מהו אור, מהו חומר אפל וכיצד התופעות הפיזיקליות הללו משפיעות על חיינו
בני האדם מתחזקים אובססיה לא קטנה לדברים גדולים. אנחנו עשויים להיות נפעמים למראה בעל חיים גדול כמו פיל או קרנף, גורד שחקים יעורר בנו בדרך כלל תחושת צניעות ויראת כבוד ומרחבי הים הפתוח ישבו את דמיוננו בסדרי גודלם. ואלה עוד הדברים הפשוטים יחסית לתפיסה. כשיוצאים מגבולות כדור הארץ ומתחילים לחשוב על קנה המידה של פלנטות, כוכבים וגלקסיות, המוח כבר מסתחרר. מסה רצינית של חומר פשוט עושה לנו את זה.
אלא שעם כל הכבוד לגודל ולכמות של החומר ביקום – פלנטות, כוכבים, גלקסיות, ושאר אלמנטים שהיינו מכנים בלשון הדיבור "חומר ממשי" – מדובר בסך הכול בחמישה אחוזים מהרכב הקוסמוס. את הדברים הגדולים באמת אנחנו פשוט לא מסוגלים לראות גם אם הם נמצאים ממש סביבנו. אור, אם כן, יכול ללמד אותנו שיעור חשוב בפרופורציות: מכיוון שהוא המתווך הכמעט בלעדי שלנו ליקום הרחב, כל מה שלא בא באינטראקציה עם אור נותר מחוץ לתפיסתנו. וזה כאמור, רוב היקום. אבל אם אנחנו לא מסוגלים לראות שיש שם משהו, איך בכל זאת אנחנו יודעים שיש ביקום דברים נוספים? ומה בדיוק הדבר הזה?
התשובה, בקצרה, היא חומר אפל ואנרגיה אפלה. אבל לפני שנצלול אל מעמקיו המסתוריים של החלל, בואו נדבר רגע על מה שאנחנו כן יודעים ועל האופן שבו זה משפיע עלינו. ערוץ היוטיוב Kurzgesagt – In a Nutshell הקדיש סרטון אנימציה לשאלה מהו אור, החושף הן את ההיבטים הפיזיקליים של התופעה, אך יותר רלוונטי לענייננו – את מערכת היחסים הכה אינטימית שלנו עם אור.
מה שאנו יודעים הוא שאיננו יודעים הרבה
במשפט אחד מסכם הקריין את כל מהותו של האור: "האור הוא הקשר בינינו ובין היקום". כדי להבין את המשפט הפשוט הזה, לכאורה, כדאי לציין מספר עקרונות פיזיקליים שעומדים בבסיס התופעה. הראשון הוא שאור הוא יחידת האנרגיה הקטנה ביותר שניתנת להעברה. יחידת אור נקראת פוטון. העיקרון השני הוא העובדה שמה שאנו מכנים אור הוא למעשה רק קטע קטן מתוך תופעה רחבה יותר שנקראת קרינה אלקטרומגנטית. על ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית נמצאים גם גלי רנטגן וגלי רדיו. ולבסוף, אור נע במהירות הגבוהה ביותר שקיימת ביקום, הלא היא מהירות האור. עתה נשאלת השאלה, מה בשילוב התכונות הללו הופך את האור הנראה לחשוב כל כך עבור האדם? והתשובה המדעית היא "ובכן… שום דבר".
אולי יהיה מדויק יותר לומר שזה לא שהאור חשוב לנו, אלא שההתפתחות שלנו מטבעה הייתה כרוכה בתחום הנראה של האור, בשל אוסף התנאים פיזיקליים שהיו דרושים להיווצרות חיים. "אור נראה הוא המקטע היחיד של קרינה אלקטרומגנטית שמתפשט היטב במים, שבמקרה היו המקום שבו התפתחו העיניים הראשונות לפני מיליוני שנים". האם הייתה זו מקריות של זמן ומקום או שמא דטרמיניזם ביולוגי? ספק אם אי פעם נדע. העובדה היא שאותו מקטע של אור נראה היה מרכיב חיוני בהתפתחותם של חיים. הוא היה שם כשהם נוצרו ובכך נצרב כאמצעי התקשורת העיקרי שלנו עם היקום. אך לא רק. אור הוא מקור האנרגיה שמפעיל את כל מנגנוני החיים.
במילים אחרות, האור הנראה מוטמע עמוק מאוד בקיום הפיזי שלנו, הוא אבן יסוד שעליה צמחנו. אנו יודעים אפוא שאור היה לפני החיים ושהם נוצרו בעקבותיו, אך האם האור הגדיר את החיים – או שהם 'בחרו' בו מכיוון שהיה תופעה יעילה להתפתחותם? הרי, כפי שציינו, מדובר ביחידת האנרגיה המהירה ביותר ביקום. או, על פי הווידיאו, "אור לא רק יוצר אינטראקציה עם חומר, הוא גם ניתן לשינוי על ידו וניתן להשתמש בו כדי לאסוף מידע על העולם שסביבנו כמעט ללא עיכוב, מה שעוזר מאוד להישרדות". שוב, זו שאלה שקשה מאוד לענות עליה, אך עצם הדיון בה עשוי להעניק לנו נקודת מבט חדשה על הקיום שלנו ועל המציאות כפי שאנו מסוגלים לתפוס אותה. כי למרות שאור הוא תופעה מאוד יעילה לאינטראקציה בין היבטים שונים של היקום, היא משאירה את רובו, ובכן, באפלה.
על אף שמיליארדי הכוכבים נראים לנו ככמות אינסופית, הם מהווים בפועל לא יותר מפסיק קטן ביקום. 25 אחוזים מתוכו הם חומר אפל ו-70 אחוזים הם אנרגיה אפלה. תופעות אלה אינן פולטות או יוצרות אינטראקציה עם אור ולכן ידוע לנו כה מעט לגביהן. איך בכל זאת אנו מודעים לקיומו של חומר אפל ומה החשיבות שלו עבורנו? את זה מנסה להסביר הקוסמולוגית התיאורטית ד"ר ג'אנה לוין בסרטון בערוץ הווימאו (vimeo) של MassiveSci.
עדים לחלק הנדיר ביותר של המציאות
ד"ר לוין מודה בפה מלא כי נכון להיום אנחנו לא מבינים מהו חומר אפל, ולדבריה "זהו השם שאנו נותנים כהשערה לציין דברים שאנו לא יודעים מהם". הגישה שלנו לקיומו של חומר אפל, אם כן, היא נסיבתית. אנו מסוגלים להבחין בהשפעה שלו, ומכאן מסיקים שהוא קיים. ההשפעה שלו היא כבידתית – הוא הכוח שגורם לכוכבים להצטבר יחד במסגרות של גלקסיות, למשל, במקום שיהיו פזורים על פני היקום. אם כך, לחומר הזה יש השפעה מכרעת על מבנה היקום, אבל אור עובר דרכו מבלי להישבר. כך שבעקבות נסיבות ההיווצרות שלנו, אנו נותרים עם פער גדול בידע לגבי אחד הכוחות החשובים ביקום.
האור, כבר אמרנו, חושף עבורנו את פרופורציות הקיום שלנו, אך הוא עושה זאת דווקא בהיעדרו. לוין מסבירה: "כל מה שמרכיב את מה שאנו מכירים ואת מה שאי פעם ראינו הוא מעין שאריות אפר מהמפץ הגדול, כאילו אנו שאריות אבק". השאר, רובו המכריע של היקום, אינו מובן לנו כי בניגוד אלינו, הוא אינו יוצר אינטראקציה עם אור. כשקרינה אלקטרו מגנטית נעה בחלל היא עוברת דרך החומר האפל, אך לא בצורה שמותירה חותם שאנו מסוגלים לזהות. כמו פנטום, צל קוסמי שבא לידי ביטוי רק על שבריר קטן מהמרחב האינסופי.
מעט המושג שיש לנו לגבי החומר האפל ותכונותיו הוא בעיקר השערות. ואף על פי כן, אנחנו בהחלט יכולים לדעת שנכון להיום אנו לא יכולים לדעת הרבה על רוב היקום. גם זה משהו להתחיל ממנו. ואולי בכלל כדאי להביט על נקודת האור בכל העניין, כיוון למעשה זה הדבר היחיד שאנו יכולים לעשות. כי נכון שאין לנו רמז לגבי רוב היקום, אבל יש לנו המזל – או ההכרח – להיות עדים ולקחת חלק דווקא בצורה הנדירה יותר של המציאות, האינטראקציה של אור עם מעט החומר שנותר מהיווצרות היקום.
כתבות נוספות שעשויות לעניין אותך:
היקום מדבר אלינו במוזיקה - פיזיקאים מסבירים מהם גלי כבידה ומה חשיבותם
אנו חיים בתקופה הקוסמית המרגשת ביותר – ויש לנו כלום כדי להוכיח זאת
האם אי פעם תהיתם מהי אש ומאין היא מגיעה? ההסבר הבא יפתיע אתכם
עוד מרדיו מהות החיים:
