רק תנסה לדמיין את זה. (metamorworks/Getty Images)
כאשר אופים כיכר לחם או צרור מאפינס, מכניסים את הבצק לתבנית. כשהבצק נאפה בתנור, הוא מתרחב לתוך תבנית האפייה. כל שוקולד צ'יפס או אוכמניות בבלילת המאפינס מתרחקים זה מזה ככל שבלילת המאפינס מתרחבת.
התפשטות היקום דומה, במובנים מסוימים. אבל האנלוגיה הזו טועה בדבר אחד - בעוד שהבצק מתרחב לתוך תבנית האפייה, ליקום אין למה להתרחב. זה פשוט מתרחב לתוך עצמו.
זה יכול להרגיש כמו טיזר מוח, אבל היקום נחשב לכל דבר בתוך היקום. ביקום המתרחב, אין פאן. רק בצק. גם אם הייתה מחבת, היא תהיה חלק מהיקום ולכן היא תתרחב עם המחבת.
אפילו בשבילי, אפרופסור הוראה לפיזיקה ואסטרונומיהשחקר את היקום במשך שנים, קשה לתפוס את הרעיונות האלה. אתה לא חווה דבר כזה בחיי היומיום שלך. זה כמו לשאול איזה כיוון רחוק יותר מצפון לקוטב הצפוני.
דרך נוספת לחשוב על התפשטות היקום היא על ידי חשיבה על האופן שבו גלקסיות אחרות מתרחקות מהגלקסיה שלנו, שביל החלב.
מדענים יודעים שהיקום מתרחב כי הם יכולים לעקוב אחר גלקסיות אחרות כשהן מתרחקות משלנו. הם מגדירים התפשטות באמצעות הקצב שגלקסיות אחרות מתרחקות מאיתנו. הגדרה זו מאפשרת להם לדמיין התרחבות מבלי להזדקק למשהו להתרחב אליו.
היקום המתרחב
היקום התחיל עם לפני 13.8 מיליארד שנים. המפץ הגדול מתאר את מקורו של היקום כייחודיות צפופה וחמה ביותר. נקודה זעירה זו עברה פתאום התפשטות מהירה שנקראת אינפלציה, שבה כל מקום ביקום התרחב החוצה.
אבל השם המפץ הגדול מטעה.זה לא היה פיצוץ ענק, כפי שהשם מרמז, אבל תקופה שבה היקום התרחב במהירות.
לאחר מכן היקום התעבה במהירות והתקרר, והוא התחיל ליצור חומר ואור. בסופו של דבר, זה התפתח למה שאנחנו מכירים היום כיקום שלנו.
הרעיון שהיקום שלנו אינו סטטי ויכול להתרחב או להתכווץ היהפורסם לראשונה על ידי הפיזיקאי אלכסנדר פרידמןבשנת 1922. הוא אישר מתמטית שהיקום מתרחב.
בעוד שפרידמן הוכיח שהיקום מתרחב, לפחות במקומות מסוימים, היה זה אדווין האבל שבדק לעומק את קצב ההתפשטות. מדענים רבים אחרים אישרו שגלקסיות אחרות מתרחקות משביל החלב, אך בשנת 1929, האבלפרסם את מאמרו המפורסםשאישר שהיקום כולו מתרחב, ושהקצב בו הוא מתרחב הולך וגדל.
תגלית זו ממשיכה להפתיע אסטרופיזיקאים. איזו תופעה מאפשרת ליקום להתגבר על כוח הכבידה ולהשאיר אותו יחד תוך התרחבות על ידי משיכת עצמים ביקום? ובנוסף לכל זה, קצב ההתרחבות שלו מואץ עם הזמן.
מדענים רבים משתמשים בוויזואל שנקרא משפך ההתפשטות כדי לתאר כיצד התפשטות היקום האצה מאז המפץ הגדול. דמיינו משפך עמוק עם שוליים רחבים. הצד השמאלי של המשפך - הקצה הצר - מייצג את תחילתו של היקום. ככל שאתה מתקדם לכיוון ימין, אתה מתקדם בזמן. התרחבות החרוט מייצגת את התפשטות היקום.
מדענים לא הצליחו למדוד ישירות היכןאנרגיה שגורמת להתרחבות מואצת זומגיע מ. הם לא הצליחו לזהות אותו או למדוד אותו. מכיוון שהם לא יכולים לראות או למדוד ישירות סוג זה של אנרגיה, הם קוראים לזהאנרגיה אפלה.
על פי מודלים של חוקרים,חייבת להיות צורת האנרגיה הנפוצה ביותר ביקום, המרכיבה בערך68 אחוז מכלל האנרגיה ביקום. האנרגיה מהחומר היומיומי, המרכיבה את כדור הארץ, השמש וכל מה שאנו יכולים לראות, מהווה רק כ-5 אחוזים מכלל האנרגיה.
מחוץ למשפך ההרחבה
אז מה נמצא מחוץ למשפך ההרחבה?
למדענים אין עדויות לשום דבר מעבר ליקום הידוע שלנו. עם זאת, יש שצופים זאתיכולים להיות יקומים מרובים. מודל הכולל יקומים מרובים יכול לתקן חלק מהבעיות שבהן נתקלים מדענים עם המודלים הנוכחיים של היקום שלנו.
בעיה מרכזית אחת בפיזיקה הנוכחית שלנו היא זאתחוקרים לא יכולים להשתלב מכניקת קוונטים, המתאר כיצד הפיזיקה פועלת בקנה מידה קטן מאוד, וכוח הכבידה, אשרשולט בפיזיקה בקנה מידה גדול.
הכללים לאופן שבו החומר מתנהג בקנה מידה קטן תלויים בהסתברות ובכמויות כמומיות, או קבועות, של אנרגיה. בקנה מידה זה, חפצים יכולים להיכנס ולצאת מהקיום.חומר יכול להתנהג כגל. העולם הקוונטי שונה מאוד מהאופן שבו אנו רואים את העולם.
בקנה מידה גדול, שהפיזיקאים קוראים להםמכניקה קלאסית, חפצים מתנהגים כפי שאנו מצפים מהם להתנהג ביום-יום. אובייקטים אינם מכומתים ויכולים להיות בעלי כמויות רציפות של אנרגיה. חפצים אינם קופצים ויוצאים מהקיום.
העולם הקוונטי מתנהג כמו מתג אור, שבו לאנרגיה יש רק אפשרות הדלקה-כיבוי. העולם שאנו רואים ומתקשרים איתו מתנהג כמו מתג עמום, המאפשר את כל רמות האנרגיה.
אבל חוקרים נתקלים בבעיות כשהם מנסים לחקור את כוח הכבידה ברמה הקוונטית. בקנה מידה קטן, פיזיקאים יצטרכו להניח שכוח המשיכה הוא כמותי. אֲבָלהמחקר שרבים מהם ערכולא תומך ברעיון הזה.
אחת הדרכים לגרום לתיאוריות הללו לעבוד יחד היאתיאוריית רב-יקומים. ישנן תיאוריות רבות שמסתכלות מעבר ליקום הנוכחי שלנו כדי להסביר כיצד כוח הכבידה והעולם הקוונטי עובדים יחד. כמה מהתיאוריות המובילות כוללותתורת המיתרים,קוסמולוגיה של בריין,תורת הקוונטים של הלולאהועוד רבים אחרים.
בלי קשר, היקום ימשיך להתרחב, כשהמרחק בין שביל החלב לרוב הגלקסיות האחרות יגדל עם הזמן.
ניקול גרנוצ'י, מורה לפיזיקה,אוניברסיטת קוויניפיאק
מאמר זה פורסם מחדש מהשיחהתחת רישיון Creative Commons. קרא אתמאמר מקורי.
