כיצד נוצר היקום

במשך אלפי שנים, אבותינו הביטו בשמים בתמיהה. מאיך גידולים יבולים ועד למה אנחנו קיימים בעולם הזה ומה קורה כשאנחנו עוזבים. אחת השאלות המטפיזיות הפופולריות ביותר היא מי או מה התחיל את הכל, כלומר. כיצד נוצר היקום. עם הזמן, השיטה המדעית אפשרה לנו להתייחס לחלק מהשאלות הללו. גידולים גדלים מכיוון שהם מקבלים מספיק אור שמש וחומרים מזינים מהאדמה ומהמים. השמים כחולים כי הגלים עוברים באטמוספירה, ואנחנו חולים כי חיידקים תוקפים אותנו. אבל איך נוצר היקום?

במאמר זה אנו הולכים לספר לכם כיצד נוצר היקום ומה היה המקור של הכל.

כיצד נוצר היקום: תיאוריית המפץ הגדול

התיאוריה המדעית הפופולרית והמקובלת ביותר היא תיאוריית המפץ הגדול. כפי שאולי קראתם או שמעתם, המפץ הגדול הוא השם שניתן לתופעה שהתחילה את כל מה שקיים. לפי תיאוריה זו, היקום התפשט במהירות ממצב ראשוני קטן ודחוס מאוד. אבל אין פיצוץ אמיתי, כפי שהמילה "להתפוצץ" מרמזת.

המוח שלך מתפוצץ כשאתה קורא: ליקום אין מרכז, כי לא חלל ולא זמן היו קיימים לפני המפץ הגדול, לכן המקור לא יכול להיות בנקודה מסוימת. כל מה שאנחנו יודעים זה שהיקום ממשיך להתרחב ולהתקרר. יתר על כן, אנו יודעים שגלקסיות מתרחקות זו מזו, והן נעות מהר יותר ויותר (רק גילינו את הגלקסיה הכי רחוקה שידועה עד כה). זה אומר שיש משהו (בלתי נראה ולא ניתן לזיהוי) "דוחף" אותם, וזה מה שאנו מכירים כחומר אפל. למעשה, רק 5% מהיקום הם חומר רגיל (מה שמרכיב אותך, כדור הארץ וכל המבנים הגלויים ביקום), אבל 85% הם חומר אפל ו-10% הנותרים הם אנרגיה אפלה. כלומר, רוב היקום מורכב מדברים שאנחנו לא יכולים לראות או להבין.

קרינת הרקע הקוסמית של המיקרוגל היא הוכחה לקיומו של המפץ הגדול. התגלה בשנת 1965, הוא מתוארך ליקום "רק 380.000 שנים". על ידי מדידת החתימה של קרינה זו, שרידי המפץ הגדול, נוכל לחשב את גילו המשוער של היקום (13.800 מיליארד שנים).

איך נוצר היקום: תיאוריית ההקפצה הגדולה

להפתעתם של הקוסמולוגים, היקום שטוח ואחיד באופן מפתיע. כלומר, במקום חלוקה כאוטית של חומר ואנרגיה, נראה שהכל משתטח ומתפזר בהתמדה, מה שאומר שחייבת להיות איזושהי תופעה שתורמת לו. כאן נכנס לתמונה מה שהפיזיקאים מכנים עידן אינפלציוני, תקופה שבמהלכה יכול להתרחש איחוד זה של חומר ואנרגיה, תוך הומוגנית של היקום כולו.

תיאוריית האינפלציה הוצעה על ידי אלן גות' ב-1981 כדי לנסות להסביר אילו תופעות גרמו למפץ הגדול ולהתפלגות החומר שלאחר מכן. אבל לאינפלציה יש גם חולשות, וכמה מדענים לא חושבים שזה מספיק כדי להסביר את אחידות היקום.

חלופה נוספת לאינפלציה, שהוצעה על ידי הפיזיקאי והפרופסור פול שטיינהרדט מאוניברסיטת פרינסטון, היא מה שמכונה "הקפיצה הגדולה", בדומה ל"הקפצה הגדולה". בראיון למכון לפיזיקה תיאורטית של UAM/CSIC, הסביר שטיינהרדט שלפני המפץ הגדול הייתה תקופה סיסטולית מוקדמת יותר. היקום מתקפל על עצמו ומתרחב שוב, ומסביר בצורה מושלמת תכונות שהוסברו בעבר רק על ידי אינפלציה.

התיאוריה של היקום הסובב או המתנודד

שמו של רוג'ר פנרוז אולי מוכר לך שכן הוא זכה בפרס נובל לפיזיקה בשנת 2020. פנרוז הוא כיום אחד המדענים הנחקרים ביותר על התיאוריה של מקור היקום. הוא הציע תיאוריה לפיה היקום יעבור תקופות של התפשטות והתכווצות בצורה מחזורית. אז עכשיו אנחנו הולכים לעבור הרחבה. כפי שהוסבר במאמר זה ב-The Conversation, ההתכווצות הקיצונית תיקרא ההתכווצות הגדולה והיא תהיה "זהה מבחינה מתמטית למפץ הגדול", שיתרחש לפני ההתרחבות החדשה.

תיאוריית רב-יקומים

אחת הבעיות העיקריות שיש לפיזיקאים בהסברת מקור היקום היא שאין לנו תורת קוונטים של כוח הכבידה, "התיאוריה של הכל". בקיצור, חומר מתנהג אחרת בסולמות קוונטיים (אטומים, חלקיקים יסודיים) מאשר בסולמות גבוהים יותר, ועדיין איננו יכולים להסביר מדוע זה קורה. בסולם הקוונטי, מערכת פיזיקלית קיימת בסופרפוזיציה של מספר מצבים שונים בו-זמנית, רק מראה אחד מהם באקראי כאשר אנו מודדים אותו. דילמת החתול של שרדינגר המפורסמת מסבירה זאת היטב.

תיאוריית הרב-יקומים עשויה להסביר בעיות אחרות שקוסמולוגים גילו כדי להסביר את מקור היקום. לפי התיאוריה הזו, תהיה קבוצה אחרת של יקומים, ושלנו הוא רק חלק קטן מהרב-יקום. כדי שתיאוריה של הרב-יקום תעבוד, עלינו להניח לפחות שישה מימדים (אנחנו חווים רק שלושה), אבל כמה תיאוריות פיזיקליות, כמו תורת המיתרים, מועמדת ל"תיאוריה של הכל", מציעות שיהיו לפחות עשרה ממדים בו זמנית. .

חיים בסימולציה

לבסוף, יש תיאוריה שלא נשללה לחלוטין על ידי הקהילה המדעית, שהוא יכול להיות חי בסוג של מטריקס.

לדוגמה, הקוסמולוג של MIT מקס טגמרק טען בהרצאה ב-2016 לכבוד אייזק אסימוב שהחוקים המתמטיים השולטים ביקום עשויים להיקבע על ידינו, תוצאה של אלגוריתמים שנוצרו על ידי סוכנים אחרים, או אפילו, להפתעה מוחלטת של המוח שלך, בני האדם עצמם הם שיצרו סימולציות בשלב מסוים בעתיד כדי לשחזר את העבר.

ייתכן גם שתרבויות אינטליגנטיות אחרות יצרו את היקום המדומה הזה כאובייקט מחקר, או סתם בשביל הכיף. התיאוריה האחרונה הזו היא כנראה השנויה במחלוקת מכולן, ואין לנו הוכחה שהיא יכולה להיות נכונה, אם כי לא ניתן לשלול אותה לחלוטין.

אני מקווה שעם המידע הזה תוכל ללמוד עוד על האופן שבו נוצר היקום ועל התיאוריות שלו.