תוכנית אב: איך נסביר את היקום?
סטיבן הוקינג מוותר על החלום עתיק הימים לנסח תאוריה אחת שלמה ומקיפה של כל העולם, אשר תוכל להסביר את כל תופעות הטבע. הוא פוסל את האפשרות שאלוהים יצר את החוקיות ביקום ומציע משפחה של תאוריות לתיאור המציאות. צבי ינאי על ספרו החדש של הוקינג, "תוכנית אב". חלק שני
עד כמה המודלים הפיזיקליים שאנו הוגים מכתיבים את אופי המציאות שאנו מגלים בטבע? בפיזיקה הקלאסית שררה הסכמה גורפת שתאוריות מדעיות הן מודלים של המציאות ולא המציאות עצמה. כלומר, הן לא יוצרות מציאות, אלא משקפות את ידיעתנו (הארעית) על המציאות. ואילו נילס בוהר אומר: "תפקיד הפיזיקה אינו לקבוע מהו הטבע, אלא מה אנו יכולים לומר עליו".
תאוריה ומציאות
האם המציאות תלויה בתודעה?
צבי ינאי
האם יש לנו גישה בלתי אמצעית אל המציאות עצמה, או שהדרך להכרת העולם עוברת תמיד דרך התיאוריה שבנינו במוחנו? צבי ינאי על "תוכנית אב", ספרו החדש של סטיבן הוקינג
אולם משקלה הגובר והולך של התאוריה ככלי ראשוני ועיקרי להבנת המציאות מקרבת אותנו להשקפה האפלטונית, שעל פיה המציאות המתגלה לחושינו אינה אלא צללית מחוספסת של המציאות "האמיתית".
האידאה האפלטונית בדבר עליונות הצורה הכדורית והתנועה המעגלית בכל הקשור לטיבם ולמסילותיהם של גרמי השמיים, הקפיאה את החשיבה האסטרונומית קרוב לאלפיים שנה. והשאלה היא אם אכיפת הכימות המתמטי על תאוריות מדעיות – כתנאי הכרחי ובלעדי לתקפותן – אינו מביא אותנו לניסוח תאוריות מורכבות – עד כדי ביזאריות – על המציאות, ובלבד שתקפותן המתמטית היא ללא דופי.
מציאות אובייקטיבית?
סטיבן וינברג, חתן פרס נובל לפיזיקה, מתנגד לראליזם תלוי-המודל שסטיבן הוקינג מציע בספרו "תוכנית אב". הוא סבור שהמציאות היא דבר-מה אמיתי, בלתי תלוי בנו ובמודלים שלנו. מעמקי לבו הוא מאמין בקיומה של מציאות אובייקטיבית.
אפשר לנסח את אמונתו של וינברג באופן שונה: קיום העולם אכן הכרחי להופעת הצופה, אבל האם חייבים להסכים עם טענתו של הפיזיקאי ג'ון וילר כי קיום הצופה הכרחי להיווצרות העולם?
אולי צדק גלילאו באומרו שספר הטבע כתוב בשפה מתמטית. השאלה היא באיזו שפה מתמטית: האם בשפה המתמטית הקיימת, המכתיבה את סוג הפרשנות המסוימת שלנו לטבע היקום ולאופי המציאות, או שמא במתמטיקה ובפיזיקה מסוג אחר?
גלילאו גליליי: ספר הטבע כתוב בשפה מתמטית (צילום: GettyImages)
אם, כדברי הוקינג, ייתכנו יקומים בעלי חוקים פיזיקליים שונים משלנו, כלום אפשר שהם מתבססים על מתמטיקה שונה משלנו? ואם כן, אולי לא אותם יקומים שונים מהיקום שלנו, אלא רק המתמטיקה וחוקי הפיזיקה שלהם, המפרשים באופן שונה את טבע היקום שלהם?
באילו משקפיים נבחר?
המחשה נאה לתובנות חלופיות של אותה מציאות מתקבלת משיחתם של מתייה ריקאר עם אביו, ז'אן פרנסואה רוול, שנעשה נזיר טיבטי (מתוך "הנזיר והפילוסוף", מאת ז'אן פרנסואה רוול ומתייה ריקאר).מתייה מספר לאביו אנקדוטה בודהיסטית עתיקה על שני עיוורים המבקשים מעוברים ושבים להסביר להם מהו צבע לבן. עובר אורח אחד משיב שהשלג לבן. אחד משני העיוורים נוטל חופן שלג בידו ולמד מזה שלבן הוא משהו קר. עובר אורח אחר מסביר להם שלבן הוא צבעם של הברבורים. העיוור השני נושא ראשו לשמים ומקשיב למשק כנפיהם של ברבורים העוברים מעליו, ומזה הוא מבין שלבן הוא דבר-מה מרשרש.
כותב הוקינג: "דומה שאנחנו ניצבים בנקודת מפנה בתולדות המדע, שבה עלינו לשנות את תפיסותינו בדבר יעדיו ובדבר דרישותינו מתיאוריה פיזיקלית על מנת שתהיה מקובלת עלינו. נראה שמספרי היסוד, דהיינו הפרמטרים של חוקי הטבע הגלויים, ואפילו צורת החוקים האלה, אינם מוכתבים על פי ההיגיון, או על פי עיקרון פיזיקלי כלשהו.
הפרמטרים חופשיעם לקבל ערכים רבים, והחוקים – ללבוש כל צורה שמוליכה לתאוריה מתמטית עקבית כלפי עצמה, והם עשויים לקבל ערכים אחרים וללבוש צורות אחרות ביקומים אחרים".
אני חוזר לחוק העזר העירוני של עיריית מונצה בעניינם של דגי הזהב. הוקינג תוהה אם "ייתכן שגם אנו חיים בתוך מין אקוואריום גדול וכדורי, מעין עדשה ענקית המסלפת את מה שאנחנו רואים".
על משקל דומה ניתן לשאול, כלום אפשר שאופי החושים שלנו ומבנה מוחנו מכתיבים את טיב המתמטיקה והפיזיקה המשמשות אותנו להבנת המציאות? אשר על כן, ביקום אחר, בעל עדשה שונה – ולפיכך עושה שימוש בחוקי פיזיקה שונים ובמתמטיקה אחרת – נתפסת המציאות באורח שונה לחלוטין?
אנרגיה אפלה
דומה שהדברים שאמר האסטרונום הנודע ארתור אדינגטון לפני קרוב למאה שנה יפים גם היום: גילינו עקבה זרה בחופי הבלתי נודע, פיתחנו תאוריות עמוקות כדי להתחקות על מקורה, הצלחנו לשחזר את בעל העקבות ולבסוף גילינו שהיו אלה עקבותינו, שהרי מלכתחילה חיפשנו בטבע את מה שהכנסנו בו.
ב-1998 התגלו בשולי היקום סופר-נובות מסוג מסוים, אשר חיוורונן העיד על התפשטות מהירה של היקום, מכוח איזו "אנרגיה אפלה" מסתורית, השקולה ל-73 אחוז מכלל המסה של היקום. גילוי זה החזיר את "הקבוע הקוסמולוגי" אשר אינשטיין הכניס למשוואות תורת היחסות הכללית שלו, כדי להגן על אמונתו בעולם נייח.
אנרגיה אפלה
מסע ביקום בעקבות "האנרגיה האפלה"
עופר להב, אודיסאה
"אנרגיה אפלה" היא אחד הנושאים המסתוריים ביותר בעולם הפיזיקה, רעיון מהפכני שיכול להוביל לשינוי יסודי בתיאוריות המקובלות, בתנאי שיצליח לעמוד במשימה הנכבדת שלשמה הומצא: להסביר את התפשטותו המואצת של היקום
הבעיה של האנרגיה האפלה היא שהפער בין הערך התיאורטי שלה לבין הערך הנגזר מהתצפיות גדול ב-120 סדרי גודל (!!!). האם הפער הבלתי יאומן הזה נובע מהעדשה המשמשת אותנו או שמא מהמציאות עצמה?
בשנים האחרונות מעלים פיזיקאים שונים השגות שונות על תאוריות מוסכמות ואפילו על חוקי יסוד פיזיקליים. מרדכי מילגרום ממכון ויצמן למדע שוקד עשרות שנים על פיתוח תאוריה המייתרת את הצורך בחומר האפל (המהווה 24 אחוז מכלל המסה של היקום) במחיר של הכנסת שינוי קטן בחוק השני של ניוטון.
אחרים מעלים השערה המייתרת את האנרגיה האפלה ומציעים במקומה חלל ריק ענקי במרכז הגלאקסיה שלנו. פטר הוראבה מאוניברסיטת ברקליי הציע ב-2009 להפריד בין המרחב לזמן, כאמצעי לאיחוד המיוחל בין מכניקת הקוונטים לבין תורת הכבידה של אינשטיין.
רבים שואלים עדיין איך ייתכן שתיאוריית הקוואנטים, המתפקדת בפועל ללא רבב, עומדת על יסודות כל כך לא טבעיים, והם מנסים למצוא הסבר קרוב יותר לאינטואיציות שלנו למופעים התמוהים של מכניקת הקוואנטים.
לוותר על החלום?
הוקינג מוותר על החלום עתיק הימים – מתאלס ועד אינשטיין – לתאוריה אחת שלמה ומקיפה של העולם, אשר תוכל להסביר את כל תופעות הטבע, החל בחלקיקי החומר הזעירים והבלתי גלויים לעין וכלה בגלאקסיות של כוכבים וביקום כולו. במקומה הוא מציע משפחה של תאוריות (תאוריית M), שכל אחת מהן מתארת תופעות בתחום מסוים, אך בבואן יחד מתקבל תאור מקיף של המציאות.
תאוריה זו, המשלבת בתוכה את הגרסאות השונות של תורת המיתרים, בנויה מ-11 ממדים, שבעה בהם מכורבלים בתוך עצמם וזערוריים מדי לתצפית. איננו יודעים למה אינם גלויים. אולי מנגנון מסוים בעת היווצרות היקום בלם את התפשטותם ואולי היו להם ממדים רגילים בהיווצרות היקום, אבל בהמשך הם נבלמו. תאוריית M, טוען הוקינג, עשויה להוות מודל ליקום הבורא את עצמו, יקום הניתן להסבר במסגרת המדע "ובלי להסתמך על כל ישות אלוהית".
אלברט איינשטיין: ניסה לנסח תיאוריה שלמה של העולם (GettyImages)
את האפשרות שאלוהים ברא את החוקים, שעל פיהם נוצר והתפתח היקום, דוחה הוקינג בטענה נדושה, שאם אלוהים ברא את החוקים, מי ברא אותו. ניתן היה לצפות מהוקינג לתשובה יותר אינטליגנטית, שהרי על פי התפיסה האמונית אלוהים הוא מהות נצחית וחוץ-פיזיקלית.
באשר לשאלה אם היה לאלוהים חופש פעולה כלשהו בבחירת החוקים, הוקינג גורס שאם יש אלוהים אזי החוקים כפויים עליו ואין בידו לשנותם. לשיטתו, אם תאוריית M תשיב על כל שאלותינו, נוכל לומר שמצאנו את "התוכנית הגדולה". מה שהוקינג אינו אומר הוא, שהמוכחות האמפירית של תאוריית M אינה גדולה לפי שעה מהמוכחות האמפירית של קיום האלוהים.
איך הכול התחיל?
שונה הדבר לגבי השאלה מה היה לפני "המפץ הגדול". אמנם גם לשאלה זו לא נוכל לקבל תשובה אמפירית, אולם לא זו בלבד שהיא שאלה לגיטימית, כי אם גם מתבקשת.
הוקינג סבור אחרת. לטענתו אין טעם לשאול על הזמן לפני המפץ הגדול, מאחר שכל מה שקיים היום נוצר אחרי אותו הרגע, ולכן כל שהיה קיים לפניו "לא יהיו לו שום השלכות נצפות על ההווה".
לדעתי, הוקינג טועה. לא לשאול שאלה כזו היא כמו לא לשאול מה היה לפני שנולדנו. מה גם שהוקינג עצמו מתעסק בהרחבה בעולם רב-יקומי, כלומר ביקומים שרבים בהם קדמו לנו ושאיש אינו יכול להוכיח את קיומם ואת השלכותיהם על יקומנו.
תמוהה לא פחות היא עמדתו של הוקינג בשאלת הרצון החופשי. כנציג מובהק של הדטרמיניזם המדעי, רצון חופשי הוא בעיניו אשליה. שכן החוקים הביולוגיים כפופים לחוקי הפיסיקה והכימיה, ועל כן מוכתבים על ידם.
לשון אחר, מוחנו מציית לחוקי המדע והם מכתיבים את מעשינו. עובדה, טוען הוקינג, שגירוי חשמלי באזורי מוח מסוימים "יכול לעורר במטופל רצון להזיז כף יד, זרוע או רגל, או להניע את השפתיים ולדבר ... ומכאן נראה שאין אנחנו אלא מכונות ביולוגיות ושהרצון החופשי הוא רק אשליה".
כאמור, תשובה תמוהה, שכן הבעיה הפסיכו-פיזית מתחילה בדיוק בנקודה זו: איך המחשבה, אשר לא ניתנת להגדרה באמצעות זרמים חשמליים ולא במונחים ביו-כימיים, מסוגלת להפעיל את המרכזים הפיזיים של המוח. לזכותו של הוקינג יאמר שהוא אינו הראשון, וקרוב לוודאי לא האחרון, שנכשל בניסיונו לתת מענה לחידה הפסיכו-פיזית.
לפנייה לכתב/ת 
"תוכנית אב"
עטיפת ספר
