פרק ב', המשך – על גלקסיות ספיראליות, גרביטציה ומסה אפילה

הערה - חלק ממסקנות הכותב הינם בתחום ההשערה, ואין לראות בכך דעה מדעית מקובלת או דעת האתר בפרט.

בחלק הראשון של מאמרי :- "על גלקסיות ספיראליות, גרביטציה ומסה אפילה" טיפלנו בתנועתן של הגלקסיות הספיראליות וראינו שהמשואה שאמורה לבטא את תנועתן, שהיא:-

אינה מראה על שוויון ולמעשה צד ימין של המשוואה, הצד הצנטריפוגלי גדול פי עשר מצד שמאל- הצד הגרביטציוני.

הניסיון לפתירת הסיבה לאי השוויון המובע במשוואה נעשה בשלוש גישות:-

גישה ראשונה:- אחד או יותר מן האיברים המופיעים בנוסחאות עלול להיות שונה.
כלומר:-
הגדלת מסת הגלקסיה M1 פי עשר,
הקטנת R - מרחק הכוכב ממרכז הגלקסיה פי עשרה,
הגדלתו למרחקים גדולים של קבוע הגרביטציה G פי עשרה,
אפשרות נוספת- M2 (הבדלים אפשריים בין מסה גרביטציונית ומסה תאוצתית)
אפשרות הקטנת המהירות V פי שלושה.!

גישה שנייה:- הנוסחאות עצמן עלולות להיות שונות.
כלומר:-
נוסחת גרביטציה שונה במקצת, שתוסיף לגרביטציה במרחקים גדולים,
תיאורית ה MOND המשנה את החוק השני של ניוטון בתאוצות זעירות.

גישה שלישית:- מהות ההנחה שאמור להיות שוויון, עלולה להיות מוטעית.
כלומר:-
יתכן והסיבה לסבוב הגלקסיות הספיראליות היא אחרת ולא גרביטציה.

עד כאן, למעשה, כל הרעיונות שיש בהן פוטנציאל להסברת אי השוויון בתנועת הגלקסיות הספיראליות .
ברור לנו שרוב הרעיונות הנ"ל מוטעים. אומנם הם נכונים, מתמטית, אך לא בהכרח מתאימים ליקום שלנו. אבל, ברור לנו גם, שאם לא טעינו בגישות שלנו, אזי, לקחנו את כל האפשרויות לפתרון, ולכן:-

לפחות אחת מכל האפשרויות המופיעות כאן נושאת בתוכה את הפתרון!

מי מכל הפתרונות הנ"ל הוא העדיף?

כל אחד מקוראיי המאמר יכול לבחור את הפתרון שלו. ואומנם, היה מעניין לראות את הדעות שהובעו ע"י מאזיניי ההרצאה שניתנה ע"י כותב המאמר במצפה הכוכבים בגבעתיים באותו נושא בתאריך 10.5.2007. ובכן, בנוסף לאוהדי המסה האפילה והמקובלת, רבים היו אוהדים לתיאורית ה MOND של פרופ' מילגרום ופרופ' יעקב בקשטיין. אולם היה מעניין לראות שאצל רבים התקבלה האפשרות לשינוי קבוע הגרביטציה G והגדלתו למרחקים גדולים, כדרך לפתרון אי השוויון. בנוסף, הציע משתתף בשם מנחם דרך נוספת לפתרון והיא שיתכן והפתרון הוא לא ביכולתו של הגזע האנושי, ממש כמו שחפרפרת תתקשה להבין מה משמעות הירח. רעיון מעניין בזכות עצמו. רעיון מעניין נוסף ניתן ע"י יגאל, לתת לכל חלקיק חומר, גם את תכונת הגרביטציה וגם את תכונת הדחייה . שילוב של שתי נוסחאות לגבי תכונות אלה, יכול להסביר את תנועת הגלקסיות ואף להסביר את התפשטותו המואצת של היקום. שוב רעיון מעניין!

כל אחת מהדרכים הללו היא בעלת יתרונות וחסרונות, וזכותו של כל קורא לבחור לו את הגישה העדיפה עליו. יש לזכור שוב שההישג העיקרי במאמר הוא שאחת מכל האפשרויות לפחות שהוצעו בשלושת הגישות היא האפשרות נכונה.

גם לכותב המאמר יש את הבחירה שלו , והקוראים מוזמנים להביע דעתם עליה.

שלושה נתונים חייבים להוביל את הקורא לפתרון.
א. הידיעה שהיקום מתפשט בצורה מואצת
ב. הידיעה שגרביטציה כל שהיא תפריע לנו במציאת הפתרון.
ג. ההחלטה השרירותית שלא מדדנו היטב את הנתונים.

כבר עתה קיימת בגרביטציה הבעיה החמורה שאינה יכולה להסביר את התפשטותו המואצת של היקום ומחייבת אותנו להוסיף אנרגיית דחייה ליקום שמחויבת להיווצר מתוך הריק. הגדלת הגרביטציה, אם ע"י הוספת מסה אפילה, או ע"י הגדלת קבוע הגרביטציה העולמי תגרור החמרה בקושי להסביר את התפשטותו המואצת של היקום. שינוי דרסתי בשוויון בין מסה תאוצתית למסה גרביטציונית גם הוא לא מקובל עלי בגלל השרירותיות שבדבר והכשל שהדבר יגרום עם תורת היחסות .

גם הגישה השנייה, המשנה במקצת את הנוסחאות לוקה לפחות חלקית בחסר,

שנוי נוסחת הגרביטציה של ניוטון כך שתגדיל את הגרביטציה למרחקים גדולים כמו במאמר הקודם שכתבתי בנושא :- "הצעה לנוסחת גרביטציה חילופית- תרגיל מחשבתי", שוב תקשה עלינו בהסברת ההתפשטות המואצת של היקום. גם היווצרותה של גרביטציה יש מאין, מהווה כשל הגיוני לפתרון מעין זה.
ואילו שנוי החוק השני של ניוטון בתיאורית ה MOND היא יותר מאשר נועזת. להחליט ש:-
שונה בתאוצות זעירות הוא השערה שקשה לי לקבל אותה אף על פי שהיא מביאה לתוצאות טובות בפתרון אי השוויון, (כמו גם שאר האפשרויות).

נותרה לנו הגישה השלישית .

ואמנם, יתרונה הוא בכך שהיא לא מחייבת אותנו להסכים שלא מדדנו טוב. עלינו רק למצוא דרך אחרת במקום הגרביטציה להסברת סיבוב הגלקסיות הספיראליות. כך נוכל להמשיך ולהניח שהמדידות שבצענו אינן מוטעות.

מכאן שהמפתח לכל פתרון אפשרי יהיה טמון בגרביטציה! כלומר, עלינו למצוא הסבר לגרביטציה שיהא שווה למה שנוסחת ניוטון מציעה במרחקים קטנים אך במרחקים גדולים היא תקטן כך שלא תשפיע על התפשטותו המואצת של היקום, ובמקומה יכנס כוח אחר שיסובב את הגלקסיה.

האם פתרון מעין זה קיים?

את הרעיון לפתרון נתנה גישת ההסבר לגרביטציה של ג'ורג' לואי לה סאז'.

גרביטציה אחרת

נתחיל עם זה שניוטון עצמו היה בטוח שהגרביטציה פועלת בעזרת חלקיק סוכן שמבצע את עבודת המשיכה. במילים שלו הוא אמר:-

" מי שחושב שגרביטציה לא נעשית בעזרת חלקיק סוכן הוא אישיות לא פילוסופית."

אבל הוא גם הוסיף שהוא לא יודע כיצד זה נעשה.
את המשימה של הסבר מהות הגרביטציה לקח על עצמו מדען שלא רבים מכירים אותו בשם ג'ורג' לואי לה סאז'. מדען זה חי במאה השמונה עשרה. הסברו של לה סאז' הנ"ל הוא פשוט לחלוטין:-

היקום מלא בחלקיקים זעירים הנמצאים בכל מקום ומקום ביקום ונעים מכל כיוון לכל כיוון ופוגעים בכל גוף הנמצא בסביבתם. אם נמצא גוף בודד במרחב אזי עוצמת החלקיקים הפוגעים בו מכל כיוון מתאזנת והגוף לא ינוע, אולם אם נניח שני גופים במרחב זה לצד זה, אזי כמות החלקיקים הפוגעת בגופים מכיוון התווך שביניהם קטנה מהכמות החיצונית וזה יגרום להיווצרות תנועה של הגופים אחד לקראת השני שזה מעין כוח משיכה. קל להוכיח את העובדה שבהסבר זה ה"כוח" הנוצר פרופ' למכפלת המסות ופרופ' הפוך לרבוע המרחק.
כלומר:-

שימו לב שעל פי גישתו של לה סאז' הגרביטציה אינה תכונה של החומר וגם לא של המרחב אלה נובעת מהתנע של חלקיקים זעירים הנעים במרחב.
עד כאן מה שאמר לה סאז' הנ"ל.

כותב המאמר, ללא שום קשר ללה סאז' הנ"ל פיתח את גישת החלקיקים לגרביטציה, אך המשיך לפתח אותה בכוונים נוספים.

אם אנו מחליטים שהיקום מלא בחלקיקים היוצרים את הגרביטציה אזי אסור להתעלם מן העובדה שחלקיקים אלה הנעים מכל מקום לכל מקום הם למעשה גוף גזי אדיר, ובתור שכזה, כמו בכל גוף גזי, אנו יכולים להגדיר את הטמפרטורה של הגוף הזה (2.73 מעלות קלווין) לחצים שונים בגוף זה ומהירות גלים בגוף זה- C . בצורת מבט כזאת ניתן להגיע אף לגבי גודלו של החלקיק שהוא בסדר גודל של 10 בחזקת מינוס 37 גרם. גישה זו של כותב המאמר נקראת על ידי המחבר:- "תיאורית היקום הפשוט".

אם כך הדבר, אזי הסברו של לה סאז' לוקה בחסר כי הוא לא לוקח בחשבון את התנגשות החלקיקים בינם לבין עצמם כמו בכל גוף גזי. אם החלקיקים העוברים בין שני הגופים מתנגשים עם חלקיקים אחרים שמגיעים מן המרחב, אזי, הם הופכים להיות אקראיים ואינם נושאים יותר שום מידע רלוונטי על הגרביטציה. במקרה זה חוק הגרביטציה העולמית לא יקבל את הנוסחה של ניוטון אלא נוסחה קצת שונה, נוסחה הקשורה גם בדרך החופשית הממוצעת של החלקיקים ביקומו של לה סאז'. כלומר, ככל שהמרחק בין המסות גדול יותר, קיים סיכוי רב יותר להתנגשויות בין חלקיקים והגרביטציה תלך ותעלם.

אם נסמן ב את הדרך החופשית הממוצעת של חלקיק ביקום פשוט אזי (ללא הסבר), העובדה הזאת תשנה את נוסחת הגרביטציה של ניוטון לצורה:-

מכיוון שהדרך החופשית היא בסדר גודל של אלפי יחידות אסטרונומיות,
קל לראות שבמרחקים קטנים מאד הנוסחה תקבל את צורת נוסחת ניוטון,
כי אז: שואף לאפס , ולכן שואף לאחד.

נותרנו כעת עם יקום מלא חלקיקים אך ללא גרביטציה כמעט לחלוטין במרחקים גדולים , לדוגמא אלה של הגלקסיות. אז מה אמור יהיה לסובב את הגלקסיות ביקום חסר כוח גרביטציה כזה. ובכן, את הפתרון יש למצוא דווקא בתוספת האדירה של החלקיקים שהוכנסה להסבר מעין זה. חלקיקים אלה הנעים מכל מקום ולכל מקום ומתנגשים ביניהם מהווים, כפי שהסברנו לעייל, גוף גזי אדיר. אם כך אין סיבה שלא יהיו בו, כמו בכל גז, נקודות עם לחצים שונים שיגרמו סביבם לרוחות ומערבולות. כלומר נוכל להסתכל על הגלקסיות כאברים שבהם הלחץ כלפי מרכזם יהיה שונה מהלחץ באזורים חיצוניים. אפשרות לכך יכולה להיות הבדלים זעירים בטמפרטורת הרקע של היקום באזורים שונים של מרחביי הגלקסיות. כוחות כאלה ייצרו בקלות את סבוב הגלקסיה ואף את ענני הגזים המקיפים אותם. כוח זה לא יפעל על פי רבוע המרחק כי אם על פי הפרשיי הלחצים בסביבה הקרובה לו ולכן התפלגות המהירות בגלקסיה תנבע מחוקים אחרים ותהא תואמת יותר את המצב בשטח.

דבר נוסף שיש לשים לב שאומנם בפתרונינו אין לנו צורך במסה אפילה, אבל יש לנו לעומת זאת כמות אדירה של מסה- חלקיקי חומר, חומר נורמאלי, בריוני, ללא תכונות מיוחדות וקסומות כמו אלו של המסה האפילה.

אם כך קיבלנו הסבר ש:-

א. מסתמך על המדידות שלנו ואינו דורש מאיתנו להחליט שלא מדדנו טוב.
ב. מסביר את הגרביטציה הקיימת עד למרחקים של מערכת שמש בודדת.
ג. מבטל את הגרביטציה כמעט לחלוטין במרחקים גלקטיים ובין גלקטיים.
ד. מסביר את התפשטותו המואצת של היקום, גם זו המואצת, ללא צורך באנרגיה אפילה.
ה. מסביר היטב את תנועת הגלקסיות ע"י הכנסת כוח אחר הנוצר מהפרשי לחצים במרחב החלקיקים שבין הגלקסיות.
ו. העידוש הגרביטציוני יוסבר גם ע"י הגרביטציה אך גם בצורה של עיוות כתוצאה ממעבר קרן האור המגיעה מכוכב מרוחק בגלל תנועתו באזורים בעלי לחץ שונים. מעין תופעה של "פאטה מורגנה"
אולם אין להתעלם גם מקשיים שנוצרים מהסבר זה והדורשים דיון נוסף:-

ז. נוצרה בעיית חיכוך כתוצאה ממציאותם של חלקיקי היסוד במרחביי החלל. חיכוך זה יהיה זעיר אם נסכים לקבל שהדרך החופשית הממוצעת תהיה בסדר גודל של שנות אור. יש להבין שבנוסף לגרביטציה ולחיכוך פועלת בשטח התפשטות היקום המואצת שעשויה לשמור את המשך הסיבוב של גופים קוסמולוגיים.
ח. "תיאורית היקום הפשוט" מפשטת את היקום מהרבה בחינות אך יש בה משום חזרה חלקית אל האתר הידוע ויש לבחון אם היא סותרת את ניסוי מיכלזון- מורלי.
ט. מסה תאוצתית ומסה גרביטציונית שונות במקצת כך שתמיד מסה גרביטציונית קטנה יותר. אך ההבדלים יהיו משמעותיים רק לגביי מסות צפופות מאד.
י. נוצרה בעיה של צורך בשינוי תורת היחסות הכללית המבוססת על הזהות בין המסה התאוצתית והמסה הגרביטציונית.
יא. המפץ הגדול לא יכול היה להתחיל עם נקודה סינגולארית כי אם בגוף נפחי בעל גודל מסויים.
יב. יש לבדוק אם הגופים הצפופים ביותר יוכלו להיות חורים שחורים במשמעותם.
יג. כנראה שמהירות האור משתנה. חישובים שנעשו ע"י כותב המאמר מראים שהמהירות אמורה לקטון בסדר גודל של ס"מ אחד לשנייה בשנה. שוב , זאת גישה שנוגדת את קביעות מהירות האור על פי תורת היחסות.

לסיכום

השתמשנו בשלוש גישות לפתירת בעיית אי השוויון הנמצאת במשוואת תנועת הגלקסיות הספיראליות:-

גישה ראשונה:- אחד או יותר מן האיברים המופיעים בנוסחאות עלול להיות שונה.
גישה שנייה:- הנוסחאות עצמן עלולות להיות שונות.
גישה שלישית:- מהות ההנחה שאמור להיות שוויון, עלולה להיות מוטעית כלומר הגרביטציה לא מסובבת את הגלקסיה הספיראלית.
הפתרון שבחר כותב המאמר הוא בשילוב של שני שינויים:-

א. הגישה השלישית של מציאת כוח אחר להסברת סיבוב הגלקסיות הספיראליות – כוח הנובע מלחץ.
ב. ובנוסף שינינו את נוסחת ניוטון לנוסחה חדשה הגורמת לאיבוד מהיר יותר של גרביטציה במרחב ומותירה את המרחב ללא כוח גרביטציה למרחקים גדולים.
ג. את סיבוב הגלקסיות הספיראליות יש להסביר בהפרשים זעירים של לחצים בחלל.

הסברים אלה אינם דורשים אנרגיה אפילה להסברת התפשטות מואצת של היקום וגם לא מסה אפילה ומוזרה.
הסברים אלו דורשים רק להאמין במה ש 99.9% מהמדענים לא ירצו להאמין והוא, שהתפוח שנפל על ראשו של ניוטון הוא תופעה מקומית ולא תופעה בין גלקטית עד לקצה היקום.

נא להגיב בעדינות!