שתף קטע נבחר
הכי מטוקבקות
    תפיסות מוטעות לגבי המפץ הגדול
    התפשטות היקום מבלבלת אתכם? אינכם לבד. אפילו אסטרונומים טועים לפעמים בהבנתה. מהי התפשטות היקום וכיצד מסבירים אותה? חלק ראשון

    התפשטות היקום היא אולי העובדה החשובה ביותר שגילינו מאז ומעולם אודות ראשיתנו. אלמלא התפשט היקום לא הייתם קוראים את המאמר הזה ובני אדם לא היו קיימים. גם גופים מולקולריים קרים, כמו אורגניזמים חיים או כוכבי לכת דמויי כדור ארץ לא היו נוצרים אלמלא החל היקום להתפשט ממפץ גדול לוהט, והתקרר תוך כדי כך. היווצרותם של כל המבנים ביקום: גלקסיות, כוכבים, כוכבי לכת ואפילו מאמרי "סיינטיפיק אמריקן" - תלויים כולם בהתפשטות היקום.

     

    בחודש יולי 2005 מלאו 40 שנה להכרזתה של קבוצת מדענים על גילוי ראיות מובהקות להתפשטות היקום ממצב קדמוני חם וצפוף יותר. הם מצאו את אור הדמדומים הצונן שנותר מהמפץ הגדול: קרינת הרקע הקוסמית בגלי מיקרו. מאז התגלית הזאת, התפשטות היקום והתקררותו היו עמודי התווך של הקוסמולוגיה כשם שהאבולוציה של דרווין היא עמוד התווך של הביולוגיה. בדומה לאבולוציה הדרווינית, התפשטות היקום מספקת את ההקשר שבו נוצרים מבנים פשוטים ומתפתחים במרוצת הזמן למבנים מורכבים. בלי אבולוציה והתפשטות אין משמעות רבה לא לביולוגיה המודרנית ולא לקוסמולוגיה המודרנית.

     

    התפשטות היקום דומה לאבולוציה הדרווינית גם במובן נוסף, מעניין מאוד: רוב המדענים חושבים שהם מבינים אותה, אבל לא רבים מהם מסכימים על משמעותה האמיתית. גם כיום, 150 שנה אחרי פרסום הספר "מוצא המינים", הביולוגים עוד מתווכחים על המנגנונים ועל ההשלכות של תורת דרווין (אם כי לא על אמיתותה), בעוד חלק ניכר מהציבור הרחב שרוי עדיין בעלטה קדם-דרווינית.

     

    בדומה לכך, 75 שנה אחרי שתוארה לראשונה התפשטות היקום, רבים עדיין טועים בהבנתה. קוסמולוג בכיר שמילא תפקיד חשוב בפירוש משמעותה של קרינת הרקע הקוסמית - ג'יימס פיבלס מאוניברסיטת פרינסטון - כתב ב-1993: "ממדיה ועושרה של התמונה הזאת (מודל המפץ הגדול) עדיין אינם מובנים במלואם, כפי שהיה ראוי לדעתי... אפילו בקרב כמה מן התורמים המרתקים ביותר לזרם הרעיונות."

     

    פיזיקאים ידועי שם, מחבריהם של ספרי לימוד באסטרונומיה וסופרי מדע פופולרי חשובים, כתבו על התפשטות היקום דברים שגויים, מוליכי שולל או חשופים לפרשנות שגויה. הואיל וההתפשטות היא בסיסו של מודל המפץ הגדול, נודעת חשיבות מרובה לאי-הבנות כאלה. ההתפשטות היא רעיון פשוט ומפתה, אבל מהי בדיוק משמעות האמירה שהיקום הולך ומתפשט? להיכן הוא מתפשט? האם גם כדור הארץ מתפשט? וכאילו לא היה די בבלבול הקיים, מתברר עכשיו שהתפשטות היקום הולכת ומואצת, ולתהליך הזה יש השלכות שמאמצות באמת ובתמים את כוח הדמיון.

     

    מהי בכלל התפשטות?

     

    כשגוף רגיל ומוכר כלשהו מתפשט, למשל קרסול נקוע או האימפריה הרומית או פצצה, הוא נעשה גדול יותר בכך שהוא מתפשט למרחב שמסביב לו. קרסוליים, אימפריות ופצצות, לכולם יש מרכזים ויש שוליים. מעבר לשוליים, יש מקום שאפשר להתפשט אליו. ליקום, ככל הנראה, אין שוליים, אין מרכז ואין חוץ, אז איך הוא יכול בכלל להתפשט?

     

    כאנלוגיה טובה, תארו לעצמכם שאתם נמלים שחיות על פניו של בלון מתנפח. עולמכם הוא דו-ממדי; הכיוונים היחידים שאתם מכירים הם שמאל, ימין, קדימה ואחורה. אין לכם שום מושג מה פירוש המלים "למעלה" ו"למטה". יום אחד מגלה נמלה אחת כי הדרך שעליה לעבור כדי לחלוב את הכנימות שלה נמשכת זמן רב יותר מכפי שנמשכה בעבר: יום אחד עברה את הדרך בחמש דקות, למחרת בשש דקות, ביום הבא - בשבע. ומשך הזמן הדרוש כדי ללכת למקומות מוכרים אחרים התארך אף הוא. הנמלה ההיא בטוחה שהיא אינה הולכת לאט יותר ושהכנימות מסתובבות להן באקראי קבוצות-קבוצות, ואינן זוחלות במאורגן ממנה והלאה.

     

    זוהי הנקודה החשובה: המרחקים אל הכנימות התארכו, אף על פי שהכנימות עצמן לא נדדו לשום מקום. הן נשארו כפי שהיו, במנוחה ביחס ליריעת הגומי של הבלון, ובכל זאת המרחקים אליהן וביניהן הולכים וגדלים. משהבחנתם בעובדות האלה תוכלו להסיק שהקרקע תחת כפות רגליכם מתפשטת. זה מוזר מאוד, מפני שכבר הקפתם את כל עולמכם ולא מצאתם שום שוליים או "חוץ" שלתוכם העולם יכול להתפשט.

     

    התפשטות היקום שלנו דומה מאוד להתנפחותו של בלון. המרחקים אל גלקסיות רחוקות הולכים ומתארכים. האסטרונומים מדברים כלאחר יד על "נסיגה" או "התרחקות" של גלקסיות רחוקות, אבל הגלקסיות אינן נעות במרחב מאיתנו והלאה. הן אינן רסיסים של פצצה קוסמית ענקית. במקום זאת, המרחב שבין הגלקסיות לבינינו מתפשט.

     

    הגלקסיות השונות נעות באקראי לכל עבר בתוך הצבירים שלהן, אבל צבירי הגלקסיות שרויים למעשה במנוחה. את המונח "במנוחה" אפשר להגדיר בדקדקנות רבה. קרינת הרקע הקוסמית בגלי מיקרו ממלאת את היקום ומגדירה מסגרת ייחוס אוניברסלית, כמו יריעת הבלון באנלוגיה, שביחס אליה אפשר למדוד תנועות.

     

    אבל אל לנו למתוח יותר מדי את משל הבלון. מנקודת ראותנו שמחוץ לבלון, התפשטותה של יריעת הגומי הדו-ממדית הקמורה אפשרית רק מפני שהיא שרויה במרחב תלת-ממדי. בממד השלישי הזה יש לבלון מרכז, ופני השטח שלו מתפשטים אל תוך האוויר הסובב אותו כשהוא מתנפח. מכאן אפשר להסיק שהתפשטות המרחב התלת-ממדי שלנו מחייבת את נוכחותו של ממד רביעי. אבל בתורת היחסות הכללית של איינשטיין, אבן הפינה של הקוסמולוגיה המודרנית, המרחב הוא דינמי. הוא מסוגל להתפשט, להתכווץ ולהתעקם אף על פי שאינו שרוי בתוך מרחב בעל ממדים רבים יותר.

     

    במובן זה, היקום עומד ברשות עצמו. אין לו צורך במרכז כדי להתפשט ממנו והלאה, או במרחב ריק מחוץ לו (מה שזה לא יהיה) כדי להתפשט לתוכו. כשהוא מתפשט, אין הוא משתלט על מרחב שהיה פנוי קודם לכן מסביבו. כמה תיאוריות חדישות, כמו תורת המיתרים, אכן מדברות על ממדים נוספים, אבל התפשטות היקום התלת-ממדי שלנו אינה זקוקה לממדים הנוספים האלה כדי להתרחב לתוכם.

     

    פקק תנועה קוסמי תמידי

     

    ביקום שלנו, כמו על פני הבלון המתנפח, כל הדברים מתרחקים זה מזה. לפיכך, המפץ הגדול לא היה התפוצצות בתוך המרחב; הוא היה דומה יותר להתפוצצות של המרחב. הוא לא התחולל במקום מסוים והתפשט משם כלפי חוץ, לאיזה חלל דמיוני שהיה קיים עוד לפני כן. הוא התרחש בכל המקומות בבת אחת.

     

    אם נתאר לעצמנו שהשעון נע אחורה בזמן, כל אזור נתון ביקום יתכווץ, וכל הגלקסיות ייעשו קרובות יותר זו לזו, עד שהן תתנגשנה יחדיו בפקק תנועה קוסמי - המפץ הגדול. מהאנלוגיה הזו לפקק תנועה אפשר להבין כאילו מדובר בבעיה מקומית שאפשר לעקוף אותה אם מאזינים למוקד התנועה ברדיו. אבל המפץ הגדול היה פקק תנועה שאין שום אפשרות לעקוף אותו. תארו לעצמכם שפני כדור הארץ מתכווצים, עם כל הכבישים והדרכים, אבל המכוניות שומרות על גודלן. בסופו של דבר תהיה הצטופפות של פגוש אל פגוש בכל דרך וכביש. שום מוקד תנועה לא יועיל כנגד פקק תנועה כזה: ההצטופפות מתרחשת בכל המקומות.

     

    בדומה לכך, המפץ הגדול קרה בכל מקום ומקום - בחדר שבו אתם קוראים את המאמר הזה, בנקודה קצת שמאלה מהכוכב אלפא קנטאורי, בכל המקומות. הוא לא היה דומה לפצצה שמתפוצצת בנקודה מסוימת, שאותה אנו מזהים כמוקד הפיצוץ. אם נחזור לאנלוגיית הבלון, אין שום מקום מיוחד על פני הבלון שהוא מוקד ההתפשטות.

     

    הימצאותו זו של המפץ הגדול בכל אתר ואתר עומדת בעינה בלי קשר לשאלות כמו מהו גודל היקום, או אפילו אם גודלו סופי או אינסופי. לפעמים אומרים הקוסמולוגים שהיקום היה פעם בגודל של אשכולית, אבל כוונתם האמיתית היא שאותו חלק של היקום שאנו יכולים לראות עכשיו - היקום הנצפה - הוא שהיה בגודל של אשכולית.

     

    לצופים שחיים בגלקסיה אנדרומדה, או מעבר לה, יש יקומים נצפים משלהם, שונים משלנו אך חופפים במידה מסוימת. בני אנדרומדה יכולים לראות גלקסיות שאנו איננו יכולים לראות רק מפני שהם קצת יותר קרובים אליהן, וגם ההפך מזה נכון. גם היקום הנצפה שלהם היה פעם בגודל של אשכולית. לכן אנו יכולים לדמיין את היקום בראשיתו כערימה של אשכוליות חופפות חלקית, המשתרעת לאינסוף בכל הכיוונים. בדומה לכך, הרעיון כאילו המפץ הגדול היה "קטן", יש בו כדי להוליך שולל. המרחב בכללותו היה כנראה אינסופי. כווצו מרחב אינסופי במידה שרירותית, ועדיין הוא יהיה אינסופי.

     

    לפנייה לכתב/ת
     תגובה חדשה
    הצג:
    אזהרה:
    פעולה זו תמחק את התגובה שהתחלת להקליד
    צילום: נאס"א
    יקום מתפשט (צילום אילוסטרציה)
    צילום: נאס"א
    מומלצים