איפה מרכז היקום?

המפץ הגדול הוא השם שנתנו לרגע שבו התחיל היקום. למרות שהרעיון ידוע, הוא לרוב מובן בצורה לא נכונה. אפילו לאנשים עם הבנה טובה במדע יש תפיסות מוטעות לגביו. לדוגמה, שאלה נפוצה היא "איפה התרחש המפץ הגדול?" והתשובה לשאלה הזו מפתיעה. אז, בואו נצלול לתוכה וננסה להבין היכן מתעוררת אי ההבנה.

כשמספרים לאנשים על המפץ הגדול, נהוג לומר להם ש"כל המסה של היקום הייתה דחוסה בנקודה בעלת נפח אפס הנקראת סינגולריות". הסינגולריות אז "התפוצצה", התרחבה והתקררה ובסופו של דבר הביאה ליקום שאנו רואים היום. אנשים שואבים מניסיונם ויוצרים אנלוגיה של המפץ הגדול עם משהו כמו חזיז או רימון - חפץ שנמצא במקום, ואז מתפוצץ ומפזר רסיסים בחלל הקיים. זהו דימוי מנטלי טבעי והגיוני לחלוטין. הוא גם שגוי לחלוטין.

התיאוריה המתארת את המפץ הגדול היא תורת היחסות הכללית של איינשטיין. בו מתאר איינשטיין את כוח המשיכה כצורה של החלל עצמו כשהוא מתכופף ונמתח. ליד כוכב או כוכב לכת, החלל מעוות; הרחק מכל גוף שמימי, החלל שטוח. אם החלל גמיש, כפי שהתיאוריה אומרת שהוא, ניתן גם לדחוס או למתוח אותו.

המתיחה והדחיסה האלה מביאים אותנו למה שהוא באמת המפץ הגדול. לא מדובר בפיצוץ במובן המוכר של המילה, אלא בהתרחבות מהירה ותלת מימדית של החלל. זה מורכב לתפיסה, אז הבה ננסה להבין דרך אנלוגיה. כדי לפשט את העניין, נשתמש באנלוגיה חד מימדית - גומייה.

תארו לעצמכם שהייתה לכם את הגומייה המדהימה הזו - כזו שיכולה לעבור מגודל של אטום לכל גודל שאתם צריכים שהיא תהיה. החומר של הגומייה מייצג חלל. קחו את הגומייה הזו ומתחו אותה כך שהיא תהיה ארוכה מספיק כדי להתפרש על היקום הנוכחי הגלוי מצד אחד לצד השני. קחו טוש וסמנו עליה סימנים. נקודות אלה ייצגו את הגלקסיות במיקומן הנוכחי.

כעת תנו לגומיה להתכווץ למחצית האורך הזה. הנקודות לא זזו על הגומייה, ובכל זאת התקרבו זו לזו. זה מראה לנו שמרחקים שגדלים או מתכווצים בין נקודות (או גלקסיות) לא תמיד מחייבים את הנקודות לנוע. אם החלל שבו הן שוכנות ישנה את גודלו, הגלקסיות יכולות להישאר נייחות בתוך החלל הזה, ובכל זאת יראו זזות.

אנחנו יכולים לקחת את האנלוגיה שלנו לקיצוניות ולתת לה להתכווץ לגדלים תת-אטומיים. שוב, המרחק בין הגלקסיות הולך וקטן והגומייה נעשית זעירה בגודלה, אבל הגומייה היא שמתכווצת. יחסית לגומיה, הנקודות נמצאות באותו מקום.

המפץ הגדול הוא בעצם זה אך הפוך. הגומייה המצומקת היא היקום לפני שהחל. משהו - ואנחנו עדיין לא יודעים מה - גרם לגומיה להימתח, והמתיחה הזו היא היקום שלנו שמתרחב. זה התחיל לפני 14 מיליארד שנה, וזה עדיין ממשיך היום. אז זו הדרך הנכונה לחשוב על המפץ הגדול: זה לא פיצוץ. במקום זאת, מדובר בהתרחבות ומתיחה נפיצה של החלל. אז איך זה עוזר לנו להבין היכן התרחש המפץ הגדול?

כדי לעשות זאת, אנו שוב מזמנים את הגומייה שלנו. הפעם, הגומייה נמתחת אפילו יותר. הקודמת שלנו השתרעה על פני היקום הגלוי, אבל היקום בשלמותו הוא הרבה יותר גדול מזה. אכן, העדויות מצביעות בתוקף על כך שהיקום הוא אינסופי. יש מיקומים כל כך רחוקים שאנחנו לא יכולים לראות אותם בכלל - האור מאותם מיקומים עדיין לא הגיע אלינו. על זה בהמשך.

אם היקום כולו הוא למעשה אינסופי, הגומייה החדשה נמתחת לאינסוף, נגיד בציר ימין/שמאל. בחרו נקודה אקראית, ואז, הגומיה נמתחת עד אינסוף גם ימינה וגם שמאלה. אבל עכשיו בחרו מקום אחר, ואותו הדבר יהיה נכון. ואכן, לכל מיקום שתבחר יהיה מרחק שווה ואינסופי ימינה ושמאלה.

כאשר אנו מערבבים אינסוף ומתיחה, אנו מקבלים השלכות מוזרות נוספות. אם הגומייה אינסופית, ואתם מותחים אותה כך שהמרווח בין נקודות הגלקסיה האלה יוכפל, או נותנים לה להתכווץ כך שהמרווח יקטן בחצי, הגומייה עדיין אינסופית. אינסוף פירושו לנצח - אתם לא יכולים לקבל כפול לנצח, ואתם לא יכולים לקבל חצי מנצח.

כאשר אנו משלבים את הרעיונות הללו, אנו נותרים עם המסקנה המדהימה שאין מרכז ייחודי ליקום או, באותה מידה, ניתן לקרוא לכל המיקומים המרכז. ואכן, כפי שאולי חשדתם תמיד, זכותכם המלאה לחשוב על עצמכם כמרכז היקום.

אבל מה אם זה לא נכון שהיקום הוא אינסופי? ובכן, מדענים בטוחים שנפח היקום כולו הוא לפחות פי 125 מיליון מזה של היקום הגלוי. אפילו אם היקום סופי, זה מאפשר את הדמיון שמרכזו יימצא בתוך היקום הגלוי שלנו. וחשוב לזכור שהראיות מצדדות מאוד ביקום אינסופי. בהיעדר נתונים חדשים, זו השערה סבירה לחלוטין.

אז מה השורה התחתונה? זה שאנחנו לא צריכים לחשוב על המפץ הגדול כעל חזיז קוסמי שהתפוצץ באיזה מקום ספציפי. במקום זאת, יש להתייחס למפץ הגדול כעל התרחבות מהירה של החלל, שבו ניתן להתייחס לכל הנקודות כמרכז בעל תוקף שווה. ומכיוון שהיקום כולו נחשב אינסופי, הוא לא מתרחב לשום דבר. הוא נמתח או מתכווץ, אבל הוא נשאר אינסופי.

זו אולי נראית מסקנה מוזרה, אבל היא מייצגת בצורה נאמנה יותר את ההבנה של הקהילה הקוסמולוגית לגבי טבעו של החלל וכיצד הוא נוצר, ומהווה דוגמה מצוינת לאופן שבו הפיזיקה המודרנית יכולה לפוצץ את ראשכם.

מקורות:

Where is the center of the Universe? Here, there, and everywhere

Where is the center of the universe?

Where is the center of the universe (where the Big Bang occurred) and where is its edge?