סימולציה מקנה המידה הקטן ביותר ועד ליקום הנראה כולו – המפתח להבנת היקום

כך אמרה פרופ' ליזה רנדל, פיזיקאית מאוניברסיטת הארווארד, באירוע Science in the age of experience שערכה חברת דאסו סיסטמס בבוסטון

פרופ' ליסה רנדל, אוניברסיטת הארווארד. צילום יחצ
פרופ' ליסה רנדל, אוניברסיטת הארווארד. צילום יחצ

"כדי להבין את היקום אנחנו נדרשים לסימולציה מקנה המידה הקטן ביותר ועד ליקום הנראה כולו". כך אמרה פרופ' ליזה רנדל, פיזיקאית מאוניברסיטת הארווארד ומומחית עולמית בתחום הסימולציה, באירוע Science in the age of experience, שערכה חברת דאסו סיסטמס בבוסטון. הכנס יועד להצגת מערכות 3Dexperience המכילות רכיב סימולציה בפני מקבלי החלטות של חברות מוטות מדע. האירוע התקיים במבנה בית הספר לרפואה של אוניברסיטת הארווארד. שתי האוניברסיטאות היוקרתיות הגדולות בבוסטון, הארווארד ו-MIT, כמו אוניברסיטאות רבות אחרות בעולם משתמשות בכלי 3Dexperience.

לדברי פרופ' רנדל, הפיזיקאים משתמשים רבות בסימולציה כדי להבין מה קורה בממדים שבהם לא ניתן לצפות ישירות. "הטבע פועל בקני מידה שונים, אבל ההשפעה ביניהם היא הדדית. במיוחד חשוב לנו להבין איך מה שקורה בקנה המידה הקטן ביותר משפיע על מה שאנו רואים בעולם בקנה המידה האנושי, וכמובן על כל סדרי הגודל עד ליקום הנראה כולו. אי אפשר לתאר את התקרה בלי להבין את הרצפה. אם נתבונן במגדל אייפל מקרוב נראה את הפלדה ואת המסמרים המרכיבים אותו. נלך רחוק מדי, לחלל – לא נראה אותו בכלל".

מהאדם ועד לחלקיק הקוונטי

"בקנה המידה האנושי, האינטואיציה שלנו מונחית על ידי מה שאנו צופים בו, וכך גם קורה בתיאוריות פיזיקליות. חוש הראייה שלנו פועל בתחום האור הנראה של הספקטרום ומצליח לזהות חפצים מקנה מידה של מילימטר ועד לקילומטר. ואולם היקום הפיזיקלי כולל טווח גדול הרבה יותר של קני מידה. אם נרד למטה – קנה המידה עד לגודל של ננומטר נשלט על ידי המכניקה הקלאסית. בקנה מידה זה קוטרו של תא דם אדום כ-7 מיקרון (עשר בחזקת מינוס 6), קוטר מולקולת ה-DNA הוא 2 ננומטר (ננומטר – 10 בחזקת מינוס 9). "

כשיורדים עוד למטה, נכנסים לתחום שבו שולטת מכניקת הקוונטים. קוטר גרעין המימן הוא 5 פיקומטר (עשר בחזקת מינוס 12 של מטר), קוטר האלטקרון שלו הוא 2 פיקו מטר, הקווארק הקל קוטרו 0.1 פיקומטר והטופ קווארק – 10 אטומטר (אטומטר – 10 בחזקת מינוס 18). המדידות של החלקיקים שיוצר מאיץ ההדרונים הגדול בסרן (LHC) הוא כ-10 בחזקת מינוס 19 מטר.

"מעבר לאזור זה יש 16 סדרי גודל שהמדע לא יודע מה יש בהם. התיאוריות גורסות, שבתחום של 10 בחזקת מינוס 32 מטרים כל כוחות הטבע מתאחדים, ובשלב מסוים עוברים למה שנקרא כבידת הקוונטום – תחום שבו החלל והזמן מתפרקים ויש לנו אולי קצף של חלל זמן".

מהאדם ועד ליקום הנראה

פרופ' רנדל אומרת, כי צריך גם לחקור את הדברים הגדולים. קנה המידה של קוטר כדור הארץ הוא 10 בחזקת 7 מ', השמש – 10 בחזקת 9 מ', מסלול כדור הארץ – 10 בחזקת 11 מ', וגודל מערכת השמש הוא 10 בחזקת 13 מ'. קוטר גלקסיית שביל החלב מגיע ל-10 בחזקת 20 מ', ופה אנו עוזבים את קנה המידה התת גלקטי ועוברים לקני מידה קוסמולוגיים, כאשר קוטרו של היקום כאשר נוצרה קרינת הרקע הקוסמית היה 10 בחזקת 24 מ' וכיום אנו יכולים רק לחקור את היקום הנראה, שקוטרו 10 בחזקת 27 מ'.

"אבל היקום שאנו יכולים לראות עדיין רחוק מלהיות שלם. כשאנחנו צופים בגלקסיה כלשהי אנו רואים שהיא מכילה חומר נראה, אבל גם חומר אפל שאיננו יכולים לראותו, אך כבידתו עדיין משפיעה. אנו עדיין מחפשים מהו אותו חומר אפל. יש לכך יסודות במבנה הבסיסי של היקום".

בסרטון שהציגה הראתה פרופ' רנדל סימולציה של היווצרות גלקסיה בשל הפרעה במבנה הבסיסי של היקום והתפתחותה לאורך זמן, כלומר אחד המבנים הגדולים ביקום נוצר כתוצאה מהפרעה בתחום הקטן מאוד. "אנו נעזרים בתצפיות של הלוויין גאיה, שצופה במיליארד כוכבים בשביל החלב. נקבל ממנו מידע רב, שיסייע לנו לשפר את המודלים והסימולציות.

"באמצעות התיאוריות והתצפיות אנו יכולים אפילו ללמוד על אודות ממדים חבויים. ממש בשנים האחרונות אנו יכולים לצפות בגלי כבידה וללמוד על ממד חדש של , שלא הכרנו קודם."

היישום בחיי היום יום

הציבור הרחב מאוד אוהב חדשות בתחום החלל, אבל רבים שואלים האם יש לכך השלכות מעשיות או שכדאי אולי לתת את הכסף לעניים. הדוגמה המוכרת ביותר היא שימוש במכניקת הקוונטים לבניית מערכות ה-GPS שכולנו נעזרים בהן. רנדל נתנה דוגמאות נוספות.

"המדע הטהור מוביל להתקדמות, אך לא תמיד אנו יודעים באילו קני מידה לחפש או מתי להתחיל. האתגרים – הבנת היקום שלנו, ויישומים מעשיים יותר – מחקרים בתחום האנרגיה והאקלים, שיפור איכות החיים וחדשנות במוצרי.

"דוגמה לכך – גילוי הגרפן ב-2005 על ידי גיים ונובוסלוב, שקיבלו פרס נובל ב-2010, שהיום מוצאים לו שימושים רבים, ושכלול נוסף – הצבת שני משטחי גרפן צמודים בהטיה קטנה יוצרת מערכות בעלות תכונות שונות לחלוטין.

עוד בנושא באתר הידען:

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

6 תגובות

  1. צר לי לקרוא תגובות כאלו לכתבה. תת-רמה.

    הכתבה מרתקת ואכן ידועות כל הבעיות האלו שנים רבות, ונחמד לקרוא ולהזכר שהן קיימות מדי פעם רק כדי לגמד את בעיות הקיום שלנו כפרט.

  2. התנועה הראלית אשר מבוססת על מפגש שהיה לעיתונאי ונהג מרוצים חובב בשם קלוד וולריון אשר נקרא ראל – שנפגש עם נציגם של הבוראים שבראו את האדם בהנדסה גנטית – קיבל מסר שנשמע הזוי – הבוראים (אלוהים – אלו שבאו מן השמים )- הצליחו להוכיח מדעית כי היקום הוא לא רק הולוגרפי אלא פרקטלי כלומר שכל חלקיק ולו הקטן ביותר מכיל את כל היקום כולו – שהוא בעצם אינסופי שמשתרע ללא כל גבול ומזה נובע שיש שני סדרי גודל בסך הכל האינסוף הגדול והאינסוף קטן – כל מקום נמצא בכל מקום – אחד בתוך השני עד לאינסוף בשני הכיוונים זאת אומרת שאנחנו מורכבים מממספר עצום של יקומים אינסופיים וגם אנחנו מהווים על כל היקום כולו אבן בניין קוואנטית בגופו של יצור שנמצא ביקום האחר

  3. יש לי דעה לגבי-החומר האפל הרב ביקום, כלהלן: החלל החיצון איננו חלל ממש, כי הוא מלא בפליטות האפלות של החומר שנפלט על ידי-כוכבים מתים שמתפוצצים ומשילים מעצמם כמחצית מסתם. אפשר לראות את החומר האפל בליליות בהירים כאשר הוא חודר באטמוספרה של כדור הארץ ונידלק בגלל החיכוך עם האוויר, שמקובל לקרוא כוכבים נופלים. היות ואין-ספור כוכבים פעילים מתו ופלטו בחלל חומר, לכן החלל מהווה רק חלל חלקי מאד.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן