לפני המפץ הגדול- הניתור הגדול

מדענים מביטים לראשונה במה שהתרחש לפני המפץ הגדול- "הניתור גדול" * המחקר החדש גורס שהזמן היה קיים לפני המפץ הגדול, כאשר יקום קדום יותר קרס והוליד את היקום שאנו חיים בו היום

למרות התפשטותו המואצת של היקום יש עדיין הטוענים כי היקום שלנו הוא הגרסא האחרונה בסדרת יקומים שהיו כאן לפני כן. כל יקום התרחב ואח"כ קרס ומתוך כך נולד יקום אחר, קצת שונה, שגם הוא התרחב וקרס בחזרה. למרות זאת הרבה פרטים בתיאוריה אינם וודאיים, וכנראה שהמסקנה הסופית גם היא לעד תישאר חידה.

ההצצה הבלתי רגילה לפרהיסטוריה של הפרהיסטוריה פורסמה בכתב העת "Proceedings of the Royal Society" כרך A, על ידי ד"ר מרטין בוג'וואלד, מהמחלקה לפיסיקה באוניברסיטה של פנסילבניה. בוג'וואלד יסד סט חוקי פיסיקה חדשים שאינם קורסים בנקודת המפץ הגדול.

כפי שמשתמע מתוך תורת היחסות הכללית של איינשטין, מקור המפץ הגדול הינו מצב יחודי מבחינה מתמטית. "סינגולריות" שתוצאתה אפס, ועם זאת היא כוללת צפיפות אינסופית וכמות מסה השואפת לאינסוף.

"הדעה הרווחת הייתה, שעל פי היחסות הכללית, הכל, כולל הזמן, התחיל במפץ הגדול. לכן פשוט לא הגיוני לשאול מה היה כאן לפני", אומר בוג'וואלד.

אך הוא טוען שהתיאוריה פשוט קרסה כאשר הלכו איתה רחוק מדי. "היחסות הכללית רואה במפץ הגדול סינגולריות, מה שמעיד כי התיאוריה עצמה מאבדת משמעות כאשר אנו מנסים להציב שאלות."

כעת, ד"ר בוג'וואלד ועמיתיו הפיזיקאים חוקרים תחום שלא היה ידוע אפילו לאיינשטין- הזמן שלפני המפץ הגדול. זאת הם עושים בעזרת התיאוריה החדשה שלו, הנקראת קוסמולוגיה של לולאת קוונטים (Loop Quantum Cosmology).

התיאוריה היא אחת מסדרת תיאוריות חדשות המגיחות ומנסות לחבר את תיאורית הכבידה של איינשטין (היחסות הכללית), עם העולם התת-אטומי (תורת הקוונטים). תיאוריות אלו אמורות "לספק מסגרת לא סינגולרית בה ניתן להציג שאלות בנוגע למה שהיה לפני המפץ הגדול", הוא אומר.

בעזרת התיאוריה הוא חוזר אחורה בזמן ומאתר את היקום הקדום. לנקודת ההתחלה שלו היה ערך מינימאלי שאינו אפס, ואנרגיה מקסימלית שאינה אינסוף. בדרך זו, התיאוריה ממגרת את האינסופיות ונותנת מענה שתיאוריות אחרות לא מספקות.

כתוצאה, המשוואות החדשות של התיאוריה ממשיכות להביא לתוצאות מתמטיות תקינות גם כאשר חוזרים אחורה עוד לפני נקודת המפץ. כך המדענים יכולים להביט אל הזמן שהיה לפני הזמן הקונוונציונלי. עבור המדענים, זה פותח חלון במחסום שמציב המפץ הגדול.

ד"ר בוג'וואלד מוצא יקום הפוך בצידו השני של המפץ הגדול- תמונת מראה שלנו- מתרחבים החוצה בעוד שהזמן נע אחורה.

תיאוריה זו היא התיאור המתמטי הראשון המאשש באופן סיסטמטי את קיומו של "הניתור הגדול" וכן התיאוריה הראשונה ממנה ניתן להקיש לגבי מאפיינים של היקום הקודם ממנו אולי נברא היקום שלנו.

למרות שהתיאוריה טוענת להתכווצות היקום הקודם לפני הניתור הגדול, היו לו מאפיינים בסיסיים שהיו דומים ליקום כיום. על פי המדענים מאפיינים אלו הם כנראה גיאומטריית הזמן-מרחב.

למרות זאת, ד"ג בוג'וואלד מצא מספר מוטיבים המסוכמים במשוואת אי הוודאות של הייזנברג, אשר מציבים גבולות בסיסיים עבור מה שאנחנו יכולים לדעת על היקום. "זה דומה ליחסי אי-הוודאות בפיזיקה הקוונטית, במובן שישנה משלימות (complementarity) בין מיקום האובייקט לבין מהירותו- אם אתה מודד אחד מהם אינך יכול באותו זמן למדוד את השני".

באופן דומה, מחקרו של ד"ר בוג'וואלד, שפורסם לראשונה במאמר בכתב העת Nature Physics, מעיד שישנה משלימות בין פקטורים בלתי וודאיים של היקום שהיה קיים לפני הניתור הגדול, לבין היקום שנוצר אחריו: אם אתה יודע ברמת דיוק גבוהה אחד מהם, אתה מקריב את רמת הדיוק של הפקטורים האחרים.

"מה שהראיתי במחקרי הוא שגם עבור מסגרות מתקדמות, יש גבול בסיסי לגבי מה שאנו יכולים להגיד על היקום שלפני המפץ הגדול. (הדבר קשור למשוואות אי הוודאות של הייזנברג במכניקת הקוונטים, אך כאן זה תקף ליקום כולו.)

"בנוגע למטרות פרקטיות, פקטור אי הוודאות המדויק בנוגע ליקום הקודם לעולם לא יקבע ע"י תהליך חישוב אחורה בזמן מתוך התנאים ביקום הקיים היום, אפילו אם יהיו מדידות ברמת דיוק מירבית לעולם לא נוכל להגיע לכך".

ד"ר בוג'וואלד מגיע למסקנה נוספת לאחר שמצא כי לפחות פרמטר אחד של היקום הקודם לא שרד במסע של הניתור הגדול. המסקנה היא שהיקומים הבאים ככל הנראה לא יהיו תעתיק מדויק של הקודמים.

הוא אומר, "החזרה האינסופית של יקומים זהים לגמרי כנראה תמנע בגלל שיכחה קוסמית פנימית."

ד"ר בוג'וואלד מקווה שמידע ממשימת פלנאק של סוכנות החלל האירופאית, שתשוגר מאוחר יותר השנה, תספק גיבוי בלתי ישיר של רעיונותיו. לווין זה יבחן תיאוריות בנוגע ליקום המוקדם באמצעות תצפית על הקרינה שנשארה מהמפץ הגדול.