בראשית – החלק הראשון מתוך הפרק הראשון של הספר “המפץ הגדול” מאת סיימון סינג

הספר יצא בהוצאת ספרי עלית הגג – ידיעות ספרים

המדע חייב להתחיל במיתוסים, ובביקורת על מיתוסים.
קרל פופר
אינני מרגיש חובה להאמין כי אותו אל שהעניק לנו תבונה, היגיון ושכל התכוון שנוותר על השימוש בהם.
גליליאו גליליי
החיים על כדור הארץ אולי יקרים, אבל הם כוללים טיול שנתי חינם מסביב לשמש.
אלמוני
הפיזיקה אינה דת. אילו היתה דת, היה לנו הרבה יותר קל לגייס כסף.
ליאון לדרמן

ביקום שלנו זרועות למעלה ממאה מיליארד גלקסיות, ובכל אחת כמאה מיליארד כוכבים. לא ברור כמה כוכבי-לכת חגים סביב הכוכבים האלה, אבל אין ספק שבאחד מהם לפחות התפתחו חיים. ובייחוד, יש צורת חיים אחת שיש לה היכולת והחוצפה לשער השערות על מקורו של היקום הנרחב הזה.

בני האדם נושאים את עיניהם לשמיים אלפי דורות, אבל בחלקנו נפלה הזכות להיות חלק מהדור הראשון שיכול לטעון שיש לו הסבר מכובד, הגיוני ועקבי להיווצרותו ולהתפתחותו של היקום. מודל המפץ הגדול מציע הסבר אלגנטי למקור של כל מה שאנחנו רואים בשמי הלילה, ועושה אותו לאחד ההישגים הגדולים ביותר של התבונה והרוח האנושית. הוא תולדה של סקרנות שאינה יודעת שובע, של דמיון נפלא, התבוננות חדה והיגיון חסר רחמים.

נפלא עוד יותר שבעצם כל אחד יכול להבין את מודל המפץ הגדול. על המפץ הגדול שמעתי בפעם הראשונה כשהייתי תלמיד בתיכון, ונדהמתי מהפשטות ומהאלגנטיות שלו, ומהעובדה שהוא נבנה על עקרונות שבמידה רבה מאוד לא חרגו מעבר לפיזיקה שכבר למדתי בבית הספר. בדיוק כמו שתורת הברירה הטבעית של דרווין היא גם בסיסית וגם מובנת כמעט לכל אדם בר דעת, כך גם אפשר להסביר את מודל המפץ הגדול במונחים שיתקבלו על דעתם של הדיוטות, בלי שיהיה צורך לפשט את מושגי היסוד שבתוך התיאוריה.

אך בטרם נפנה אל התזוזות המוקדמות של תיאורית המפץ הגדול, חייבים לספק מעט רקע. מודל המפץ הגדול של היקום פוּתַח במאה השנים האחרונות, וזאת כנראה רק מפני שפריצות הדרך במאה העשרים נבנו על יסוד האסטרונומיה שנוצרה במאות קודמות. התיאוריות ותצפיות השמיים האלה שולבו בתוך מסגרת מדעית שעוצבה בשקידה במשך למעלה מאלפיים שנה. אם נרחיק לאחור עוד יותר, המתודה המדעית כשביל לאמת אובייקטיבית על העולם החומרי יכלה להתחיל לפרוח רק כשתפקידם של המיתוסים והפולקלור החל לדעוך. סיכומו של דבר, את שורשיו של מודל המפץ הגדול ושל התשוקה לתיאוריה של היקום אפשר למצוא בשקיעתה של ההשקפה המיתולוגית העתיקה על העולם.
מבוראים ענקיים לפילוסופים יווניים

על פי מיתוס הבריאה הסיני משנת 600 לפני הספירה, בקע פאן קוּ הבורא הענק מתוך ביצה והמשיך לברוא את העולם במפסלת שחצבה עמקים והרים בתוך הנוף. אחר כך, הוא קבע את השמש, הירח והכוכבים בשמיים; הוא מת מייד לאחר השלמת המשימות האלה. מותו של הבורא הענק היה חלק מהותי בתהליך הבריאה, מפני שחלקים מגופו שלו עזרו להשלים את העולם. גולגלתו של פאן קוּ יצרה את כיפת השמיים, בשרו את האדמה, עצמותיו נהפכו לסלעים ודמו השקה את הנהרות והימים. נשימתו האחרונה בראה את הרוח והעננים, ואילו זיעתו נהפכה לגשם. שׂערו נפל ארצה ויצר את עולם הצומח, והפרעושים ששכנו בשׂערו סיפקו את הבסיס למין האנושי. כיוון שהולדתנו הצריכה את מותו של בוראנו, קוללנו בעצב נצחי מאז ואילך.

בניגוד לזה, במיתוס האפי האיסלנדי “אֶדָה הצעירה” התחילה הבריאה לא בביצה, אלא בתוך “תהום פעורה”. הריק הזה פרץ את הממלכות המגבילות של מוּספֶּל וניפלהֵים, עד שביום אחד הפשיר החום הבוער והלוהט של מוספל את השלג והקרח של ניפלהים, והלחות נפלה לתוך התהום הפעורה, הציתה חיים בצורת אִימיר, הענק. רק אז יכלה להתחיל בריאת העולם.

בני קראצ’י בטוֹגוֹ שבמערב אפריקה מדברים על ענק אחר, האל הכחול רחב-הידיים ווּלבּארי – השמיים. היו פעם ימים שהוא שכב ממש מעל האדמה, אבל אישה אחת כתשה גרעינים בקורת עץ ארוכה והמשיכה לכתוש ולדקור אותו עד שהוא התרומם והרחיק את עצמו מהמטרד. ואף על פי כן, וולבארי עדיין היה בהישג יד של בני האדם, שהשתמשו בבטן שלו כבמגבת וחטפו נתחים מגופו הכחול להוסיף תבלין למרק שלהם. בהדרגה עלה וולבארי גבוה יותר ויותר עד שהשמים הכחולים היו רחוקים, מחוץ להישג יד, ושם הם נשארו מאז.

אצל בני יוֹרוּבָּה, גם הם במערב אפריקה, אוֹלוֹרוּן היה בעל השמים. כשהוא הביט מטה אל הבִּיצה חסרת החיים, הוא ביקש מיצור שמימי אחר לקחת צדפה. הצדפה הכילה יונה, תרנגולת וכמות זעירה של אדמה. האדמה פוזרה על הביצות של הארץ, ואז החלו היונה והתרנגולת לגרד ולנקר באדמה, עד שהביצה נהפכה לקרקע מוצקה. אוֹלוֹרוּן שלח מטה את הזיקית לבדוק את העולם, וצבעה השתנה מכחול לחום כשעברה מהשמיים אל האדמה, סימן לכך שהתרנגולת והיונה השלימו בהצלחה את משימתן.

בכל העולם, כל תרבות פיתחה לה מיתוסים משלה על מקור היקום ועל אופן התהוותו. מיתוסי הבריאה האלה שונים להפליא זה מזה, וכל אחד מהם משקף את הסביבה והחברה שממנה הוא צמח. באיסלנד, הכוחות הוולקניים והמטאורולוגיים הם שיצרו את תפאורת הרקע להולדתו של אימיר, אבל על פי אנשי יורובה במערב אפריקה התרנגולת והיונה המוכרות הן שגרמו להיווצרות האדמה המוצקה. ואף על פי כן, לכל מיתוסי הבריאה הייחודיים האלה יש כמה תכונות משותפות. אם זה וולבארי הגדול, הכחול והחבול ואם זה הענק הגוסס של סין, המיתוסים האלה נזקקים בהכרח ליצור על-טבעי אחד לפחות שימלא תפקיד מכריע בהסברת בריאתו של היקום. כמו כן, כל מיתוס מייצג את האמת המוחלטת בתוך החברה שלו. מקור המלה “מיתוס” במלה היוונית mythos, שפירושה יכול להיות “סיפור”, אבל גם “מלה”, במובן של “המלה האחרונה”. ואומנם, כל מי שהעז להטיל ספק בהסברים האלה חשף את עצמו להאשמות כפירה.

לא הרבה השתנה עד המאה השישית לפני הספירה, כשהחלה לנשב רוח פתאומית של סובלנות בקרב המשכילים. בפעם הראשונה היו הפילוסופים חופשיים לזנוח הסברים מיתיים מקובלים על היקום ולפתח תיאוריות משלהם. למשל, אַנַקסימַנדרוֹס איש מילֶטוֹס טען שהשמש היא חור בתוך טבעת מלאת אש המקיפה את הארץ וסובבת סביב עצמה. כמו כן, הוא האמין שהירח והכוכבים אינם אלא חורים ברקיע, החושפים כך מדורות אש נסתרות. לחלופין, קְסֶנוֹפָנֶס איש קוֹלוֹפוֹן האמין כי הארץ פולטת גזים דליקים שמצטברים בלילה עד שהם מגיעים למסה קריטית ומתלקחים, ויוצרים את השמש. הלילה יורד שוב כאשר בלון הגז נשרף עד תום, ומשאיר מאחוריו רק ניצוצות שאנחנו קוראים להם כוכבים. הוא הסביר את הירח באופן דומה, עם גזים שמצטברים ומתלקחים במחזור שאורכו עשרים ושמונה ימים.

העובדה שקסנופנס ואנקסימנדרוס לא היו קרובים מאוד לאמת אינה חשובה, מפני שהעיקר הוא שהם פיתחו תיאוריות שהסבירו את עולם הטבע בלי להיעזר בתחבולות על-טבעיות או בישויות אלוהיות. תיאוריות שאומרות כי השמש היא אש מימית הנראית דרך חור ברקיע, או כדור גז בוער, שונות במהותן מהמיתוס היווני שהסביר את השמש באמצעות מרכבת אש הנעה על פני השמיים ונהוגה בידי האל הֶליוֹס. אין להבין מכך שהגל החדש של הפילוסופים רצה בהכרח להכחיש את קיומם של אלי יוון, אלא שהם פשוט סירבו להאמין שההתערבות האלוהית היא שהיתה אחראית לתופעה טבעית.

הפילוסופים היו הקוסמולוגים הראשונים, בה במידה שהתעניינו בחקר המדעי של העולם הפיזי ומקורותיו. המלה “קוסמולוגיה” עצמה נגזרת מהמלה היוונית העתיקה, kosmeo, שפירושה “לסדר” או “לארגן”, והיא משקפת את האמונה שאפשר להבין את העולם והוא ראוי ללימוד אנליטי. לקוסמוס יש דפוסים, ושאיפתם של היוונים היתה לזהות את הדפוסים האלה, לבדוק אותם ולהבין מה יש מאחוריהם.

נגזים אם נקרא לקסנופנס ולאנקסימנדרוס מדענים במובן המודרני של המלה, ונחניף להם אם נראה ברעיונותיהם תיאוריות מדעיות בשלות, ואולם אין ספק שהם תרמו להולדתה של חשיבה מדעית, ולאתוס שלהם יש הרבה מן המשותף עם המדע המודרני. לדוגמה, כמו רעיונות במדע המודרני, גם את הרעיונות של הקוסמולוגים היווניים היה אפשר לבקר ולהשוות, לשכלל או לזנוח. היוונים אהבו ויכוח טוב, וכך קהילה של פילוסופים היתה בוחנת את התיאוריות, מטילה ספק בהיגיון שמאחוריהן ובסופו של דבר בוחרת במשכנעת מכולן. בניגוד להם, בתרבויות אחרות רבות לא העזו אנשים להטיל ספק במיתולוגיות שלהם עצמם. כל מיתולוגיה היתה עיקר אמונה בתוך החברה שלה עצמה.

פיתגורס איש סאמוֹס סייע לחזק את היסודות של התנועה הרציונליסטית החדשה הזאת החל משנת 540 לפני הספירה בקירוב. כחלק מהפילוסופיה שלו, הוא פיתח תשוקה למתמטיקה והראה איך יכול השימוש במספרים ובמשוואות לסייע בניסוח תיאוריות מדעיות. באחת מפריצות הדרך הראשונות שלו הוא הסביר את ההרמוניה במוזיקה דרך ההרמוניה במספרים. הכלי החשוב ביותר במוזיקה ההלנית המוקדמת היה הטֶטְרַקוֹרְד, נבל בעל ארבעה מיתרים, אבל פיתגורס פיתח את התיאוריה שלו על סמך ניסויים שעשה במוֹנוֹקוֹרד, כלי בעל מיתר אחד. המיתר הוחזק במתח קבוע, אבל אורך המיתר ניתן לשינוי. פריטה על אורך מסוים של המיתר הפיקה צליל מסוים, אבל פיתגורס נוכח לדעת שאם חוצים לשניים את אורכו של אותו מיתר ייווצר צליל גבוה באוקטבה אחת ובהרמוניה עם הצליל שהופק מפריטה על המיתר המקורי. לאמיתו של דבר, שינוי אורכו של המיתר, בכל יחס פשוט, יפיק צליל הרמוני לצליל המקורי (כגון, יחס של 3:2, הנקרא היום חמישית מוזיקלית), אבל שינוי האורך ביחס מגושם (כגון, 15:37) יוביל לצרימה.

לאחר שהראה פיתגורס שהשימוש במתמטיקה יכול לסייע להבין מוזיקה ולתאר אותה, המשיכו הדורות הבאים של המדענים להשתמש במספרים כדי לחקור כל דבר, ממסלול כדורי תותח ועד הדפוסים הכָאוֹטיים של מזג האוויר. וילהלם רנטגן, שגילה את קרני X
בשנת 1895, היה מאמין גדול בפילוסופיה הפיתגוראית של המדע המתמטי, ופעם אחת ציין ש”הפיזיקאי המתכונן לעבודתו זקוק לשלושה דברים: מתמטיקה, מתמטיקה ומתמטיקה.”

המנטרה של פיתגורס היתה “הכול מספרים”. בכוח האמונה הזאת ניסה פיתגורס למצוא את הכללים המתמטיים השולטים בגרמי השמיים. הוא טען שתנועת השמש, הירח וכוכבי הלכת על פני השמיים מפיקה צלילים מוזיקליים מסוימים, הנקבעים על ידי הרדיוסים המסלוליים של הגופים. לפיכך, הסיק פיתגורס, המסלולים והצלילים האלה חייבים להיות בעלי יחסים מספריים מסוימים כדי שהיקום יהיה בהרמוניה. המסקנה הזאת נעשתה לתיאוריה פופולרית בזמנה. נוכל לבחון אותה מחדש מנקודת מבט מודרנית ולראות איך היא עומדת מול התנאים המחמירים של המתודה המדעית בימינו. בצד החיובי, טענתו של פיתגורס שהעולם מלא מוזיקה אינה נסמכת על שום כוח על-טבעי. כמו כן, התיאוריה פשוטה למדי ובהחלט אלגנטית, שתי תכונות שזוכות להערכה רבה במדע. בדרך כלל, תיאוריה שמתבססת על משוואה יפה וקצרה אחת עדיפה על תיאוריה שנשענת על כמה משוואות מכוערות ומסורבלות המסויגות בהמון הערות אזהרה מסובכות ומלאכותיות. כמו שאמר הפיזיקאי בֶּרְנְט מתיאס (Matthias): “אם אתה רואה נוסחה ב- Physical Review שאורכה למעלה מרבע עמוד, תשכח ממנה. היא שגויה. הטבע לא כל כך מסובך.” ואולם, פשטות ואלגנטיות עומדות במקום שני אחרי התכונה החשובה ביותר של כל תיאוריה מדעית, והיא שעליה להתאים למציאות ולהיות פתוחה למבחן, וכאן נכשלת תיאוריית המוזיקה השמימית כישלון מוחלט. לפי פיתגורס, אנחנו טובלים בלי הרף במוזיקה שמימית היפותטית, אך איננו מסוגלים לתפוס אותה מפני ששמענו אותה מרגע היוולדנו והתרגלנו אליה. בסופו של דבר, כל תיאוריה שמנבאת מוזיקה שלעולם אינה יכולה להישמע, או כל דבר אחר שלעולם לא יהיה אפשר להבחין בו, היא תיאוריה מדעית עלובה.

כל תיאוריה מדעית אמיתית חייבת לתת חיזוי על היקום שניתן לצְפייה או למדידה. אם תוצאות הניסוי או התצפיות תואמות את החיזוי התיאורטי, זו סיבה טובה לקבל את התיאוריה ולשלב אותה במסגרת המדעית הגדולה יותר. לעומת זאת, אם החיזוי התיאורטי אינו מדויק וסותר את הניסויים והתחזיות, צריך לדחות את התיאוריה, או לפחות להתאים אותה, ולא משנה עד כמה היא מצטיינת ביופיה או בפשטותה. זהו האתגר העליון, ואתגר אכזרי, אבל כל תיאוריה מדעית חייבת לעמוד במבחן הזה ולהתאים למציאות. חוקר הטבע בן המאה התשע עשרה תומאס האקסלי (Huxley) ניסח זאת כך: “הטרגדיה הגדולה של המדע – קטילתה של היפותזה יפה בידי עובדה מכוערת.”

למרבית המזל, צאצאיו של פיתגורס התבססו על רעיונותיו ושיפרו את המתודולוגיה שלו. בהדרגה נהפך המדע לדיסציפלינה יותר ויותר מתוחכמת וחזקה, שהצליחה להגיע להישגים מדהימים כמו מדידת הקוטר הממשי של השמש, הירח וכדור הארץ, והמרחקים ביניהם. המדידות האלה היו ציוני דרך בתולדות האסטרונומיה, והן מייצגות את הצעדים הניסיוניים הראשונים בדרך להבנת היקום כולו. משום כך ראויות המדידות האלה לתיאור מפורט יותר.

בטרם יכלו היוונים הקדמונים לחשב מרחקים או גדלים שמימיים כלשהם היה עליהם לקבוע תחילה שהארץ היא כדור. ההשקפה הזאת נעשתה מקובלת ביוון העתיקה כשהפילוסופים התוודעו אל הרעיון שספינות נעלמות בהדרגה מעבר לאופק עד שאפשר לראות את קצה התורן בלבד. אפשר להסביר זאת רק אם פני הים מתעקמים ונעלמים. ואם פני הים מתעקמים, יש לשער שגם פני הארץ מתעקמים, ופירוש הדבר הוא שהארץ היא כנראה כדור. השקפה זו קיבלה חיזוק בתצפיות על ליקויי ירח, כשהארץ מטילה צל דמוי דיסקה על הירח, בדיוק בצורה שהיינו מצפים מגוף כדורי. חשובה לא פחות היתה העובדה שכל אחד יכול לראות שהירח עצמו עגול, מה שמצביע על כך שהכדור הוא מצב ההוויה הטבעי, מה שהוסיף עוד תחמושת להיפותזת הארץ העגולה. הכול התחיל להתקבל על הדעת, ובכלל זה כתביו של ההיסטוריון והנוסע היווני הֶרודוטוס, שסיפר על אנשים בצפון הרחוק אשר ישנו חצי שנה. אם הארץ היא כדורית, אז חלקים שונים של הגלובוס יהיו מוארים בדרכים שונות על פי קווי הרוחב שלהם, שמדרך הטבע יצרו חורף קוטבי ולילות שאורכם שישה חודשים.

אבל ארץ כדורית עוררה שאלה שעדיין מציקה לילדים היום – מה מונע את נפילתם של האנשים בחצי הכדור הדרומי? הפיתרון היווני לחידה הזאת התבסס על האמונה שליקום יש מרכז ושהכול נמשך אל המרכז הזה. מרכז כדור הארץ אמור לחפוף את מרכז היקום ההיפותטי הזה, כך שהארץ עצמה סטטית, וכל מה שנמצא על פניה נמשך אל המרכז. לפיכך, היוונים מרותקים לקרקע בכוח הזה, כמו כל אחד אחר על פני הכדור, גם אם הם חיים שם למטה.

ההישג המרשים של מדידת גודלו של כדור הארץ נזקף לראשונה לזכותו של אֶרָטוֹסתֶנֶס, שנולד ב-276 לפני הספירה בקירוב בקירֶנה, בלוב של ימינו. כבר בילדותו היה ברור שארטוסתנס ניחן בשכל מבריק, ושהיה יכול להצטיין בכל תחום שיפנה אליו, משירה ועד גיאוגרפיה. הוא אפילו קיבל את הכינוי פֶּנְטַתְלוֹס, שפירושו אתלט שמשתתף בחמשת אירועי הפנטתלון, לרמוז על רוחב כישרונותיו. ארטוסתנס היה שנים רבות הספרן הראשי באלכסנדריה, כנראה המשרה האקדמית היוקרתית ביותר בעולם העתיק. אלכסנדריה הקוסמופוליטית ירשה את מקומה של אתונה כמרכז האינטלקטואלי של הים התיכון, והספרייה של העיר היתה מוסד הידע המכובד ביותר בעולם. תשכחו מדימוי הספרניות הקפדניות המחתימות ספרים ונוזפות במבקרים קולניים: זה היה מקום מרגש ותוסס, מלא מלומדים מלהיבים ותלמידים מבריקים.

כשהיה בספרייה שמע ארטוסתנס על באר עם תכונות מיוחדות במינן, הנמצאת בקרבת העיר סיֶנֶה בדרום מצרים, על יד אסואן של ימינו. בצהרי ה-21 ביוני בכל שנה, היום הארוך ביותר בשנה, השמש שלחה את קרניה ישירות לתוך הבאר והאירה אותה לכל אורכה עד הקרקעית. ארטוסתנס הבין שביום המסוים הזה השמש חייבת להיות ממש במרום הרקיע, דבר שלעולם לא קרה באלכסנדריה, שהיתה כמה מאות קילומטרים צפונית לסיֶנֶה. היום אנחנו יודעים שסיֶנֶה נמצאת בקרבת חוג הסרטן, קו הרוחב הצפוני ביותר שממנו יכולה השמש להיראות מעל הראש בצהרי היום.

איור 1 ארטוסתנס השתמש בצל שהטיל מקל באלכסנדריה לחישוב היקפו של כדור הארץ. הוא ערך את הניסוי במועד ההיפוך הקיצי, היום הארוך ביותר בשנה, כשהארץ נמצאת בשיא הנטייה שלה והערים השוכנות לאורך חוג הסרטן היו הקרובות ביותר לשמש. פירוש הדבר שהשמש עמדה ממש במרום הרקיע בצהריים מעל הערים האלה. מסיבות של בהירות, המרחקים בתרשים הזה ובתרשימים האחרים אינם משורטטים בקנה מידה.

באופן דומה, גם הזוויות יכולות להיות מוגזמות.

פרטים על הספר והסופר