סיקור מקיף

ציון לשבח מהקרן למחקרי כבידה לפרופ' אשר יהלום מאריאל המציע חלופה לחומר האפל

פרופ' יהלום הסביר מדוע מהירות הסיבוב של החומר בגלקסיות אינה יורדת ככל שמתרחקים ממרכז הגלקסיה החל מהשוליים, אלא נותרת זהה או אף עולה * ההערכה היא שחומר אפל מעורב בתהליך. לטענת פרופ' יהלום ועמיתיו, אפשר להסביר תופעות אלו לפי תורה המכונה תורת השיהוי – משך הזמן שלוקח להשפעת אירוע במרכז הגלקסיה להתפשט עד לקצותיה.

איור אמן המתאר גלקסיה ספירלית בחלל העמוק (תמונה זו היא המחשה בלבד, ואינה מתארת גלקסיה כלשהי). צילום: depositphotos.com
איור אמן המתאר גלקסיה ספירלית בחלל העמוק (תמונה זו היא המחשה בלבד, ואינה מתארת גלקסיה כלשהי). צילום: depositphotos.com

פרופ' אשר יהלום, פיזיקאי וסגן הדקן בפקולטה להנדסה אוניברסיטת אריאל זכה ציון לשבח 2021 מאת הקרן למחקרי כבידה. הזכייה ניתנה עבור הסבר ליחס שבין עוצמת האור של הגלקסיה למהירות סיבוב החומר בשוליה, יחס שפועל בניגוד לחוקי ניוטון. 

עבודתו של פרופ' אשר יהלום, פיזיקאי מהמחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה באוניברסיטת אריאל זכתה זו הפעם השישית בציון לשבח (הפעם השנייה בנוגע לתיאוריית השיהוי הכבידתי), מאחד המוסדות החשובים ביותר במחקר בתחום זה, הקרן למחקרי כבידה  Gravity Research Foundation . בין השאר פרופסור סטיבן הוקינג ז"ל, זכה מספר פעמים בתחרות זו. מטרת הקרן למחקרי הכבידה לעודד את המחקר המדעי בתופעת הגרביטציה באמצעות הפרסים השנתיים שלה לחיבורים בנושא. הרקע למאמר שזכה השנה, קשור למחקרים הקודמים של פרופ' יהלום, שהסביר מדוע מהירות הסיבוב של החומר בגלקסיות אינה יורדת ככל שמתרחקים ממרכז הגלקסיה החל מהשוליים, כפי שצופה התורה של ניוטון אלא מגיעה במקרים רבים, לערך קבוע ובמקרים נוספים אפילו עולה עם המרחק.

יחס טולי-פישר

יחס טולי-פישר קושר בין עוצמת ההארה של גלקסיות למהירות הסיבוב הקבועה של החומר בשולי הגלקסיה (עוצמת ההארה הינה יחסית למהירות הסיבוב ברביעית). היחס נקרא על שמם של האסטרונומים שגילו אותו. עד עתה לא היה הסבר מספק מדוע יחס טולי פישר מתקיים. הסבר ניתן במסגרת תיאוריית השיהוי (אשר מחליפה את תיאוריית החומר האפל) ועל כך ניתן ציון לשבח נוסף השנה. עבודתו של פרופסור יהלום בנושא יחסי טולי-פישר שנכתבה עבור הקרן למחקרי כבידה, זכתה בציון לשבח 2021. עבודה זו כאמור מעניקה הסבר עיוני ליחס  טולי-פישר הקושר בין עוצמת ההארה (המתכונתית למסה של הגלקסיה) ומהירות הסיבוב של החומר בשוליה. תיאוריית השיהוי המסבירה מדוע אין ירידה במהירות סיבוב החומר בשוליים כאשר מתרחקים ממרכז הגלקסיה, מתוארת במאמר.

תיאורית השיהוי

שוחחנו עם פרופ' יהלום.

אתה טוען שאפשר להסביר את אותם ממצאים בהסתמך על תורת היחסות הכללית של איינשטיין בלי להניח קיומו של חומר אפל. מכיוון שהחומר האפל הוא הקונצנזוס המדעי היום תוכל לפרט?

"במדע אסור להמציא ישויות וחוקים אלא אם כן העובדות התצפיתיות מחייבות אותנו לכך. הנושא של חומר אפל התחיל בעיקר מעקומי המהירות של גלקסיות. המדענים צפו כיצד מתנהג החומר, בעיקר בשולי הגלקסיה, והצפי היה שככל שמתרחקים ממרכז הגלקסיה, שם נמצא עיקר החומר, המהירות תלך ותקטן (1   חלקי שורש R   כאשר R הוא רדיוס הגלקסיה.)"

"במציאות לא רק שמהירות הסיבוב בקצה הגלקסיות לא יורדת בשיעור הזה אלא נשארת קבועה ובמקרה של M33 שחקרנו, אפילו עולה עם המרחק. הפתרון היה להניח קיומו של חומר אפל המסביר ביחד עם החומר הנראה את מהירות הסיבוב כפי שהיא נמדדת במציאות."

"השאלה כמובן מהו החומר האפל. הוא לא נובע משום מודל. יש מודלים מפורטים של חומר כמו המודל הסטנדרטי שמנבא בדיוק אילו חלקיקים קיימים בטבע ומה המסות שלהם ויש מאיצים שבודקים את זה .  החומר האפל לא משתלב בתיאוריות הידועות של החומר  קרי החלקיקים. הועלתה השערה שהחומר האפל הוא חלקיקים סופר סימטריים אבל לא מצאו שום חלקיק כזה במאיצים. אין הוכחה נסיונית לחומר האפל מלבד השפעתו העקיפה על הכבידה."

"השאלה האם הניתוח הגרביטציוני שנעשה מספק. כולם יודעים שהתורה הגרביטציונית האמיתית היא לא זו הניוטונית אלא התורה של איינשטיין. איינשטיין בנה את התיאוריה שלו בין השאר מתוך שיקולים שאין שום אפשרות שאירוע ישפיע מייד על המתרחש באיזורים מרוחקים. לפי התורה של ניוטון אם מישהו היה מעלים את השמש היינו מרגישים את זה מיד על כדור הארץ. לפי התורה של איינשטיין לכל התפתחו לוקח לה זמן ויש מהירות עליונה בטבע שנקראת מהירות האור."

"מהירות האור אומרת שכל דבר לוקח לו זמן להתקדם ולבוא לידי ביטוי ולכן לפי התיאוריה של איינשטיין אם נעלים את השמש לא היינו שמים לב לאפקט מבחינת קרינה אלקטרומגנטית ולא מבחינה גרביטציונית. היית צריך להמתין שמונה דקות כדי להבין שמשהו קרה."

"בגלקסיות המצב חמור יותר. לגלקסיות יש קוטר של אלפי שנות אור. אם מתרחש שינוי במרכז הגלקסיה ההשפעה שלו תגיע לקצוות הגלקיה אחרי עשרת אלפים או עשרים אלף שנה.

אנחנו בקבוצה של חוקרים דוקטורנטים ופרופסורים מאוני' תל אביב, אריאל ומוסדות נוספים שאפשר בהחלט להסביר את עקומי הסיבוב בגלקסיה על ידי תופעת השיהוי ובתנאי שאנחנו טוענים שהמסה של הגלקסיה משתנה באופן כזה שיש לה נגזרת שניה,  כלומר לא הגידול במסה אלא השינוי בגידול במסה צריך להיות נתון ומסוים. חישבנו את הערך הזה וחישבנו גם את עקום הסיבוב של הגלקסיה במקרה הספציפי שלי M33  והראינו שהוא מתאים במדויק למציאות."

"על כך כתבתי מאמר עבור הקרן למחקרי כבידה וכבר לפני שנתיים קיבלתי ציון לשבח על עבודתי. בינתיים חקרה הדוקטורנטית שלי מיכל וגמן עשרים גלקסיות נוספות והראתה שבכל המקרים הנתונים במציאות מתאימים לתיאוריה שלי. בנוסף ראינו שצורת הפוטנציאל שאנחנו מקבלים לפי תיאורית השיהוי זהה לזו שמקבלים גם מתורות אחרות, מתחרות."

"יש כיוונים נוספים שרומזים על נכונותה תורת השיהוי. כאמור השנה קיבלי איזכור ציון לשבח על הקשר שבין תורת השיהוי לחוק טולי-פישר הקושר את עוצמת ההארה של גלקסיה לרוחב הספקטרלי של קווים מסוימים בגלקסיה. כאשר התרחבות קווים אלה מעידה על מהירות הסיבוב של הגלקסיה. מדובר על התרחבות שקשורה לאפקט דופלר. אם לנסח אחרת את יחסי טולי פישר לעוצמת ההארה יש קשר למהירות הסיבוב המקסימלית בגלקסיה והיחס הזה הולך כמו המהירות ברביעית. עוצמת ההארה פרופורציונלית לחזקה הרביעית של המהירות."

"במילים אחרות יש קשר בין עוצמת ההארה למסה. אחנו יודעים שלשמש יש עוצמת הארה מסוימת ומסה מסוימת הקשר הזה יחס אור למסה, מאפשר לנו לדעת מהו מהי עוצמת ההארה האבסולוטית ולפיכך את מסתו של כוכב מרוחק בהינתן ידיעת המרחק אליו."

הראינו שמתוך תורת השיהוי בהכרח נובע הקשר של טולי-פישר. המסה של הגלקסיה חייבת להיות פרופורציונאלית למהירות המקסימלית ברביעית.

מאמר חדש שכמעט מסיים את שלב שיפוט העמיתים מראה שגם מתורת השיהוי נובעת המסקנה של מהירות בריחת הגלקסיות כפי שהיא מתבטאת בהסטה לאדום.  במקרה זה המסה לכאורה היא לא מסה אפלה אלא נובעת מתורת השיהוי והיא צריכה להיות זהה גם בתופעת עקומי הסיבוב בגלקסיה וגם בתופעת העידוש הכביתי.

לסיכום אומר פרופ' יהלום: "תורת השיהוי מסבירה איפה את אותן לתוצאות בלי להניח את קיומו של החומר האפל אלא ישירות מתורת היחסות הכללית של איינשטיין".

מסתבר איפוא שקיימות מספר תורות שמנסות לוותר על הנחת החומר האפל. לפחות כל עוד הן מסבירות את אותן תופעות. האם מי מהן תחליף יום אחד את החומר האפל או לא? ימים יגידו.

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

22 תגובות

  1. נעמן הוא סטודנט גרוע, כנראה נכשל אצל פרופסור יהלום במערכות ספרתיות ואותות אקראיים ורעש.

    פרופסור יהלום הוא מרצה מעולה ומסביר היטב את החומר הנלמד.

  2. אנו דנים בנושא מדעי , הקשור "לדברים כמותיים רציפים" ויש רק 5 דברים כאלה.
    אלה הם האורך , השטח, והנפח, הזמן והאנרגיה.
    החומר ( שזה רק צירוף אותיות ) לא שייך לדברים האלה.
    אז מה הטעם להתווכח על צירוף אותיות ?

  3. ל י', ערן ואחרים,

    הבה וניראה מה הויכוח בינינו?, ועל מה אנו לא מסכימים?
    אולי הראי??, דווקא מצאה דווקא חן בעיני הקביעה שהשמאל הוא תמונת מראה של הימין .זה דווקא מעורר מחשבות נוגות על טבע ההתנהגות האנושית!, אז אנו מסכימים על הראי!.
    אז אולי לגבי ההמשך, על האמת המדעית, גם (בכאב אומנם) אני מסכים אבל בגלל דיבריהם של פופר , דיוויד יום ואחרים. אז גם כאן אנו מסכימים ביננו.,
    אני גם מסכים שאני והם (וגם אתה) יצורים קטנים ובני חלוף שמחפשים תשובות, בעינייניי מדע, וזה עדיין ממש נכון ואני מסכים!, אז מה הבעייה?, איפה חוסר ההסכמה ביננו??
    אני יודע מר י' היקר למה אתה חותר? , לתגובתי למר ערן!, אז למה תגובתך אינה מכעיסה אותי ותגובתו של ערן מכעיסה גם מכעיסה.?
    מר ערן לוקח את אלוהים ועושה אותו הפתרון לכל תופעה מדעית ואני עם אלוהים סיימתי אחרי השואה. אני נולדתי אחר השואה וספגתי את השואה בכל שנות ילדותי. אלוהים לא היה הפתרון לשואה אז אני לא צריך אותו כפתרון למדע. אז אולי אתה אומר שזה אלוהים ומותר לו והוא כל יכול, אבל, אפילו אתה יודע שלנו הוא נתן את הבחירה, זכות כיצור חי ולא כמכונה רובוטית מכוונת, ואני בוחר בזכות הבחירה להתעלם מאלוהים!
    אבל,… אף אחד לא באמת יודע?
    ו…. אסור להשמיץ את מי שלא חושב כמונו!
    אז… שוב אני מסכים אתך…
    יום טוב י'.
    סבדרמיש יהודה

  4. קראתי את המאמר. מאמר מעניין.
    אבל ישנן מספר בעיות הדורשות ברור:-

    הבעיה הראשונה היא כיצד ינהג השיהוי בגלקסיות בהן ההתנהגות לא סותרת את חוקי הגרביטציה , והמתנהגות כאילו שאין בהן חומר אפל, למשל גלקסיה M96 , מה יעשה השיהוי בגלקסיה כזו?, האם הוא לא אמור דווקא לקלקל?

    דבר שני, ישנן גלקסיות הניראות דומות אך בכל זאת מתנהגות אחרת, מה קורה כאן?, כל גלקסיה והשיהוי שלה?

    דבר שלישי, השיהוי אורך עד למספר אלפי שנים אבל הגלקסיות סובבות במספר מאות מיליוניי שנים, האם השיהוי של זמן זעיר כל כך יסביר גם את תנועת הגלקסיות הגדולות?

    דבר רביעי, במיקרים של הגלקסיות הננסיות ,לדוגמא, אלו שליד שביל החלב, הנעות בתנועה קיצונית, כאילו יש להם כמעט רק חומר אפל, האם השהייה מסבירה גם את תנועת הננסיות??

    המאמר דורש עדיין הסברים ונקווה שינתנו ע"י אשר יהלום.
    אבי בליזובסקי לתשומת ליבך.
    יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  5. סבדרמיש היקר,
    אתה מזכיר לי בתגובתך את חוסר היכולת של חברינו מהשמאל להבין שהם תמונת מראה לימין – לא טובים יותר ולא רעים פחות, למרות רצונם העז לחשוב שהם אחרים.

    אתה מאמין במדע, וזה בסדר גמור, למרות שכל דרדק יספר לך שאי אפשר להוכיח כלום מדעית רק לפסול אופציות שאינן מסתדרות עם העובדות.

    אחרים מאמינים בדברים שמעבר לבינתינו הצרה, כגון אלוהות או כוחות מטא-פיזיים אחרים … וזה גם בסדר !

    אתה והם – יצורים קטנים בני חלוף שמחפשים תשובות, ולא תמצא אותם על ידי פסילת דרכם של אחרים, בדיוק כמו שהם לא יכולים לעשות זאת פשוט כי … אף אחד לא באמת יודע.

    נמשיך את המסע לגילוי האמת וטיב המציאות בכל הדרכים שהאנושות יודעת להציע, ולא נשמיץ מי שלא חושב כמונו

  6. חבל שאין התייחסות לתופעות אחרות שמוסברות בעזרת החומר האפל, ובפרט לעידוש הכבידתי. או שמא יש ולא הבנתי.

  7. בספר הזוהר כתוב שחומר זה אור שאיננו מאיר. אור זה אנרגיה ונוסחת איינשטיין המקשרת בין אנרגיה לחומר כבר התגלתה לפני אלפיים שנה. והסיפור הוא שבעצם חומר זה רק צורה נוספת של אנרגיה. אנרגיה מרוכזת מאד ביחידת מרחב. וחומר אפל זה אנרגיה שהמדע עדיין לא יודע למדוד. ואולי לא ידע אף פעם כי מתוך עולם החומר לא ניתן למדוד משהו שנמצא בעולם אחר.

  8. מישהו עושה הגהה למאמרים לפני שמעלה אותם לאתר?! זה ממש מביך כמה שגיאות כתיב וניסוח מצאתי בכתבה.(שהיתה מעניינת מאד כשלעצמה)

  9. בטבע יש כמה וכמה תופעות שהמוח האנושי איננו קולט.
    יסבירו לי רבותי מה הם החיים?
    איך תסבירו תודעה?
    מה ההבדל ביני לבינך?
    איך צבר של חלקיקים שרוב נפחם הוא חלל ריק מהווה בן אנוש? או חייה כלשהיא? או צמח?
    האדם הקדמון מצא הסבר:. אלוהים!!!
    היום אנחנו יודעים שאלוהים מודרני נמצא בכל מקום שנותנים לו להיכנס, או פסל מעץ או מאבן, כולם זה עורבא פרח.
    מסקנה:::: קטונו מלהסביר תופעות יסודיות, נא השלימו עם ההבנה שאנחנו לא מבינים!!!!
    מה מותרנו מהבהמה שבשדה?
    לא הרבה!!!!

  10. פרופ' אשר יהלום מרצה גרוע. מי שלמד אצלו תכן לוגי ו/או אותות אקראיים ורעש יודע זאת.

  11. תגובה לערן ולמאמיני אלוהים כל יכול אחרים

    בכל פעם שהמדע מתקשה להוכיח משהו, אתם מיד צוהלים ומביאים את הקוסם הכל יכול שלכם עם איזה שהוא הסבר מטומטם.
    קודם כל ברור לי שאחרי השואה אלוהים לא קיים ושום הסבר לא יהיה מקובל עלי להצדיק רצח של שישה מיליון ובעיקר מיליון וחצי ילדים, למה?, מה הם חטאו? אז אתה ושכמותך שמעדיפים אלוהים שמשחק בבוץ ויוצר אדם על פני הסבר מדעי של אבולוציה נישארת ילדותי כמו ילד ותמשיך עם משחקיי הבוץ שלך.
    לא אמשיך להסביר לך כאן , זה אתר מדעי ולא של משחקי בוץ . אם תרצה חפש אותי ואשמח לנסות להחזיר אותך בשאלה? פרטים נוספים תוכל למצוא באתר שלי.
    יום טוב ערן
    נא להגיב בעדינות
    סבדרמיש יהודה

  12. הבעיה היחידה שלי עם מאמר זה – חוסר עריכה מקצועית. או עורך, שמשכורתו לא מגיעה לו.
    כ"כ הרבה שגיאות וניסוחים מסורבלים, שזה מטריף.

  13. כתבה מעניינת, חבל שהעריכה הלשונית כל כך גרועה. יש הרבה שגיאות כתיב ושגיאות פיסוק, תתנו למישהו לערוך לכם את הטקסט לפני שאתם מפרסמים אותו.

  14. אז איך גדלה המסה של גלקסיות? אוספות חומר מהמרחב הבין גלקסי? בולעות אור וחלקיקים שנוצרו בגלקסיות אחרות? היות שהשמיים ברובם אפלים, הרי ברור שגלקסיה תפסיד יותר מסה עקב איבוד של חלקיקים שונים (פוטונים, ניוטרינו, אלקטרונים ומעלה) מאשר תקבל מגלקסיות אחרות. ומאיפה באה נגזרת שניה של גידול המסה?
    הבעייה הגדולה של החומר האפל היא שקיומו זו השערה שלא מצליחה להסביר מראש שום תצפית מחוץ לתצפית הראשונה שבעקבותיה נוצרה ההשערה הזו, ולצערי רוב הפיזיקאים חושבים שיש כאן חוק ממש של הטבע. לא. יש הרבה השערות שמסבירות את בעיית סיבוב הכוכבים בגלקסיות, כולן בינתיים שוות ערך.

  15. האתר החביב עלי מזה שנים רבות נכבש ע״י משוגעים מדופלמים או סתם אנשים שלא מבינים דבר במדע (כן ערן, אלוהים הוא ההסבר הבטוח לכל דבר… חביבי התקדמנו קצת).
    ולעניין… מאמר יוצא מן הכלל. אולי לא רחוק היום שתאורית ״החומר האפל״ (המביכה) תהיה מאחורינו. אין לי מושג איך הפכה לקונצנזוס המדעי ללא שום גיבוי תצפיתי או תחזית אמפירית.
    ישר כוח – הלואי ומאוניברסיטת אריאל תצא התורה ובא ליקום גואל.

  16. השימוש במונח " חומר אפל " היה סוג של אמירה של המדענים ..אנחנו לא יודעים בבחינת חומר אפל אנרגיה אפלה …המונחים האלה לא ממש עברו לי בגרון מה גם שבמעקב אחר מאמרים שבהם פרסמו את נסיונות של מדענים שונים שחיפשו את אותו " חומר אפל " הוא מעולם לא נמצא ותמיד תירצו את זה בכל מיני תירוצים אישית תמיד סברתי שיש אפשרות שהאנושות מחפשת משהו שפשוט לא קיים …ישנה אפשרות אחרת לדעתי והיא טעות בהערכה או חישוב של הכבידה והמאסה הכוללת של גלאקסיות והשפעה של מאסות אדירות ותנועת מאסות מצטברת בדומה לקרונות של רכבת שמחוברים אחד לשני …תחשבו במונחים שהגלאקסיה בנויה ממיליארדי מגנטים אדירים ….איזו עוצמה כבידתית מצטברת יש לכולם גם יחד …מה גם שיש לדעתי עוד המון דברים שאנחנו פשוט לא מבינים לעומק …צריך לשנות גישה ולנסות להבין ולפענח את מה שאנחנו רואים ומרגישים בכדי לפתח תיאוריות יותר מסבירות את המציאות מאשר תיאוריות שמסבירות את למה אנחנו לא מצליחים להבין אותה

  17. לא יעזור כלום החומר האפל אינו קיים, כבר למעלה מעשרים שנה אני טוען זאת ומי שרוצה לקרוא על כך שייגש ליקום פשוט של סבדרמיש יהודה ויקרא במאמרים 75-82.
    נא להגיב בעדינות
    סבדרמיש יהודה

  18. לא יעזור כלום החומר האפל אינו קיים, כבר למעלה מעשרים שנה אני טוען זאת ומי שרוצה לקרוא על כך שייגש לאתר יקום פשוט של סבדרמיש יהודה ויקרא במאמרים 75-82.
    נא להגיב בעדינות
    סבדרמיש יהודה

  19. כל פעם שהמדע לא מצליח להסביר את תאוריית הקופים, במקום להודות שיש אלוהים, הם נותנים לו שמות: כח נסתר, חומר אפל, חור שחור, וכו, ולא צריך להיות פרופסור, כדי לראות את ההכחשה המדעית של אלוהים, בדווקא!
    אם היינו מתרחקים ממרכז הביג בנג (המפץ הגדול), הייתה הוכחה לכך, ואם מוכח ההיפך, כל תיאוריית האבולוציה והמפץ הגדול, קורסת.
    אז במקום לחקור, ממציאים תיאוריות על תאוריות, כמו מגדל קלפים, שעומד על קלף רעוע אחד, וכבר התמוטט אלף פעם.
    מסקנה: גם הפרופסור החכם בעולם, לא יצליח להכחיש את קיום האל, המדען הראשי מכולם…

  20. חקר היקום נמצא בקיפאון , מאז שניוטון המציא את מושג כוח המשיכה
    שני המושגים היסודיים ביקום הניוטוני הם חומר וכוח משיכה
    שני המושגים היסודיים ביקום האיינשטייני הם חומר ואנרגיה
    ושני המושגים היסודיים ביקום העצברי הם זמן פסיבי ואנרגיה.
    (החומר הוא צורה פיזיקלית, וכוח המשיכה לא קיים מכיוון שאין בו צורך )

    פרטים על היקום העצברי במאמר הבא
    http://img2.timg.co.il/forums/3/c8659042-cdd9-4060-b7fd-a3872d542a4b.pdf

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן