פיצוץ בקצה היקום

s6kvida

 

עדים ראשונים לפיצוץ בקצה של היקום


מיהם אותם שני גלים שמסעירים את עולם המדע מניסוי ה"לייגו"? טעימה מהמסע הארוך שעברו מתקופת המפץ הגדול. האם האנושות תצליח למדוד בזכותם ממדים שעד כה רק שיערנו את קיומם? * וגם: כיצד כל זה פותח צוהר ראשון לקשר בין מבנה המקדש למרחב הקודש והשכינה

ד"ר שמעון לרנר, המחלקה להנדסת אלקטרו-אופטיקה במרכז האקדמי לב


לפני יותר ממיליארד שנה, בקצה השני של היקום, התנגשו שני חורים שחורים והתמזגו בפיצוץ אדיר. הד קטנטן חצה את היקום במעטה של גל כבידה והגיע לפני כמאה אלף שנה לגלקסיה שלנו. בראש השנה האחרון (א' בתשרי תשע"ו, בשעה 12:50 אחר הצהריים שעון ישראל) בשעה שכל באי עולם עמדו לדין לפני מלך מלכי המלכים, נרשמה הפרעה בגודל 10-18 מטר, פחות ממאית (1/100) קוטר הפרוטון (החלקיק הזעיר ביותר שאנחנו עוד יודעים להגדיר את גודלו) בשתי מערכות ניסיוניות הממוקמות בארה"ב. הפרעה זו תורגמה בידי מערכות המדידה ל"צליל" קטן ושברירי. הניסוי נקרא "לייגו" (LIGO) ראשי תיבות לייזר-אינטרפרומטר לגילוי גלי כבידה וצפייתם, וכאשר פורסמה התוצאה החיובית הראשונה לפני כשלושה שבועות התרגשה כל הקהילה המדעית לנוכח הגילוי. רבים הכריזו על צוהר חדש שנפתח לחקר החלל, וכבר מדברים בגלוי על פרס נובל למתכנני הניסוי.


כדי להתחיל להפנים את מלוא גודל משמעות הגילוי, נתמקד על רגל אחת ב"ארבע קושית": מהם גלי כבידה, למה כל כך קשה להרגיש אותם, מה בכל זאת מיוחד בהם, ומה הנפקא מינה המדעית מכל זה.


מהם גלי כבידה?


מה היה קורה אילו השמש שלנו הייתה נעלמת פתאום? מלבד העובדה שלא הייתה לנו תאורה, גם המסלול של כדור הארץ, המושפע מכוח הכבידה בין השמש וכדור הארץ, היה משתבש. לקרני האור של השמש (הגלים האלקטרו-מגנטיים) לוקח קצת יותר משמונה דקות להגיע מהשמש עד אלינו. זאת אומרת שגם לאחר שהשמש נעלמת, נמשיך לקבל תאורה במשך שמונה דקות מבלי שנדע את אשר אירע. אותו דבר גם לגבי המסלול. כדור הארץ ימשיך במסלולו שמונה דקות כאילו השמש עוד נמצאת במקומה. הוא עוד לא מרגיש את השינוי בשדה הכבידה. מי שמעביר לו את ה"מידע" ומאותת על השינוי הם גלי הכבידה.


גלי הכבידה לא מופיעים במשוואות של ניוטון (שם התגובה לכאורה אמורה להיות מידית), הם תוצאה של תורת היחסות הכללית של איינשטיין. אף שהמשוואות מורכבות, וחלקן אפילו לא ניתנות לפתרון ללא עזרת סימולציות ממוחשבות, הרעיון עצמו די פשוט. על פי התיאוריה של איינשטיין, שדה הכבידה שאנו מרגישים הוא בעצם עקמומית של כל מארג המרחב-זמן שמסביבנו. "גל" פירושו הפרעה מחזורית. גל כבידה, אם כך, הוא הפרעה מחזורית באותו שדה כבידה שאנו מרגישים. הפרעה בשדה הכבידה פירושה שינוי ממשי במבנה המרחב-זמן המקיף אותנו. בתמונה זו, כאשר עובר דרכנו גל כבידה, כל המרחב שמסביבנו, שבו אנו נמצאים ופועלים תמיד, מתמתח ומתכווץ לשבריר שנייה בלי שאנו ממש מרגישים בכך.


למה כל כך קשה לראות או להרגיש אותם?


הסיבה שהפרעה זו בלתי מורגשת בחיי היומיום פשוטה ביותר - היא פשוט מאוד מאוד קטנה. היא כל כך זעירה וחסרת משמעות, שקשה אפילו לדמיין עד כמה. לא ממש משנה באיזה משל או אנלוגיה נשתמש, המוח שלנו פשוט יסווג אותה תחת הכותרת "קטנה". גם אם ננסה לדבר על גודל של אטום או גודל של פרוטון, המוח שלנו כבר לא מתרשם מהממדים הזעירים. גם כאשר נאמר שבשביל למדוד אותה דיוק המדידה צריך להיות כמו למדוד את המרחק לגלקסיה הכי קרובה בדיוק של עובי שערה, המוח שלנו שוב יתקשה לתפוס כראוי את המרחק העצום עד לגלקסיה הכי קרובה.


קשה אם כך להתפעל כראוי מן ההישג ההנדסי בהצלחת המדידה. נציין עוד שני דברים שאולי יצליחו עוד טיפה להמחיש עד כמה ההפרעה באמת זעירה. הראשונה היא שכדי שהניסוי יצליח צריך לקחת בחשבון את התזוזות הזעירות שנגרמות מהלחץ והדחיפות שאור הלייזר מפעיל על המראה של הגלאי. תופעה שבדרך כלל נחשבת זניחה לגמרי, כאן אי אפשר להתעלם ממנה. בנוסף, צריך להתחשב אפילו בתזוזות שמקורן ברעידות הקוונטיות האקראיות של האטומים של המראות עצמן.


משמעותיים דווקא מפני שלא מרגישים אותם


אם אנחנו לא מרגישים אותם, מה בכל זאת מעניין בגלים האלה? התשובה כאן טמונה בחוסר האינטראקציה שלהם עם הסביבה. שום דבר (כמעט) לא עוצר בעדם. הם עוברים כמעט ללא שינוי דרך כל דבר הנקרה בדרכם. גם כשהם סוף סוף מגיעים לכדור הארץ, אחרי מיליארדי שנים, הם פשוט עוברים הלאה כאילו כלום לא קרה. התווך שבו הם מתקדמים הוא לא בתוך החומר אלא במארג המרחב-זמן עצמו, ובמידה מסוימת אפשר לומר שהגלים בעצמם הם חלק ממארג היקום כולו. הם כמעט לא נבלעים ולא מתפזרים בדרך, ועל כן באופן תיאורטי אפשר להרגיש אותם מקצה העולם ועד קצהו. עובדה זו מקפלת בתוכה את הפוטנציאל הגדול הטמון בהם.


אז למה זה כל כך חשוב?


אמנם הגלים האלה לא משפיעים עלינו בצורה ישירה, אבל התגלית הזאת אכן פותחת עידן חדש בתחום האסטרונומיה. עד עכשיו היינו "חירשים" לצלילים האלה שלוחשים את סודות היקום. יש לפחות שלושה תחומים חשובים שבהם גלי הכבידה יכולים להיות לנו לעזר רב בחקר היקום. נוכל עכשיו להבין יותר את המושגים: חורים שחורים, חומר אפל והמפץ הגדול. בכלים שלנו עד היום אי אפשר לראות חורים שחורים בצורה ישירה. אין אפילו טיפת אור שיכולה לברוח מהם ולספר לנו עליהם. התגלית הזאת היא אחד הסימנים הישירים ביותר שקיבלנו עד היום, שמצביעה בבירור על קיומם של "יצורים" אלו.


התחום השני קשור למבנה היקום והחומר האפל. צר המקום להיכנס בפירוט לכל הנושא הזה, אבל גם כאן מדובר על חומר עם תכונות פיזיקליות שקשה לבחון במכשירי המדידה הסטנדרטיים שלנו. פליטה ובליעה של אור אינן הצד החזק של החומר האפל. גלי כבידה לעומת זאת, הם אחד מהדברים שאולי כן נצליח לראות גם אצל החומר האפל.
התחום השלישי, הוא לעזור בפענוח המפץ הגדול. כשאנו מסתכלים על הקרינה המגיעה אלינו מן המפץ, המחקר מוגבל לנקודת זמן הנמצאת כ-300 אלף שנה אחריו. לפני נקודה זו, אי אפשר לראות. כל הקרינה נבלעת בשלב זה במסך פלסמה שאי אפשר לחדור דרכו. גלי הכבידה כן יכולים לחדור את המסך, ואם נוכל לראות גלים כאלה המגיעים ישירות מן המפץ, נוכל אולי לקבל תובנות מנקודות זמן קרובות יותר ויותר לרגע המפץ בעצמו.


בנוסף לכל זה, העובדה שיש לנו כלי חדש לחקר היקום היא בשורה גדולה בפני עצמו. מן הסתם צפויים לנו תגליות חדשות ותופעות מרתקות שבכלל לא העלינו על הדעת. אין ספק שהתגלית המדעית הזאת אכן ראויה לפרס נובל. לא רק על אישוש התיאוריה של איינשטיין ועל הכישרון ההנדסי המקורי הגלום בה, אלא בעיקר על החזון ועל פתיחת החלון לעתיד.

כשנבנה כאן את הגלאי הבא


במבט אמוני האירוע הזה מהדהד בכמה רבדים. בראש ובראשונה, אפשר להתפעל ולתת שבח על נפלאות הבריאה. אם על שמיעת רעם אנו מברכים "שכוחו וגבורתו מלא עולם" על אחת כמה וכמה באירוע מסוג זה. אמנם יחסית לעצמת הרעם, הצליל שהגיע אלינו הוא קול דממה דקה מן הדקה, אבל זהו ממש "מלא עולם" כפשוטו - תהליך פיזיקלי שהתוצאה שלו מורגשת בכל היקום, הוא נוגע בכל קצות תבל, במרחב ובזמן. אין "מלא עולם" יותר מזה. בעיניי, יש מקום לכוון על כך בברכת "יוצר המאורות".


הרובד השני הוא שבח והודיה לקב"ה על שאנחנו מצליחים בכלל להבין את היקום. בבחינת "שנתן מחכמתו לבשר ודם". מדובר כאן על אירועים שקרו במרחקי זמן בלתי ניתנים לתפיסה, הרבה מעבר לכל דמיון. העןבדה שאנו יכולים לתכנן ניסוי מתוחכם כל כך ועל בסיס תוצאותיו להסיק מסקנות מרחיקות לכת היא פלא עצום.


הסיפור הזה משמש משל נפלא לתפקיד המשכן: הגלאי שנבנה הוא כאמור רגיש ומדוקדק להפליא, מתוכנן לפרטי פרטים. הוא כולל: לייזר מאוד מדויק ויציב, מראות כדוריות מלוטשות בדיוק של מאית (1/100) עובי שערה, צינורות באורך ארבעה קילומטרים, חלל של ואקום נקי וטהור (הדורשות 40 שעות שאיבה כדי להגיע לרמה הרצויה), מערכות מכניות המרגישות כל תזוזה או רעידה בקרקע. כל גרגיר אבק משפיע על התוצאה, תיקון המערכת וכיולה נעשים רק ב"בגדי לבן" מיוחדים. כל שינוי מהתכנון, קטן ככל שיהיה, עלול לשבש את קליטת הסיגנל (האות) ולהרוס את הניסוי כולו. כמו דברי הכוזרי (מאמר שלישי, כג) בעניין מידת הדיוק בפרטים שאנו קוראים בפרשיות הקמת המשכן:


"כבר אמרנו שאין מתקרבים אל האלוקים כי אם במצוות האלוקים, בעבור שהוא יודע שיעורם ומשקלם וזמנם ומקומותם ומה שהוא תלוי באלה הקבלות, אשר בהשלמתם יהיה הרצון והדביקה בעניין האלוקי, כמו שהיה במעשה המשכן אשר אמר בכל מלאכה ממנו: 'ויעש בצלאל את הארון', 'ויעש כפורת', 'ויעש יריעות', ובכל אחת מהם 'כאשר ציווה ה' את משה', רוצה לומר בלא תוספת ומגרעת, ואין בדבר מהמלאכות ההם מה שהוא מסכים לדעתנו ולסברתנו, וחתם בה באמרו: 'וירא משה את כל המלאכה והנה עשו אותה כאשר צווה ה'... ויברך אותם משה'".


המשכן הוא "גלאי הקדושה" שמראה לנו בצורה מוחשית את מציאות השכינה בעולם. כמו שהגלאי מתוכנן על פי מפרט מדויק, כך גם המשכן. יתר על כן, לפני מאה שנה ישב אלברט איינשטיין במשרד או בספרייה, ושקד על משוואות תורת היחסות. מתוך חקירתו השכלית בלבד הוא השתכנע בקיומם של גלי הכבידה מבלי שהיה לו כל סיכוי לראותם (ספק רב אם הוא האמין שאפשר יהיה לראות אותם אי פעם). כך גם לגבי קדושה. התורה היא "ספר התיאוריה" שלנו. אנו מאמינים שיש קדושה בעולם גם כאשר אין משכן ואין מערכת ניסיונית שיכולה להראות לנו את הקדושה. גם כשאין אנו רואים את הכוהן הגדול יוצא מבית קודשי הקודשים ואת עשרת הנסים שנעשו לאבותינו בבית המקדש, אנו משוכנעים שהשכינה נמצאת בתוכנו.


ומכאן אל הלקח האחרון: במשך מאה שנה לא יכולנו לגלות את גלי הכבידה. מדענים בכל רחבי העולם שברו את הראש שוב ושוב לנסות להעלות בדעתם רעיונות מקוריים, מטורפים יותר ומטורפים פחות, כדי לגלות את התופעה. הניסוי האחרון המוצלח הוא פרי עמל של יותר מארבעים שנה, השקעה בת יותר ממיליארד דולר, ואינספור שעות עבודה של אלפי מדענים מעשרות מדינות שונות. הוא נבנה על המון ניסיונות קודמים, פחות מוצלחים, להשיג את אותה תוצאה. חלק מאותם ניסיונות נועדו מראש לכישלון ובוצעו רק כדי ללמוד איך אפשר יהיה להשתפר בהמשך. מאות מאמרים ועשרות עבודות דוקטורט נכתבו רק כדי לנסות לחשב איך צפוי הסיגנל (האות) להיראות ביום שבו אולי נזכה לראות אותו. זו צריכה להיות מידת התשוקה שלנו לראות את הקדושה בעולם ולגלותה. איננו יכולים לנוח או להתייאש עד אשר נראה עין בעין "איה מקום כבודו".

 

אולי יעניין אותך גם

כתבות אחרונות

Prev Next
יש לך כנפי טיס

  אשר בן אבו חוגג...

חברים של הים

  איך מתמודדים עם סכנות...

הפרסום בעולם קטן עובד

האתר החדש של עולם קטן

לפרסום באתר או בשבועון

This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 

מקום בעולם - מגזין הנוער מבית עולם קטן

לאתר מקום בעולם

שירות לקוחות מגזין - ok@okm.co.il 077-662190

הירשמו לניוזלייטר

וקבלו את גיליון "עולם קטן" במייל הרבה לפני כולם