אנו חיים בתקופה הקוסמית המרגשת ביותר – ויש לנו כלום כדי להוכיח זאת

אנימציה מבהירה מהם הגבולות של המין האנושי

בועז מזרחי | 29 מאי, 2016

אנחנו אוהבים לחשוב שהפיתוח האנושי הוא אינסופי – שבהינתן הטכנולוגיה הנכונה נוכל להגיע לכל יעד שרק נצליח לדמיין. זו מחשבה יפה, וקיימות סביבנו ראיות לנכונותה, אבל האם היא עומדת במבחן המציאות של השאיפות הגדולות באמת – בקנה מידה קוסמי? במילים אחרות, האם בני האדם מוגבלים מבחינה פיזיקלית בכושר ההרפתקנות בחקר ובאכלוס החלל? השאלה הזו עשויה להישמע תיאורטית ורחוקה, אבל ניתוח שלה יכול ללמד אותנו לא מעט על מצבנו ועל מקומנו הנוכחיים ביקום.

האסטרופיזיקאי ד"ר איתן סיגל סייע לסטודיו לעיצוב ממינכן להפיק אנימציה שבוחנת את כל החלופות שבפנינו. הסרטון שפורסם בערוץ יוטיוב המדעי, Kurzgesagt – In a Nutshell, אף לוקח בחשבון טכנולוגיה עתידנית שעדיין לא קיימת. האם יש חוקים פיזיקליים שאיננו מסוגלים להתגבר עליהם באמצעות אף סוג של טכנולוגיה מדומיינת? ואם אכן ניצבים בפנינו גבולות, היכן הם עוברים ומה השפעתם על עתיד המין האנושי?

יצר הסקרנות האנושי דוחף אותנו להגיע לכל פינה ביקום ולחקור אותה. רק המחשבה שיש מקומות שלעולם לא נגיע אליהם עלולה לדכא את הסקרנות ולאף לעורר קלסטרופוביה, משל היינו כלואים באזור מסוים בחלל בלי יכולת לצאת. שהרי אם החלל הוא אינסופי, טבעי שנרצה חופש תנועה מוחלט בתוכו, באופן היפותטי כמובן. ועדיין, כשמתוודעים לקנה המידה שבו אנו עוסקים, קלסטרופוביה קוסמית היא אולי תחושה מעט מוגזמת. סיבה נוספת לאופטימיות היא עצם העובדה שאנו מסוגלים לחקור את החלל. זוהי מתנה ייחודית לתקופתנו, וייתכן מאוד כי דורות עתידיים לא יזכו ליהנות ממנה.

להפעלת כתוביות לחצו על הכפתור בתחתית הנגן.

נסתפק בקפיצה קטנה לאנדרומדה

כפי שכבר נרמז, למין האנושי אכן יש גבולות. אבל כשמדברים על מרחבי היקום, איפה בכלל מתחילים לבדוק עד כמה רחוק אפשר להגיע? מתברר שדווקא ברמה התת-אטומית, אבל עוד נגיע לכך. בינתיים, מקום טוב באמצע הגלקסיה שלנו – שביל החלב. על פי הסרטון, ברשימת המלאי של הגלקסיה נמצאים "מיליארדי כוכבים, ענני גזים, חומר אפל, חורים שחורים, כוכבי ניוטרון, פלנטות וחור שחור עצום במרכז". כל הטוב הזה פרוש על פני זרועות הספירלה שקצותיה מרוחקים 100 אלף שנות אור זה מזה, מה שאומר שהיא "מכילה בעיקר חלל ריק". כדי להביא את המרחק הזה לקנה מידה נתפס, די לציין ששליחת אדם לכוכב (להבדיל מפלנטה) הקרוב ביותר, פרוקסימה קנטאורי, תארך אלפי שנים באמצעות הטכנולוגיה הנוכחית, כשנצטרך לעבור 4.22 שנות אור.

אם נפתח את הספקטרום 'קצת' יותר, אנו מדברים על אזור בקוטר של כ-10 מיליון שנות אור, המכונה "הקבוצה המקומית". באזור זה נמצאים שביל החלב, גלקסיית אנדרומדה ועוד כ-50 גלקסיות ננסיות. "הקבוצה המקומית" שלנו היא חלק ממערך בן מאות קבוצות דומות המרכיבות את "קבוצת צבירי העל המקומית". הלאה בסולם, מיליוני צבירי-על נמצאים בכל האזור שמכונה היקום הנצפה.

מתוך ארבע החלוקות לאזורי חלל – גלקסיית שביל החלב, הקבוצה המקומית, קבוצת צבירי-העל המקומית והיקום הנצפה – המין האנושי יוכל להגיע אך ורק לדרגה השנייה, כלומר לקבוצה המקומית, ללא תלות בטכנולוגיה העתידית. הכי רחוק שאי פעם נוכל להגיע בחלל זה כמה עשרות גלקסיות שכנות, מתוך מיליארדי הגלקסיות שקיימות. זהו אחוז זעום ואפשר לומר אפילו זניח שמשמעותו במילים אחרות היא שמבחינה סטטיסטית הקיום שלנו, הן הנוכחי והן הפוטנציאלי, לא מהווה כל חשיבות. אולי דרוש ניסוח נוסף כדי להדגיש את המשמעות: "אנו מוגבלים למאה מיליארדית האחוז של היקום הנצפה". אין בנתונים הללו כדי להמעיט מחשיבות חיינו, אבל הם בהחלט מעוררים יראת כבוד מהולה בצניעות כלפי היקום.

הסיבה המפתיעה שנגזר עלינו לחיות במתחם חנוק בקוטר 10 מיליון שנות אור קשורה לכל מה שאינו גלקסיות, כוכבים, ענני גז וכדומה. כלומר, אנחנו מוגבלים בגלל הכלום, או הריק של היקום. אך בוידיאו מוסבר כי למעשה "חלל ריק אינו ריק, אלא קיימת בו אנרגיה המכונה תנודות קוונטיות". כפי שהבטחנו, אנו חוזרים לרמה התת-אטומית שהחוקיות הפיזיקלית שלה מסבירה מדוע אף טכנולוגיה לא תחלץ אותנו מקבוצת הגלקסיות המקומית.

ננסה לא להישאב יותר מדי למונחים כבדים ונתנצל מראש על אי דיוקים מדעיים, שכן אסטרופיזיקאים בעצמם לא מבינים עד הסוף חלק ניכר מהתיאוריות שאנו מנסים להסביר כאן. הרעיון הוא להמחיש את התמונה הכוללת המסבירה מדוע אנחנו 'תקועים' פחות או יותר בין שתי גלקסיות בלבד, ומדוע זה לא כל כך נורא.

בשנת 1930 גילה ארווין שרדינגר כי חלקיקים זעירים במבנה המציאות, כמו אלקטרונים, נעים בצורת רעד ולמעשה מופיעים ומעלימים זה את זה. "אתם יכולים לדמיין את הריק הקוונטי כסיר גועש עם אזורים צפופים וצפופים פחות". במילים אחרות, מבנה החלל עצמו הוא דינמי ונתון לשינויים. חשבו על כך כעל ההבדל בין העור המחוספס של כף הרגל לעומת המרקם העדין של השפתיים: שני האזורים שייכים לאותו מבנה כללי, אך שונים ברמת התא. כך גם החלל מכיל אזורי ריק בעלי צפיפות שונה.

אבל לא תמיד זה היה ככה. לפני כ-14 מיליארד שנה "מבנה היקום לא הכיל כלום". המפץ הגדול הרחיב את היקום "מגודל של גולה לטריליוני קילומטרים בחלקיק שנייה". בשל אופיו הקיצוני, המהיר והעצום של הפיצוץ, חלו שינויים במבנה החלל עצמו, ואותן תנודות קוונטיות התרחבו יחד עם היקום. מה שהיה מרחק תת-אטומי הפך למרחק גלקטי, ומה שהיה נכון לחלקיקים הזעירים היה נכון גם בקנה מידה עצום. וכך נוצרו בחלל אזורים עצומים בעלי צפיפות שונה. כשכוח הכבידה כבר נכנס לעניינים, זה היה מאוחר מדי עבור קנה המידה הגדול. ואולם בקנה המידה הקטן הצליחה הכבידה להשתלט ולכנס יחד את האזורים הצפופים של היקום. והיום, אחרי תהליך של 14 מיליארד שנה, האזורים הצפופים הללו "גדלו לצבירי גלקסיות כמו האחד שבו אנו חיים כיום". המשמעות היא שרק האזור הקרוב אלינו מושפע מהכבידה באותו אופן שאנו מושפעים ממנה. כל צביר שמחוץ לקבוצה המקומית שלנו מושפע מתנאי כבידה אוטונומיים משלו. נסו לדמיין את החלל ככיסים של חבורות גלקסיות, שכל אחת מתכנסת בתוך עצמה עם כוח כבידה משלה.

החלל אפל, המציאות – לאו דווקא

השאלה הגדולה היא מדוע אנו מניחים שאף טכנולוגיה לא תאפשר לנו לקפוץ לבקר בכיס צפוף שכן. התשובה היא אנרגיה אפלה. מעט מאוד ידוע לאסטרופיזיקאים על טיבו של רכיב מציאות זה, אבל השפעותיו בהחלט מורגשות. אנרגיה אפלה "היא כוח או אפקט בלתי נראה שגורם להתרחבות היקום ומאיץ אותה". כאמור, החלל מורכב מכיסי כבידה מבודדים ועצמאיים, וככל שהיקום מתרחב, ככל שמתמשכת השפעת האנרגיה האפלה – הכיסים הללו מתרחקים זה מזה, כי אין שום כוח כבידתי שמחבר ביניהן. "בחלוף הזמן, אנרגיה אפלה תדחוף את שאר היקום הרחק מאתנו, מה שיגרום לכל שאר הצבירים, הגלקסיות והקבוצות להפוך בסופו של דבר לבלתי ניתנים להגעה". מהירות התנועה שלהן גוברת בהרבה על קצב הפיתוח הטכנולוגי, וכשכבר תהיה בידינו טכנולוגיה לפרוץ את גבולות הכיס המקומי, אנחנו נטוס בחלל שומם ולא נגיע לשום מקום. במובן הזה, אנחנו צב שמנסה להשיג ברדלס.

במקביל להיפרדות כיסי הצבירים, כל כיס בפני עצמו הולך ומתכנס ביתר עוצמה בכוח הכבידה המקומי שלו. המשמעות היא שהקבוצה המקומית שלנו הולכת להפוך להרבה יותר אינטימית וחמימה, עד ש"תתמזג ליצירת גלקסיה אליפטית אחת". אבל יש עוד כמה מיליארדי שנים עד שכל התכניות הקוסמיות הללו יצאו לפועל. מה המשמעות של כל זה עבור בני האדם בפועל, מלבד הידיעה שאנו תקועים עם עצמנו?

היקום הנצפה נקרא כך מכיוון שמעבר לו יש כנראה אינסוף מרחבי חלל, אך הם כה רחוקים עד שחוקי הפיזיקה לא מאפשרים לנו לראות אותם או אפילו לדעת עליהם משהו. זהו העתיד הצפוי לכל מה שנמצא כרגע בטווח נגיעה מאתנו. היקום הנצפה עתיד להפוך ליקום הבלתי נצפה. התרחבותו הבלתי נמנעת תציב את כיסי הכבידה הגלקטיים במרחק כה רב, עד שלא יהיה ניתן לזהות אור שמגיע מהם. וכשאין אור, אין מידע. לדייריו העתידיים של כדור הארץ, אם כן, לא תהיה שום דרך לדעת שיש או היה יקום כלשהו מלבד הקבוצה המקומית. הם לא יוכלו להביט אחורה בזמן על המפץ הגדול ולא תהיה להם שום גישה לחלקים הרחוקים של היקום. מבחינתם כל המציאות כולה תסתכם באיחוד הגלקסיות שביל החלב ואנדרומדה. באופן פרדוקסלי, לאנשי העתיד "לא תהיה שום דרך לדעת את מה שאנו יודעים כיום: טבעו של היקום המתרחב, מאיפה התחיל וכיצד יסתיים".

אבל לא הכול אפל כמו האנרגיה שמרחיבה את היקום. צפויים לנו "מיליארדי שנים כדי לחקור את הגלקסיה שלנו" על טריליוני הכוכבים שבה. למעשה, טרם מצאנו דרך לצאת ממערכת השמש שלנו. מבחינת הגעה פיזית למקומות מרוחקים בחלל, עוד לא הרעדנו את האוויר שסביבנו, שלא לדבר על צעד ראשון. יחד עם זאת, אנו יודעים הרבה מאוד במונחים ויזואליים, מה שמוביל לאחת משתי מסקנות מעניינות שעלו במהלך המסע הבין-כוכבי שעשינו. "יש לנו מזל בלתי ייאמן להתקיים בנקודה המושלמת בזמן כדי לראות לא רק את העתיד, אלא גם את העבר הרחוק ביותר שלנו". כאמור, זוהי פריבילגיה שדייריו העתידיים של הכדור לא יזכו ליהנות ממה.

המסקנה השנייה נוגעת פחות לענייני חלק וגלקסיות, ויותר לאופן שבו אנו פועלים כמין. עד כמה שהקיום שלנו זניח סטטיסטית, ככל הידוע לנו כיום זה הקיום היחיד שלובש צורת חיים ביקום. זה מקנה לנו את היכולת הבלעדית – וכפועל יוצא גם את האחריות – לחקור את היקום ולשמר את הידע. מתוך הבנה שחלק גדול מהמידע יאבד לנצח במרחבי החלל, תפקידנו לנסות ולתפוס כמה שיותר חלקיקי אור ממנו, לחקור אותם ולתעד – כדי שלדורות הבאים, בעוד כמה מיליארדי שנה, תהיה לפחות תמונה למזכרת על האח של היקום הישן והטוב שהיה פה פעם.