סיקור מקיף

האם היקום הוא בועה? – מדענים הציעו דרך לבדוק זאת

צוות בראשות חוקרים מאוניברסיטת פרימייר בקנדה ערך הדמיה ממוחשבת של כל היקום ולמעשה שני יקומים שהתנגשו במחשב, ולאחר מכן חישבו מה היה עשוי צופה על כוכב לכת בתוך היקומים הללו לראות

תמונת מסך מתוך סרטון הווידאו של מתיו ג'ונסון המסביר את הקשר בין תפיחה, תפיחה תמידית ורב-יקום. Credit: Image courtesy of Perimeter Institute
תמונת מסך מתוך סרטון הווידאו של מתיו ג'ונסון המסביר את הקשר בין תפיחה, תפיחה תמידית ורב-יקום. Credit: Image courtesy of Perimeter Institute

מדענים מחפשים דרך לבדוק את השערת הרב-יקום Multiverse (בויקיפדיה "יקום מקביל"). זה נשמע כמו סיפור בדיוני, ומעבר לתחום החקירה של המדע. שלא להזכיר את העובדה שבמפץ הגדול הכול התחיל מריק. הריק שצף באנרגיות (סוגים שונים של אנרגיה אפלה, אנרגית ריק, שדה התפיחה או שדה היגס). כמו מים בקומקום. האנרגיה הגבוהה הזו החלה להתאדות ונוצרו בועות.

כל בועה הכילה בתוכה עוד ריק, שהאנרגיה שלו הייתה נמוכה יותר, אך עדיין לא אפס. אנרגיה זו גרמה לבועה להתפשט. באופן בלתי נמנע כמה מהבועות התנגשו זו בזו. יתכן שחלק מהן יצרו בועות שניוניות. יתכן שהבועות הללו היו נדירות ורחוקות, יתכן שהן היו צפופות כמו קצף. אבל כאן מגיע הדבר המעניין: כל אחת מהבועות הללו הייתה ליקום. בתמונה, היקום שלנו הוא בועה אחת בים גועש של יקומי בועה. זוהי תיאורית הרב יקום על קצה המזלג.

הסיפור הזה לא מומצא, הוא עולה מתוך הידע שלנו אודות האינפלציה הקוסמית. אולם תיאוריה זו של היקום האינפלציוני אינה מקובלת על כל החוקרים. מרבית המודלים המחזוריים של היקום דוחים את הרעיון. למרות זאת האינפלציה היא התיאוריה המובילה של התפתחות היקום ממש בראשיתו וישנן עדויות המוכיחות זאת, אם כי ההוכחה לכאורה לאינפלציה ואולם ביוני 2014 הודו המדענים בצוות BICEP2 שסביר להניח שתוצאותיהם נבעו מאבק בגלקסית שביל החלב.
ראו כאן (ותודה לעורכי סיינטיפיק אמריקן ישראל על הקישור)

לפי התיאוריה, בשבריר השנייה שלאחר המפץ הגדול, היקום התפשט במהירות. כל כך מהר שאיזור שהיה בקוטר של ננומטר אחד התפשט לגודל של למעלה מרבע מיליארד שנות אור בתוך טריליונית של טריליונית של טריליונית השנייה. זה רעיון מדהים, אך הוא יכול להסביר תצפיות אסטרופיזיות שאחרת היו תמוהות.

את האינפלציה מניע שדה האינפלציה – או שדה הריק (ואקום) בשמו האחר. ברגע שיוצאים מתוך ההנחה ששדה האינפלציה קיים, קשה להתעלם מכך שבתחילה היה ריק. זה המקום שבו תיאורית היקום האינפלציוני שנויה במחלוקת – כאשר עולה ממנה הטענה בדבר יקומים מרובים.

תומכי תיאורית הרב יקום טוענים כי היא השלב ההגיוני הבא בסיפור של היקום האינפלציוני. המתנגדים טוענים שזו איננה פיסיקה אלא מטאפיסיקה – כלומר אינה מדע משום שלא ניתן לבחון אותה. אחרי הכול, הפיסיקה חיה או מתה על נתונים שניתן לאסוף וחיזוי שניתן לבדוק.
לפיכך צוות בראשותו של מתיו ג'ונסון ממכון פרימייר, ביחד עם חבריו, ובהם גם לואס להנר, אף הוא ממכון פרמייר פועלים כדי להכניס את תורת הרב-יקום לתחום של המדע הניתן לניסוי.
"אנו מנסים לגלות מהן התחזיות הניסוייות של התיאוריה, ואז ללכת ולחפש אחריהן" אמר ג'ונסון. בפרט הוא מבקש לאתר את המקרים הנדירים שבהם יקום הבועה התנגש ביקום בועה אחר. "ערכנו הדמיה ממוחשבת של כל היקום. התחלנו עם רב יקום המכיל שתי בועות, וגרמנו להתנגשות הבועות במחשב כדי לבחון מה התרחש, ולאחר מכן הצבנו צופה מדומה בכמה מקומות ושאלנו מה הצופה עשוי לראות משם?"

לבצע הדמיה של כל היקום ועוד של יותר מיקום אחד נראה כמו משימה קשה, אך מסתבר שלא. " לדמות את היקום זה דבר קל" אומר ג'ונסון ומסביר כי הדמיה ממוחשבת אינה מניית כל האטומים הכוכבים והגלקסיות. "אנו מדמים רק את קנה המידה הגדול של היקום" אמר. "כל מה שאני צריך זה את הכבידה ואת הדברים שגורמים לבועה להתנפח. אנו נמצאים כעת בנקודה שבה יש לנו מודל מועדף של היקום, ואני יכול להיצמד למחשב ולהגיד לך מה היית יכול לראות."

זה צעד קטן לתוכנת הדמיה ממוחשבת, אך זינוק גדול לתחום קוסמולוגית הרב-יקום. באמצעות פיתוח תחזיות הניתנות לבדיקה, מודל הרב-יקום יחצה את הקו בין סיפור יפה לבין מדע אמיתי.

למעשה, אומר ג'ונסון, התוכנה הגיעה למצב שבו ניתן להחריג ממנה כמה מודלים של הרב-יקום. "אנו יכולים כעת לומר שכמה מודלים חוזים משהו שהיינו צריכים לראות, ומכיוון שאיננו רואים זאת, אפשר להסיר אותם מהמודל." לדוגמה, התנגשות בין יקום בועה אחד עם יקום בועה אחר עשויה להשאיר מה שג'ונסון מכנה "דיסקה בשמים" – מעין פצע בקרינת הרקע הקוסמית. החיפוש אחר דיסקה כזו עד כה לא הצליח ומשמעות הדבר שמודלים מסוימים של התנגשות אינם סבירים.

בינתיים עובדים אנשי הצוות כדי לגלות אילו סוגים שונים של עדויות עשויות התנגשויות הבועות להותיר. זו הפעם הראשונה, כותבים החוקרים במאמר שלהם, שמישהו הכין סדרת תחזיות כמותיות לחתימות נצפות של התנגשויות בועות. אף כי לא התגלתה אחת אף חתימה כזו, עדיין ניתן לחפש אחר כמה מהן.

המשמעות האמיתית של העבודה היא הוכחת יכולת: היא מראה כי רבי יקומים יכולים להיות נתונים לבדיקה מדעית. במילים אחרות, אם אנו חיים ביקום בועה, אנו עשויים בסופו של דבר לגלות זאת.
Video: https://www.youtube.com/watch?v=w0uyR6JPkz4

להודעה של החוקרים

באותו הנושא באתר הידען:

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

7 תגובות

  1. מספר הערות למגיבים:

    1. ל"הקורא" – ראשית, תיאוריה פיזיקלית לא אמורה להסביר את כל העובדות ביקום, אלא תחום ידע ספציפי. גם תורת הכבידה לא מסבירה את מגוון המינים על פני כדה"א, זה אומר שהיא לא טובה? היווצרות חיים מתוך דומם קשורה לתחום הא-ביוגנזה אשר בתקופתנו זוכה לקפיצות ענק במחקר, אבל אינו קשור בשום צורה לקוסמולוגיה.

    שנית, ההתארגנות לסוגים שונים של חומר דווקא כן מוסברת במסגרת פיזיקת חלקיקים מודרנית, למרות ששוב – זה בכלל לא קשור לנושא הנידון.

    ושלישית, יצירה של יש מאין ברמה הקוונטית היא דבר מוכר ואף מוכח באופן עקיף במעבדה (חפש ניסוי אפקט קזימיר, שמראה שבוואקום כל הזמן נולדים ונעלמים חלקיקים). יתכן, למשל, שהיקום שלנו הוא לא יותר מפלקטואציה של הוואקום – כלומר, יצירה ספונטנית של אנרגיה בוואקום שאינו יציב (יציב במובן שאינו קבוע, לא במובן של בריחה לאינסוף).

    2. לנקודה – למה הכוונה ב"…המודלים הללו מניחים שהמציאות הפיסיקלית מתנהגת כמו שמודלים בגאומטריה מתנהגים"? אתה יכול להסביר איזו הנחה בדיוק יש כאן? מהתגובה שלך אי אפשר להבין מה הביקורת שלך. נראה לי שאתה לא מבין את המודל – הבועות לא יכולות להמצא כולן באותה נקודה או זמן, כי כל הרעיון הוא שכל בועה "כלואה" בעצמה, במובן שהיא מוכלת בתוך איזה אופק קוסמולוגי. יתכן ששתי בועות יתנגשו זו בזו, ועל כך בדיוק מדבר המאמר, אבל ברגע ששתי בועות נמצאות באותה נקודה הן כבר לא שתי בועות.

    3. ולסיום, לאבי – שם המכון הוא פרימטר ולא פרימייר.

  2. עדיין אין הסבר ויש צורך בהסבר להיווצרות יש מאין כי אם לא היה כלום לא יכל להייוצר משהו וכיצד נוצרו הדברים על פי חוקי הפיזיקה כשלא היו שום חוקים באין

  3. הבעיה היא שהמודלים הללו מניחים שהמציאות הפיסיקלית מתנהגת כמו שמודלים בגאומטריה מתנהגים. אבל אין שום ראיה שבכלל במציאות הדברים מתנהגים כך. אנו מכירים רק מציאות אחת מכירים ואין לנו מושג על הפיזיקה של מימדים אחרים.
    הרי בכלל יתכן שכל היקומים הללו נמצאים כאן ועכשיו באותו מקום של היקום הזה… איך? לא יודע. פשוט ככה. הרי לדברים הבסיסיים אין הסבר.

  4. הקורא
    להבנתי – התיאוריות האלה הופכות את השאלה הראשונה שלך למיותרת – אין צורך עכשיו להסביר איך נוצר יש מאין.
    ולגבי השאלה השנייה שלך – מזמן יש לנו תשובות.

  5. שלום אבי,
    כל התיאוריות האלה, לא מסבירות שני דברים:
    1. איך נולדה האנרגיה הראשונה משום דבר? ובעיקר, כאשר מדובר על אנרגיה בלתי נתפסת הדרושה להיות ארוזה בנקודה ננומטרית כזו, שממנה נולדו יקומים!! רבים כבועות בספוג, במרחבים בלתי נתפסים, ובמאסה בלתי נתפסת (שהיא אולי גם סוג של התגבשות אנרגיות [e=mc2]?.
    2. התארגנות החומר לסוגים שונים של חומר, והיווצרות החיים מתוך הדומם.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן