פרק מתוך "עולמות מקבילים" - מסע אל הבריאה, אל הממדים הגבוהים ואל עתידו של היקום מאת מיצ'יו קאקו, הוצאת כתר
בתוך כל חור שחור שקורס מונחים אולי הזרעים של יקום מתפשט חדש.
-סר מרטין ריס
חורים שחורים יכולים להוות צוהר לזמנים אחרים. ההשערה היא כי אם נצלול לתוך חור שחור נשוב ונצא לחלק אחר של היקום ולתקופה אחרת בזמן... חורים שחורים יכולים להיות כניסות לארץ הפלאות. אבל האם יש שם עליסות או ארנבים לבנים?
- קרל סייגן
היחסות הכללית דומה לסוס טרויאני. על פני השטח, זוהי תיאוריה נהדרת. בעזרת כמה הנחות פשוטות אפשר לעמוד על התכונות הכלליות של הקוסמוס, כולל התעקמות אור הכוכבים והמפץ הגדול עצמו, שכולם נמדדו בדיוק מדהים. אפילו ההתנפחות יכולה להשתלב בתנאי שמכניסים לתיאוריה פרמטר שרירותי הנקרא קבוע קוסמולוגי. הפתרונות האלה מספקים לנו את התיאוריה המשכנעת ביותר על לידתו של היקום ועל מותו.
אבל בתוך הסוס אורבים לנו שדים ושדונים מכל סוג ומין, כולל חורים שחורים, חורים לבנים, חורי-תולעת, ואפילו מכונות זמן, שסותרים את השכל הישר. האנומליות האלה נחשבו מוזרות כל כך שאפילו איינשטיין עצמו חשב שלעולם לא יימצאו בטבע. במשך שנים הוא נאבק קשות נגד הפתרונות המוזרים האלה. היום אנו יודעים שאי אפשר לפטור את האנומליות האלה כלאחר יד. הן חלק אינטגרלי של תורת היחסות הכללית. יתר על כן, אולי, ברבות הימים, הן יושיעו יצורים תבוניים שיתייצבו מול הקיפאון הגדול.
נראה כי האפשרות של יקומים מקבילים ושל שערים המחברים ביניהם היא המוזרה מכל האנומליות האלה. אם נזכור את המטפורה של שקספיר שכל העולם הוא במה, אזי היחסות הכללית מתירה אפשרות של דלתות סתרים. אלא שדלתות הסתרים האלה, במקום להוליך אל המרתף, מוליכות לבמות מקבילות הדומות לבמה המקורית. תארו לכם את במת החיים מורכבת מבמות רב-קומתיות, זו על גבי זו. על כל במה, השחקנים מדקלמים את תפקידיהם ונעים במחשבה שהבמה שלהם היא הבמה היחידה, מבלי דעת שייתכנו מציאויות חלופיות. אבל אם יום אחד הם יעברו במקרה בדלת סתרים, הם יוטלו לתוך במה חדשה לגמרי שעליה מתקיימים חוקים חדשים, תקנות חדשות ותסריט חדש.
ואם אינספור יקומים יכולים להתקיים, האם יש אפשרות של חיים ביקומים שנשלטים על ידי חוקים פיסיקליים שונים? זו השאלה שאייזיק אסימוב מציג בסיפור המדע הבדיוני הקלאסי שלו האלים עצמם, שבו הוא בורא יקום מקביל עם כוח גרעיני שונה מזה של היקום שלנו. הביטול של חוקי הפיסיקה הרגילים והחלפתם בחוקים חדשים מעלה אפשרויות חדשות ומרתקות.
הסיפור מתחיל בשנת 2070, בעת שמדען ושמו פרדריק האלאם מגלה שטונגסטן-186 רגיל עובר שינוי מוזר לפלוטוניום-186 מסתורי, שכולל יותר מדי פרוטונים, ולפיכך יהיה לא-יציב. האלאם מגיע למסקנה שפלוטוניום-186 המוזר הזה בא מיקום מקביל במקום שהכוח הגרעיני הוא חזק בהרבה, ולכן הוא מתגבר על הדחייה של הפרוטונים. כיוון שפלוטוניום-186 המוזר הזה פולט כמויות אנרגיה גדולות בצורת אלקטרונים, אפשר לרתום אותו להפקת כמויות פנטסטיות של אנרגיה. ובכך לאפשר את הבנייה של משאבת האלקטרונים המהוללת של האלאם, אשר פותרת את משבר האנרגיה של כדור הארץ, והופכת את האלאם לאיש עשיר. אבל לאנרגיה הזאת יש מחיר. אם תיכנס ליקום שלנו כמות מספקת של פלוטוניום-186 זר, הכוח הגרעיני בכללותו יתחזק. פירוש הדבר שתהליך ההיתוך ישחרר יותר אנרגיה, והשמש תתחמם באופן מואץ ולבסוף תתפוצץ, ותחריב את מערכת השמש כולה!
בינתיים, לחייזרים ביקום המקביל יש תכניות אחרות. היקום שלהם גוסס. הכוח הגרעיני ביקום שלהם חזק מאוד, כלומר הכוכבים שם צורכים מימן במהירות עצומה ובקרוב ימותו. הם בנו את המערכת שבאמצעותה הם משגרים ליקום שלנו פלוטוניום-186 חסר-ערך בתמורה לטונגסטן-186 יקר-ערך שמאפשר להם לייצר את משאבת הפוזיטרון, המצילה את עולמם הגווע. הם מבינים שעוצמת הכוח הגרעיני ביקום שלנו תגדל ותגרום לכוכבים שלנו להתפוצץ, אבל לא אכפת להם.
נדמה כי כדור הארץ דוהר לקראת אסון. בני האדם התמכרו לאנרגיה של האלאם הניתנת בחינם, ומסרבים להאמין שהשמש תתפוצץ בקרוב. מדען אחר ממציא פתרון מחוכם לבעיה הזאת. הוא משכלל בהצלחה מאיץ חלקיקים חזק כדי ליצור חור בחלל שמקשר את היקום שלנו עם הרבה יקומים אחרים. לאחר חיפוש ביניהם הוא מוצא לבסוף יקום מקביל שהוא כולו ריק להוציא "ביצה קוסמית" שמכילה כמויות אנרגיה בלתי-מוגבלות, אבל כוחה הגרעיני חלש.
על ידי שאיבת אנרגיה מהביצה הקוסמית הזאת, הוא מייצר משאבת אנרגיה חדשה ובה-בעת מחליש את הכוח הגרעיני ביקום שלנו, ובדרך זו מונע את התפוצצות השמש. אבל גם לכך יש מחיר: הכוח הגרעיני של היקום המקביל החדש הזה יגדל, ויגרום לו להתפוצץ. אבל הוא טוען שההתפוצצות הזאת רק תגרום לביצה הקוסמית "לבקוע," ולברוא מפץ גדול חדש. הוא מבין שהוא למעשה משמש כמיילד ליקום מתפשט חדש.
סיפור המדע הבדיוני של אסימוב הוא אחד המעטים שעירב באת חוקי הפיסיקה הגרעינית כדי לטוות עלילה של תאוות בצע, תככים וגאולה. אסימוב צדק בהניחו ששינוי עוצמת הכוחות ביקום שלנו יחולל תוצאות הרות-אסון, ושאם עוצמת הכוח הגרעיני תגדל, הכוכבים ביקום שלנו יתחממו, יתבהרו ולבסוף יתפוצצו. כך עולה השאלה הבלתי-נמנעת: האם יקומים מקבילים מתיישבים עם חוקי הפיסיקה? ואם כן, מה יידרש כדי להיכנס ליקום מקביל?
כדי להבין שאלות אלה, ראשית עלינו להבין את טבעם של חורי-תולעת, של אנרגיה שלילית וכמובן את מהות הגופים המסתוריים האלה, הנקראים חורים שחורים.
חורים שחורים
ב-1783 האסטרונום הבריטי ג'ון מיצ'ל היה הראשון שביקש לדעת מה יקרה אם כוכב יגדל עד כדי כך שהאור עצמו לא יוכל להימלט ממנו. הוא ידע שלכל גוף יש "מהירות הימלטות" - זוהי המהירות המינימלית שיש להקנות לגוף כדי שהוא יימלט מכוכב ולא יחזור לעולם. (מהירות ההימלטות מכדור הארץ, למשל, היא 40,000 קילומטר לשעה.)
מיצ'ל תהה מה יקרה אם כוכב ייעשה כה כבד עד שמהירות הבריחה שלו תהיה שווה למהירות האור. הכבידה שלו תהיה עצומה כל כך שדבר לא יוכל להימלט ממנה, אפילו לא האור עצמו, וממילא הגוף ייראה שחור לעולם החיצוני. במובן מסוים לא ניתן יהיה למצוא גוף כזה בחלל, כי הוא יהיה בלתי-נראה.
שאלת "הכוכבים השחורים" של מיצ'ל נשכחה במשך מאה חמישים שנה. אבל העניין שב ועלה ב-1916, כשקארל שוורצשילד, פיסיקאי גרמני ששירת בצבא הגרמני בחזית הרוסית, מצא פתרון מדויק של משוואות איינשטיין לכוכב מאסיבי. אפילו היום פתרון שוורצשילד נחשב לפתרון הפשוט והאלגנטי ביותר למשוואות של איינשטיין. איינשטיין נדהם לשמוע ששוורצשילד מצא פתרון למשוואות טנזור המורכבות שלו שהוא נתון תחת אש פגזים. ולא פחות נדהם מהתכונות המיוחדות של פתרון שוורצשילד.
פתרון שוורצשילד, ממרחק, יכול לייצג כבידה של כוכב רגיל, ואיינשטיין מיהר להשתמש בפתרון כדי לחשב את הכבידה מסביב לשמש ולבדוק את חישוביו הקודמים שכללו קירובים. על כך היה אסיר תודה לשוורצשילד כל ימי חייו. אולם המאמר השני של שוורצשילד הראה כי מסביב לכוכב מאסיבי מאוד היה "כדור מכושף" דמיוני בעל תכונות מוזרות. "הכדור המכושף" הזה היה נקודת האל-חזור. כל מי שיעבור דרך "הכדור המכושף" יישאב מיד על ידי הכבידה לתוך הכוכב, ולא ייראה עוד. אפילו אור לא יוכל להימלט אם ייפול לתוך הכדור הזה. שוורצשילד לא הבין שהוא גילה מחדש את הכוכב השחור של מיצ'ל, דרך המשוואות של איינשטיין.
לאחר מכן הוא חישב את הרדיוס של הכדור המכושף הזה (הנקרא רדיוס שוורצשילד). לגוף בגודל השמש שלנו, הקוטר של הכדור המכושף היה כ-3 קילומטרים. (רדיוס שוורצשילד של כדור הארץ היה סנטימטר בערך.) פירוש הדבר שאם היה אפשר לדחוס את השמש ל-3 קילומטרים, היא היתה נעשית לכוכב אפל ובולעת כל גוף שהיה עובר את נקודת האל-חזור הזאת.
מהבחינה הניסויית, קיומו של הכדור המכושף לא עורר בעיות כי אי-אפשר היה לדחוס את השמש לשלושה קילומטרים. שום מנגנון ליצירת כוכב פנטסטי שכזה לא היה מוכר. אבל מבחינה תיאורטית זה היה אסון. תורת היחסות הכללית של איינשטיין הניבה אמנם תוצאות מזהירות, כמו ההתעקמות של אור הכוכבים מסביב לשמש, אבל התיאוריה נעשתה חסרת פשר ברגע שהתקרבו לכדור המכושף עצמו, במקום שהכבידה נעשתה אינסופית.
ואז הגיע פיסיקאי הולנדי, יוהנס דרוֹסטֶה, והראה שהפתרון היה מטורף אף יותר. הוא הראה כי על פי תורת היחסות, קרני אור שיעברו מסביב לגוף יתעקמו קשות. במרחק גדול פי אחד וחצי מרדיוס שוורצשילד, קרני אור יחוגו בפועל במעגלים מסביב לכוכב. דרוסטה הראה כי עיוותי הזמן שהתגלו בתורת היחסות הכללית מסביב לכוכבים המאסיביים האלה היו גרועים בהרבה מאלה שהתגלו בתורת היחסות הפרטית. הוא הראה שצופה מרוחק המתבונן בחללית המתקרבת ל"כדור המכושף" יקבע שהזמן בחללית מאט את מהלכו עד כדי עצירה מוחלטת. מנקודת ראותו של צופה זה, החללית כאילו "קופאת בזמן" ברגע פגיעתה בחור השחור. כיוון שהזמן עצמו עומד מלכת בנקודה הזאת, היו פיסיקאים שחשבו שגוף מוזר שכזה לא יוכל להתקיים בטבע. המצב נעשה מעניין עוד יותר כשהמתמטיקאי הרמן וייל הראה כי כשחוקרים את העולם בתוך הכדור המכושף, מתקבל הרושם כי קיים יקום אחר בצד השני.
כל זאת היה כה פנטסטי שאפילו איינשטיין לא האמין בכך. ב-1922, בכינוס בפריס, המתמטיקאי ז'אק אדמר שאל את איינשטיין מה יקרה אם ה"סינגולריות" הזאת תהיה אמיתית, דהיינו, אם הכבידה תיעשה אינסופית ברדיוס שוורצשילד. איינשטיין ענה, " יהיה זה אסון אמיתי לתיאוריה; ויהיה קשה מאוד לחזות מראש מה יקרה מבחינה פיסיקלית, כי הנוסחה כבר לא תתאים." לימים יקרא איינשטיין לכך "אסון אדמר." יחד עם זאת, הוא חשב כי כל המחלוקת הזאת סביב כוכבים אפלים היתה ספקולציה בלבד. ראשית, איש מעולם לא ראה גוף מוזר שכזה, ואולי אין בכלל גופים כאלה; כלומר, הם לא-גשמיים. יתר על כן, מי שייפול לתוך גוף כזה יתרסק למוות. ומשום שאיש לא יוכל לעבור דרך הכדור המכושף (משום שהזמן ייעצר), איש לא יוכל להיכנס ליקום המקביל הזה.