חולשתו של הכוח החלש

ד"ר גלעד פרז מהמחלקה לפיסיקה של חלקיקים ואסטרופיסיקה הראה, שקיומם של יקומים מקבילים שבהם ייתכנו תנאים פיסיקליים שונים – אבל לא שונים מדי – מהתנאים השוררים ביקום המוכר לנו, הוא אפשרי לפחות מההיבט התיאורטי.

דר גלעד פרז - רב יקום
דר גלעד פרז - רב יקום

מאת ד"ר גלעד פרז

"מה היה קורה אילו", היא אחת השאלות העומדות לנגד עינינו תמיד. מה היה קורה אילו ניצחה גרמניה במלחמת העולם השנייה? מה היה קורה אילו חיים ויצמן היה כורת בשנות הארבעים של המאה הקודמת הסכם שלום בר קיימא עם המלך עבדאללה ועם העולם הערבי? מה היה קורה אילו פגשנו, בחלל, יצורים תבוניים מעולם אחר? מה היה קורה אילו ה"ביטלס" לא היו מפרקים את הלהקה?

לרוע המזל, אין לנו יכולת אמיתית לענות על השאלה הזאת. יש מציאות אחת, ועלינו להסתגל אליה. סופרי מדע בדיוני בחרו לעקוף את המכשול הזה בסיפורים על יקומים מקבילים שבהם הכל זהה לחלוטין ליקום שלנו, למעט פרט אחד (למשל, ביקום המקביל, זוג אנשים מסוים לא נפגש ולא נישא). לפי הרעיון הזה, כל החלטה הופכת לצומת שממנו מתפצלים שני יקומים מקבילים. זה רעיון שעשוי להוות נחמה מסוימת, לפעמים, אבל לא יותר מזה. מכאן לא צריך להבין שמקומו של רעיון היקומים המקבילים יכירנו אך ורק בשדות הפנטסיה הנצחיים של המדע הבדיוני. למעשה, ד"ר גלעד פרז מהמחלקה לפיסיקה של חלקיקים ואסטרופיסיקה הראה, שקיומם של יקומים מקבילים שבהם ייתכנו תנאים פיסיקליים שונים – אבל לא שונים מדי – מהתנאים השוררים ביקום המוכר לנו, הוא אפשרי לפחות מההיבט התיאורטי.

עבודתו של ד"ר פרז נבעה משתי התפתחויות תיאורטיות. האחת קשורה לתופעה שהתחוללה ככל הנראה בהיסטוריה הקדומה של היקום שלנו, שהתבטאה בהתפשטות מהירה מאוד של היקום, ומכונה "אינפלציה". מודלים שונים הכוללים את ה"אינפלציה" מובילים לתוצאות, שלפיהן ביקום האינפלציוני נוצרו מעין "כיסים" שהתרחקו זה מזה במהירות עצומה עד למצב שבו הם אינם יכולים לתקשר זה עם זה. במילים אחרות, נוצרו יקומים שונים המתקיימים בעת ובעונה אחת – יקומים מקבילים או רב-יקום.

נקודת המוצא השנייה למחקרו של ד"ר פרז היא העובדה הפיסיקלית הידועה, שהסביבה משפיעה על התכונות הפיסיקליות. למשל, מהירות הקול משתנה לפי חומר התווך שבו עובר הקול. לפי תורת המיתרים, באזורים שונים של הרב-יקום ייתכנו תכונות פיסיקליות שונות למאסות החלקיקים, חוזק הכוחות הבסיסיים ועוד.

ה"פיספוס" הגדול

עכשיו אפשר לחזור לרגע ליקום המוכר לנו, שבו אנו חיים. אחרי שהתרגלנו לרעיון שהיקום מתפשט ללא הרף, הופתענו לגלות שלמעשה, קצב ההתפשטות שלו מואץ. לפני שנים לא רבות התברר, להפתעת רבים, שהיקום מתפשט במהירות גדלה והולכת. התופעה הזאת הובילה להנחה בדבר קיומו של "קבוע קוסמולוגי" הפועל, למעשה, ככוח אנטי-כבידתי. הבעיה היא, שמדידות שונות הראו שגודלו של הקבוע הזה קטן פי 10 בחזקת 120 מהגודל שיוחס לו בתיאוריה. מדובר ב"פיספוס" הגדול ביותר של תחזית תיאורטית בתולדות הפיסיקה, והמסקנה העולה ממנה היא, שהתיאוריה הבסיסית של החלקיקים ו/או של הכבידה פועלת באופן שונה במרחקים גדולים מאוד.

למה זה חשוב? מכיוון שקבוע קוסמולוגי חיובי וגדול יגרום לכך שהחומר ביקום יתפשט במהירות עוד בטרם יתפתחו גלקסיות, שמשות וכוכבי-לכת. במילים אחרות: הוא יגרום לכך שלא יתפתחו חיים, וש"לא יהיה לנו איפה לגור". לעומת זאת, קבוע קוסמולוגי שלילי יגרום לכך שהיקום יקרוס במהירות, ושוב לא יתפתחו גלקסיות, כוכבים וכוכבי-לכת, כלומר, שוב לא יתפתחו חיים. סטיבן ויינברג, שזכה בפרס נובל בפיסיקה בשנת 1979, הציע בשנת 1987 (לפני גילוי ההאצה הקוסמולוגית), שעצם העובדה שאנחנו נמצאים כאן כדי לשאול את השאלה הזאת, מראה שהקבוע הקוסמולוגי הוא קטן.

בתקופת ה"אינפלציה" נוצרו מבנים שונים, או יקומים שונים, שברובם התקיימו קבועים קוסמולוגיים חיוביים גדולים, או שליליים. המקרה שבו התפתח היקום המוכר לנו – שבו מתקיים כנראה קבוע קוסמולוגי חיובי קטן – הוא, לפי התפיסה הזאת, מקרה נדיר מאוד בין טריליוני ניסיונות. גורם נוסף שמייחד את היקום שלנו, שבו התפתחו חיים, הוא קיומו של כוח חלש "חזק". בטבע פועלים ארבעה כוחות יסודיים. החזק שבהם הוא כוח ה"צבע" שממנו נובע הכוח ה"חזק". השני הוא הכוח האלקטרו-מגנטי, השלישי הוא הכוח ה"חלש", והרביעי הוא כוח הכבידה. ביקום שלנו, הכוח ה"חלש" חזק אלפי מונים מהכוח הבא בתור אחריו, כוח הכבידה. מדוע, בעצם, הכוחות האלה אינם שווים בחולשתם? הכוח החלש מעורב בתהליכי הפקת האנרגיה בשמש (היתוך גרעיני), ובלעדיו יסודות כבדים שונים לא ייווצרו ולא יוכלו להתקיים לאורך זמן. לכן, התפיסה הרווחת אמרה שביקום ללא כוח חלש "חזק" לא יתקיימו חיים.

חיים אחרים

אבל ד"ר פרז, רוני הרניק ממעבדות פרמי שליד שיקאגו, וגרהם קריבס מאוניברסיטת אורגון, הראו שביקום שאין בו כוח חלש כלל (שאפשר שהוא אחד ממערך של יקומים מקבילים), ייתכנו בכל זאת חיים וקיום הדומים למדי (מבחינה פיסיקלית) לחיים שלנו, ביקום המוכר. הם בנו מודל שמתחיל את תהליך המיזוג הגרעיני, שבאמצעותו מפיקה השמש את האנרגיה שלה, בדויטריום (השמש "שלנו" מפיקה אנרגיה בתהליך מיזוג של גרעיני מימן). אבל כיצד אפשר לספק לשמש דויטריום בכמות שתספיק "להבעיר" את השמש? ד"ר פרז מציע לשנות לשם כך (במודל של יקום מקביל אפשרי) את היחס הכמותי בין הפרוטונים לפוטונים ביקום הבראשיתי, כך שיתקיימו בו פחות פרוטונים מכפי שהתקיימו ביקום המוכר שלנו, ויותר פוטונים. כתוצאה מכך תגדל משמעותית כמות הדויטריום ביקום המקביל התיאורטי. למעשה, כעשרה אחוזים מהחומר ביקום הזה יהיו דויטריום. לפי המודל שבנו ד"ר פרז ושותפיו למחקר, שמש שמתחילה את תהליכי המיזוג הגרעיני עם 90% מימן ו-10% דויטריום, תפעל ביעילות ותספק אנרגיה לסביבתה במשך מיליארדי שנים.

אותו מודל מאפשר גם את קיומן של סופרנובות (כוכבים מתפוצצים) מסוג מסוים (Ia). סופרנובות הן "סוכני ההפצה" של חומרים כבדים ביקום, והן, למעשה, ספקיות החומר העיקריים החיוניים להיווצרות תנאים שמאפשרים התפתחות חיים.

מחקר תיאורטי זה מאפשר למדענים להבין טוב יותר את צפונותיו של הכוח החלש ה"חזק" הקיים ביקום שלנו, ומציע שמאיץ החלקיקים הגדול, LHC, שהחל לפעול באחרונה במעבדה האירופית לחקר פיסיקת החלקיקים, סר"ן, שליד ז'נבה, יביא להבנת הסיבה ל"חוזקו" באמצעות גילוי של פיסיקה חדשה.

אישי

ד"ר גלעד פרז נולד בישראל בשנת 1970, קיבל תואר ראשון בפיסיקה ומדעי המחשב מאוניברסיטת בר-אילן (1996), ותואר שני (1999) ושלישי (2003) בפיסיקה ממכון ויצמן למדע (בהנחיית פרופ' יוסף ניר). לאחר מכן ביצע מחקר בתר-דוקטוריאלי באוניברסיטת קליפורניה בברקלי, ועמד בראש קבוצת מחקר באוניברסיטת ניו-יורק בסטוני ברוק. בשנת 2008 הצטרף למכון ויצמן למדע.

ד"ר פרז מתגורר במכון ויצמן למדע עם רעייתו, יסמין, ועם בתם רום, שנולדה בשנת 2006. בשעותיו הפנויות הוא אוהב לנגן בגיטרה בס בסגנונות בלוז, ג'ז ורוק מתקדם

באותו נושא באתר הידען

יקומים תאומים

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

63 תגובות

  1. המשך: יקומים מקבילים- משל ללהקת לווייתנים השוחה לה במרחבי האוקייאנוסים ובביטנם מקיימים קהילות של אנשים שלא מתקשרים עם ייתר הקהילות בבטנים של הלווייתנים האחרים לא יודעים על קיומם ואין להם גם היכולת לתקשר איתם. כיצד ינחשו תחילה שהם בבטנו של הלווייתן כיצד יבינו שיש עוד לוויתנים וגם בתוכם קיימים אנשים ?

  2. המשך: ובעיית ההגדרה המדוייקת היא רק הבעייה ההתחלתית ואחרייה נערמות הבעיות הנ"ל ויש את בעיית המעבר בין היקומים. אם עברת ואתה אינך עוד הינך אלא אחר כתוצאה משינוי שחל במעבר הרי שלא עברת. מעבר אמיתי צריך להיות בשלמותך ללא שינוי פיזי ונפשי בלי שינויי זיכרונות ורגשות כי אם חל שינוי כלשהו הרי שאינך עוד אתה ולא חל מעבר.והמעבר תלוי איזו תאוריה מהתאוריות הנ"ל או אחרת שלא כתובה הוא הנכון.מעבר דמוי דלת מסתובבת עם מספר עצום אולי אין סופי או כמעט של דמויי משולשים שווי צלעות ללא בסיס וקודקודיהם כולם מחוברים בנקודה אחת מרכזית היא נקודת הציר- ואתה צריך רק להכנס לאחד התאים המשולשיים הנ"ל להסתובב איתה ולצוץ מעברו השני תוך כדי סיבוב הדלת המסתובבת-ולכשתירצה לחזור הסיכוי שתחזור לאותו יקום הוא קטן אחד חלקי מספר היקומים המקבילים
    – אלא אם כן תמצא שיטה לחיוג כמו בסרט המדע הבדיוני סטאר גייט שתוכל לחייג ליקום מסויים ולהגיע אליו.
    שלא לדבר שעדיין תאוריית המפץ הגדול כעת נימצאת על הכוונת וצצה לה תאוריית היקום הפלזמטי כך שאנחנו עדיין בחיתולים של החיפושים אחר סוד וסיבת הבריאה אם בכלל היתה בריאה…

  3. המשך: מה בעצם מגדיר יקום מקביל ? מה מפריד אותו משלנו ? מדוע הוא יקום אחר ? למה הוא זכאי להגדרה כיקום מקביל ועצם ההגדרה יקום אחר ונוסף על זה המוכר לנו? מדוע הוא לא פשוט המשך של היקום שלנו וחלק ממנו שבו תנאים אחרים שונים במידה זו או אחרת ? מה הם גבולות היקומים ? איך יודעים מתי יקום אחד מסתיים והשני מתחיל ? העובדה שאתה בקוטב וקר לך ובמקביל מישהו נימצא בקו המשווה וחם לו עדיין לא משנה את העובדה ששניהם נימצאים על אותו כדור הארץ.

  4. המינוח יקום מקביל- מבלבל אותי – הוא לא נישמע מדעי ומדוייק – יכולות להיות לו פרשנויות שונות. האם מדובר ביקומים נוספים דומים לשלנו עם שינויים מיזעריים כדוגמת "צרור בלונים עם צבעים שונים" הקרובים אחד לשני וצריך רק לזהות אותם ולמצוא את האפשרות או לבחון אותם מבחוץ או לעבור אליהם ואז מה קורה? האם המעבר משמיד את היקום אליו אנחנו עוברים או משנה אותו ? וכך גם לגבי היקום אותו אנחנו עוזבים? או שמדובר בעל-יקום ענק שמכיל בתוכו אשכולות של יקומים דמוי אשכולות של ענבים שכל היקומים בעצם די דומים כמו הענבים עצמם- ושוב השאלות מקודם לגבי האפשרות להבחין ולעבור אליהם. או האם מדובר בסידרת יקומים דומים כמו התאים בכוורת הדבורים שדומים אחד לשני במדוייק? או האם מדובר ביקומים רחוקים אחד מהשני במרחקים שאנחנו אפילו לא מבינים מעל למספרים האסטרונומיים המקובלים היום . ואולי ישנם יקומים בתוך היקום שלנו הנימצאיםממש מתחת לאפנו מנהלים את חייהם ממש כאן ואנחנו לא רואים אותם ולא מבחינים בהם כי הם כאילו "בתדר" אחר? ואולי ישנם יקומים זעירים כל כך ממש כאן שאי אפשר להבחין בהם? ויש הרבה "או" נוספים… ראשית : כדי בכלל לנסות להתחיל לפתור את הבעיה יש להגדיר נכון אותה בצורה מדעית ומדוייקת כנהוג במדע .ניסוח ערטילאי מעורפל כמו יקום מקביל לא מוליך אותנו לפיתרון- שנית: כל זמן שאנחנו נימצאים בתוך היקום שלנו תרתיי משמע פיזית וחשיבתית בלי משענת חיצונית – כמו שאמר ארכימדס – תנו לי נקודת משען… ובמקרה הזה תנו לנו נקודת משען חיצונית ואז נוכל להתחיל לנסות לפתור את הבעיה לכאן או לכאן. המתמטיקה צריכה לחשוב על נקודת מישען חיצונית מתמטית בתחילה ומשם לנסות להגיע אל הראייה החיצונית האובייקטיבית על הבעייה .

  5. אני לא מבין מה אתה מרוויח בויכוחים האלה. באמת.
    לא רק שאתה לא ניצחת אותי אתה מביך את עצמך כשאתה מתוכח אם מישהו שלא מגיע לרמה שלך
    (כפי שאתה מנסה להציג אותי).

  6. רוח רפאים:
    אל נא תאמר שאינני יכול לעשות משהו שכבר עשיתי.
    כל מי שקורא כאן כבר אמר לך שאתה מקשקש.
    לכולם (אולי מלבדך) ברור שאינך יודע על מה אתה מדבר.
    לכן ניצחתי אותך בוויכוח עליך.
    בכלל – לדעתי אין שום מקום להתווכח על מגיבים אבל במקרה שלך אין מה לעשות מכיוון שמלבד את עצמך אינך מביא שום דבר לדיון. ממש כלום.
    אתה מדבר על דברים שאינך מבין במושגים שאנשים שמבינים אומרים לך שאינך משתמש בהם נכון ואתה זורק לאוויר משפטים חסרי משמעות ופשוט מבזבז את זמננו.

  7. מכאל

    גם בתגובה 56 אתה טועה.

    תענה לי בבקשה על השאלה:
    אתה יכול לדעת משהו שאתה לא מבין?
    אם כן אז אתה מדבר בלי הגיון.

    כדי לדעת 'משהו' אתה צריך קודם כל להבין 'את זה'.
    מכאן שאם אתה 'לא מבין' אז אתה גם לא יכול 'לדעת'.

    כשאני אומר "אני לא מבין את כל התאוריה שאני כרגע עובד עליה"
    זה אומר שאני לא יודע את כל התאוריה (שאותה עדיין לא סיימתי לבנות).
    אבל, זה כן אומר שחלק אני כן יודע, כלומר חלק מהתאוריה אני כן מבין.
    מה שאני מבין אני מנסה להסביר גם לך אבל אתה לא רוצה להבין הגיון.

    במילים אחרות
    אני כן מבין משהו בתאוריה שעליה אני עובד.
    לכן זה הגיוני שאני לא אבין את כל התאוריה בזמן שעדיין לא סיימתי איתה.
    וזה גם כן הגיוני שאני אדע לפחות את החלק המסוים שכבר סיימתי.

    מתברר שאתה לא כזה לוגי כמו שאתה נראה.

    תבין משהו
    אתה לא יכול לנצח בויכוח שבו אני ואתה מתווכחים עליי.
    כמו שאני לא יכול לנצח בויכוח שבו אני ואתה מתוכחים עלייך.
    תנסה להתרכז בעיקרי ולא במשני. או שאל תערב אותי בויכוחים שלך עם כל מיני הכפשות.

  8. רוח רפאים:
    עכשיו אני גם מבין מדוע אינך מבין על מה אתה מדבר: אתה פשוט לא קורא את מה שאתה עצמך כותב.
    לכן גם אינך זוכר שבתגובה 43 כתבת "אני לא מבין את כל התאוריה שאני 'כרגע עובד עליה'".

  9. מכאל
    אני מבין על מה אני מדבר.
    אתה לא רוצה "בכוח" ומתוך "שכנוע עצמי" להבין את מה שלא רק אני אומרים לך.

    יש הגיון בדברי.
    אתה לא רוצה להבין ב"כוח" את ההגיון.

    ותגובה 54 שלך מצדיקה את תגובה 53 שלי.
    מכאן שצפיתי איך תתנהג.

  10. יופי, רוח, אז תפסיק לחזור על דבריך.
    גם לנו נמאס לשמוע איך מישהו שבעצמו אומר שאינו מבין על מה הוא מדבר חוזר וחוזר על אותם דברים שאינו מבין ומצפה שאחרים יבינו אותם.

  11. עדי מכאל נעם
    תקראו את תגובה 49 ותתיחסו אליה (בלי קשר לשמות בתגובה)

    אין לי כוח לחזור על דבריי בפני מישהו שלא מבין על מה הוא מדבר ולא יכול להבין מישהו אחר
    בגלל הבעיה הזאת שלו.

  12. רח רפאים,

    בוא ננסה יחד להבין את המצב:

    הנחת יסוד:
    רח רפאים לא מבין בפיזיקה ומתמטיקה – על כך אין כל מחלוקת, מוסכם וברור כולם.

    כאן אנחנו מגיעים לחלק המסובך יותר: איזה משני המשפטים הבאים, הוא המשכו ההגיוני של המשפט הראשון:

    1) למרות שאינני מבין בפיזיקה ומתמטיקה, אמשיך להגות ולפרסם ברבים תיאוריות פיסיקליות מסובכות תוך שימוש במילים ומונחים בלתי מובנים לי לחלוטין
    2) כיוון שאינני מבין בפיזיקה ומתמטיקה, זה חסר טעם לנסות לפתח תיאוריות בפיזיקה, תוך ביזבוז זמן משווע שלי ושל האחרים.

    אל תמהר, קח את הזמן וחשוב היטב לפני שאתה עונה. אני ממתין.

  13. זה מזכיר לי את האיש שנוסע באוטוסטרדה ושומע בחדשות שבאותה אוטוסטרדה יש איזה משוגע שנוסע בנתיב ההפוך. "אחד?", הוא מסנן לעצמו, "איפה הם חיים שם ברדיו?! כולם!!!)".

    האיש הזה נהרג, כמובן, בתאונה, והיום הוא רוח רפאים.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן