טרם ביצעת אימות לכתובת הדוא"ל שלך. לאימות כתובת הדואל שלך  לחצו כאן

רשימת קריאה

רשימת הקריאה מאפשרת לך לשמור כתבות ולקרוא אותן במועד מאוחר יותר באתר,במובייל או באפליקציה.

לחיצה על כפתור "שמור", בתחילת הכתבה תוסיף את הכתבה לרשימת הקריאה שלך.
לחיצה על "הסר" תסיר את הכתבה מרשימת הקריאה.

בראשית, אומרים החוקרים, היה רק זמן

פיסיקה / תיאוריה חדשה מסבירה כיצד נוצרו הממדים הגיאומטריים - אורך, רוחב וגובה

תגובות

בתחילה לא היה כמעט צורך בפיסיקאים. ברגע הבריאה, היקום נשלט לא על ידי ארבעת הכוחות השונים שנצפו בתקופות מאוחרות יותר, אלא על ידי כוח אחד בלבד. במקום קומץ חלקיקים שונים, היתה רק המסה הבראשיתית, הסבתא של כל החלקיקים. מסה זו היתה מוכנה להתפוצץ במפץ הגדול.

אחר כך התרחש המפץ, שנתן למדענים קצת אי סדר לחקור. בשעה שהיקום התקרר, התפצל הכוח הבודד לארבעה כוחות, המתפשטים דרך ארבעת הממדים של המרחב והזמן, וסוגי החלקיקים השונים נוצרו.

נראה שסיפור הבריאה המדעי הזה, שאותו מאמצים פיסיקאים וקוסמולוגים כאחד, מסביר כמעט הכל - פרט לדבר אחד: מהו מקור הממדים?

כעת מוסיפים פיסיקאים אחדים היבט חדש לסיפור הבראשיתי. מאמר שהתפרסם בחודש שעבר בכתב העת Review Letters" "Physical מעלה את ההשערה שהממדים הגיאומטריים, כמו הכוחות והחלקיקים, נוצרו כאשר היקום התקרר. אף שהרעיון נמצא עדיין בחיתוליו, הפיסיקאים מוקסמים מהרעיון שהמציאות החלה עם ממד אחד בלבד: הזמן. כשהיקום התקרר, בדקות הראשונות שלאחר המפץ הבראשיתי, הממדים המרחביים - גובה, אורך ורוחב - התגבשו לכדי קיום. הבריאה לא היתה רק עניין של "ויהי אור", אלא גם של "ויהי מרחב".

"בפעם הראשונה יש לנו הזדמנות לברר למה מתכוונים במושג 'מרחב'", אמר ד"ר אנדרו כהן, פיסיקאי באוניברסיטת בוסטון שכתב את המאמר עם ד"ר נימה ארקאני-חאמד מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי וד"ר הווארד גיאורגי מהרווארד.

במשך עשורים נטו הפיסיקאים לקבל את המרחב כמובן מאליו, כרקע נצחי - הבימה שעליה מתרחשת פעילות הגומלין בין החלקיקים והכוחות. המחקר החדש הוא חלק ממאמץ גדל והולך לשנות את ה"תפאורה". על פי השקפה זו, המרחב הוא משני ואינו אלא תוצאה של האינטרקציה בין סוגי חלקיקים חדשים, שנוצרו רק כאשר היקום התקרר. צוות הפועל במרכז המאיץ הלאומי פרמי בבטוויה שבאילינוי הגיע לגרסה משלו לחלקיקים מחוללי-ממדים.

לכותרת העבודה החדשה, "De) Constructing Dimensions)", יש צליל פוסט מודרניסטי שרגילים לצפות לו בהקשר של כתב עת לביקורת ספרות. אך המאמר המקצועי, שמוזכרים בו "פרמיוני וייל", "סימטריות מחזוריות", "עירורי קלוזה-קליין" ושאר מונחים בשפת הסתרים של יודעי ח"ן, הוא ניסיון ממוקד להגיע ללב משמעותו של מושג המרחב. אם התיאוריה נכונה, אמר ד"ר ארקאני-חאמד, "המרחב יכול להופיע ולהיעלם. הדבר תלוי אך ורק באנרגיה".

מה שהניע את המחקר החדש הוא השאיפה להסביר את מקור הממדים המוזרים והלא מוכרים שתורת המיתרים, המהווה ניסיון לאחד את כל חוקי הפיסיקה, מחייבת את קיומם. לפי תורה זו, כל מרכיבי היקום נוצרו מהאינטראקציות של ישויות קטנטנות דמויות מיתרים. אולם התורה ישימה רק אם מאפשרים את קיומה ב-10 ממדים. ד"ר ארקאני-חאמד ועמיתיו ביקשו להבהיר מה מקורם של הממדים הנוספים. אולם לדברי ארקאני-חאמד, המטרה הסופית היא לקחת את הרעיון רחוק יותר: "מפתה לחשוב שהממדים המוכרים לנו נוצרו גם הם באופן זה".

פיסיקאים נוהגים להסביר כיצד ישויות בסיסיות נובעות מחלקיקים. אטומים מורכבים מפרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים; האור נישא על ידי פוטונים; הגרביטציה על ידי גרביטונים; הכוח הגרעיני החזק על ידי גלואונים. באנרגיות והטמפרטורות הקיצוניות של המפץ הגדול, החלקיקים יוצרי-החומר והחלקיקים נושאי-הכוח היוו ישות אחת, שהתפצלה מאוחר יותר לישויות פרטניות.

ככל שפיסיקאים מגיעים לאנרגיות גבוהות יותר באמצעות מאיצי החלקיקים שלהם, הם סבורים שהם מתקרבים לטמפרטורות ולאנרגיות שהיו קיימות קודם לכן ביקום, ובצורה זו קרבים לאטם למקורות של החלקיקים ושל הכוחות.

עד כה, היה המרחב עמיד בפני גישה זו. הוא נותר כמשהו עילאי שפשוט נמצא שם. כיצד ייתכן שהמרחב נוצר כהרף עין על ידי החלקיקים? דמיינו עולם מוקדם חסר ממדים, המורכב מנקודה אחת. בתחום כליאה זה אין תנועה, אין כיוונים שאפשר לנוע בהם. ייתכן שישנם גם עולמות נקודתיים אחרים, שאין ביניהם כל קשר.

נניח שכאשר החל הקירור, הוא הוביל להופעתה של מערכת חלקיקים שנשאה כוח המאפשר לישות הכלואה בנקודה לנוע לנקודה השכנה וכן הלאה. התוצאה תהיה עולם חד-ממדי: הישויות יכולות לנוע לאורך מסילה בעלת ממד אחד בלבד. בשלב זה נוצרו אולי עולמות קוויים נוספים, אולם הם היו בלתי נגישים זה לזה - עד שהיקום התקרר דיו כך שהחלקיקים יוצרי-הממדים התחזקו מספיק כדי לאפשר תנועה בכיוון חדש. כעת יכלו העולמות הקוויים החד ממדיים להצטרף ליצירת עולמות דו ממדיים, ומאוחר יותר תלת ממדיים.

אבל למה להפסיק כאן? אולי הופיעו ממדים נוספים לפני שהגיע היקום למצבו הנוכחי? אולי נוצרו אז גם אותם ממדים נוספים הדרושים לתורת המיתרים, ממדים שעל פי ההסבר שפיסיקאים מספקים בדרך כלל אינם גלויים משום שהם "מכורבלים" וקטנים מכדי שאפשר יהיה להבחין בהם.

מנקודת מבטו של השואף לתיאוריה מאחדת, אחד הדברים המעניינים בנוגע לתיאוריה החדשה היא הדרך שבה היא משלבת את המושגים השונים לכאורה של ממדים וכוחות. ממד מופיע כאשר נוצר כוח שמאפשר תנועה לתוך תחום חדש.

ד"ר ארקאני-חאמד אמר שנראה כי החלקיקים ההיפותטיים שמאחורי כוחות אלה דומים לגלואונים, הנושאים את הכוח הגרעיני החזק. כמו הגלואונים, החלקיקים יוצרי-הממדים עשויים להיות חלשים מאוד באנרגיות גבוהות וחזקים יותר באנרגיות נמוכות יותר.

כמובן שייתכן כי התיאוריה אינה מסבירה דבר; שמערך החלקיקים והכוחות ההיפותטיים שלה הוא צעצוע מתמטי מרתק ותו לא. "רעיונות אלה הם ספקולטיוויים ביותר, אך סביר שהם ניתנים לבדיקה ניסיונית", אמר ד"ר ג'וזף לייקן, תיאורטיקן במעבדות פרמי. תיאורטיקנים אחרים ממעבדות פרמי, ד"ר כריסטופר היל וד"ר ג'ינג וואנג, יחד עם ד"ר סטפן פוקורסקי מאוניברסיטת ורשה וד"ר סין-צ'יה צ'נג מאוניברסיטת שיקאגו, הגיעו בנפרד לתיאוריה שלפיה ממדים נוצרים על ידי חלקיקים.

אולם לד"ר היל יש נקודת מבט פרגמטית יותר. "אנחנו מאוד מתלהבים מכל זה", אמר. "אולם מבחינה פילוסופית, אני חולק במידת מה על מתחרי. אני רואה זאת ככלי מועיל ביותר, אך עדיין לא ברור אם יש לו חשיבות כה גדולה".



תגובות

דלג על התגובות

בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שאני מסכים/מסכימה עם תנאי השימוש של אתר הארץ

סדר את התגובות