מקובל על כולם שהיקום התחיל במפץ הגדול, האומנם? יש הרבה בעיות עם המודל של המפץ הגדול, אבל שום תיאוריה חילופית […]
תיאוריה חדשה של כבידה, חורים שחורים ואיך נוצרים יקומים
הספר בורא היקומים מציע תיאוריה חדשה ומרתקת של כבידה. מן התיאוריה הזו מתקבל תיאור חדש ושונה מאוד מהמקובל על המתרחש בתוך חורים שחורים. בנוסף נותנת הגישה החדשה הזו לכבידה פתרונות מענינים לבעיות כבידה שונות בתנאים שונים.
בנוסף להתמודדות עם הבעיות שמציג חור שחור, בעזרת הרעיונות הללו ניתן להראות איך בתוך חור שחור יכול להיווצר יקום, שבו יש קרינת רקע קוסמית והוא מתפשט התפשטות מואצת. המודל גם מסביר בפשטות איך נוצרת המסה של יקום כזה. אם המנגנון המתואר של יצירת מסה בתוך חור שחור באמת פועל, הרי שיצירת יקומים בתוך חורים שחורים היא אינסופית ונצחית.
המידע העובדתי הקיים כיום על חורים שחורים מבוסס על תצפיות ממרחקים עצומים או על מדידות מקרוב של אפקטים משניים בכבידה חלשה, שעשויות להתאים בה במידה גם לתיאוריות אחרות, כמו התיאוריה שמובאת כאן. כלומר, הידע שלנו על כבידה חזקה הוא תיאורטי בעיקרו ותיאוריה היא דבר שאפשר לשפר.
תיאוריית הכבידה המקובלת נתקלת בקשיים להסביר את היקום הנצפה, בייחוד אחרי התגלית, החדשה יחסית, שקצב ההתפשטות של היקום הולך וגדל. משמעות התגלית הזו היא שלמעשה אנו כלל לא מבינים את היקום, לכן אולי הגיע הזמן לבדוק מחדש את הבסיס של התיאוריות שלנו.
במאמר זה מוצגת תיאוריית כבידה חדשה עם השלכות מרתקות, שלעניות דעתי יותר טובה וסבירה מהתיאוריה המקובלת. אם ברעיונות המופיעים כאן יש ממש, ייתכן שהתיאוריה הזו יכולה לספק רעיונות וכלים חדשים שיוכלו לעזור לחקור ולפתור את תעלומות היקום.
אני חושב על התיאוריה הזו כבר שלושים שנה והגיע הזמן להוציא אותה לאור. גם אם התיאוריה איננה נכונה, הרעיונות שלה עדיין מרתקים, ובמקרה הגרוע אפשר להתייחס למה שנכתב כאן כאל מדע בדיוני.
אני מקווה למצוא קוראים שהרעיונות שמופיעים כאן יסקרנו אותם ומצפה לדיון ער על רעיונות אלה, כולל הצעות איך אפשר לשלול או לאמת אותם.
זווית אישית:
לפני כשלושים שנה לקחתי קורס בתורת היחסות הכללית (תיאורית הכבידה של איינשטיין). הדבר התברר כטעות חמורה. ככל שניסיתי, לא הצלחתי להבין ממש את המתמטיקה ואת הרעיונות שהיא מייצגת. אבל למרות שלא ממש הבנתי את התיאוריה, היה מאוד ברור בעיניי כי התיאור של חורים שחורים שמתקבל ממנה מאוד לא הגיוני ולא סביר.
השיטה שלי להתגבר על בעיות כאלה, שבאופן מוזר גם עבדה לפעמים, הייתה לנסות למצוא תיאוריה שאותה אני כן יכול להבין שמציעה פתרון סביר יותר של החורים השחורים.
אחת מנקודות המפתח שלי הופיעה בסיפור על קרל שוורצשילד, שניסה לפתור את משוואות הכבידה של איינשטיין וקיבל לבסוף משוואה אחת עם שני נעלמים. מכיוון שפתרון במצב כזה אינו אפשרי, שוורצשילד החליט שבדומה לבעיה דומה ביחסות פרטית, ניתן להניח שגוף הנופל לתוך חור שחור לא מתכווץ בניצב לכיוון הנפילה. בצורה כזו הצליח לצמצם את הבעיה לנעלם אחד בלבד ומצא כך פתרון למשוואות הכבידה. אחת ההשלכות של המשוואות ששוורצשילד קיבל הייתה האפשרות לקיומם של חורים שחור.
בפתרון שמצא שוורצשילד יש גודל שנקרא "רדיוס שוורצשילד". הערך של רדיוס שוורצשילד של כוכב תלוי במסה של אותו הכוכב בצורה ישירה. ככל שהמסה גדולה יותר גם הערך של רדיוס שוורצשילד גדול יותר. לדוגמה, גודל רדיוס שוורצשילד של כדור הארץ הוא רק סנטימטר אחד, אבל רדיוס שוורצשילד של השמש, הכבדה מכדור הארץ פי שלוש מאות אלף, הוא שלושה קילומטר (כלומר, שלוש מאות אלף סנטימטרים).
אם מסה של כוכב נדחסת ומתכווצת, עד שהיא נמצאת כולה בתוך רדיוס שוורצשילד, היא הופכת לחור שחור. בחור שחור עוצמת הכבידה כל כך גדולה שאפילו אור לא יכול להימלט ולכן הוא שחור. בתחילה ביטלו את האפשרות לקיומם חורים שחורים, כרעיון תיאורטי בלבד, אבל כיום מקובלת עובדת קיומם של חורים שחורים. אמנם לא סביר שכדור הארץ ידחס לגודל של סנטימטר כדי להפוך לחור שחור, וגם השמש שלנו לא תהפוך לחור שחור (השמש שלנו תסיים את חייה בעוד מיליארדי שנים בתור ננס לבן), אך לעומת זאת מקובל על המדע שכוכבים הכבדים הרבה יותר מהשמש שלנו קורסים והופכים לחורים שחורים כאשר אוזל הדלק לבערה שלהם. כמו כן ידוע לנו שבמרכזי הגלקסיות יש חורים שחורים גדולים מאוד שמסתם שקולה למיליוני מסות שמש.
לפי הפתרון המקובל נקודת מסה הנופלת לתוך חור שחור לא תיעצר ברדיוס שוורצשילד אלא תמשיך ליפול פנימה עד לנקודת הסינגולריות חסרת הממדים שבמרכז, שאליה קרסה כל המסה של החור השחור ובה קורסת גם כל הפיזיקה. בנוסף לקושי של הסינגולריות, גם התיאור של מה שקורה בתוך חור שחור אחרי שעוברים את רדיוס שוורצשילד נראה מופרך וחסר פשר מבחינה פיזיקלית. הבעיה היא שהתיאוריה המקובלת נתפסת כנכונה ללא עוררין ומתעלמים מן הבעיות שמופיעות כאשר עוברים את רדיוס שוורצשילד, אולי בגלל שלקח זמן רב עד שהחורים השחורים הפסיקו להיות מושג תיאורטי בלבד ובמשך הזמן הזה התיאוריה כבר השתרשה.
כשקראתי על הדרך שבה התקבל הפתרון של שוורצשילד, חשבתי שאולי הסיבה לבעיות בהבנת המתרחש בחורים השחורים מקורה בהנחה שאותה הניח שוורצשילד בזמנו כדי להגיע לפתרון. כלומר, אולי ההנחה שהמרחב לא משתנה בכיוון המשיקי לא הייתה ההנחה הנכונה והיא שהובילה לפתרון שגוי. כלומר, אולי ניתן להשתמש בהנחה פיזיקלית שונה ובעזרתה להגיע לפתרון אחר, טוב יותר.
זה היה קו המחשבה שהוביל בזמנו לפתרון שונה שמבוסס על הנחה אחרת, סבירה לא פחות. בפתרון החדש, גוף הנופל לתוך חור שחור לא יכול להגיע לרדיוס שוורצשילד. במקרה זה נעלמים כל הפרדוקסים שמתלווים לתיאור של חורים שחורים. בנוסף התברר שיש תוצאת לוואי לפתרון החדש. מתברר שמשמעות ההנחות שלנו היא שבעיני הצופה הנופל לחור שחור, המרחב סביבו מתפשט. התוצאה המפתיעה הזו מובילה לרעיון שאולי יש לנו כאן מנגנון שבעזרתו ניתן להסביר את התפשטות היקום בלי צורך במפץ הגדול.
מאמר זה מנסה לתאר את הרעיונות הללו אחרי כל העדכונים והשינויים של שלושים השנים האחרונות. העדכונים מתרכזים בעיקר בנעשה בחורים שחורים קטנים וכוללים את האפשרות לבריאת אינסוף יקומים בתוך חורים שחורים קטנים.
בקשר לקורס ההוא ביחסות כללית, הגשתי את הרעיונות שלי בעבודה הסופית של הקורס מתוך הרגשה שהשגתי הישג יוצא דופן. אפילו גייסתי את אשתי כדי לכתוב את העבודה בכתב קריא (אז עוד לא היו מעבדי תמלילים בעולם).
כמובן שקיבלתי ציון נכשל.
עלי להודות שעד היום אני לא מבין יחסות כללית, אבל במקום זאת אני מציג כאן בפניכם יחסות כללית אלטרנטיבית, פשוטה יותר, שאת העקרונות שלה כל אחד מסוגל להבין.
אני מודה שזה לא נשמע כל כך טוב. קשה להתייחס ברצינות לאדם שממציא תיאוריה חדשה כי לא הצליח להבין את הישנה, אבל זה מה שקרה למעשה, והתיאוריה החדשה באמת יפה.
אלכס בורד – :
כל הכבוד.