המפץ הגדול

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לך הודעות חדשות (השווה לגרסה הקודמת).

התפשטות היקום מתוך הסינגולריות לאחר המפץ הגדול

המפץ הגדול (באנגלית: The Big Bang) הוא כינוי לתאוריה קוסמולוגית המסבירה את היווצרות היקום, המקובלת על הקהילה המדעית של ימינו, הנחשבת לאחד הגילויים החשובים ביותר של המאה העשרים. ומתבססת על נוסחת היסוד של תורת היחסות, לפיה אפשר להמיר אנרגיה לחומר ולהיפך.

[עריכה] מהו המפץ הגדול

על פי המודל, לפני היווצר היקום הייתה כל האנרגיה שממנה הוא נוצר דחוסה בצפיפות אינסופית בנקודה זעירה הקרויה יחודיות כבידתית הואיל וחוקי הפיזיקה הקיימים כיום לא חלים עליה. בנקודה זו שררה טמפרטורה אינסופית בדומה למצב של חור שחור, שהוא כוכב שקורס אל עצמו בגלל כבידתו.

המפץ הגדול היה התפוצצות אדירה של כל האנרגיה, שאירעה לפני כ-13.7 מיליארד שנה, במה שקרוי "כדור-האש-הקדום", שבעקבותיה נוצרו הממדים המוכרים לנו - ממד הזמן וממדי המרחב. מיליונית שנייה לאחר ההתפוצצות הגדולה, אורו של כדור-האש הקדום נכלא בתוך מצב מיוחד המכונה פלסמת קווארק-גלואון שהוא תערובת נדירה של קווארקים וגלואונים חופשיים, ומאז הוא החל להתקרר ולהתפשט במהירות עצומה. בעקבות ההתקררות והפחתת הצפיפות, התאפשרה היווצרות חלקיקים חדשים דוגמת פרוטונים ונייטרונים, שהתארגנו בשלב מסוים לאטומים של שלושת היסודות המרכיבים את היקום: מימן, הליום וליתיום.

[עריכה] אישוש תצפיתי לתאוריה

הראשון שניבא תאוריה זו של יקום שאינו סטטי, היה הרוסי אלכסנדר פרידמן בשנת 1922, שדיבר על יקום זהה מכל מקום, אחריו ג'ורג' גאמוב תלמידו העלה הנחה שהיקום היה דחוס ולוהט בראשיתו.

אישוש תצפיתי נוסף למודל המפץ הגדול ניתן על ידי האסטרונום האמריקני אדווין האבל בשנת 1929 לפיו מוסברת בעיקר תופעת התפשטות היקום ואי התכווצות היקום בשל כוח הכבידה, על פי תגליתו של האבל נמצאה היסט לאדום בספקטרום הקלאקסיות על פי אפקט דופלר המעידה כי הגלאקסיות מתרחקות זו מזו וכי מהירות התרחקותן פרופורציונית למרחקן (חוק האבל).

אישוש תצפיתי נוסף ומכריע לתורתו של פרידמן ניתן בשנת 1965 על ידי ארנו פנזיאס ורוברט וילסון ממעבדות בל, כאשר גילו באמצעות גלאי קרינה אלקטרומגנטית רגישים את קרינת הרקע הקוסמית שהיא שריד לאירוע המפץ הגדול והמעידה על קיום מצב של שיווי משקל תרמי ביקום הקדום - הקרינה הקוסמית "נפרדה" משאר החומר ביקום כמעט מליון שנה לאחר תחילת המפץ. הקרינה הקוסמית הינה אחידה בכל כיוון, על גילוי זה זכו בפרס נובל לפיזיקה. אחריהם הציעו ווקר ורוברטסון דגמים דומים לדגם של פרידמן.

המודל התקבע בקהילה המדעית בעיקר בשל מאמר שהתפרסם בידי רוג'ר פנרוז וסטיבן הוקינג בשנת 1970.

אישוש מדעי נוסף למודל המפץ נתקבל בעקבות הממצאים הקשורים לקרינה שגילה לווין המחקר COBE בשנות התשעים.

[עריכה] היחס לתאוריה

מודל זה מהווה שינוי דרמטי לתפיסה המדעית האריסטוטלית בת אלפי השנים שקדמה לו, שחסידיה האמינו שהיקום הוא סטטי ונצחי ללא כל נקודת התחלה.

בספרו "קיצור תולדות הזמן", מתאר סטיבן הוקינג כיצד שמחו על מודל זה גורמים ביהדות ובנצרות שראו בו אישוש לאמונתם בדבר בריאת העולם כ"יש מאין" ביד אלוהים, ואימצו אותו בחום אל חיקם, עד כדי הכרזה רשמית של הכנסייה הנוצרית בשנת 1951 כי מודל המפץ תואם את כתבי הקודש. ריח זה של בריאה אלוהית העולה מרעיון המפץ הגדול, הביא, לדבריו של הוקינג, לכמה ניסיונות מדעיים לסתור את המודל הזה, אך ללא הצלחה יתרה. בין הניסיונות ניתן למנות את תורת המצב היציב של הרמן בונדי, תומס גולד ופרד הויל, ואת נסיונם של יבגני ליפשיץ ואיסק חלטניטוב הסובייטים.

למרבה האירוניה, דוקא הוקינג שביסס את תיאורית המפץ הגדול, פיתח באמצעות החלת מכניקת הקוואנטים על המודל, תאוריה הקובעת שאין יחודיות ולפיה היקום לא התחיל במפץ הגדול אלא קיומו חסר גבולות - אפשר לומר שהיקום הוא סיבת עצמו. התאוריה, שעדיין לא אוששה, אינה מחייבת את אפשרות הבריאה האלוהית ואינה מקובלת על חלק מן המאמינים בבריאה כזו.

[עריכה] ההרכב הכימי של היקום

מודל המפץ הגדול הסטנדרטי מאפשר חישוב התנאים הפיזיקליים ששררו ביקום בכל רגע, החל בשבריר-זמן קצר ביותר לאחר המפץ הגדול עצמו. על פי תורת הגרעין ותורת החלקיקים האלמנטריים, אנו יודעים לחשב, בתנאי צפיפות וטמפרטורה שונים, את מצבי הקיום של החומר, אילו חלקיקים יכולים להתקיים, אילו אינטראקציות אפשריות בין חלקיקים שונים ובין חלקיקים לשדות קרינה. בשניות ובדקות הראשונות לאחר המפץ הגדול הטמפרטורה והלחץ ששררו ביקום הלכו וקטנו במהירות, בגלל ההתפשטות המהירה של היקום. חישובים מראים שמהלך הצפיפות והטמפרטורה היו כאלה שעם ההתפשטות וההתקררות, 90 אחוזים מחלקיקי החומר ביקום נשארו בצורת אטומים של מימן, דהיינו כפרוטונים, וכ10 אחוזים - כחלקיקי אלפא, דהיינו כאטומים של הליום.

בתנאי המפץ הגדול חלקיקים כבדים יותר לא הספיקו להיווצר, שכן ירידת הצפיפות והטמפרטורה היו מהירים מדי להתחוללותן של ריאקציות היצירה של יסודות כאלה. גם ניבוי זה של תורת המפץ הגדול מתאשר בתצפיות. אלה מגלות בכל מקום ביקום את הרכב החומר המתבקש מן המודל. כל הסטיות המתגלות, כגון קיומם של יסודות כבדים אחרים, כמו בשמש ובמערכת השמש, ניתנות להסבר כתופעות וכשינויים מאוחרים יותר בהרכב החומר הקוסמי, שנבעו מתהליכים תרמו-גרעיניים שמתחוללים במרכזיהם של כוכבים.