למה כל היקום בורח מאיתנו?

 הרב שלמה אבינר

[ראיון]

 

ש: שמעתי שמדען באנגליה גילה שיש מחלוקת באיזו מהירות היקום מתרחק מאיתנו.  אך קודם אשאל, למה כל היקום בורח מהגלקסיה שלנו.  יש לנו צרעת?!

ת: לא.  באופן כללי היקום מתפשט.  אז נראה לנו שהוא מתרחק מאיתנו.  אבל זה לא נכון, הכל מתרחק מהכל.

ש: למה?  הרי יש כח כבידה, אז היה צריך ליפול אחד על השני?!

ת: בגלל המפץ הגדול, Big Bang, שגובר על כח הכבידה.

ש: אז מה הסתירה ביחס למהירות ההתפשטות?

ת: סליחה.  איני יודע במה מדובר.  שיטות מדידות שונות.  הייתי מציע שנחכה שהדברים יתבררו.  הרי טוענים שבנושא זה, נעשתה הטעות הכי גדולה שבפיזיקה.

ש: פיזיקאים טועים?!

ת: כן.  אין אדם בארץ אשר לא יטעה, אפילו פיזיקאי.

ש: קודם כל איך יודעים שכל הגלקסיות מתרחקות?

ת: אפשר לצפות ואפשר למדוד.  התצפיות הראשונות נעשו על ידי האסטרונום אדווין האבל Edwin Hubble לפני 90 שנה בערך.  זאת ועוד, ככל שהן רחוקות הן מתרחקות יותר מהר.

ש: ואיך מחשבים?

ת: זה מסובך.  בעזרת משוואות איינשטיין של תורת היחסות הכוללות General Relativity:

Rμν – 1/2 Rgμν  = 8πG/c^Tμν

ש: לא הבנתי כלום...

ת: לא נורא.  חשבונות אלה תאמו לתצפיות של האבל, שהגלקסיות מתרחקות במהירות פרופורציונלית למרחקן.

ש: יפה מאוד.

ת: להיפך.  כמה שנים לפני האבל, איינשטיין שם לב שמשוואותיו מובילות למסקנה שהיקום מתפשט.  אבל רעיון זה היה עבורו בלתי הגיוני, בלתי נסבל.

ש: אז מה הוא עשה?

ת: החליט שהתאוריה שלו אינה נכונה, ולכן הוא שינה את המשוואות, כדי שתתארנה יקום סטאטי.  מה עשה? הוסיף עוד משהו למשוואה שלו:

Rμν – 1/2 Rgμν = 8πG/c^Tμν -Λ gμν

אבל אחרי כמה שנים, כאשר תצפיותיו של האבל הוכיחו שהיקום כן מתפשט, איינשטיין הבין שהוא טעה, אז הוא ביטל אותה תוספת, וחזר למשוואה הראשונה.

ש: מתאים את התאוריה למציאות?

ת: ומה אתה רוצה: שיתאים את העובדות לתאוריה?!  אבל ייאמר לזכותו שהוא קרא לזה בענווה: הטעות הכי גדולה בחיי.  אך בזה לא נגמר הנושא.  השאלה היתה האם העולם יתפשט עד אין סוף או ייעצר.  ואפשר להשיב בעזרת משוואות איינשטיין, והמסקנה היא שתהיה האטה.

ש: אז העולם יתחיל להתכווץ?

ת: זו אפשרות אחת, ותהיה קריסה גדולה Big Crunch בניגוד ל-Big Bang.  אפשרות שניה היא שההתפשטות תמשיך לעולם, יותר ויותר לאט, אך לא תשנה כיוון.  והיקום יהיה יותר ויותר דליל ויותר ויותר קריר, ואז יהיה Big Chill, מות החום של היקום.

ש: מפחיד!

ת: יש זמן.  אולי 100^10 שנה, כלומר 10 עם מאה אפסים.  לא להילחץ.

ש: ואי אפשר לדעת אם יהיה Big Crunch או Big Chill

ת: זה תלוי בצפיפות של היקום.  אם היא מעל גודל מסויים, Big Crunch, למטה,Big Chill.

ש: נו, תמדוד!

ת: הבעיה היא שהיא על הגבול...  אבל לפני עשרים שנה, חלה מהפכה.  שתי קבוצות אסטרונומים בצעו מדידות והגיעו למסקנה שאדרבה ההתפשטות עוברת תאוצה.  ואיך זה יסתדר עם משוואות איינשטיין?!  אז שוב נוסיף אותו נתון:

Rμν – 1/2 Rgμν = 8πG/c^Tμν - Λ gμν

שנקרא הקבוע הקוסמולוגי Cosmological Constant.

ש: ואז מה יקרה לעולם בסוף?

ת: הקריעה הגדולה, Big Rip.  אם כן, מה שאיינשטיין חשב לטעות הגדולה בחייו, שוב הוחזר, כלומר הקבוע הקוסמולוגי, או במילים אחרות: לריק יש אנרגיה.

ש: זו סתירה במילים!

ת: אבל כך העובדה.  ואפשר אפילו לחשוב אותה:

3^CM /  J13-^10.

ש: אבל מאיפה באה אנרגיה זו?

ת: יש תשובה מוכנה במכניקת הקוונטים Quantum Mechanics שמתארת את התנהגותם של החלקיקים ברמה מיקרוסקופית.  ויש שם יסוד גדול, עקרון האי-וודאות של היינזברג Heisenberg's Uncertainty Principle. עיקרון זה אומר שאי אפשר לדעת בבת אחת את מיקומו ואת מהירותו של חלקיק.  אחת התוצאות היא שלא יתכן שלחלקיק תהיה אנרגיה ממש אפסית.  יש תמיד איזו אנרגיה קטנה.  כתוצאה מזה, הריק הוא אף פעם לא ממש ריק.  יש תמיד קצת אנרגיה בשדה אלקטרו-מגנטי.

ש: נפלא.  הכל מוסבר!

ת: הבעיה היא שאם מחשבים את אנרגית הריק במכניקת הקוונטים, מוצאים:

3^CM /  J107^10 שזו כמות אדירה.  וקודם אמרנו על פי הקבוע הקוסמולוגי שזה: 3^CM /  J13-^10.  כלומר פי 10 עם 120 אפסים!

ש: אז מה הפתרון?!

ת: אינינו יודעים.  אולי זו טעות המדידה הכי גדולה בכל הפיזיקה.  זו באמת מבוכה גדולה.  לכן בענייני מדידות, יש להיות זהיר.

ש: אבל אלו שתי תאוריות שונות?

ת: כן.  עדיין מחפשים את "התאוריה של הכל" Theory of EverythingTOE, שתאחד את תורת הקוונטים ותורת היחסות הכללית.

ש: ובסיכום?

ת: מה גדלו מעשיך ד', מאוד עמקו מחשבותיך.