שתף קטע נבחר
הכי מטוקבקות
    זירת הקניות
    הטעות המבריקה של איינשטיין
    לאחר פרסום תורת היחסות, איינשטיין הכניס בה תיקון, שבהמשך הגדיר כטעות הגדולה בתולדותיו. ניסויים מאוחרים יותר גילו כי היה מדובר בהברקה גאונית

    כאשר פרסם אלברט איינשטיין את משוואות תורת היחסות הכללית בשנת 1915, הן כללו קשר בין הגאומטריה של המרחב וצפיפות החומר שבו. תורת היחסות הכללית חוזה יקום המשתנה בזמן, כלומר יקום גדל או קטן. איינשטיין לא אהב את התחזית הזאת וביקש לתקן המשוואות שכתב באמצעות הוספת איבר נוסף, שאותו כינה "הקבוע הקוסמולוגי". איינשטיין סבר שבעזרת איבר זה יתקיים פתרון המתאר יקום סטטי, קרי יקום שגודלו קבוע.

     

    עוד כתבות בדף הפייסבוק מדע גדול, בקטנה:

    שאלה מתמטית שנשארה פתוחה במשך מאוד שנים מסבירה מדוע בועות סבון הן עגולות 

    תיעוד מרהיב ויוצא דופן! קרב זכרים של הנחש צפע מצוי

    סודות מכניקת הקוונטים

    תסמונת הילד הנשכח

     

    מהי משמעות הקבוע הקוסמולוגי? הפרשנות המודרנית היא שהקבוע הקוסמולוגי מייצג אנרגיה של הריק, כלומר אנרגיה שקיימת בכל נקודה במרחב גם בהיעדר חומר. ייתכן שהדבר נראה תמוה, בשנת 1917, כשהגה איינשטיין את הרעיון, בוודאי שזה נראה נועז, אולם כפי שנראה בהמשך יש סיבה הגיונית לקיומה של אנרגיית הריק.

     

     (צילום: Getty Images imagebank)
    (צילום: Getty Images imagebank)

     

    בשנת 1924 פרסם אדווין האבל גילוי אמפירי מסעיר: הגלקסיות מתרחקות זו מזו מהר יותר ככל שהן מרוחקות יותר זו מזו. בכך אישש האבל באופן ניסיוני את הפתרון המתמטי של משוואות תורת היחסות הכללית ללא הקבוע הקוסמולוגי, כלומר פתרון מתמטי שבו היקום גדל. עקב גילויו של האבל התחרט איינשטיין על שהציע את קיומו של הקבוע הקוסמולוגי וכינה זאת "הטעות הגדולה ביותר של חיי".

     

    מאז גילויו של האבל ועד ראשית שנות ה-90 של המאה ה-20 סברו הפיזיקאים שערכו של הקבוע הקוסמולוגי הוא אפס, או קטנטן, והם חיפשו הסבר תאורטי לכך.

     

    המשמעות התאורטית 

    הבה נדון במשמעות התאורטית של הקבוע הקוסמולוגי - אנרגיית הריק. כיצד ייתכן שלריק יש אנרגיה?

     

    על פי תורת הקוונטים הריק לא ממש ריק. למעשה הריק סוער וגועש וכולל יצירתם והשמדתם של חלקיקים בכל רגע ורגע.

     (צילום: Gettyimages Imagebank)
    (צילום: Gettyimages Imagebank)
     

     

    לדוגמה, בכל רגע ובכל נקודה במרחב קיימת הסתברות שייווצר זוג של אלקטרון ופוזיטרון (אנטי-אלקטרון). הזוג נוצר לזמן קצר ונעלם. חלקיקים אלו ואחרים שנוצרים ומושמדים כל רגע ורגע, נושאים אנרגיה. האנרגיה שהם נושאים מהווה תרומה לאנרגיית הריק.

     

    כאשר התברר שתורת הקוונטים חוזה שלריק יש אנרגיה, עסקו הפיזיקאים עד שנות התשעים בשאלה מדוע האנרגיה הזאת לא נצפית? הכיצד ערכו של הקבוע הקוסמולוגי הוא אפס, או אולי אפסי?

     

    אחת התשובות האפשריות שהועלו היא שקיים קיזוז בין תרומות חיוביות לאנרגיית הריק לבין תרומות שליליות לאנרגיית הריק כך שסכום התרומות קרוב מאוד לאפס.

     

    בשנת 1998 חשיבתנו על הקבוע הקוסמולוגי השתנתה כליל, כאשר נתגלתה באופן אמפירי "האצת היקום". מבלי להיכנס לפרטי תגלית חשובה זו עבורה ניתן פרס נובל לפיזיקה בשנת 2011, הרי שניתן להסבירה בעזרת קיומה של "אנרגיה אפלה". ההסבר המקובל ביותר למשמעותה של ה"אנרגיה האפלה", שמהווה כ-68 אחוז מכלל האנרגיה ביקום, היא שמדובר באנרגיית הריק.

    אילוסטרציה (צילום הדמיה)
    אילוסטרציה(צילום הדמיה)

     

    השערתו של איינשטיין בדבר קיומו של קבוע קוסמולוגי, אותה ההשערה שהוא דחה מאוחר יותר, קיבלה חיזוק בעזרת תצפית! כיום מקובל לחשוב שהיקום אכן כולל "אנרגיית ריק" שממלאת אותו בכל נקודה ונקודה, כעשר בחזקת מינוס שמונה ג׳ול למטר בשלישית.

     

    הקבוע הקוסמולוגי מעלה בעיה תאורטית חשובה מאוד שטרם נמצא לה פתרון. כאשר מנסים להעריך את גודלה של צפיפות אנרגיית הריק, כלומר כמות האנרגיה של הריק בכל נקודה ונקודה, מתקבל ערך גבוה בהרבה מהערך הנמדד בניסוי. אנרגיית הריק היא קשה לחישוב: יש לחשב את ההסתברות ליצירת זוגות חלקיקים בריק וכן את האנרגיה של זוג שכזה. חישוב ההסתברות הוא מסובך מאוד, אבל ניתן להעריך את גודלו.

     

    על-פי הערכות מסוימות הערך התאורטי של הקבוע הקוסמולוגי הוא פי עשרה בחזקת 120 מהערך שנצפה בניסוי!

     

    בעיית חוסר ההתאמה בין הערך הנצפה של הקבוע הקוסמולוגי ובין ההערכה הנאיבית של גודלו היא בעיה מרכזית בפיזיקה תאורטית. משמעות הדבר היא שאין לנו הבנה עמוקה וטובה של 68 אחוז ממרכיבי החומר/אנרגיה של היקום.

     

    הכתבה פורסמה בדף הפייסבוק מדע גדול, בקטנה

     

    לפנייה לכתב/ת
     תגובה חדשה
    הצג:
    כל התגובות לכתבה "הטעות המבריקה של איינשטיין"
    אזהרה:
    פעולה זו תמחק את התגובה שהתחלת להקליד
    מומלצים