עד כמה אנו קרובים להבנת הנקודה שבה החל הכל? המפץ הגדול, כתבה ראשונה בסדרה חדשה של אמנון ז'קונט על הגילויים החדשים באסטרופיזיקה
אמנון ז'קונט
כך זה החל: הזמן הוא 15 מיליארד שנים לפני ימינו. גרעין בודד נסחף בתוך אינסוף שטיבו לא ידוע. מבחוץ הגרעין זעיר למראה ודומה לחלקיקים אחרים שמרחפים סביבו, אבל בתוכו דחוס חומר בצפיפות שקשה לתארה. לפתע, מסיבה שאיש אינו יודע להסביר, פורץ החומר הפנימי את קליפת הגרעין במפץ עצום. כל אבני הבניין של העולם נפלטות בבת אחת במהומה בת טריליוני מעלות צלזיוס. היקום נולד. הזמן מתחיל לתקתק.
היקום כבר בן שנייה אחת, וחלקיקי החומר החדשים מתרחקים מן המרכז במהירות. הטמפרטורה יורדת והחלקיקים הטסים מצטננים מעט ומתחילים להתלכד. אחר שעות אחדות נשלמת צריפתם של כל היסודות הכימיים המרכיבים את היקום, ונפתח עידן בן מיליון שנה שבו הוא רק מתפשט ומצטנן, כמו שלולית מתרחבת. באזורים מסוימים מתגבשים גושי ענק של חומר מותך שהטמפרטורה הצונחת הופכת אותו למוצק. גושים אחרים עוד אוצרים בתוכם גזים פעילים והופכים לכורים ענקיים הפולטים קרינה של אור וחום. אחד העצמים הללו, שלימים ייקרא “שמש”, מספק אנרגיה לשורה של גופים החגים סביבו: כוכבי הלכת, וכדור הארץ ביניהם. גוש שמימי תועה מתיז חלק מכדור הארץ בחזרה אל החלל. הנ תז מתייצב במרחק לא רב ומחזיר בלילות את אור השמש. מיליוני שנים אחר כך, כשיופיע האדם, הוא יכנה אותו “ירח”.
הארץ עדיין אינה מקום שנעים לגור בו. הטמפרטורה בה גבוהה מאוד ומעטה האוויר שמקיף אותה עדיין לא נוצר. החום מפרק את הסלעים הקדומים לגזים, שהבולט בהם הוא מימן גפריתי, אותו גז המעניק לביצים מקולקלות את ריחן האופייני. הכוכב שבו אנו חיים דומה עתה לביצה סרוחה הנעה במעגלים סביב כבשן השמש. אבל באוקיינוסים כבר מתלכדות מולקולות ראשוניות הזוללות את המימן הגפריתי בתאווה. בתמורה הן מחזירות לסביבה יסוד המשנה אט-אט את הרכב האוויר העוטף את כדור הארץ: חמצן.
המולקולות מתרבות וגוועות בהמוניהן בתוך המרק הקדמוני של מים חמים ושפע כימיקלים. אחוז החמצן באוויר גדל. צורות חיים מורכבות יותר מתפתחות: דגים ואחריהם זוחלים, ובהם משפחה אחת משגשגת במיוחד – הדינוזאורים. אלא שלא לעולם חוסן. עוד גוש שמימי מתנגש בכדור הארץ והפעם מעלה ענן אבק שמכחיד את הצמחייה ובעקבותיה גם את החי. הדינוזאורים מתים בהמוניהם והתחרות על הבכורה נפתחת מחדש.
הפעם הטבע מפיק לקחים ובמקום לפתח את הזוחלים לממדי ענק מפנה את הדרך לסוג אחר של בעלי חיים – היונקים. חלקם נשארים במים, אחרים עולים ליבשה, מתרוצצים על ארבע גפיים, מתרוממים על שתיים כדי להגיע אל פירות העצים ומפתחים בשתי הגפיים הקדמיות מיומנויות שמאפשרות להם להפוך פריטים הנמצאים סביבם לכלי עבודה פרימיטיביים: מקלות לרדיית תולעים מחרכים בעצים או אבנים לפיצוח אגוזים וביצים. אחת ממשפחות היונקים עוברת שורה ארוכה של גלגולים עד שהיא הופכת למהות חדשה, דומה לאבותיה ההולכים על שתיים ובה בעת שונה מהם: האדם.
היקום המשתנה
עידן רודף עידן והאדם מאבד חלקים נכבדים מיכולותיו הפיזיות לטובת פיתוחו של איבר אחד מכריע: המוח. בתחילה הוא מפעיל אותו לצורך הגנה עצמית ומציאת מזון, אחר כך הוא פונה לביית צמחים ובעלי חיים, ובשלב מסוים הוא מתחיל לשאול שאלות על אודות מקורותיהם של החיים והעולם. הדת, במידה כזו או אחרת של יצירתיות, מסבירה את הבריאה בשורה של מעשיות. המדע מנסה לספק תשובות מדויקות יותר: אריסטו, למשל, הניח שהארץ היא מרכז היקום ועל כן נבראה ראשונה. 700 שנה אחריו, מציע תלמי מאלכסנדריה דגם דומה, אבל משאיר בו די מקום לעולם הבא ולגיהנום, דבר שהפך אותו מאוחר יותר לחביב הכנסייה הנוצרית.
פריצת דרך מדעית ראשונה מתרחשת במאה ה-16 כשכומר פולני, ניקולאוס קופרניקוס, מניח שהשמש ניצבת ללא נוע במרכז, וכדור הארץ, ביחד עם כל כוכבי הלכת, נעים סביבה במסילות מעגליות. כמאה שנים אחר כך מציץ מדען איטלקי, גלילאו גליליי, במכשיר חדיש – הטלסקופ – ומגלה שסביב כוכב הלכת צדק חגים מספר ירחים-לוויינים. מכאן משתמע שלא כל גוף שמימי חייב להקיף את הארץ במישרין, כפי שחשבו אריסטו ותלמי, ותורת קופרניקוס זוכה לראשונה לאישור תצפית י. עוד כמה עשרות שנים חולפות ומדען אחר, אייזק ניוטון, מגלה את הסיבה לתנועותיהם של הכוכבים: כוח הכבידה (המשיכה) של כל כוכב פועל על הכוכבים הקרובים לו ו”מרקיד” אותם.
עדיין ההנחה השלטת היא שהמערכת הקוסמית יציבה. כל כוכב נמצא במקומו, וכוחות הכבידה ההדדיים דואגים שלא ימוש משם. בתחילת המאה ה-20 פורץ אלברט איינשטיין אל תודעת העולם ובידו תאוריה חדשה – תורת היחסות, המתקנת לכאורה את חוקי ניוטון. בין היתר היא מסבירה לראשונה כיצד אנרגיה הופכת לחומר וחומר הופך לאנרגיה. תהליך הבריאה, שבו הפכו כמויות עצומות של אנרגיה לחומר ולהפך, מהווה יעד צפוי, אפילו מתבקש, ליישום תורת היחסות. אולם משפותחים איינשטיין ותלמידיו בהחלת התאוריה על היקום מתגלית לעיניהם מסקנה מדהימה: היקום אינו יציב כפי שסברו הכל ובראשם ניוטון, כי אם דינמי ומוסיף להתפשט ללא הרף ומי יודע, אולי גם להתכווץ.
איינשטיין אינו אדם נועז מטבעו, ומבין שתי האפשרויות – הכרה באי יציבותו של היקום או החלטה שבתורתו נפלה שגיאה – הוא בוחר בשנייה. כדי להתאים את תורתו למה שנתפש בעיניו כמציאות הוא מוסיף למשוואה שלו איבר מתמטי מלאכותי ומקבל תו רת יחסות מתוקנת המאפשרת את קיומו של יקום יציב לגמרי. אלא שכמה שנים מאוחר יותר, בשנת ,1929 יוצא מדען אלמוני, אדווין האבל, בהכרזה מרעישה: היקום אכן אינו יציב וגם לא עומד במקומו. בעצם, שום דבר גם לא השתנה מאז המפץ הגדול. היקום מוסיף להתפשט.
האסטרונומים חורקים שן. רק כמה שנים קודם לכן נאלצו לבלוע את תיקוניו המרעישים של איינשטיין, ועתה מציע להם יוצא עיירה קטנה במונטנה, שכבר היה בחייו מתאגרף, מרים משקולות ועורך דין, להכריז על היקום כמהות שמשתנה תדיר. הם בודקים את תצפיותיו, עוברים על החישובים שעשה וקוראים בפרוטרוט את המסקנות. לבסוף הם נאלצים להודות: היקום אכן מוסיף להתפשט.
איינשטיין, בהגינותו, מבין שטעה כשניסה לכפות דעות קדומות על התאוריה שהגה. הוא מצר בפומבי על שאיבד את ההזדמנות לבשר על התפשטות היקום ומכנה את האיבר המלאכותי שהכניס במשוואתו: “המשגה החמור ביותר שלי” (My biggest blunder). משנשלף האיבר המלאכותי מן המשוואה, ויושבו הוויכוחים הפיזיקליים והמתמטיים, מתמקדים המדענים בשאלה אחרת: מה יקרה כשהתפשטותו של היקום תיעצר? מה יקרה אם לא תיעצר? משתי האופציות נבחרת זו הסבירה י ותר על פי הניסיון שנצבר באלפי שנות התבוננות אנושית בטבע: כפי שאבן הנזרקת לאוויר עוצרת ממאוצה ואז נופלת בחזרה ארצה, כך היקום יעצור ברגע מסוים מהתפשטותו ואז ישובו חלקיו להתקרב זה אל זה, מונעים בכוח הכבידה שלהם, עד שיצטמצמו שוב לממדיהם ההתחלתיים.
החומר האפל
אלא שבימיה הראשונים של המאה ה-21 נפל דבר. מדידות הוכיחו שהיקום לא רק שאיננו מאט את התפשטותו, אלא אפילו מאיץ אותה, ורבים הסיכויים שבסופו של דבר, בעוד מיליוני שנה, יתפזר לכל עבר. עתה עמדו המדענים אובדי עצות: אם את האטתה של ההתפשטות ניתן היה להסביר על ידי פעולתו של כוח הכבידה, הרי ההאצה מהווה תעלומה בלתי פתירה לכאורה. כדי להאיץ, גופים זקוקים לתוספת אנרגיה, כמו לחיצה על דוושת הדלק במכונית, ובמקרה של היקום – אנרגיה נוספת על זו שהדפה את החלקיקים במפץ הגדול. מהי האנרגיה הזו, הגורמת ליקום להאיץ את התפשטותו? מאין היא נובעת והיכן היא צבורה?
לאיש לא נמצאה תשובה של ממש, וכל מה שניתן להניח הוא שהאנרגיה אינה נובעת מאיזו ליבה מרכזית, אלא נמצאת בכל מקום, נישאת בתוכו של כל חלקיק. נמצא כבר מי שכינה את האנרגיה הסמויה הזו “אנרגיה אפלה” (Dark Energy), וכדי לייצג אותה בתורת היחסות שוב הוכנס למשוואה האיינשטיינית איבר מתמטי מלאכותי, כשמונים שנה לאחר שאיינשטיין עצמו השמיט אותו.
אבל התעלול המתמטי לא פתר את השאלה הפיזיקלית, שעדיין תלויה ועומדת: מה מהותה של האנרגיה האפלה? אחת התשובות לכך מצ ויה במרחק עשר דקות הליכה מתחנת הרכבת של רחובות, בבניין הפיזיקה של מכון ויצמן. פרופ' מוטי מילגרום, סטרופיזיקאי תאורטי, ניזון מתצפיותיהם של אסטרונומים ומבסס עליהם את מסקנותיו. “לפי הדעה הרווחת”, הוא מסביר, “היקום מכיל שלושה סוגים של חומר:
החומר הרגיל, שתורם רק כשלושה או ארבעה אחוזים מצפיפות היקום; 'האנרגיה האפלה', שטיבה אינו ידוע ומהווה כ-70 אחוז מהיקום, ו'חומר אפל' DARK Matter), שמהותו אינה ברורה אך ההשערה המקובלת גורסת שהוא עשוי מסוג של חלקיקים הפולטים קרינה במידה כה זעומה, עד שהמכשור הקיים בידינו היום אינו מסוגל לקלוט”.
במאמר שפרסם ב”סיינטיפיק אמריקן” ממשיל מילגרום את השפעתו של החומר האפל על היקום לפעולותיו של מפעיל תאטרון בובות. החומר הנראה הן הבובות שעל הבמה, אבל מי שמושך בחוטים הם האנרגיה האפלה והחומר האפל.
מילגרום תוקף את הבעיה מכיוון חדש: הגלקסיות, אותן מערכות קוסמיות הדומות למערכת שבה אנו נמצאים – שביל החלב – ושוכנות מחוצה לה, לעתים במרחק רב. “בתחילת שנות השמונים התחלתי לתהות מדוע בעצם גלקסיות נראות כאילו הן מכילות פחות חומר מכפי שהמבנה שלהן מחייב. גם התבוננ ות ביקום מעלה אותה שאלה: בהנחה שחומר ואנרגיה חד הם, הרי כמות החומר שאנחנו רואים במישרין ביקום נופלת בהרבה מן הכמות שתאורטית צריכה להימצא בו. אנחנו מסבירים זאת באמצעות קיומו לכאורה של 'חומר אפל', שאותו איננו מסוגלים לאתר, אבל האם לא תיתכן תשובה אחרת?”.
'התשובה האחרת', על פי מילגרום, היא שחוקי ניוטון אינם מתאימים בהכרח לתנאים השוררים ביקום, מחוץ לכדור הארץ. אם נשוב אל הדוגמה של אבן הנזרקת באוויר, הרי ברור שהאבן מצייתת לשניים מחוקי ניוטון: החוק המגדיר את כוח הכבידה והחוק הקובע כי יש לגייס תוספת של אנרגיה כדי ליצור תאוצה. “החוקים הללו מסבירים בדיוק רב את מעופו של טיל בליסטי ואת תנועתם של כוכבים בגלקסיה שלנו, אך הם מעולם לא נבדקו בתנאיהן של גלקסיות אחרות ובאזורים מרוחקים ביקום”, מסביר מילגרום. “אם יתברר שהם אינם תקפים שם, גם ההנחה שהגלקסיות מכילות חומר אפל תהפוך למיותרת. היות שתצפיות אסטרונומיות מאשרות שהיקום הוא הומוגני, כלומר מכיל אותם חומרים ואותן תכונות בכל מקום שאליו נביט, יוצאשניתן להסיק מכך שגם בגלקסיה שלנו ובחלקי יקום המוכרים לנו אין חומר אפל”.
המרכיב החסר
אם אין חומר אפל בגלקסיות וגם ביקום, כיצד ניתן להסביר את האצת התפשטותו של היקום בניגוד לכוחות הכבידה? “ייתכן שחוקי המכניקה הניוטונית שאנחנו מכירים ושעובדים היטב במערכת השמש או במעבדה פשוט אינם תקפים בגלקסיות וגם לא ביקום”, מציע מילגרום. התוצאה המתבקשת היא שכשהמדובר ביקום יש לבחון מחדש את מושגינו בכל הנוגע לכבידה ולתאוצה, ואם על פני כדור הארץ ובסביבתו נחוצה “לחיצה על דוושת הדלק” כדי לאפשר לחלקיקים להאיץ ולהתגבר על כוח הכבידה, הרי בגלקסיות אחרות, שבהן פועלים חוקי כבידה ותאוצה שונים לחלוטין, תוספת כזו של אנרגיה כלל אינה הכרחית, ולכן גם אין כל צורך להסביר את היעדרה בקיומם של אנרגיה אפלה או חומר אפל כלשהם.
וניוטון? מילגרום אינו נרעש מכך שהוא מערער על החוקים שכל תלמיד תיכון משנן כתורה מסיני. “היו לפחות שני מקרים קודמים שבהם נוצר הכרח להכניס בתאוריה של ניוטון שינויים קיצוניים”, הוא מזכיר. “השינוי הראשון שדרג את התאוריה הניוטונית בהוסיפו לה את תורת היחסות. השינוי השני הוביל אל תאוריית הקוונטים”. לדעתו, המרכיב החסר בתאוריה שלו הוא דבר מה אחר: “הכללה בתוך תורת גג שתיישב א ותה עם תורות אחרות, כמו למשל תורת היחסות”.
ברוח זו, התאוריה שגיבש מילגרום מכונה ,MOND ראשי התיבות של “התאמת הדינמיקה הניוטונית” (Modified Newtonian Dynamics). עדיין נותר לברר במה היא יכולה לתרום להבנתו של תהליך הבריאה. המסקנה המעשית, כאמור, היא שאותו כוח ראשוני שחולל את המפץ הגדול פועל על היקום גם כיום, והנחתנו כאילו קיימים כוחות וחומרים אחרים, מסתוריים, נובעת רק מקוצר ראות.
מסקנה פילוסופית יותר קשורה במעמדו של המדע בימינו. “עד לפני כמאה שנה אנשים חיפשו אמת אבסולוטית. החילוף המהיר של תאוריות שהתרחש במאה ה-20. תורת היחסות הפרטית, תורת היחסות הכללית, תורת הקוונטים, תורת השדות – גרם לכך שכל מדען רציני יסכים היום שאין תורה אבסולוטית ואין גם אף תורה שמתיימרת להגיע לאמת. די לתורות בכך שהן מתקרבות אליה”.
האם יש בשינוי הגישה כלפי האמת המדעית כדי לגרום להיפתחות ביחסו של האדם אל המדע בכלל? מילגרום שולל זאת מכל וכל. “השינוי שתיארתי אינו מתייחס לערכו של המדע כמדריך להבנת החיים, כמו הדת או ההיגיון, ולא מערער את מעמדו כעמוד תווך שעליו האדם בונה את מערכת השיקולים שלו. לפעמים, ב וויכוח בין דת למדע, נשמעת הטענה שאסור להאמין למדע, משום שאינו יודע הכל. זה טיעון דמגוגי. המדע לא יודע הכל, אבל הוא יודע הרבה ומנסה לדעת עוד”.
איפה אלוהים?
אלא שבאופן פרדוקסלי, דווקא קוצר ידו של המדע והתרחקותו מן העמדה המסורתית של כל יודע, מקרב אליו חלק מאנשי הדת. בדף קשר לתלמידי ישיבת הר עציון באלון-שבות המשרתים בצה”ל (www.vbm-torah.org), מטיף הרב יואל בן-נון לעשיית שימוש אובייקטיבי בשכל האנושי גם על ידי אנשים מאמינים: “השכל האנושי נברא על ידי הבורא יתברך שמו – ביחד עם כל רמ”ח האיברים ושס”ה הגידים – ואין לנו דרך אחרת אלא להשתמש בשכלנו, להיעזר בידע שרכשנו בעזרתו ולשלב אותו במהלך לימוד התורה. אם לא נעשה כן, לא נוכל לקיים מצוות תלמוד תורה על פי דרכם של חז”ל. אפשר להעריץ את התורה, לאהוב אותה, להתיירא ממנה, לעמוד דום מפניה, לרקוד איתה – גם בלי שכל, ואפילו בלי לפתוח אותה. אבל כדי 'ללמוד וללמד, לשמור ולעשות ולקיים', צריך להשתמש בשכל שה' נתן לנו”.
ההמחשה שבחר הרב בן-נון לשימוש שיש לעשות בשכל קרובה להפליא לנושא מחקרו של מילגרום: “בטלסקופים מודרניים אפשר לראות בעין ערפיליות (גלקסיות) של כוכבים, המצויות במרחקים עצומים, וניתן גם לחשב את המרחק בינינו לבינן. נוסף על כך, אפשר גם לחשב את המהירות העצומה שבה מתרחקת כל ערפילית כוכב ים מהערפילית שלנו. אלה הן עובדות שאותן ניתן לראות, לבדוק ולחשב. הפרשנות המדעית הנוכחית לעובדות האלה היא שהיקום שלנו כולו נולד במפץ אור ראשוני.
לראשונה בהיסטוריה נוצרה התאמה מדהימה בין הפרשנות המדעית המודרנית ובין פרק א' בספר בראשית.
“אליה וקוץ בה. המדענים מוכיחים בחישוביהם שהמפץ הגדול אירע לפני כ-15 מיליארד שנים, וכך נותרה למאמין המשתאה רק אפשרות אחת: לפרש את הפסוקים הכתובים בתורה שה' נתן כך שיתאימו לעובדות העולות מהעולם שה' ברא! המאמין האמיתי אינו יכול לכפור בעובדות, כיוון שבזה הוא כופר חס וחלילה בכך שה' ברא את העולם הזה שאנו מגלים ורואים. במקביל, המאמין האמיתי גם אינו יכול לכפור בתורה שה' נתן לנו, וגם לא בכך שה' אחד גם ברא את העולם, גם נתן את התורה וגם נטע בנו את שכלנו”.
כדי ליישב את הפערים בין תאוריית המפץ הגדול לסיפור הבריאה התנ”כי, מציע הרב בן-נון להבין “ש'ששת ימים' אינם 'ימים' של 24 שעות, אלא קוד שבו מכנה בורא העולם ונותן התורה עידנים עצומים ובלתי נתפשים”, או לקבל ש”התורה לא באה לבאר תהליכים ותופעות בטבע הבריאה, אלא ללמדנו את מצוות השבת בלבד.
לפיכך, אין שום חשי בות לכך שהמדע מדבר כיום על מפץ אור בראשיתי, בצורה כל כך מתאימה ללשון התורה, וגם אילו המדע היה מתאר טבע שונה לגמרי, לא היה נגרע מן התורה דבר. לפי שיטה זו, אין כל משמעות ריאלית לספירת השנים על פי התורה, ותיאורי הבריאה הם רק דימויים (מטאפורות), שבאו להשריש את רעיון השבת ואת מצוותיה”.
דרושה חשיבה חדשה
נראה שההתאמה בין המדע לדת, שאותה משבח הרב בן-נון, היא חלקית בלבד ורחוקה מלהוות נחמה. עדיין עומד בין השניים הפער הגדול בתפישה, שבזכותו מרשה לעצמה הדת להסביר את רגע הבריאה עצמו, בעוד שהמדע מסוגל לכל היותר לטפל בשניות, בשעות ובשנים שבאו לאחריו. מתי ניתן יהיה להסביר מדעית את אופן היווצרותו של המפץ הגדול ועוד יותר מכך, לענות על שאלת השאלות: מיהו או מהו שחולל אותו?
נראה שכדי להשיב על כך נחוצה חשיבה חדשה, אחרת, כמו זו שחסרה לליאונרדו דה וינצ'י כשהתעקש לבנות מכונת טיסה שתחקה את נפנוף כנפיהן של ציפורים, וכמו זו שבה ניחנו בשפע שני מתקני אופניים מעיירה באוהיו, האחים רייט, כשהבינו שבמקרה זה אין טעם לחקות את הטבע ובכל הנוגע לתעופתו של האדם – העתיד טמון במדחף.
ייתכן גם שהמחשבה החדשה הנחוצה להבנת מהותו של המפץ הגדול אינה רק פיזיקלית או מתמטית. היא עשויה להתחולל בתחום מרוחק לכאורה ולהשפיע על חקר היקום בעקיפין, כמו החשיבה הפוליטית והחברתית שאפשרה את המהפכה המדעית במאה ה-,17 את תיעושם המזורז של חלקים מאירופה במאה ה-,19 או את המרוץ לחלל במאה ה-. 20
באותה מידה, היא עשויה להתבטא ג ם בתחום האינטימי יותר של הבנת האדם את גופו, ובעיקר שכלול ההתמצאות בנבכי המוח ובפעולתם של החושים המופעלים על ידיו. ואולי לכך כיוון סנטיאגו רמון אי קחאל, חתן פרס נובל על גילוי הנוירונים במוח, כשהצהיר: “כל עוד המוח הוא תעלומה, יהיה גם היקום תעלומה”.
באותו הנושא:
