החקירה המדעית מובילה אותנו לתשובות לשאלות המהותיות ביותר שאנחנו יכולים לשאול כמו, כיצד נוצר היקום? מהו המפץ הגדול? מה קרה לפניו? איך נוצר משהו מהכלום? מה יש מחוץ ליקום? האם יש יקומים מקבילים? המציאות המסתורית שלנו מלאה בשאלות מרתקות ואנחנו מנסים לפתור אותן אט אט לאורך מסע הגילויים המדעי. כך אנו מתקרבים צעד אחר צעד  לעבר הבנה מלאה של היקום שלנו וכיצד הוא נוצר. ברוכים הבאים לקיצור תולדות היקום!

ביום שני, 17.3.14 בשעה רבע לחמש שעון ישראל שודרה מסיבת עיתונאים שערכו קבוצת חוקרים מאוניברסיטת הרווארד, כדי להודיע על אישוש ניסויי ראשון לגלי כבידה ולתיאוריית היקום האינפלציוני. אם התוצאות שלהם נכונות, זהו אישוש ישיר ראשון לכך שהיקום עבר התפשטות מואצת שבריר שניה לאחר המפץ הגדול, לפני כ- 13.8 מיליארד שנים. אם עוד מעבדות יצליחו לחזור על התוצאות הדרמטיות הללו אפשר יהיה להכתיר את התגלית הזו כחשובה באותה מידה כמו גילוי חלקיקי ההיגס (המכונה חלקיק האלוהים) אשר התגלה ביולי 2013. מיותר לציין שבמקרה כזה, פרס נובל יוענק גם לקבוצת החוקרים הזו.

אז מה כל כך חשוב בגילוי הזה?

בעזרת הפיסיקה אנחנו מנסים להבין מהי המציאות שאנו חיים בה. אט אט אנו חושפים את חוקי הטבע היסודיים שיצרו את המציאות והיקום סביבנו ושעל פיהם הם מתנהלים. כפי שאלברט אינשטיין ביטא זאת "אני רוצה לדעת כיצד ברא אלוהים את העולם הזה.. אני רוצה לדעת מה חשב הבורא, השאר הם פרטים".

אינשטיין לא האמין באלוהים מתערב, כזה שאכפת לו ממה שאנו עושים ואף לא בישות תבונית אינסופית. אלוהים מבחינתו זהו שם כולל לכל היקום ולכל חוקי הטבע וכן למסתורין ולנשגבות שהוא הרגיש כאשר חקר את האינסוף. נשגבות שאנו יכולים רק לנסות ולגעת בה בעזרת מוחנו הסופי. ובאמת, כאשר אנו חוקרים מהי המציאות אנו מגלים חוקי טבע מכאניסטיים, ללא צורך בשום התערבות תבונית. אנו מגלים גם עד כמה המציאות מוזרה יותר מכל דמיון והמצאה אנושית. ככל שחוקרים את חוקי הטבע יותר לעומק הדברים הופכים למסתוריים יותר והזויים יותר, ממש כאילו חיי היום יום שלנו אינם משקפים כלל את המציאות האמיתית שאנו בתוכה. כמו אנשים החיים במערה וחושבים שהיא כל העולם כולו וברגע שהם מעיזים לצעוד החוצה מהמערה, הם מגלים עולם חדש ומוזר שלא היו מודעים לו, עולם שסובב את המערה ושיצר אותה. כך אנו מרחיבים, בעזרת הפיסיקה והמדע ,את המציאות שלו ויוצאים ממערת חיי היום יום שלנו לעבר המציאות האמתית שאנו חיים בתוכה ושממנה נוצרנו.

הנשגבות הזו שאינשטיין דיבר עליה מתבטאת לא רק במסע לאורך מחילת הארנב לעומקי המיסתורין העופפים אותנו אלא גם בחשיפת ההרמוניה והיופי השוררים בין חוקי הטבע. יופי כזה יתבטא למשל בתיאוריה של הכל. רבים מהפיסיקאים מניחים שבבסיס נגלה תיאוריה שתאחד את כל החומר והאנרגיה, כוחות הטבע וחוקי הטבע לכדי מהות אחת הנשלטת בעזרת תיאוריה אחת שלמה - התיאוריה של הכל. עד כה במסענו הפיסיקלי נראה שהממצאים תומכים בכך שאכן יש תיאוריה מאחדת שכזו. אנחנו עדיין לא יודעים מהי, אך יש כבר התקדמות עצומה ותובנות מופלאות לגבי מה אמור להיות בתיאוריה שכזו. כפי שהסברתי בפוסט שדות היגס לנצח - בחיפוש אחר הסימטריה האלוהית ההרמוניה הזו מתוארת על ידי סימטריות. אנו מוצאים שסימטריות מסוגים שונים מונחות בבסיס חוקי הטבע ובזכותן ובזכות שבירת הסימטריות הללו היקום נראה כפי שאנו רואים ולא אחרת.

גם מציאת חלקיקי ההיגס לפני כשנה וגם גילוי גלי הכבידה ואישוש תיאוריית היקום האינפלציוני עליהם התבשרנו לפני כשבועיים, חשובים במיוחד משום שהם מקרבים אותנו צעד נוסף לעבר חזון התיאוריה של הכל. בעוד גילוי חלקיקי ההיגס נתן אישור נוסף לתיאוריות שלנו לגבי חלקיקי החומר והכוחות השונים בטבע, הגילוי הנוכחי נותן לנו אישור נוסף לתורת היחסות הכללית של אינשטיין ומקדם אותנו לעבר הבנה כיצד היקום שלנו, על כל החומר והאנרגיה שבו, נוצר והתפתח. הוא גם מקדם אותנו לעבר פתרון של שאלות מעניינות אחרות לגבי המציאות שלנו כמו האם אנו היקום היחידי או שמא זהו רק יקום אחד מתוך רבים אחרים. אנחנו עדיין לא יודעים את התשובה לשאלה המסקרנת הזו, אך האישוש הנוכחי מספק רמז לכך שאולי יש עוד יקומים רבים.

כיצד נוצר היקום?

אנחנו נמצאים בשלב די מפותח מבחינת הפיסיקה ויש לנו כבר מושג די טוב לגבי בריאת היקום שלנו. אנחנו אפילו יכולים להציע הסבר כיצד נברא משהו מהאין. זוהי רק תיאוריה ראשונית שללא ספק תשתנה ככל שנבין יותר, אך כבר כעת יש לנו רמזים כיצד התיאוריה האמיתית אמורה להראות:

בראשית לא היה דבר. היה ריק.

כעת יש צורך להכיר את תורת הקוונטים (ותורת השדות שמכלילה ומאחדת אותה עם תורת היחסות הפרטית). בעזרת תיאוריה זו אנו מסבירים ומנבאים את התנהגות החלקיקים היסודיים המרכיבים את האטומים ואת החומר והכוחות ביקום. לעניינינו חשוב לדעת שאחת מהתובנות של תורת הקוונטים היא חוק טבע בשם עקרון אי הודאות. לפיו לחלקיקים אין תכונות עד שלא מודדים אותם (נקרא פרשנות קופנהגן). לדוגמה, עד שלא נמדוד את מיקום החלקיק, לא יהיה לו מיקום אחד והוא יהיה "מרוח" על פני כל המיקומים האפשריים. זהו מצב מוזר שאנו לא מכירים מחיי היום יום, אך כך מתנהגים החלקיקים היסודיים שבונים אותנו. יש השפעה לכך שהחלקיק נמצא בכל המיקומים האפשריים עד שמודדים אותו ואנו מסוגלים למדוד את ההשפעות הללו. כך אוששה בניסויים התכונה המוזרה הזו של החלקיקים. לפי עקרון אי הודאות, לא רק שאין תכונות לחלקיק כל עוד לא הופעלו כוחות פיסיקליים עליו שמודדים את התכונות הללו, אלא גם שכאשר מודדים תכונות מסויימות של חלקיק כמו המיקום והמהירות שלו, אי אפשר למדוד את שתי התכונות הללו בבת אחת. או שיש לחלקיק מיקום או שיש לחלקיק מהירות. שלא כמו חיי היום יום שלנו, לחלקיק אין גם מיקום וגם מהירות בבת אחת. אם בכל זאת ננסה למדוד את שתי התכונות הללו, נוכל להגיע למיקום ולמהירות מקורבים של החלקיק. תהיה לנו אי ודאות במיקום שלו ואי ודאות במהירות שלו. במצב כזה לחלקיק עצמו אין מיקום מדוייק ומהירות מדוייקת והתכונות הללו "מרוחות" בתחום מסויים והוא "קופץ" בין כל האפשרויות השונות הללו. אי ודאות דומה יש גם בין תכונות האנרגיה והזמן. אם נמדוד למשל זמן מדוייק ב"שעון קוונטי" שעשוי מחלקיק פועם, לא נדע כלל באיזה אנרגיה החלקיק פועם ולחלקיק יהיו מצבי אנרגיה רבים.

אי הודאות הזו גורמת לכך שאין דבר כזה ריק. גם כאשר אין כלום ואנו מודדים מצב ריק, אי הודאות המובנית שיש ביקום לגבי אנרגיה אומרת שאין דבר כזה אפס מוחלט של אנרגיה. הואקום לא באמת ריק ויש בו מידה קטנה של אנרגיה. בגלל אי הודאות הזו באנרגיה, מתוך הריק יווצרו חלקיקים ומיד יעלמו אליו חזרה. כך, מתוך הריק הבראשיתי נוצרו אנרגיה וחלקיקים ומיד חזרו אל הריק. היקום שלנו נוצר במקרה נדיר בו יצאה מהריק אנרגיה רבה. נראה שלפני שהאנרגיה הזו הספיקה להיעלם חזרה לריק, בגלל שצפיפות האנרגיה היתה כה רבה היא עברה תהליך מיוחד שיכול להזכיר פיצוץ. זהו המפץ הגדול.

בראשית לא היה דבר. היה ריק.
תנודת אנרגיה הופיעה מתוך הריק,
המפץ הגדול

עד כאן דיברנו על ספקולציה. אנחנו עדיין לא יודעים לומר מה התרחש לפני המפץ הגדול, אך עקרון אי הודאות נותן לנו רמז כיצד תיאוריה עתידית שכן תסביר זאת תיראה. לעומת זאת משלב המפץ הגדול יש לנו תיאוריה מבוססת שהצלחנו לבדוק בעזרת ניסויים רבים ושמסבירה את כל אבולוציית היקום עד לימינו. התיאוריה הזו נקראת המודל הקוסמולוגי הסטנדרטי (או בשמה הרשמי Lambda-CDM) והיא זו שאוששה כעת בניסוי נוסף. מדהים בעניי שאנו יכולים להציע תיאוריות על יצירת היקום שלנו שקרתה לפני 13.8 מיליארד שנה ועדיין לחשוב על ניסויים מתוחכמים ולהצליח לאשש בעזרתם את התיאוריות שלנו לגבי אירועים שקרו לפני זמן כה רב. זוהי כוחה הרב של הפיסיקה והמדע בכלל, המסוגל לקחת תיאוריות ולבדוק האם הן נכונות או לא גם אם מדובר באירועים שקרו לפני מליארדי שנים או באירועים המתרחשים במרחקים עצומים של מליארדי שנות אור או במרחקים זעירים יותר מטריליונית המטר.

הסיבה למפץ הגדול לא ידועה לנו. בעת המפץ הגדול היקום הנראה כולו היה בגודל של נקודה. במילים אחרות כל החומר והאנרגיה שיש כיום ביקום שאנו מסוגלים לראות (שגודלו הוא 138,000,000,000,000,000,000,000 ק"מ) נדחסו לנקודה חסרת מימדים. צפיפות האנרגיה בנקודה כזו היא אינסופית ואין לנו מושג איך להתמודד עם גדלים שכאלה. לנקודה כזו אנו קוראים נקודה סינגולרית ושם חוקי הפיסיקה שאנו מכירים קורסים. תורת היחסות הכללית של אינשטיין חזתה שני מקרים בהם יש נקודות סינגולריות כאלה, אחת ברגע המפץ הגדול והשניה במרכזו של חור שחור. מעניין לציין שבגלל המוזרות של הנקודה הסינגולרית אינשטיין לא האמין לתוצאות המתמטיות הללו. הוא לא חשב לדוגמה שבאמת נמצא חורים שחורים ביקום. בכל זאת מסתבר שהמתמטיקה והתיאוריה חזקה מהיוצר שלה ובשנות השישים מצאנו הן עדויות חזקות לקיומם של חורים שחורים והן אישושים חזקים לכך שהיה מפץ גדול. כיום הפיסיקאים חושדים שמקרים כאלה בעלי גדלים אינסופיים כמו הנקודות הסינגולריות הן רמז לכך שהתיאוריה הנוכחית אינה שלמה ובתיאוריה עתידית שתרחיב את תורת היחסות נדע כיצד לנהוג במקרים קיצוניים כל כך כמו ששררו במפץ הגדול או במרכזם של חורים שחורים והאינסופים הללו יעלמו.

במפץ הגדול החל היקום שלנו כפי שאנו מכירים אותו, עם חוקי הטבע המוכרים לנו כיום. המפץ הגדול אינו פיצוץ פשוט של חומר לתוך חלל. במפץ הגדול נוצרו החלל והזמן. נוצרו ארבעת המימדים שיש ביקומנו- האורך, הרוחב, הגובה וכן הזמן. לפני המפץ הגדול לא היה חלל שניתן לנוע בו כפי שאנו מכירים ולא היה זמן. לא היה עבר, הווה ועתיד כפי שאנו מכירים. לכן אין משמעות לשאול מה היה מחוץ למפץ הגדול, כי לא היו עדיין מימדים מרחביים להגדיר בחוץ ובפנים וכן אין משמעות לשאלה מה היה לפני המפץ הגדול, משום שעדיין לא היה זמן ולא היה עבר שיגדיר מהו 'לפני'. עם המפץ הגדול נוצרו החלל והזמן כפי שאנו מכירים אותם והחלו להתפשט. אפשר לחשוב על כך כמו פיצוץ של מוקש בחלל. חלקי המוקש עפים לכל עבר מעוצמת הפיצוץ וימשיכו לנוע במהירות שווה הרחק מנקודת הפיצוץ ככל שיעבור הזמן עד אשר משהו, כמו כוכב, יפריע להם בדרכם. כך גם לאחר המפץ הגדול המרחב והזמן שלנו החלו להתפשט והם ממשיכים לעשות זאת מאז. לאן המרחב והזמן מתפשטים? שוב, אין משמעות לשאלה הזו משום שכל החלל שאנו מכירים ושאליו אפשר לזוז הוא זה שמתפשט לתוך ריק חסר מימדים, חסר חלל וזמן. הדרך הטובה ביותר לדמיין זאת הוא בעזרת בלון עליו מצויירים הכוכבים והגלקסיות. בלון זה הוא היקום וגומי הבלון הוא המרחב זמן עצמו עליו מצוייר כל החומר שיש ביקום. ניפוח הבלון מייצג את התפשטות המרחב זמן. לגבי כל החומר, הכוכבים והגלקסיות המצויירים על הבלון אין משמעות לעולם שמסביב לבלון. כל מה שהם מכירים הוא רק גומי הבלון. זהו עולמם ואלו המימדים בהם הם יכולים לנוע. בצורה דומה גם אנחנו "מצויירים" על המרחב זמן ויכולים לנוע רק בתוכו מבלי אפשרות לדעת מה יש מעבר לו.

בעת המפץ הגדול נוצרו המרחב והזמן שאנו חיים בתוכם. מרחב-זמן זה החל להתפשט בעקבות המפץ הגדול. אין משמעות לשאלה מה יש מחוץ למרחב-זמן משום שהוא זה שמגדיר "חוץ" ו"פנים" כך שרק בתוכו יש משמעות למרחקים ולזמנים. אפשר לחשוב על המרחב-זמן כעל התשתית או המטריקס בו אנו חיים. זהו מטריקס קיים ודינמי שמתפשט.

ברוכים הבאים אל השביל המתפתל אל מחוץ למערה, ברוכים הבאים אל הצד האחר!

אלו תובנות מהפכניות אנו מגלים בעזרת הפיסיקה! אנו שרגילים לחיי "המערה" בה לגופים יש מיקום ומהירות מוגדרים ויחידים ובה נראה שאפשר לנוע לכל כיוון, מסוגלים לצאת מהמערה ולהכיר את המציאות האמיתית בה אנו חיים. מציאות בה חלקיקים נמצאים במספר מקומות בו זמנית והמרחב והזמן הם דבר קיים ומתפשט עליו אנו "מצויירים". ללא המרחב זמן לא היה מתפתח חומר ואנו לא היינו מתפתחים. כפי שהמהות של דונלד דאק היא שהוא דמות מצויירת מתוך סרט מצוייר, כך מהות החומר והמהות שלנו היא שאנו דמויות הקיימות בתוך המרחב זמן הארבע מימדי שנוצר בעת המפץ הגדול . שימו לב שכל התובנות הללו מגובות בניסויים שמאששים אותן כפי שיפורט בהמשך. מה עוד נגלה לגבי המהות שלנו ושל המציאות? האם למשל ישנם עוד יקומים בעלי מרחב-זמן שונים והאם ניתן לצאת אל מחוץ למרחב זמן שלנו? אלו הן שאלות מצויינות שעוד אין לנו מושג מה התשובה אליהן. אך קפצנו קדימה מדי, איך ממשיכים ומגיעים מהיווצרות המרחב זמן אל היווצרות החומר? עדיין לא סיימנו לפתח את התיאוריה כיצד התפתח היקום שלנו למצב כפי שהוא נראה היום.

The Doors - Break On Through (To the Other Side)

בראשית לא היה דבר. היה ריק.
תנודת אנרגיה הופיעה מתוך הריק,
המפץ הגדול - יצירת המרחב זמן

המפץ הגדול יצר את המרחב והזמן שאנו חיים בהם ובתוכם פיזר את כל האנרגיה שהיתה עצורה בו. האנרגיה הזו היתה עצומה ולפי תורת היחסות יש קשר בין מסה לאנרגיה. מתוך הנוסחה המפורסמת E=mc² נובע שמסה היא עוד סוג של אנרגיה, מעין אנרגיית מנוחה. מסה היא תכונה שיש לחלקיקים רבים, וגם אנחנו כאשר אנו עולים על המשקל הביתי אנחנו מודדים את המסה שלנו (ולא את המשקל שלנו). כך לאחר המפץ הגדול האנרגיה העצומה הזו הגלגלה לחלקיקים בעלי מסה וכן לקרינת אור (המורכבת מחלקיקים חסרי מסה הנקראים פוטונים). אם נקח גז ונדחוס אותו למקום קטן, חלקיקי הגז יתנגשו יותר ויותר אחד בשני והגז יתחמם. לעומת זאת, כאשר נגדיל את הנפח בו הגז יכול להיות חלקיקי הגז ינועו יותר בחופשיות ויתנגשו פחות ופחות אחד בשני, כתוצאה הגז יתקרר. זהו המצב ששרר בתחילת היקום שלנו, ככל שהזמן עבר היקום המשיך לגדול, המרחב-זמן שזה עתה נוצר הלך ונמתח והגדיל את נפח היקום. ככל שהיקום גדל כך היה לחלקיקים יותר מקום לנוע בו והם הלכו והתקררו. לפי ההערכות, מיד לאחר המפץ הגדול הטמפרטורה ביקום שאך נולד היתה סביב 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 מעליות צלזיוס! (1 ואחריו 31 ספרות, 10 מליון טריליון טריליונים). החלקיקים נעו במהירות עצומה, התנגשו, התחברו ומיד התפרקו ויצרו מעין "מרק חלקיקים לוהט" קדמוני. לאחר זמן רב, כ- 380,000 שנה לאחר המפץ הגדול, נפח היקום גדל כך שהאלקטרונים איבדו מספיק אנרגיה ונעו מספיק לאט כדי להילכד בכוח החשמלי שיצרו מטעני הפרוטונים מבלי לברוח. כך נוצר האטום הפשוט ביותר - אטום המימן (שמורכב מאלקטרון אחד ופרוטון אחד המוחזקים ביחד בכוח אלקטרומגנטי בשל המטענים החשמליים ההפוכים שלהם). בשלב זה טמפרטורת היקום כבר ירדה לטמפרטורה "נמוכה" סביב 2,727 מעלות צלזיוס (לשם השוואה, היום הטמפרטורה הנמדדת בחלל הבין כוכבי היא סביב 270- מעלות צלזיוס שהם 2.7 מעלות מעל לאפס המוחלט בו שום חלקיק אינו זז). אחרי יצירת אטומי המימן היקום המשיך להתקרר ויכלו ליהווצר אטומים כבדים יותר כמו אטום ההליום לו שני אלקטרונים ושני פרוטונים. כך, המודל הסטנדרטי של הקוסמולוגיה מצליח להסביר כיצד נוצרו החלקיקים והאטומים ומצליח לחזות במדויק את כמות אטומי המימן, ההליום ושאר היסודות שאנו רואים ביקום סביבנו.

מודל מקורב של אטום המימן, האטום הפשוט ביותר והנפוץ ביותר ביקום המורכב מפרוטון במרכז ואלקטרון סביבו. כל המימן ביקום נוצר כ-380,000 שנה לאחר המפץ הגדול.

בראשית לא היה דבר. היה ריק.
תנודת אנרגיה הופיעה מתוך הריק,
המפץ הגדול - יצירת המרחב זמן
היקום החל להתפשט (ואין משמעות לשאלה לאן)!
יצירת החלקיקים והאטומים
 

סימטריה עילאית ומתנשאת ושבירתה

רעיון האיחוד והסימטריה בא לידי ביטוי במפץ הגדול ובשניות הראשונות אחריו. הנקודה שהכילה את כל החומר והאנרגיה של היקום ושעברה את אירוע המפץ הגדול היתה במצב של סימטריה מושלמת. במצב זה אי אפשר היה להבדיל בין אנרגיה, חומר או כוח. הכל היה במצב אחיד ללא תכונות שיבדילו ביניהם. לאחר המפץ הגדול והיווצרות המרחב זמן הסימטריה הזו החלה להישבר בקצב מסחרר. במצב סימטרי הדברים נראים אותו הדבר ואי אפשר להבדיל ביניהם. כאשר הסימטריה נשברת לפתע נוצרים הבדלים וניתן להבחין בין דברים. חישבו לדוגמה על זכוכית, כאשר מחממים אותה מספיק היא הופכת לנוזלית ומקבלים בועת זכוכית מושלמת וסימטרית בה כל הצדדים נראים בדיוק אותו הדבר. לאחר מכן מוציאים אותה מהתנור ונותנים לה להתקרר. הקירור הורס לה את הסימטריה וסדקים ובועות נוצרים במקומות מסויימים בתוך בועת הזכוכית. בצורה דומה, בעת המפץ הגדול היקום היה לוהט וסימטרי לחלוטין. לאחר המפץ הגדול היקום התקרר ומיד הופיעו "סדקים" בסימטריה. האנרגיה חסרת התכונות הפכה לחלקיקים בעלי תכונות שונות שניתן להבדיל ביניהם, כך שבירת סימטרייה יצרה את החומר. בנוסף, הכוחות היסודיים שאנו מכירים כיום היו גם הם מאוחדים לכוח אחד סימטרי. לאחר המפץ הגדול הסימטריה הזו בין כוחות הטבע נשברה והכוחות השונים נפרדו זה מזה לארבעת הכוחות היסודיים בטבע שאנו מכירים כיום - כוח הכובד (גרוויטציה), כוח אלקטרומגנטי (הכוחות החשמליים והמגנטיים), כוח גרעיני חזק וכוח גרעיני חלש. לפי ההערכה, כל אלו נפרדו מכוח מאוחד אחד בזמנים קצרים עד כדי גיחוך מיד לאחר המפץ הגדול. שוב, עדיין אין בידינו את התיאוריה שיודעת לאחד את כל הכוחות, אך מתוך התיאוריות שכן אוששו אנו יכולים להעריך כיצד אמורה היתה הסימטריה הזו להישבר ואפילו להעריך מתי כל כוח נפרד משאר הכוחות המאוחדים.

הכוח הראשון שנפרד מסימטריית הכוחות הוא הגרוויטציה. שבירה זו אירעה בחלק ה- 0.0000000000000000000000000000000000000000001 של השניה הראשונה לקיום היקום לאחר המפץ הגדול (42 ספרות לאחר הנקודה העשרונית). כדי להשלים את התמונה ההזוייה הזו נזכיר שהטמפרטורה היתה אז אותה טמפרטורה שהזכרנו קודם בה היה "מרק ההחלקיקים הלוהט". זוהי טמפרטורה ענקית שנקראת טמפרטורת פלאנק (או אנרגיית פלאנק), אין לנו עדיין תיאוריה שיודעת להתמודד עם האנרגיה הזו. באנרגיה זו צריך תיאוריה שלוקחת בחשבון הן את תורת היחסות הכללית של אינשטיין והן את תורת הקוונטים. תיאוריה כזו תתאר לנו כבידה קוונטית. אין בידינו עדיין תיאוריה שכזו, אך יש רמזים המראים שבזמן זה ובאנרגיה זו הכבידה נשברה מהכוח המאוחד. אחריו נפרד הכוח הגרעיני החזק כ-0.0000000000000000000000000000000001 שניות לאחר המפץ הגדול (34 ספרות לאחר הנקודה העשרונית) עם טמפרטורה של  1,000,000,000,000,000,000,000,000,000 (1 ואחריו 27 ספרות) מעלות צלזיוס. אחרי היפרדות זו, כל מה שנשאר מהכוח המאוחד הוא הכוח האלקטרו-חלש שמאחד את שני הכוחות שעדיין לא נפרדו, הכוח הגרעיני החלש והכוח האלקטרומגנטי. אך כמובן שזמן קצר לאחר מכן נפרדו גם הכוח הגרעיני החלש והכוח האלקטרומגנטי כאשר טמפרטורת היקום ירדה לאלף טריליון מעלות צלזיוס (לקח "הרבה זמן" עד ששבירה זו אירעה - 0.000000000001 של השניה הראשונה לקיום היקום לאחר המפץ הגדול). היקום החל את דרכו עם סימטריה מלאה ובעקבות התקררותו הסימטריה נשברה. אם הסימטריה היתה נשמרת לא היינו כאן היום, דווקא בשל שבירת הסימטריה נוצרו החומר וארבעת הכוחות כפי שאנו מכירים אותם כיום.

שבירת הסימטריה והיפרדות ארבעת הכוחות היסודיים המוכרים לנו לאחר המפץ הגדול. בתמונה השמאלית רואים את המפץ הגדול ואחריו בשחור את הכוח המאוחד. הגרוויטציה (כחול) נפרדת מהכוח המאוחד, אח"כ הכוח הגרעיני החזק נפרד (אדום). נשארנו עם הכוח האלקטרו-חלש (בצהוב) שמתפרק גם הוא לכוח האלקטרומגנטי ולכוח הגרעיני החלש. בצד ימין רואים את אותו התהליך עם פירוט של הזמן שעבר אחרי המפץ הגדול, הטמפרטורה של היקום והאנרגיה של החלקיקים. ככל שיורדים בתמונה הזמן מתקדם עד לימינו והיקום הולך ומתקרר. למעלה בשחור זהו הכוח המאוחד. צהוב - הגרוויטציה, ירוק - הכוח הגרעיני החזק. אדום - הכוח הגרעיני החלש וסגול - הכוח האלקטרומגנטי.

בראשית לא היה דבר. היה ריק.
תנודת אנרגיה הופיעה מתוך הריק,
המפץ הגדול - יצירת המרחב זמן
היקום החל להתפשט (ואין משמעות לשאלה לאן)!
הסימטריה נשברה, האיחוד נסדק
הכוחות נפרדו
החלקיקים נוצרו
מרק קדמוני לוהט הלך והתקרר
החלקיקים לאטומים החלו להתחבר
האטומים התחברו אחד לשני

אישושים ניסיוניים

איך אפשר לעשות ניסויים כדי לאשש גדלים כאלה? האם יש לנו דרך לבדוק את כל הזמנים הזעירים וכל האנרגיות הענקיות הללו? התשובה היא שכן, אפשר לבדוק זאת והניסוי שתוצאותיו פורסמו לפני כשבועיים הוא עוד אחת מהבדיקות הללו. עד היום היו חמישה ניסויים פורצי דרך בתחום הקוסמולוגיה (חקר היקום כולו) על ידי תצפיות אסטרונומיות, אך אנו בודקים את התיאוריות הללו גם בעזרת מאיצי חלקיקים. גילוי חלקיק ההיגס בשנה שעברה נעשה במאיץ החלקיקים הגדול בשווייץ (בשם LHC). במאיץ הם גורמים לפרוטונים להתנגש וכך גורמים לפיצוץ בעל אנרגיה עצומה. האנרגיה המשתחררת מהפיצוץ מתגלגלת בתורה לחלקיקים בעלי מסות גדולות. כדי לגלות את חלקיקי ההיגס הם יצרו התנגשות בה הייתה טמפרטורה של בערך 140,000,000,000,000 (140 אלף טריליון) מעלות צלזיוס. שימו לב שאלו הטמפרטורות ששררו ביקום המוקדם כאשר הוא היה קיים פחות משנייה אחת בעת ששני הכוחות האחרונים נפרדו מהכוח המאוחד, הכוח הגרעיני החלש והכוח האלקטרומגנטי. לכן מיד לאחר מציאת חלקיק ההיגס טענו המדענים כי הם הצליחו לשחזר במאיץ אנרגיה שהיתה בשחר היקום, מיד לאחר המפץ הגדול. ניסוי זה אישש את התיאוריה שלנו שמסבירה את הקשר בין ההיגס לבין שבירת הכוח האלקטרו-חלש לכוח אלקטרומגנטי ולכוח גרעיני חלש וכן את הקשר בין ההיגס ליצירת המסה של החלקיקים היסודיים בטבע. כך בעזרת ניסוי אחד הצלחנו לאשש גם את המודל הסטנדרטי של החלקיקים היסודיים המרכיבים אותנו וגם את המודל הסטנדרטי של הקוסמולוגיה ואת רעיון איחוד הכוחות ושבירת הסימטריה שקרתה מיד לאחר המפץ הגדול. אנחנו עדיין לא יודעים איך בדיוק הכוחות מתאחדים לכדי כוח אחד (ומצד שני איך הכוח המאוחד נשבר לכדי ארבעת הכוחות הקיימים כיום), אך לפחות אנו יודעים כיצד הכוח האלקטרומגנטי והכוח הגרעיני החלש מתאחדים לכדי כוח אחד בדרך לאיחוד המיוחל של כל הכוחות כפי שהיה כנראה מיד לאחר המפץ הגדול. הגענו להישג טכנולוגי מרשים כאשר הצלחנו ליצור במאיץ החלקיקים את התנאים והאנרגיות העצומות ששררו ביקום פחות משניה לאחר המפץ הגדול. כך הצלחנו לאשר את הכוח האלקטרו-חלש, אך שימו לב שכדי להמשיך ולאשר את רעיון איחוד הכוחות כעת אנחנו צריכים לבנות מאיצי חלקיקים חזקים עוד יותר. כדי להגיע לאנרגיות הבאות בתור, האנרגיות בהן יש את האיחוד של הכוח החזק עם הכוח האלקטרו-חלש צריך לבנות מאיצים שיצליחו ליצור אנרגיה עצומה שגדולה מהאנרגיה שהצלחנו ליצור כרגע ב-LHC פי מיליארד!

סרטון שתירגמו במכון דוידסון ובו הסבר כיצד פועל מאיץ החלקיקים הגדול - LHC בו אישרו את קיומו של חלקיק ההיגס

האם נצליח לבנות מאיצי חלקיקים כה גדולים? כיצד נוכל להמשיך ולבדוק את התיאוריות שלנו לגבי המפץ הגדול כשמדובר באנרגיות כה עצומות ובזמנים כה מרוחקים בעבר? לשם כך חייבים לעבור לתצפיות אסטרונומיות על היקום עצמו. כפי שרשמתי, עד היום היו חמישה ניסויים פורצי דרך בתחום הקוסמולוגיה (חקר היקום כולו) על ידי תצפיות אסטרונומיות. הניסוי החמישי והאחרון הוא הניסוי שתוצאותיו דווחו כעת. הגדולה של הניסוי הזה היא שעל ידי תצפית אסטרונומית צוות הניסוי הצליח לדלג על פער האנרגיות ולהראות מה קרה בזמנים המתאימים לאותה אנרגיה עצומה ששררה בעת השבירה של הכוח הגרעיני החזק מהכוח המאוחד. אך אנו מקדימים את המאוחר. הניסוי הראשון שהחל את תחום הקוסמולוגיה היו התצפיות שערך האסטרונום הבריטי אדווין האבל בשנות העשרים של המאה העשרים. הוא ניסה להראות שיש עוד גלקסיות חוץ מגלקסיית שביל החלב שלנו. אור שנע מרחק של מליוני שנות אור מגלקסיות מרוחקות נע בחלל הריק ללא הפרעות עד שהגיע אל הטלסקופ שלו. לא רק שהאבל גילה שיש גלקסיות רבות מעבר לגקלסיה שלנו, אלא הוא גם ראה שכל הגלקסיות הללו מתרחקות מאיתנו. לא משנה לאיזה כיוון מסתכלים בשמיים נראה שכל הגלקסיות הולכות ונעות הרחק מאיתנו. איך יכול להיות שכולם מתרחקים מאיתנו? האם עד כדי כך אנחנו מאיימים?

אם ניזכר בדוגמת הבלון המתנפח התשובה תתברר מיד. ככל שמנפחים את הבלון, הגלקסיות שמצויירות עליו מתרחקות אחת מהשניה. כל גלקסיה שתסתכל סביבה תראה איך הגלקסיות מכל צידיה מתרחקות ממנה. כך גם במקרה שלנו, כאשר אנו מסתכלים על שאר הגלקסיות הן נראות מתרחקות מאיתנו. אין לגלקסיה שלנו חשיבות מיוחדת, אותה תופעה תמדד בכל גלקסיה. בעצם הגלקסיות לא נעות כלל, מי שמתפשט הוא המרחב עצמו והגלקסיות מתפשטות עימו (בדיוק כמו בבלון שם הגומי נמתח וציורי הגלקסיות נמתחות איתו. אך יש הבדל אחד מהבלון. ביקום לא נראה את ההתפשטות הזו בתוך תחום הגלקסיה משום שכוח הכובד של הכוכבים בגלקסיה חזק ומתנגד להתפשטות. דוגמה מדוייקת יותר תהיה בלון בו הגומי מתפשט ואיתו ציורי הגלקסיות, אבל הגלקסיות עצמן לא מתפשטות). בעזרת המדידות של האבל גילינו את התפשטות היקום. אם היקום גדל והולך ז"א שבעבר הוא היה קטן יותר ובעבר הרחוק עוד יותר היקום היה קטן עוד יותר. כך ניתן לנוע אחורנית בזמן עד שכל הנקודות ביקום יהיו בנקודה אחת, כל המרחב כולו יתכנס לנקודה קטנה. זהו כמובן רגע המפץ הגדול וכפי שציינו כל היקום היה אז דחוס בנקודה סינגולרית. מתוך מדידת גודל היקום כיום ומהירות התפשטותו ניתן לחשב בקלות לפני כמה זמן גודל היקום היה כגודל נקודה. חישוב זה יוצא כ- 13,800,000,000 (13.8 מיליארד) שנה.

אלברט אינשטיין מסביר על התפשטות היקום והמפץ הגדול (מתוך הרצאתי "המטריקס על פי אינשטיין).. :)     

התפשטות היקום אינה קבועה בזמן וחידת האנרגיה האפלה

המפץ הגדול נובע מתוך תורת היחסות הכללית של אינשטיין. אך כאשר אנשטיין החל בעצם את תחום הקוסמולוגיה בשנת 1919 התפשטות היקום עדיין לא היתה ידועה. אינשטיין האמין שהיקום אמור להיות נצחי, אינסופי וקבוע. לכן, כאשר הוא ראה שמהמשוואות שלו נראה שהיקום אינו יציב בזמן הוא הוסיף איבר נוסף למשוואה. קבוע שאמור לשמור על היקום סטטי וקבוע. לאיבר זה קוראים הקבוע הקוסמולוגי. לאחר תגליתו של האבל אינשטיין הסיר את איבר הקבוע הקוסמולוגי וטען ש"זוהי הטעות הגדולה של חיי". היום מסתבר שאיבר זה כנראה לא היה טעות אחרי הכל. לפני כעשור מדידות מדוייקות של כוכבים רחוקים גילו שלא רק שהיקום מתפשט והולך במהירות קבועה (כפי שהאבל מדד) אלא שמהירות ההתפשטות של המרחב-זמן הולכת ומאיצה! במילים אחרות, הגלקסיות נראות מתרחקות מאיתנו במהירות הולכת וגדלה. מאז ימי ניוטון אנו יודעים שכדי שתהיה תאוצה צריך לפעול כוח. כדור, לדוגמה, לא יזוז עד שלא יבעטו בו. הבעיטה היא הכוח שגורם לכדור תאוצה. הכדור מגביר את מהירותו ומתחיל לזוז. אם התפשטות היקום מואצת חייב להיות כוח כלשהו שגורם לו להאיץ. אך איזה כוח יכול לעשות זאת?  הכוח היחיד שאנו מכירים שיכול להשפיע בקנה מידה כה גדול של היקום הוא כוח הכובד. אך כוח הכובד מושך כוכבים אחד אל השני, פעולה שהיא הפוכה מהתפשטות! מה קורה כאן? איזה כוח גורם ליקום להתפשט במהירות הולכת וגדלה?

עדיין אין לנו מושג. אבל כבר המצאנו לתופעה המוזרה הזו שם! אנרגיה אפלה. יש סוג של אנרגיה שאנחנו עדיין לא מכירים שגורם למרחב זמן שלנו להאיץ את התפשטותו. חידת האנרגיה האפלה היא אחת השאלות החשובות שישנן כיום. מה הקשר לקבוע הקוסמולוגי של אינשטיין אתן שואלות? הקבוע שלו היה אמור להתנגד למשיכה שיש ביקום בין כל הכוכבים כדי שהיקום לא יקרוס לתוך עצמו וכך היקום ישמר במצב קבוע ויציב. אומנם היקום אינו יציב, אך כעת מבינים שהקבוע הקוסמולוגי יכול להסביר את ההתפשטות המואצת של היקום. מעין כוח דחיה קוסמולוגי כל כך גדול עד שהוא יוצר התפשטות מואצת. אין לנו מושג עדיין מהו אותו קבוע קוסמולוגי, אך מסתבר שכשאתה גאון אפילו הטעויות שלך כנראה נכונות..

הניסוי הראשון שאישר שאכן היה מפץ גדול הגיע רק בשנות השישים, לאחר שאלברט אינשטיין כבר נפטר. שני מהנדסים, רוברט וילסון וארנו פנזיאס, בכלל עשו ניסויים בתקשורת מטעם חברת בל. הם לא ידעו דבר על תיאוריית המפץ הגדול. אך בעת הניסויים כאשר הם כיוונו את האנטנות שלהם מעלה הם קלטו רעש רקע בתדירות קבועה. לא משנה לאיזה כיוון הם ניסו למדוד את השמים תמיד היה אותו רעש רקע באותה התדירות בדיוק, תדירות של 160.2 ג'יגה הרץ. זוהי תדירות מיקרו, כמו גלי מכשיר המיקרוגל במטבח והיא מתאימה לטמפרטורה מאד נמוכה של 270- מעלות צלזיוס שהם 2.7 מעלות מעל לאפס המוחלט (במכשיר המיקרוגל הגלים נעים מצד לצד, מזיזים את מולקולות המים באוכל מצד לצד גם כן וכך גורמות לחימום של המים). הם גילו במקרה את קרינת הרקע הקוסמית. אלו הם גלי אור (בתדירות נמוכה שאנחנו לא מסוגלים לראות) והם שאריות מהמפץ הגדול.

וילסון (משמאל) ופנזיאס (מימין) על רקע אנטנת השופר ששימשה אותם בעת גילוי קרינת הרקע הקוסמית. מקור: ויקיפדיה

.

כפי שהוסבר קודם, לאחר המפץ הגדול נוצרו הקרינה והחומר. כל עוד היקום היה במצב "מרק החלקיקים הלוהט" הקרינה נבלעה בחלקיקים ונפלטה מחלקיקים ללא הרף. רק לאחר 380,000 שנה מאז המפץ הגדול, כאשר נוצרו האטומים הראשונים, הקרינה יכלה לנוע ללא הפרעה בחלל הריק. ככל שהזמן עבר היקום המשיך להתפשט ולהימתח וכתוצאה הקרינה הזו התקררה והלכה. התדירות שלה ירדה עד שהיא הגיע בימינו לתדר הקר של גלי המיקרו. מאז שהקרינה יכלה לנוע בחלל הריק ועד שקלטנו אותה, היא נעה ללא הפרעה עד שהגיעה למכשירים הרגישים שלנו לתדירויות קרינת המיקרו. חישבו על המצב המוזר הזה, לכל כיוון שאנו מכוונים אנטנה שרגישה לקרינת מיקרו אנו מקבלים אותות מהחלל והאותות הללו בדיוק באותו התדר למרות שאנחנו מודדים אותן בכיוונים הפוכים בשמים. איך יכול להיות שבכיוונים שונים בחלל תהיה לנו בדיוק אותה הקרינה? ההסבר הוא שכל הקרינה הזו יצאה ממקור אחד משותף ולכן הקרינה נראית אותו הדבר. המקור הוא כמובן המפץ הגדול ובגלל שמיד אחרי המפץ היקום היה קטן מאד, הקרינה יכלה להתפשט ללא בעיה בכל היקום. כך אפשר להסביר מדוע אנו מודדים את קרינת הרקע הקוסמי בכל כיוון בחלל ובאותה התדירות והטמפרטורה. התדירות והטמפרטורה הנמוכה של קרינת הרקע הקוסמית נותנת אישור נוסף לכך שהיקום החל במפץ גדול בדיוק לפני 13.8 מליארד שנים.

קרינת הרקע הקוסמית אחידה על פני החלל בצורה מדהימה, אותה הטמפרטורה ואותה התדירות בכל מקום. בשנות התשעים נעשה ניסוי נוסף לבדוק עד כמה אחידה הקרינה הזו. לוויין בשם קובי (cobe) הסתובב סביב כדור הארץ ואסף דגימות מקרינת הרקע הקוסמית במקומות שונים במסלולו של כדור הארץ סביב השמש. התוצאות היו מרשימות, הוא מצא שהטמפרטורה והתדירות של הקרינה היא אותו הדבר בדיוק בכל מקום עד כדי 0.00001 מעלות, ז"א שרק אחרי שש ספרות לאחר הנקודה העשרונית מתחילים לראות הבדלים בטמפרטורה והתדירות של הקרינה. אלו הבדלים זערוריים! אך הבדלים אלו חשובים להיווצרות הכוכבים והגלקסיות ביקום. הקרינה האחידה מתאימה לכך שהיה "מרק חלקיקים" לוהט ואחיד (כמו מרק לוהט בסיר בו כל המרכיבים מעורבבים ואחידים). כאשר האטומים נוצרו, גם הם שמרו על אחידות זו. אך אם כל החומר והקרינה היו כל כך מעורבבים ואחידים בחלל, כיצד יכלו להיווצר מבנים גדולים ולא אחידים כמו כוכבים וגלקסיות?

בתמונה זו רואים צילומים אמיתיים של קרינת הרקע הקוסמית כפי שהיא נמדדת בשמיים (צד ימין). למעלה רואים את הקרינה הקוסמית כפי שנקלטה בפעם הראשונה בשנת 1965, התמונה צבועה והצבעים מציינים את הטמפרטורה (או התדירות) של הקרינה. שימו לב עד כמה היא אחידה בטמפרטורה (ישנו רק צבע אחד ירוק). תמונה אמצעית - בשנת 1992 הלוויין קובי מוצא הבדלים זעירים בטמפרטורה (שש ספרות לאחר הנקודה העשרונית). בתמונה התחתונה רואים תמונה דומה בעלת רזולוציה מרחבית טובה יותר שצולמה בשנת 2003. הפס האדום באמצע אינו קשור לקרינת הרקע הקוסמית, זוהי קרינת מיקרו הנפלטת ממישור הגלקסיה שלנו

שלא כמו בתקופת המרק הקדמוני, כשאנו מסתכלים על היקום הוא לא נראה אחיד, יש בו אזורי חומר של כוכבים וגלקסיות וצבירי גלקסיות וביניהם יש אזורים עצומים של ריק (וקרינת רקע קוסמית). בנוסף, כדי שיווצר כוכב אחידות החומר צריכה להישבר. צריך שיהיו מקומות מעט צפופים יותר ממקומות אחרים, כך ששם יתאסף יותר חומר ולכן יהיה שם כוח משיכה גדול יותר מאשר במקומות אחרים. כוח המשיכה הזה ימשוך אליו קצת יותר חומר מאשר מקומות אחרים מושכים וכך לאורך תקופות זמן ארוכות יתרכז מספיק חומר באזור קטן, ימשך אחד לשני, יתנגש אחד בשני, יתחמם וייצור כוכב. לשם כך צריך סטיות בפיזור החומר במרק הלוהט, סטיות אלו בחומר יגרמו לסטיות בקרינת הרקע הקוסמית (הקרינה נבלעת מעט יותר באזור בו יש מעט יותר חומר). לכן הסטיות הקטנות שהתגלו בקרינה היו מאד חשובות, הן העדות לסטיות קטנות באחידות החומר. סטיות שיובילו ליצירת הכוכבים וצבירי כוכבים (גלקסיות). ובאמת, הסטיות הקטנות שגילינו בקרינת הרקע הקוסמית לאורך השמיים נמצאות בדיוק באזורים בהם כיום אנו רואים גלקסיות. תהליך יצירת כוכבים לוקח זמן רב, ההערכה היא שרק לאחר כמליארד שנה מאז המפץ הגדול הופיעו הכוכבים הראשונים.

בראשית לא היה דבר. היה ריק.
תנודת אנרגיה הופיעה מתוך הריק,
המפץ הגדול - יצירת המרחב זמן
היקום החל להתפשט (ואין משמעות לשאלה לאן)!
הסימטריה נשברה, האיחוד נסדק
כוח הכובד מהכוח המאוחד נפרק
אז הגיע תור הכוח הגרעיני החזק
הכוח האלקטרומגנטי נפרד מהכוח הגרעיני החלש
החלקיקים נוצרו וקיבלו מסה חיש מהר
מרק קדמוני לוהט הלך והתקרר
החלקיקים לאטומים החלו להתחבר
קרינת הרקע יצאה לדרכה
האטומים התחברו אחד לשני ללא בעיות
כוכבים נוצרו מתוך הסטיות
הכוכבים יצרו מבנים וגלקסיות
אנרגיה אפלה בינתיים הצטברה
והתפשטות היקום שוב גברה

מודל היקום האינפלציוני

שימו לב לכמות הנכבדת של האישושים הניסיונים שכבר אספנו עד היום לתיאוריית המפץ הגדול ולגיל היקום. התפשטות היקום, קרינת הרקע הקוסמית בעלת התדירות המתאימה והאחידות המתאימה ובעלת הסטיות המתאימות. כל הממצאים הללו מסכימים אחד עם השני ומאשרים שהיקום שלנו החל לפני 13.8 מליארד שנים במפץ גדול (ולא נשכח את מציאת חלקיק ההיגס המהווה תמיכה נוספת בדבר האיחוד האלקטרו-חלש ואיחוד הכוחות). אבל היה צורך בתובנה נוספת לגבי התפתחות היקום כדי להסביר כיצד נוצרו הכוכבים והגלקסיות. נתגלו מספר בעיות במודל המפץ הגדול שהיה צריך לפתור. יש אזורים מרוחקים מאד מבחינתנו, משני צידי היקום שאנו מסוגלים לראות. גם שם ,כמובן, יש את קרינת הרקע הקוסמית בעלת הטמפרטורה האחידה. חישובים הראו שכשלוקחים את אזורי הקרינה המרוחקים הללו ומנסים להחזיר אותם אחורה בזמן, נראה שהזמן מתחילת היקום לא מספיק להם כדי להתכנס כמו שאר החומר לנקודה אחת. במילים אחרות, האזורים הללו מרוחקים מדי ולא נראה שבזמן המפץ הגדול הם היו בנקודת המפץ הגדול. הם כה מרוחקים עד שאף פעם כלל לא היה קשר בין האזורים הללו. אך אם לא היה כלל קשר ביניהם, איך יכול להיות שיש להם אותה הטמפרטורה ואותה התדירות (מה הסיכוי שתסתכלו בטלסקופ על בניינים מרוחקים ותמצאו בכולם מטבחים עם כוסות קפה ובכל הכוסות הללו אותה הטמפרטורה? כדי להסביר זאת צריך לומר שכל הכוסות השונות הללו החלו את דרכם מקנקן קפה משותף ולכן כולן באותה הטמפרטורה, אך אז יסתבר שחלק מהכוסות רחוקות מדיי אחת מהשנייה ומעולם הן לא היו בקנקן המשותף)?

התגלתה בעיה נוספת, מסתבר שהסטיות שגילינו בקרינת הרקע הקוסמית קטנות מדי בכדי להסביר כיצד מספיק חומר נדחס ויצר כוכבים. הבעיה היא שהיקום החל לוהט מדי ואחיד מדי. הוא היה במצב של אי סדר מאד גדול. בפיזיקה אנו מודדים אי סדר בעזרת גודל שנקרא אנטרופיה. ככל שהאנטרופיה גדולה יותר, אי הסדר של המערכת גדול יותר. מצב אחיד מתאים למצב של אי סדר גדול או אנטרופיה גדולה. כפי שבמרק הלוהט אי הסדר גדול, כל הרכיבים, הגזר, המים, אבקת המרק (לעצלנים שביננו), הסלרי, הכל נמצא בערבוביה ואי אפשר לדעת היכן כל רכיב נמצא. אם כך, היקום החל במצב של אנטרופיה מאד גדולה ומאז הוא התקרר והסדר החל לעלות. אך כאן נעוצה הבעיה. ישנו עקרון סטיסטי שהוא מעין חוק טבע שנקרא החוק השני של התרמודינמיקה, הוא טוען שבמערכת סגורה אי הסדר יכול להישאר אותו הדבר או לעלות אבל לא לרדת. אנו רואים את החוק השני הזה בפעולה כל הזמן, בית שנעזב לנפשו הולך ומתבלגן עם הזמן, ערימות הגרביים הלבנות והשחורות בארון שלי הולכות ומתערבבות עם הזמן, כוס זכוכית יכולה להישבר וכך אי הסדר יעלה אך לא נראה מצב הפוך בו שברי זכוכית יתקבצו לפתע וייצרו כוס שלמה. כדי להוריד את אי הסדר חייבים לפתוח את המערכת ולהכניס אליה אנרגיה חדשה. הבית מבולגן? נכניס אנרגיה חדשה למערכת, במילים אחרות נקח מטאטא וננקה את הבית (או, לעצלנים, נזמין מישהו שינקה עבורנו).

לפי החוק השני של התרמודינמיקה אי הסדר אמור לעלות עם הזמן, לא לרדת. כיצד, אם כך, יכול להיות שהיקום שלנו החל במצב של אי סדר גדול ועם הזמן אי הסדר הלך וקטן? יש כאן סתירה לחוק השני של התרמודינמיקה! בייחוד כשניזכר שהיקום הוא כל מה שאפשר למדוד.  היקום הוא המערכת הסגורה הגדולה ביותר שיש, אין משהו אחר מחוצה לו, אין איך להוסיף לו אנרגיה ממערכת אחרת. היקום החל עם אחידות ואנטרופיה ענקיים ומשום מה הסדר גדל עם הזמן וכוכבים וגלקסיות נוצרו. אפשר היה אולי לצפות שאם כך אנו נמדוד היום חוק שני של התרמודינמיקה הפוך בו ככל שהזמן עובר הסדר רק עולה. זה היה מתאים לאירועים שהתרחשו אחרי המפץ הגדול, כיצד פתאום קיבלנו מצב הפוך בו  האנטרופיה של היקום רק עולה ואף פעם לא יורדת? מה הפתרון לבעיה הזו?

מסיבות אלו ואחרות פיסיקאי בשם אלן גות' הציע בתחילת שנות השמונים את מודל היקום האינפליוני (או מודל התפיחה בעברית). לפי המודל, לאחר המפץ הגדול, תוך כדי שבירת איחוד הכוחות היקום החל להתפשט בקצב מהיר ביותר. המרחב זמן התפשט במהירות עצומה, יותר גבוהה ממהירות האור וכך היתה "אינפלציה" בגודל היקום (לפי תורת היחסות, מהירות האור היא המהירות הגבוהה ביותר האפשרית בה חומר או מידע יכולים לנוע. אך המרחב-זמן אינו חומר ואינו מעביר מידע ולכן הוא כן יכול לנוע מעל מהירות האור). נפח היקום גדל תוך אלפית השניה פי 10,000,000,000,000,000,000,000,000 (אחד ואחריו 25 אפסים). לפי המודל הזמן בו התרחשה התפיחה היקומית הזו הוא כאלפית השניה והיא החלה עם היפרדות הכוח הגרעיני החזק משאר הכוחות (זוכרים מתי?) כ-0.0000000000000000000000000000000001 שניות לאחר המפץ הגדול (34 ספרות לאחר הנקודה העשרונית) עם טמפרטורה של  1,000,000,000,000,000,000,000,000,000 (1 ואחריו 27 ספרות) מעלות צלזיוס. היום, כאשר גילינו שהתפשטות היקום מואצת שוב, אנו חושדים שאותה אנרגיה אפלה מסתורית אחראית גם לתקופת האינפלציה מיד לאחר המפץ הגדול.

אם מודל התפיחה נכון, נוכל לקבל הסברים לבעיות שהתעוררו. אומנם נראה שקרינת הרקע הקוסמית הנמצאת באזורים מרוחקים אחד מהשני לא החלה בנקודת המפץ הגדול, אך לא לקחנו בחשבון שהיתה תקופה בה היקום האיץ את התפשטותו. אם היקום התפשט תמיד באותה המהירות האזורים המרוחקים הללו באמת לא יכלו להתחיל מאותה נקודה ולהתרחק אחד מהשני כל כך הרבה. אבל בגלל שהיה שלב אינפלציוני בו המרחב התפשט בקצב מסחרר, האזורים הללו כן החלו במפץ הגדול וכן היו קרובים אך הופרדו והתרחקו בצורה משמעותית בשלב האינפלציה. ומה לגבי בעיית הסדר ואי הסדר? היקום אכן החל במצב של אי סדר ואחידות מאד גדולים. בגלל שלפי תורת הקוונטים תמיד קיימות תנודות קטנות, גם במצב אחיד זה היו תנודות וסטיות קטנות מהאחידות (הסטיות הקטנות הנמדדות בקרינת הרקע הקוסמית הן הדים לתופעה זו). כפי שראינו, סטיות אלו עדיין לא מספיקות כדי ליצור כוכבים וגלקסיות, אך כעת יש לקחת בחשבון את תקופת האינפלציה של היקום. התפשטות המרחב-זמן המהירה הזו הגדילה את הסטיות הקטנות הללו למימדים גדולים מספיק בכדי שהחומר שם ימשך מספיק ויצור כוכבים ולאחר מכן גלקסיות וצבירי גלקסיות. בנוסף כפי שראינו, ככל שמגדילים נפח כך הטמפרטורה יורדת. בעקבות תקופת האינפלציה, הנפח גדל בצורה כה גדולה עד שהיקום הפך ברובו קר וריק. בשלב האינפלציוני ההתפשטות היתה כה חזקה עד שהחומר שעבר את ההתפשטות האדירה הזו נמתך יחד עם המרחב-זמן. הרווחים בין החלקיקים גדלו בצורה משמעותית ונוספה כמות חלל ריק אדירה בין החלקיקים. כך נוצרו איים בודדים ומנותקים יחסית של חומר מפוזר בתוך הנפח העצום שלפתע נוצר. זהו מצב מאד מסודר, אנחנו יודעים היכן נמצא החומר והיכן נמצא שאר החלל הריק (כמו למשל מצב מסודר בו בושם נמצא בתוך בקבוקים קטנים ברחבי חדר גדול). הנה כך, בעזרת תקופת ההתפשטות האדירה של המרחב-זמן הצלחנו להגיע ממצב של אי סדר גבוה לאחר המפץ הגדול למצב של סדר גבוה לאחר תקופת האינפלציה. ומה קורה כאשר מתחילים ממצב של סדר גבוה? אם בקבוקי הבושם פתוחים, אנו נראה שעם הזמן הבושם מתנדף מהבקבוקים וריח נעים ממלא את נפח החדר. במילים אחרות, אי הסדר הולך וגדל ואנחנו לא יוכלים להפריד עוד היכן נמצא הבושם והיכן ישנו אויר נקי. כך גם החומר ביקום אדיר המימדים, מתחיל להתפשט בתוך הנפח העצום ולהגדיל את אי הסדר. כך הגענו לחוק השני של התרמודינמיקה בו האנטרופיה תשאר קבועה או תעלה במערכת סגורה.

הניסוי שאישר את מודל היקום האינפלציוני

מאז שנות השמונים נשארה פתוחה השאלה האם היקום אכן עבר התפשטות מואצת ועצומה מיד לאחר המפץ הגדול. הניסוי שתוצאותיו פורסמו לפני כשבועיים עונה על שאלה זו בחיוב. התוצאות מתאימות לכך שהיקום עבר התפשטות אינפלציונית!

צוות הניסוי הצליח לדלג על פער האנרגיות ולמצוא הדים לתקופת האינפלציה הקצרה והאנרגתית. איך הם הצליחו למדוד תופעה שארעה זמן כה קצר לאחר המפץ הגדול בעת היפרדות הכוח הגרעיני החזק מהכוח המאוחד? בעזרת גלי כבידה.

תורת היחסות הכללית של אינשטיין אושרה כבר בניסויים רבים ומכשירי ה-GPS שלנו עובדים כשורה בזכותה. אך אחת התחזיות של אינשטיין לא אומתה עד לתוצאות הניסוי האחרון, זוהי תופעת גלי הכבידה. לפי תורת היחסות הכללית, כוח הכבידה הוא בעצם מרחב-זמן שהתעקם (ממש כמו משטח ישר שעיקמו לצורת כדור, רק שהמרחב-זמן הוא ארבע מימדי שמתעקם לצורת כדור ארבע מימדי). אחד מפתרונות המשוואות של תורת היחסות מראה שהמרחב-זמן יכול לרטוט בצורה מחזורית כמו גל. זהו גל כבידה. אנו רגילים לגלים הנעים על פני המים או באויר, אך במקרה זה מדובר על גל הנוצר עקב התעקמות המרחב-זמן עצמו. גלי כבידה הם מאד חלשים ולכן קשים למדידה, עד היום עדיין לא הצלחנו ליצור או למדוד גלי כבידה באופן ישיר (כולל בניסוי הנוכחי). איך נדע בכלל האם עובר כאן גל כבידה? כאשר נמדוד את האזור בו עובר גל הכבידה נגלה שהמרחב שם נמתח בכיוון מסויים ומתכווץ בכיוון הניצב:

  מימין- הדמיה של העיוות הנוצר במרחב עקב גלי הכבידה שיוצרים כוכבים הסובבים זה את זה. אנימציה: נאס"א. משמאל- ההשפעה של גל כבידה (בקיטוב מסוים) על שרשרת חלקיקים | אנימציה: ויקיפדיה

אומנם קשה למדוד גלי כבידה באופן ישיר, אך צוות הפיסיקאים שערך את הניסוי הבין שניתן לאשר הן את קיום גלי הכבידה והן את מודל היקום האינפלציוני בבת אחת על ידי מדידה עקיפה. הם ינסו למדוד תופעה שאי אפשר להסביר אלא רק בעזרת גלי כבידה ושיכלה להתקיים רק אם היקום עבר תקופה אינפלציונית. התופעה נקראת קיטוב (פולריזציה) והם חיפשו קיטוב ספציפי בגודל ידוע שאמור להיגרם כתוצאה מגלי כבידה רק בשלב האינפלציה. בקיטוב הכוונה לכך שהגל הנע לכיוון מסויים יכול להתנדנד בדרכו במספר כיוונים שונים. התמונה הבאה מבהירה מהו קיטוב:

במקרה זה רואים גל אור (גל אלקטרומגנטי) שנע ימינה. בעת שהוא נע ימינה הוא יכול להתנודד מעלה ומטה כמו הגל האדום, אך הוא יכול גם להיתנודד בקיטובים אחרים. הוא יכול למשל להתנודד בכיוון פנימה והחוצה של צג המחשב או בכיוונים אלכסוניים (כמו הגלים האדומים הדהויים בתמונה). באמצע התמונה יש ריבוע בעל קווים שחורים שנראה כמו תריס. זהו מקטב שנותן רק לגל האדום בעל הקיטוב האנכי לעבור. כל שאר הקיטובים נבלעים במקטב ולא מצליחים לעבור. גם גלי כבידה עושים קיטובים שונים וניתן למדוד את השפעתם על קרינת הרקע הקוסמית, אך קיטובים אלו מאד קטנים. חישובים מראים שתהליך האינפלציה אמור לעשות גלי כבידה בקיטובים רבים ובגלל ההתרחבות האינפלציונית של המרחב הקיטובים הללו גדלים ומתעצמים. גלים מקוטבים אלו היו אמורים לעבור ולשנות את כיוון התנועה של קרינת הרקע הקוסמית שרק נוצרה בכיוון הקיטובים הללו. היום כשאנו מודדים את הקרינה הקוסמית הזו אנו אמורים לראות את כיווני הקיטוב הללו. כך, אם אכן המרחב-זמן עבר תהליך של אינפלציה אנו אמורים למצוא את ההדים שתהליך זה השאיר בקרינת הרקע הקוסמית. אבל גם אם נמצא קיטובים בקרינת הרקע הקוסמית, איך נדע שאלו קיטובים שנוצרו דווקא מתהליך האינפלציה ולא מתהליכים אחרים? מסתבר שאחד מהקיטובים שגלי כבידה אמורים לעשות עקב תהליך האינפלציה הוא יחודי. קיטוב זה נקרא B-MODE ואנו יודעים מתי ניתן לקבל אותו בגלי כבידה. בגלל שתהליך האינפלציה מגדיל ומגביר תופעות מרחביות אנו מצפים שהקיטובים שאירעו בעת האינפלציה, ובפרט הקיטוב הזה יהיו גדולים יחסית בקרינת הרקע הקוסמית. גדולים יותר מקיטובי B-MODE אחרים שיכולים להופיע בקרינת הרקע הקוסמית עקב תופעות אחרות. צוות החוקרים ירד לאנטרטיקה, מקום בו הלחות מאד נמוכה וניתן למדוד את קיטובי קרינת הרקע הקוסמית בדיוק גדול ואכן הצליחו למצוא בקרינה קיטוב מסוג B-mode בעוצמות הצפויות ובגדלים הצפויים שאמורים להיווצר בעקבות גלי כבידה שנוצרו משלב התפשטות אינפלציוני. כך הצליחו החוקרים לאשש הן את קיום גלי הכבידה והן שהמרחב-זמן שלנו עבר תהליך של התפשטות אינפלציונית. בנוסף, מתוך היחסים בין הקיטובים השונים ובין קיטוב ה- B-mode שהחוקרים מצאו בקרינת הרקע הקוסמית הם יכולים להעריך את האנרגיה של גלי הכבידה שטילטלה וקיטבה את הקרינה בזמן האינפלציה. לפי האנרגיה הזו ניתן בעצם לדעת באיזה תקופה לאחר המפץ הגדול היה השלב האינפלציוני. הציפיות היו ששלב האינפלציה התקיים סביב הזמן בו נפרד הכוח הגרעיני החזק מהכוח המאוחד, ואכן, כמו בציפיות המוקדמות, האנרגיה שהחוקרים קיבלו מתאימה לתחום האנרגיות והטמפרטורות הגבוהות שהיו בתקופת ההפירדות הזו. הנה כך קרינת הרקע הקוסמית מספקת לנו אישוש נוסף לתיאורית המפץ הגדול והיקום האינפלציוני, הפעם בעזרת הקיטובים שהיא נושאת עימה מאז יצאה לדרכה.

בתמונה זו (באדיבות נאס"א) רואים בתמונה העליונה ובתמונה התחתונה בחלק העליון כיצד מודדים את הקיטוב (כיוון) של קרינת הרקע הקוסמית בעזרת מקטבים מתאימים. אנו בודקים את כל סוגי הקיטובים שיש לקרינה. בעיגול הצהוב רואים צורת קיטוב רגילה (E-mode) ובעיגול הכחול רואים את צורת הקיטוב וגודל הקיטוב שהיו חייבים ליצור רק גלי כבידה בזמן האינפלציה. אפשר לראות את אותו קיטוב מיוחד בקרינת הרקע גם בתמונה העליונה. הקווים השחורים מסמנים את כיוון וקיטוב הקרינה. ברגע שהצוות מדד את צורת קיטוב זו הוא הצליח לאשר הן את גלי הכבידה והן את שלב האינפלציה. בתמונה התחתונה רואים ציור המתחיל בצד שמאל בו התרחש המפץ הגדול ומיד אחריו האינפלציה (החלק הצהוב). אחרי גמר האינפלציה היקום מתפשט הרבה יותר לאט (החלק השחור) עד לימינו. אנו מודדים היום את קרינת הרקע הקוסמית שיצאה כשהיקום היה בן 380,000 שנה ומעבירים אותה דרך מקטבים כדי למדוד את הקיטוב של הקרינה (החלק הכחול)

האם יש יקומים מקבילים?

יקום אינפלציוני נותן גם אפשרות מעניינת לגבי הימצאות יקומים נוספים. המרחב התפשט במהירות הרבה יותר גבוהה ממהירות האור, כך שיכול להיות שנוצרו בועות חומר כה רחוקות אחת מהשניה עד שאין סיכוי שיווצר כל קשר ביניהם. קשר שכזה יכול לנוע במהירות מקסימלית של מהירות האור ומשום שהמרחקים בין בועות החומר הללו כה גדולות, שום חומר לא יצליח לעבור בין בועת חומר אחת לאחרת ושום קשר לא יווצר ביניהן. מאחר שאין קשר בין בועות החומר הללו אפשר לראות בכל אחת מהן יקום בפני עצמו שמתנהל במקביל לשאר היקומים בתוך רב-יקום שהחל בזמן המפץ הגדול והצמיח מתוכו יקומים רבים בזכות תקופת האינפלציה. לכל היקומים הללו יש אותם חוקי פיסיקה וכולם נוצרו באותו הזמן לפני 13.8 מליארד שנים, אך כל אחד מהם מתנהל ומתפתח ללא קשר לשאר היקומים. מודל היקום האינפלציוני נותן אפשרות ריאלית יותר לכך שאנו חיים בתוך יקום שהוא רק אחד מתוך מבנה רב יקומי, אך גם בלעדיו יש רמזים לכך שישנם יקומים מקבילים ליקום שלנו. למשל, מאד יכול להיות שהמפץ הגדול שלנו כלל אינו המפץ היחידי! שלא כמו בדוגמת הבלון, תצפיות מצביעות על כך שהיקום כולו שטוח ואינסופי. אנחנו יכולים לראות רק כוכבים שהאור שלהם הגיע אלינו לטלסקופים. כדי שנראה כוכב מסויים הוא צריך להיות בטווח בו לאור שהוא פלט יהיה מספיק זמן מאז היווצרות היקום כדי להגיע אלינו. זהו היקום הנראה. מאד יכול להיות שיש כוכבים רחוקים יותר מעבר ליקום הנראה שלאור שלהם פשוט לא היה זמן מאז היווצרות היקום להגיע עד אלינו. מבחינתנו, עד שיעבור מספיק זמן לאור שלהם להגיע אלינו, הכוכבים הללו עדיין לא ביקום הנראה שלנו ולא משפיעים עלינו. היקום כולו כנראה אינסופי, אך היקום הנראה שלנו הוא רק בגודל של 138,000,000,000,000,000,000,000 ק"מ (138 מליארד טריליון ק"מ). כשאנו אומרים שהיקום התחיל מנקודה אחת, נקודת המפץ הגדול, הכוונה היא ליקום הנראה שלנו. יותר מדוייק יהיה לומר שבזמן המפץ הגדול כל הנקודות ביקום כולו (לא רק ביקום הנראה) היו בעלות צפיפות אנגיה אינסופית. במילים אחרות, אם היקום כולו אינסופי, ברגע יצירת היקום הנראה שלנו נוצרו במקביל יקומים נוספים בעלי נקודות מפץ גדול אחרות מנקודת המפץ הגדול שלנו. כל המפצים הללו התרחשו באותו הזמן מיד לאחר שנוצר המרחב זמן של היקום כולו, אך בנקודות שונות לאורך המרחב האינסופי הזה. אפשר לחשוב על כך בצורה הבאה, היקום הנראה שאנו מסוגלים למדוד החל במפץ הגדול שלנו, אך האם היקום הנראה הוא כל מה שיש? כפי שאמרנו, סביר להניח שמעבר ליקום שאנו מסוגלים למדוד ישנו עוד חומר ולאור שיצא מחומר זה עדיין לא היה זמן מהיווצרות המרחב ועד היום להגיע אלינו. מבחינתנו החומר הזה אינו קיים ביקום שלנו ולא התחיל בנקודת המפץ הגדול שלנו. הוא כנראה התחיל מנקודת מפץ גדול אחרת, מיד לאחר היווצרות המרחב זמן לפני 13.8 מליארד שנה. כך שכנראה ישנם יקומים מקבילים רבים עד אין סוף. כל יקום כזה הוא יקום נראה אחר המתאים לחומר בתחום מסויים מתוך המרחב האינסופי. כל עוד אין קשר בין היקומים הנראים השונים הללו, כל אחד מהם סגור בתוך עצמו. משום שעובר זמן ומשום שהיקום הנראה שלנו מתפשט, אט אט נוספים כוכבים חדשים ליקום הנראה שלנו. כך יקומים נראים קרובים יכולים להתאחד ליקום נראה אחד גדול.  האם אנו היקום היחיד? האם ישנם עוד יקומים? האם היו במקביל למפץ שלנו עוד מפצים גדולים? ישנם רמזים לכך, אך אנחנו עדיין לא יודעים האם הרעיונות הללו נכונים. אלו רק ספקולציות כרגע וצריך לחכות לתיאוריות הבאות שירחיבו את התובנות שלנו לגבי טיב המציאות בה אנו חיים.

קצף הסבון הזה יכול לייצג את היקום שאולי אנו חיים בו. המרחב האינסופי של היקום נוצר בזמן המפץ הגדול, לפני 13.8 מליארד שנים (קצף הסבון כולו). באותו זמן, כל נקודה היתה נקודה סינגולרית בעלת צפיפות אנרגיה אינסופית. לאחר המפץ הגדול התפתחו והתפשטו "יקומים נראים" רבים בדומה ליקום הנראה שלנו (הבועות השונות בתמונה). היקום הנראה שלנו הוא רק אחד מהבועות הללו לאורך המרחב האינסופי של היקום כולו. אין קשר בין היקומים נראים השונים הללו, אך עם הזמן כל בועת "יקום נראה" ממשיכה להתפשט במרחב-זמן וכך נוצר קשר בין יקומים נראים שונים קרובים והם מתאחדים לבועה גדולה יותר של יקום נראה מאוחד גדול (בועות סבון שמתחברות לבועה גדולה יותר). שלב אינפלציוני של היקום הנראה יכול לייצר יקומים נראים נוספים מתוכו (בדומה לבועת סבון שגדלה כה מהר עד שהתפצלה למספר בועות קטנות יותר). אפשרות נוספת היא שכל הבועות הללו הן חלק מ"רב-יקום" בעל מרחב-זמן אינסופיים ובתוכו נוצרים ונעלמים כל העת בועות אנרגיה בעקבות עקרון אי הודאות. חלק מבועות היקומים הללו נכנסות לשלב אינפלציוני ומתפשטות ליצירת יקום גדול ויציב שלא קורס מיד. כך בתוך הרב יקום נוצרים כל העת יקומים חדשים בדומה ליקום שאנו מכירים, רובם קורסים, אך חלק מהם, כמו היקום שלנו עוברים התפשטות איפלציונית מספיק מהר והופכים יציבים.

יצאנו למסע מרתק להבנת היקום והבנת עצמנו. מסע גילוי מסעיר שנותן לנו את האפשרות לגעת לרגע בנשגב ובאינסופי וכך להרגיש חלק מהעוצמה האדירה של הטבע. מסע זה יכול למלא אותנו משמעות, ענווה והערכה אל הנשגב שנמצא סביבנו ושאנו, היצורים האנושיים הקטנים, מסוגלים לחשוף ולהבין אט אט. מסע זה אל מחוץ למערה עדיין לא הסתיים והוא טומן בחובו עוד הפתעות וגילויים רבים. האם אנו היקום היחידי? מהי האנרגיה האפלה? כיצד נוצר המפץ הגדול? כיצד הסימטריה נשברה ליצירת כל הכוחות והחלקיקים? עוד שאלות רבות נשארו ללא מענה ומחכות לתיאוריה הבאה שלנו שתפתור אותם ותחבר עוד חלקים לפאזל שיחשוף את מסתרי המציאות שלנו. אך כבר כעת חשפנו חלקים נרחבים מתמונת היקום וניתן לסכם כיצד נוצר היקום הנראה שלנו בצורה די מדוייקת ויפה -

בראשית לא היה דבר. היה ריק.
תנודת אנרגיה הופיעה מתוך הריק,
המפץ הגדול - יצירת המרחב זמן
היקום החל להתפשט (ואין משמעות לשאלה לאן)!
הסימטריה נשברה, האיחוד נסדק
כוח הכובד מהכוח המאוחד נפרק
אז הגיע תור הכוח הגרעיני החזק
היקום החל מתפשט כמשוגע
עד שנרגע
היקום הפך כביר ממש
הכוח האלקטרומגנטי נפרד מהכוח הגרעיני החלש
החלקיקים נוצרו וקיבלו מסה חיש מהר
מרק קדמוני לוהט הלך והתקרר
החלקיקים לאטומים החלו להתחבר
קרינת הרקע יצאה לדרכה
האטומים התחברו אחד לשני ללא בעיות
כוכבים נוצרו מתוך הסטיות
הכוכבים יצרו מבנים וגלקסיות
אנרגיה אפלה בינתיים הצטברה
והתפשטות היקום שוב גברה

שיר קיצור תולדות היקום

תמונה באדיבות נאס"א ובתרגומם הנאמן של מכון דוידסון

בתאריך 2 לאפריל 2014 הוזמנתי לתוכנית "ציפורי לילה עפות רחוק" בגלי צה"ל ושידרתי יחד עם שירה ז' כרמל תוכנית על הגילויים החדשים, המפץ הגדול, בריאה, דת ורוחניות חילונית. הנה לינק לשמיעה והורדה (לחצו את "להורדה" עם הכפתור הימני של העכבר ובחרו "שמור"), ועוד לינק לשמיעה, חלק א' וחלק ב' של התוכנית.
בחודש יוני הקרוב אני מתכנן להרצאות על נושא זה במסגרת הסדרה שאני מעביר בסינמטקים ברחבי הארץ, סדרת המדע וחקר המציאות (בחודש אפריל ההרצאה תהיה במוצאי יום השואה בנושא האם יצר האדם רע מנעוריו?) אנא עקבו אחרי פרסומי הבלוג חופשי ומאושר.

*** עדכון 2015***

לאחר כשנה מאז ההכרזה על תוצאות הניסוי נראה שהשמחה היתה מוקדמת מדי. התוצאות, כנראה לא קשורות לגלי כבידה ולתקופת האינפלציה של היקום אלא להפרעות שמקורן באבק בין כוכבי שנמצא בגלקסיה שלנו. המדענים ניסו לקחת בחשבון הפרעות אלו, אך נראה שלא העריכו נכון עד כמה גדולות ההפרעות. כך עובד המדע, תיואריות, ניסויים ושחזורים של ניסויים. כעת חוזרים לעבודה וחושבים על דרכים אחרות למדוד האם ישנם גלי כבידה מעניינים בקרינת הרקע הקוסמית והאם היקום שלנו אכן עבר שלב אינפלציוני.
 

*** עדכון 2016***

עברו שנתיים ומעבדת LIGO בארה"ב הודיעה על אישוש ראשון לכך שיש גלי כבידה!
האם היקום עבר שלב התפשטות אינפלציוני בתחילת דרכו? השאלה הזו עדיין נותרה פתוחה. נחיה ונראה.