היכונו לעוד מפץ גדול
שני פיזיקאים טוענים כי המפץ הגדול עשוי להתרחש שוב ושוב לאורך מסגרת זמן עצומה, במהלך ההתפשטות, התרוקנות והתקררות היקום.
ה"יוניברס טודיי" מדווח כי שני פיזיקאים מאוניברסיטת שיקגו טוענים כי המפץ הגדול יכול היות אירוע נורמלי בהתפתחות היקום, והוא יתרחש שוב ושוב לאורך מסגרת זמן עצומה במהלך התפשטות, התרוקנות והתקררות היקום. "היינו שמחים להגיד שהמפץ הגדול אינו אירוע חשוב בהיסטוריית היקום שלנו", אומר שון קארול עוזר-פרופסור בפיזיקה באוניברסיטת שיקגו.
למה הזמן לא נע אחורה?
מחקרם של קארול וצ'ן בא לענות על שתי שאלות שאפתניות: מדוע הזמן נע רק בכיוון אחד והאם המפץ הגדול יכול היה להופיע עקב תנודות אנרגיה בחלל הריק המצייתות לחוקי הפיזיקה הידועים? שאלת חץ הזמן הציקה למדענים כבר מאה שנה וזאת בגלל שרוב חוקי הפיזיקה הבסיסיים אינם מבדילים בין עבר ועתיד. הם סימטריים מבחינת זמן.
קשור קירבה רבה לנושא הזמן הוא מושג האנטרופיה, מדד של אי-סדר ביקום. כפי שהפיזיקאי לודוויג בולצמן הראה לפני כמאה שנה, האנטרופיה, באופן טבעי, גודלת עם הזמן. "אתה יכול להפוך ביצה לחביתה אבל לא חביתה לביצה", אומר קארול.
אנטרופיה נמוכה
המסתורין נשאר לגבי השאלה מדוע האנטרופיה הייתה נמוכה ביקום מלכתחילה. הקושי שבשאלה הטרידה מדענים מזה זמן רב, ורובם הניחו לה והשאירו אותה כחידה שתיפתר בעתיד. קארול וצ'ן עשו ניסיון לענות עליה עכשיו. חוקרים קודמים ניגשו לבעיות הקשורות למפץ הגדול עם ההנחה שהאנטרופיה ביקום היא סופית. קארול וצ'ן אימצו את הגישה הנגדית. "אנו מניחים כי האנטרופיה ביקום היא אינסופית. היא תמיד תוכל לגדול", אומרת צ'ן.
כדי להסביר בהצלחה מדוע היקום נראה כפי שהוא נראה כיום, שתי הגישות צריכות לכלול בתוכן תהליך הנקרא תפיחה (Inflation), שהוא תוסף של תיאוריית המפץ הגדול. אסטרופיזיקאים המציאו את תיאוריית התפיחה כדי שיוכלו להסביר את היקום, כפי שהוא נראה כיום.
תרחיש שלד בארון
ע"פ תיאוריית התפיחה היקום חווה תקופה של התפשטות מאסיבית בשבריר של שניה לאחר המפץ הגדול. אך ישנה בעיה עם תרחיש זה, "שלד בארון", אומר קארול. כדי להתחיל בתפיחה על היקום להכיל טלאי מיקרוסקופי קטנטן בתצורה מאוד לא סבירה - לא משהו שהמדענים היו מצפים ממצב התחלתי הנבחר באופן מקרי. קארול וצ'ן טוענים כי מצב התחלתי כללי יהיה דומה לחלל קר וריק - במפורש לא נקודת ההתחלה המועדפת להתחלת התפיחה.
מספר מדענים מציעים, על בסיס ההנחה שהאנטרופיה ביקום סופית, כי תנודה מקרית יכולה לעורר תפיחה, אך הדבר דורש ממולקולות היקום להתנודד ממצב אנטרופי גבוה למצב אנטרופי נמוך - סיכוי קלוש מבחינה סטטיסטית. "התנאים הדרושים כדי להתחיל תפיחה אינם קלים להשגה", אומר קארול. "קיים ויכוח שְקל יותר לקבל את הופעת היקום מתנודה מקרית מאשר את התחלת התפיחה מתנודה מקרית".
השראה ממימצאי 98
התרחיש של קארול וצ'ן, אודות אנטרופיה אינסופית, קיבל השראה מממצאי 1998: היקום יתפשט לנצח עקב כוח מסתורי הנקרא "אנרגיה אפילה". תחת תנאים אלו התצורה הטבעית של היקום היא של אחד אשר כמעט ריק. "ביקום הנוכחי, האנטרופיה גדלה והיקום מתפשט ונהיה ריק יותר", אומר קארול.
אבל אפילו לחלל ריק יש עקבות קלושות של אנרגיה המתנודדות ברמה התת-אטומית. כפי שכבר הוצע בעבר, ע"י ג'אום גאריגה מהאוניברסיטה האוטונומית של ברצלונה ואלכסנדר וילנקין מאוניברסיטת טפט, תנודות אלה יכולות לחולל מפצים גדולים משלהן באזורים זערוריים של היקום.
שאלה של נקודת מבט
אזורים המופרדים במרחקים גדולים מבחינת הזמן והמרחב. קארול וצ'ן מרחיבים את הרעיון באופן דרמטי, ומציעים כי התפיחה יכולה להתחיל "לאחור" בעבר הרחוק של היקום שלנו, כך שהזמן יראה כי הוא נע אחורה (מנקודת המבט שלנו) לצופים בעבר הרחוק שלנו.
בלי להתחשב בכיוון מסלולם, היקומים החדשים שנוצרו באותם מפצים גדולים ימשיכו בתהליך גדילת האנטרופיה. במחזור האינסופי הזה, היקום לעולם לא מגיע לשיווי-משקל. אם הוא כן היה מגיע לשיווי-משקל, שום דבר לא היה קורה. לא היה כל חץ של זמן.
הכותב הוא חבר האגודה הישראלית לאסטרונומיה.
לפנייה לכתב/ת 
