איך התחיל הכל?

תאוריות שונות על ראשית היקום

מיתוס בראשית, כמו מיתוסי בריאה אחרים בתרבויות ובדתות השונות, מתארים בצורות שונות את בריאת העולם. מסתבר ששאלה זו העסיקה את המין האנושי מקדמת דנא, אך לגבי כל סיפור נוכל לשאול איך נוצרו החומרים שהשתתפו בתהליך הבריאה, ויותר מזה – איך נברא הבורא? בניגוד למיתוסים אלה, הקוסמולוגיה והאסטרופיזיקה מתארות במדויק את תהליך האבולוציה של היקום אך זאת, רק מרגע ההתחלה. לשאלה מה קדם לכך, המדענים אינם מתייחסים בדרך כלל, כי אם אין יקום – אין גם מקום ואין גם זמן. תחילת היקום וההסברים הפיזיקליים השונים לגביו, שזורים ביצירות מדע בדיוני רבות, לפיכך מן הראוי שנסביר לעצמנו את הרעיונות הכרוכים בחידה זו.

ישנם מספר תסריטים אפשריים לסופו של היקום, אך התחלה, לפחות זו של היקום שלנו – יש רק אחת. כידוע, היקום החל במה שמכונה המפץ הגדול – אשר אירע לפני כ15- מיליארד שנה. ההתחלה הייתה נקודת אנרגיה חסרת ימדים, עבור דרך פזות שונות של אנרגיה, חלקיקים, כוחות פיזיקליים, היווצרות יסודות כימיים ועד להתגבשות צבירי חומר שהיוו את חומר הגלם למבנים השונים ביקום. כל זה בתהליך בלתי פוסק של התפשטות, או עדיף לומר התנפחות – תהליך הנמשך עד היום ויימשך גם בעתיד. תהליך זה מתבטא היום בכך שצבירי הגלקסיות מתרחקים אחד מן השני, סימן הוא שפעם הם יצאו מנקודה אחת. עובדה נצפית זו, תומכת בתורת המפץ הגדול, אך אין היא ההוכחה היחידה לה.

היקום הוא אינסופי?

תיאוריה אחרת (שלא קיבלה את רעיון המפץ הגדול), טענה שהיקום קיים מאז ומתמיד ושהצפיפות הממוצעת של המסה ביקום אינה משתנה; הגלקסיות מתרחקות אמנם אחת מהשניה, אך מה שקורה הוא שחומר חדש נוצר במרווחים הנוצרים ביקום. אגב, הפיזיקה מקבלת שמסה נוצרת יש מאין, כיוון שסך המסה מתאפס עם אנרגיית הכבידה השלילית של אותה מסה. גם אבולוציית היקום לפי תיאוריית המפץ הגדול, כוללת תהליך היווצרות של מסה/אנרגיה, כך שאין לראות את עובדת היווצרות חומר ואנרגיה, יש מאין, כפירכה.

התיאוריה השוללת את המפץ הגדול אינה מקובלת היום על הפיזיקאים. עם זאת יש להבין את הסיבה בגללה נטו רוב הפיזיקאים ובכללם, אינשטיין ואדינגטון להניח שהיקום הוא אינסופי במרחב-זמן. התחלה שאי אפשר לחקור את מה שמעבר לה ויותר מזה – התחלה של נקודה מזערית עם צפיפות אנרגיה אדירה אשר חוקי הפיזיקה הידועים אינם יכולים לטפל בה, היתה לצנינים בעיני הפילוסופים והפיזיקאים.

הראיות למפץ הגדול

? צבירי הגלקסיות מתרחקים אחד מן השני; האור הנקלט מהם מוסט לאדום ע”פ אפקט דופלר, ממש כשם שצופר מתרחק – גובה הצליל שלו יורד. ההיסט גדול יותר ככל שהגלקסיות רחוקות יותר, כיוון שאנו צופים בעבר – בטרם הואטה המהירות.

? ככל שצבירי הגלקסיות רחוקים יותר כך הם צפופים יותר – כלומר שבעבר הם היו קרובים יותר (אנו רואים אותם עכשיו כפי שהיו בעבר).

? אם היקום לא היה מתפשט – שמי הלילה היו צריכים להיות מוארים באור יקרות מסכום תאורת כל הכוכבים (טענה זו ידועה בשם הפרדוקס של אולברס – על שם האסטרונום שהעלה אותה).

? קרינת הרקע הקוסמית – קרינה אחידה והומוגנית בגלי מיקרו מכל הכיוונים בחלל, אשר נחזתה מראש, כתוצאה הכרחית של המפץ הגדול, לפני למעלה מחמישים שנים, ונתגלתה בפועל ובמקרה לפני למעלה משלושים שנים, על ידי אנשי תקשורת שעסקו בצלחות לתקשורת גלי מיקרו וגילו קרינת רעש אחידה בלתי מוסברת.

? התפלגות היסודות ביקום (כ- 75% מימן, כ- 25% הליום ושאר היסודות כאחוז אחד), מוסברת בדיוק על פי תיאור התהליכים הפיזיקליים שהתרחשו מייד לאחר המפץ הגדול.

? המפץ הגדול הוא גם תוצאה ישירה מתורת היחסות הכללית. אינשטיין שכאמור לא קיבל בזמנו את רעיון התפשטות היקום הוסיף למשוואתו את מה שכינה “קבוע קוסמולוגי”, כדי לתאר יקום אין סופי והומוגני במרחב ובזמן (אגב תוספת זו הייתה שגויה לא רק מבחינה מהותית, אלא גם מבחינה מתמטית, ללמדך שגם גאונים עשויים לטעות, אך הם מודים בטעות לאחר שזו מתבררת להם).

? אפילו לפי הפיזיקה הניוטונית אפשר להבין שהיקום אינו יכול להיות סטטי כיוון שאם כן – המשיכה ההדדית בין מרכיביו תביא לקריסתו, אפילו אם הוא אינסופי ולפיכך המשיכה מכל הכיוונים מתאזנת – מספיקות טרידות קטנות ביותר שיביאו לקריסות מקומיות של צבירי גלקסיות.

היקום הפועם

רעיון היקום הפועם אומר שלפני המפץ הגדול, הייתה קריסה גדולה ולפניה מפץ גדול וכן הלאה עד אינסוף. היקום נמצא כרגע בהתפשטות, אולם יגיע מועד בעוד עשרות מיליארדי שנה, בו ההתפשטות תיעצר עקב המשיכה בין מרכיבי היקום ואז תתחיל התכווצות. ההתכווצות תסתיים בנקודה אחת ואז שוב יהיה מפץ. סימטריה ומחזוריות נחשבים אלגנטיים בפיזיקה, אך גם הסבר זה מעורר את השאלה איך התחיל הכל. בהקשר זה ראוי לציין שאין הוכחה לכך שהיקום ישוב ויתכווץ. בעיה זו מוכרת כיקום סגור לעומת יקום פתוח. בהחלט יתכן שהיקום ימשיך להתפשט לנצח ואז הכל בו יתקרר וכמובן גם החיים שיהיו בו (אם יהיו), ייכחדו. איזה משני התסריטים יקרה? הדבר תלוי בכמות החומר המדויקת ביקום. הכמות כפי שהיא ידועה לנו היום, נמצאת על הסף בין שתי האפשרויות.

תוצר טכנולוגי של יקום אחר

לאחרונה נתפרסם רעיון שהיקום שלנו התפתח מחור שחור שנוצר בתנאים המתאימים במעבדה של תרבות טכנולוגית ביקום אחר. סטיבן הוקינג הסביר לנו מזמן, שיקום יכול להיווצר מחור שחור. כל מסה מעקמת את המרחב שמסביבה. הדגמה ברמה הדו- מימדית מתארת משקולת המונחת על יריעה גמישה. חור שחור הוא בעל צפיפות מסה כה גדולה עד שעיקום המרחב שהוא יוצר – גורם לו לצאת אל מחוץ ליקום שלנו. בתנאים מתאימים, יכול חור שחור כזה ליצור יקום חדש. משמעות הדבר – ואין זה משנה אם החור מלאכותי או לא – שיקומים חדשים נוצרים אחד מתוך השני. אבל שוב – איך התחיל הכל?

יקומים מרובים

היקום שלנו הוא תלת ממדי, הנכרך עקב כבידתו העצמית לכדור ארבע ממדי, ממש כפי שמישור הופך למעטפת כדור. לפיכך, מחוץ ליקום שלנו יכולים להתקיים עוד יקומים רבים כאשר אין לנו כל אפשרות לצפות או להבחין בהם, כיוון שהם מחוץ למרחב של היקום שלנו. תפיסה זו של יקומים מתאימה לתפיסות פילוסופיות ופיזיקליות שונות. נזכיר רק שמסע בזמן מתאים לפי תפיסה מסוימת, למעבר ליקום אחר וזה רעיון שמצא את ביטויו בסיפורי מדע בדיוני רבים.

מדוע אי אפשר להבין את ההתחלה

כל תיאור של התחלת היקום, המפץ הגדול, יקום פועם, על-יקום הכולל יקומים רבים – כולם מסיטים את בעיית ההתחלה אחורה, או מוציאים אותה מגבולות החקירה והחשיבה שלנו, או טוענים לאינסופיות. אין אנו מסוגלים לקלוט את משמעות האינסוף למרות שהוא מהווה תירוץ טוב לבעיית ההתחלה. גם מושג המרחב- זמן קשה לתפיסה וייתכן שבכך נעוצה אי יכולתנו לפתור את בעיית ההתחלה.

סטיבן הוקינג טוען שהמרחב והזמן סופיים, אך חסרי גבולות. אנו תופסים את הזמן הממשי, אך הזמן האמיתי השולט ביקום הוא הזמן המדומה (שורש של מספר שלילי). בזמן הממשי יש נקודה סינגולרית של התחלה, אך בזמן המדומה היא נקודה ככל הנקודות ולכן אין בכלל לדבר על התחלה, על בריאה, או על בורא. אין אנו תופסים כראוי את מושג הזמן – אפילו לא את הזמן הממשי – קל וחומר את הזמן המדומה. אל נשכח שהזמן הוא ממד כשאר ממדי המרחב ואנו חיים ביקום ארבע ממדי (לפחות; הנוספים אינם באים לידי ביטוי ברמת המקרו), אך מסוגלים לנוע רק בשלושה מהם.

תורת היחסות הכללית ומכניקת הקוונטים, מתארות היום את היקום ואת תחילתו במפץ הגדול, בצורה הטובה ביותר, אך אין הן מסתדרות בכל, אחת עם השנייה. בחיפושינו אחרי תורה מאוחדת שתסביר את כל היקום, ואת התחלת ההתחלות, עלינו לזכור שאנו עצמנו חלק מהיקום ואנו מנסים לפתור בעיה שאנו עצמנו חלק ממנה… ומי אומר שחוקי היקום מאפשרים לנו בכלל לפתור בעיה זו בצורה נכונה או בכלל… ניתן אולי לחשוב שאין זה מענייננו לחקור את ההתחלה, כיוון שאין לכך השלכה על הכוחות הפועלים ביקום כיום, אך אם נצליח לרדת לחקר ההתחלה, נגיע גם לתיאוריה המאוחדת שאנו כה שואפים אליה – או להיפך – התיאוריה המאוחדת תסביר לנו את ההתחלה.