylit vaihtavat energiaa tietyllä tavalla.

siinä missä termodynamiikasta saadaan lumihiutaleita, Verlinde väittää, että termodynamiikasta voidaan saada gravitaatio. Jos universumi olisi tietokoneohjelma, koodissa ei olisi gravitaatioviivaa. Tämän näkemyksen mukaan gravitaatio on vähemmän kuin perustuslain pykälä, vaan enemmänkin sivuvaikutus.

saatuaan pallon Verlinde jatkaa juoksuaan sen kanssa. Johdettuaan Newtonin gravitaatiomallin hän jatkaa samassa 2011-tutkielmassa tärkeiden Einsteinin mallin kappaleiden johtamista. Mutta mitä tämä muuttaa? Eikö painovoima ole yhä painovoima? Ehkä ei: Verlinde näkee parantamisen varaa.

pimeä aine saattaa olla epätoivoinen yritys sovittaa epäonnistunut teoria yhteen havainnon kanssa

monien muiden fyysikoiden tavoin Verlindeä vaivaa Einsteinin mallin näennäinen puute. Monista voitoistaan huolimatta yleinen suhteellisuusteoria ei pysty ennustamaan galaksien pyörimistapaa. Pelastaakseen Einsteinin fyysikot ovat vain olettaneet, että galaksien ympärillä on paljon enemmän massaa kuin mitä voimme todellisuudessa nähdä. Näkymätöntä massaa, pimeää ainetta, on enemmän kuin viisi yhtä tavallista ainetta! Ilman gravitaatiovaikutusta tähtitieteellisiä tietoja ei voida sovittaa yhteen yleisen suhteellisuusteorian kanssa.

verlindelle pimeän aineen tarina kuulostaa tutulta. Ranskalainen tähtitieteilijä Urbain Le Verrier kuvasi vuonna 1859 Merkurius-planeetan kiertoradalla olevan poikkeaman. Newtonin lait eivät täysin selitä planeetan munanmuotoisen radan asteittaista uudelleensijoittumista (niin sanottua prekessiota). Saadakseen tolkkua tilanteeseen Le Verrier esitti hypoteesin lähellä Aurinkoa kiertävän näkymättömän planeetan olemassaolosta. Vulkanukseksi sanotaan, että tämän ylimääräisen massan gravitaatiovaikutus selittäisi Le Verrierin anomalian häiritsemällä Merkuriuksen rataa, jolloin Merkuriuksen orbitaaliprekessio olisi sopusoinnussa Newtonin lakien kanssa. Vulkanuslaista ei tietenkään koskaan löydetty. Yleinen suhteellisuusteoria selitti Merkuriuksen kiertoradan prekession vuonna 1915, mikä poisti tarpeen tällaiselle mallille.

Kuulostaako tutulta? Verlinde uskoo niin. Kuten Ptolemaioksen episyklit ja Le Verrierin Vulcan, pimeä aine saattaa olla epätoivoinen yritys sovittaa yhteen epäonnistunut teoria ja havainto. Ehkä on aika aloittaa uusi sivu? Verlinde teki juuri niin loppuvuodesta 2016. Kirjassa ”Emergent Gravity and the Dark Universe” hän antaa uutta uskottavuutta ajatukselle, joka sai alkunsa vuonna 1983 israelilaisen fyysikon Mordehai Milgromin kanssa: kun painovoima kasvaa tarpeeksi heikoksi, ajatus menee, sen vaikutus heikkenee vähemmän etäisyyden myötä. Pelkästään tämän muutoksen ansiosta maailmankaikkeus ei ole enää täynnä näkymätöntä ainetta. Pimeä aine haihtuu ilmaan! Parsimonia puolellaan Verlinde saattaakin lopulta käyttää Occamin partaveistä miekkanaan.

tiede on haiallas. On helppo pilkata ihmistä, jonka mielestä maa on litteä. Mutta erityistä suhteellisuusteoriaa mietittyään Lattamaahanhi saattaa nauraa vielä kerran. Yhdysvaltalaisen pedagogin ja nettipersoonan Michael Stevensin vuonna 2014 julkaisema video osoittaa, että joissakin viitekehyksissä maa on todellisuudessa litteä Kiekko. Ihan totta. Lähes valonnopeudella kohti planeettaamme liikkuvan kosmisen säteen viitekehyksessä maa on kirjaimellisesti 17 metriä paksu litteä kiekko, joka on suunnattu hiukkasta kohti.

muista, että lähellä valonnopeutta liikkuvat kappaleet supistuvat kulkusuuntaansa. Kuka voi sanoa, ettei hiukkanen ole levossa, kun Maa liikkuu sitä kohti? Kaikki on fysiikassa. Maa liikkuu hiukkasta kohti lähes valonnopeudella, ja sen liikesuunta supistuu suunnattomasti. Kuten Stevens sanoo videolla:

tiede tietenkin hylkää teorian, jos parempi sellainen sopii useampaan havaintoomme, mutta mistä egoistinen pakkomielle havaintoihimme? Kosminen sädehiukkanen voisi käyttää samaa tieteellistä menetelmää kuin me ja päätellä, että maa oli itse asiassa litteä.

saksalainen filosofi Friedrich Nietzsche, 1800-luvun postmodernismin edelläkävijä, kirjoitti: ”ei ole faktoja, vain tulkintoja. Mutta tämäkin on tulkinta. Nietzsche kirjoitti: ”Es gibt keine Tatsachen, sondern Nur Interpretationen. Ja tämä on yhä tulkinta mustekuvioista paperinpalalla.

ja ehkä Nietzsche oli väärässä – voisi olla jotain perustavanlaatuisempaa kuin tulkinnat. Jotta gravitaatioteoriat ylipäätään olisivat olemassa, täytyy olla jotain selitettävää. Jopa gravitaation täydellinen ja täydellinen kieltäminen kaikissa sen eri muotoiluissa – Newtonilaisissa, relativistisissa, emergenteissä-myöntäisi, että havaitsemme jotakin, joka saattaa olla vain illuusiota. Mikään ei voi horjuttaa sitä perustavanlaatuista tosiasiaa, että on olemassa perushavainto nimeltä painovoima, joka on selitettävä. Kaikki tulkinnat poikkeavat tästä havainnosta, jonka juuret ovat ihmisten yhteisessä kokemuksessa.

kuten edesmennyt tiedekirjoittaja Isaac Asimov aikoinaan kirjoitti raivostuneessa kirjeessään holhoavalle oppilaalle:

John, kun ihmiset luulivat maan olevan litteä, he olivat väärässä. Kun ihmiset luulivat maata pallomaiseksi, he olivat väärässä. Mutta jos ajattelet, että maan pitäminen pallomaisena on aivan yhtä väärin kuin maan kuvitteleminen litteäksi, niin näkemyksesi on väärempi kuin ne molemmat yhteensä.