טוב, המפץ הגדול - תקציר
עד שנות העשרים היה מקובל במדע שהיקום הוא סטטי - כל הכוכבים עומדים במקום והיקום תמיד נראה אותו דבר. כשאיינשטיין פיתח את תורת היחסות הכללית, הוא הגיע לתוצאה שאומרת שהיקום חייב להתרחב או להתכווץ, ושהוא לא יכול סתם להיות סטטי. איינשטיין סמך על המדע של זמנו ו"תיקן" את התאוריה ככה שתאפשר יקום סטטי. שנים אחר כך הוא קרא לזה "הטעות הגדולה של חיי". בשנות העשרים מדענים גילו שהערפיליות, כתמי אור מעורפלים שהם חשבו שהם סתם ענני גז, הם בעצם גלקסיות - קבוצות עצומות של כוכבים, שמרוחקות הרבה יותר ממה שהם חשבו קודם. אחד מהאנשים שמילאו תפקיד מפתח בגילוי ומדידת המרחק היה האסטרונום אדווין האבל. מאוחר יותר האבל ערך ניתוח של אור הגלקסיות. עכשיו, כל הכוכבים פולטים אור ובגלל ההרכב הכימי הזהה של הכוכבים (מימן והליום) יש לו תכונות מסוימות: אם תפרק אותו ע"י ספקטרוגרף (מכשיר לניתוח אור, בעקרון מנסרה שמפצלת את האור למרכיביו) תקבל "ספקטרום פליטה" - סדרה של קווים צבעוניים. האבל גילה שספקטרום הפליטה של גלקסיות רחוקות, הגודל והיחס בין כל הקווים נשמר, אבל כולם מוסטים הצידה יחסית לספקטרום רגיל של מימן והליום. יש רק דבר אחד שיכול לגרום לזה: אם הגוף שפולט את האור זז במהירות מספיק גבוהה יחסית למודד, הספקטרום מוסט הצידה. הוא מוסט לכיוון האדום של הספקטרום אם הוא מתרחק, ולכיוון הכחול אם הוא מתקרב. זה נקרא אפקט דופלר. הספקטרום הפליטה של גלקסיות הוסט לאדום, מה שאומר רק דבר אחד: הגלקסיות מתרחקות אחת מהשניה, ומאיתנו. עכשיו, בגלל מהירות האור, כמה שמסתכלים יותר עמוק ורחוק לתוך היקום, בעצם רואים את העבר: אם תסתכלו למקום שמרוחק אלף שנות אור, האור שאתם רואים עכשיו בעצם יצא לדרך לפני אלף שנה. כשמסתכלים על גלקסיות רחוקות מאוד רואים איך הם היו בעבר הרחוק, לפני מיליארדי שנה. ומה שגילו זה שגם הן מתרחקות - זאת אומרת ההתרחקות של הגלקסיות זה לא דבר חדש, אלא הן תמיד התרחקו. מכאן מדענים לקחו את המרחקים שבין הגלקסיות, לקחו את המהירות שלהן, והריצו את התסריט אחורה, לראות מתי בעצם הן "נפגשו" - וקיבלו תאריך של בין 10 ל-20 מיליארד שנים. ההערכה הנ"ל שופרה עם הזמן וכיום המספר המקובל הוא בין 12 ל-13 מיליארד שנים. הכינוי "המפץ הגדול" היה במקור כינוי גנאי לתאוריה. התאוריה אומרת שהחלל עצמו, אם תרצו הגודל של היקום, גדל. פעם היה קצת חלל ועכשיו יש יותר. זה משהו שקשה מאוד לדמיין או להסביר, וברשותכם אני אעזוב את זה כרגע, כי זה כולל כל מיני אנלוגיות מטעות וקצת דמיון ארבע-מימדי. בסופו של דבר זה אומר שכל היקום מתרחב. לא היה חלל ריק ומין גוש חומר באמצע: היה יקום קטן, חם מאוד וצפוף מאוד, שהתרחב מאוד מהר. עכשיו זה התאים לתורת היחסות, איינשטיין תיקן את ה"תיקון" בחזרה, והכל היה טוב. מכאן המדענים המשיכו לפתח את התאוריה, וניסו להבין איך היקום נראה כשכל החומר היה מרוכז ביחד. ע"י חישוב הם קיבלו תוצאה שאמרה שצריכה להיות קרינה מסוימת שניתן למדוד, שהיא שארית מהזמן בו כל החומר היה מרוכז ביחד. הקרינה הזו אכן התגלתה אחר כך. ידוע לנו התנאים ששררו בשניות הראשונות ובחלקיקי השניה הראשונים, לפי התאוריות הנ"ל. אבל כאן נגמרת התאוריה. מעבר לזה אנחנו לא מסוגלים לדעת מה קרה, והפיזיקה לא מסוגלת לחזות. התאוריה מתחילה בעצם חלקיקי שניה אחרי המפץ, ולא ידוע מה גרם למפץ עצמו, מה היה לפני, או כל דבר אחר. יכול להיות למשל שהיה יקום קודם שאחרי שגמר להתרחב, התכווץ בחזרה, וכל החומר שיש לנו ביקום הוא שאריות חומר מיקום קודם. ויכול להיות שהיו אינסוף יקומים לפני זה. יש עוד מלא תאוריות כאלו, אבל - אין לנו שום דרך, כרגע, לדעת מה האמת. בשורה התחתונה מה שאנחנו כן יודעים זה זה - העולם בן כמה מיליארדי שנים. היקום התחיל מאוד קטן, והתרחב. היקום מאוד, מאוד, מאוד, מאוד, גדול.
עד שנות העשרים היה מקובל במדע שהיקום הוא סטטי - כל הכוכבים עומדים במקום והיקום תמיד נראה אותו דבר. כשאיינשטיין פיתח את תורת היחסות הכללית, הוא הגיע לתוצאה שאומרת שהיקום חייב להתרחב או להתכווץ, ושהוא לא יכול סתם להיות סטטי. איינשטיין סמך על המדע של זמנו ו"תיקן" את התאוריה ככה שתאפשר יקום סטטי. שנים אחר כך הוא קרא לזה "הטעות הגדולה של חיי". בשנות העשרים מדענים גילו שהערפיליות, כתמי אור מעורפלים שהם חשבו שהם סתם ענני גז, הם בעצם גלקסיות - קבוצות עצומות של כוכבים, שמרוחקות הרבה יותר ממה שהם חשבו קודם. אחד מהאנשים שמילאו תפקיד מפתח בגילוי ומדידת המרחק היה האסטרונום אדווין האבל. מאוחר יותר האבל ערך ניתוח של אור הגלקסיות. עכשיו, כל הכוכבים פולטים אור ובגלל ההרכב הכימי הזהה של הכוכבים (מימן והליום) יש לו תכונות מסוימות: אם תפרק אותו ע"י ספקטרוגרף (מכשיר לניתוח אור, בעקרון מנסרה שמפצלת את האור למרכיביו) תקבל "ספקטרום פליטה" - סדרה של קווים צבעוניים. האבל גילה שספקטרום הפליטה של גלקסיות רחוקות, הגודל והיחס בין כל הקווים נשמר, אבל כולם מוסטים הצידה יחסית לספקטרום רגיל של מימן והליום. יש רק דבר אחד שיכול לגרום לזה: אם הגוף שפולט את האור זז במהירות מספיק גבוהה יחסית למודד, הספקטרום מוסט הצידה. הוא מוסט לכיוון האדום של הספקטרום אם הוא מתרחק, ולכיוון הכחול אם הוא מתקרב. זה נקרא אפקט דופלר. הספקטרום הפליטה של גלקסיות הוסט לאדום, מה שאומר רק דבר אחד: הגלקסיות מתרחקות אחת מהשניה, ומאיתנו. עכשיו, בגלל מהירות האור, כמה שמסתכלים יותר עמוק ורחוק לתוך היקום, בעצם רואים את העבר: אם תסתכלו למקום שמרוחק אלף שנות אור, האור שאתם רואים עכשיו בעצם יצא לדרך לפני אלף שנה. כשמסתכלים על גלקסיות רחוקות מאוד רואים איך הם היו בעבר הרחוק, לפני מיליארדי שנה. ומה שגילו זה שגם הן מתרחקות - זאת אומרת ההתרחקות של הגלקסיות זה לא דבר חדש, אלא הן תמיד התרחקו. מכאן מדענים לקחו את המרחקים שבין הגלקסיות, לקחו את המהירות שלהן, והריצו את התסריט אחורה, לראות מתי בעצם הן "נפגשו" - וקיבלו תאריך של בין 10 ל-20 מיליארד שנים. ההערכה הנ"ל שופרה עם הזמן וכיום המספר המקובל הוא בין 12 ל-13 מיליארד שנים. הכינוי "המפץ הגדול" היה במקור כינוי גנאי לתאוריה. התאוריה אומרת שהחלל עצמו, אם תרצו הגודל של היקום, גדל. פעם היה קצת חלל ועכשיו יש יותר. זה משהו שקשה מאוד לדמיין או להסביר, וברשותכם אני אעזוב את זה כרגע, כי זה כולל כל מיני אנלוגיות מטעות וקצת דמיון ארבע-מימדי. בסופו של דבר זה אומר שכל היקום מתרחב. לא היה חלל ריק ומין גוש חומר באמצע: היה יקום קטן, חם מאוד וצפוף מאוד, שהתרחב מאוד מהר. עכשיו זה התאים לתורת היחסות, איינשטיין תיקן את ה"תיקון" בחזרה, והכל היה טוב. מכאן המדענים המשיכו לפתח את התאוריה, וניסו להבין איך היקום נראה כשכל החומר היה מרוכז ביחד. ע"י חישוב הם קיבלו תוצאה שאמרה שצריכה להיות קרינה מסוימת שניתן למדוד, שהיא שארית מהזמן בו כל החומר היה מרוכז ביחד. הקרינה הזו אכן התגלתה אחר כך. ידוע לנו התנאים ששררו בשניות הראשונות ובחלקיקי השניה הראשונים, לפי התאוריות הנ"ל. אבל כאן נגמרת התאוריה. מעבר לזה אנחנו לא מסוגלים לדעת מה קרה, והפיזיקה לא מסוגלת לחזות. התאוריה מתחילה בעצם חלקיקי שניה אחרי המפץ, ולא ידוע מה גרם למפץ עצמו, מה היה לפני, או כל דבר אחר. יכול להיות למשל שהיה יקום קודם שאחרי שגמר להתרחב, התכווץ בחזרה, וכל החומר שיש לנו ביקום הוא שאריות חומר מיקום קודם. ויכול להיות שהיו אינסוף יקומים לפני זה. יש עוד מלא תאוריות כאלו, אבל - אין לנו שום דרך, כרגע, לדעת מה האמת. בשורה התחתונה מה שאנחנו כן יודעים זה זה - העולם בן כמה מיליארדי שנים. היקום התחיל מאוד קטן, והתרחב. היקום מאוד, מאוד, מאוד, מאוד, גדול.
