2024-11-13T21:12:12+03:00
הרעיון של זיהוי גרביטון, חלקיק היפותטי שנחשב לשאת את כוח הכבידה, ריתק מדענים זה מכבר אך נחשב ללא מעשי. חישובים תיאורטיים הראו שזיהוי גרביטון בודד ידרוש מכשיר בגודל כדור הארץ המקיף את השמש, וגם אז ניתן היה לזהות את החלקיק רק פעם במיליארד שנים. חישוב חלופי המוצג ב מֶחקָר הציע שהפעלת הניסוי במשך עשור ידרוש גלאי בגודל צדק הממוקם ליד כוכב נויטרונים.
עם זאת, הצעה לאחרונה מאתגרת את ההשקפה המסורתית הזו. צוות פיזיקאים פיתח שיטה חדשה המבוססת על שילוב של ידע מודרני של גלי כבידה – רעידות במרקם המרחב-זמן – והתקדמות בטכנולוגיה הקוונטית. השיטה המוצעת מאפשרת לנו לקוות לזיהוי של גרביטון או לפחות אירוע קוונטי הקשור אליו באופן הדוק. הניסוי הוא מבחן גדול ומורכב, אך תיאורטית ניתן לבצע אותו בגבולות מעבדה רגילה ולהשלים אותו בכמה שנים של מחקר פעיל.
לפי תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין, הכבידה מוסברת כעקמומיות חלקה של מרחב-זמן, בניגוד לכוחות יסוד אחרים כמו אלקטרומגנטיות, שהם כמות אנרגיה. אישור על קיומו של הגרביטון יוכיח שכוח המשיכה מורכב גם מחלקיקים קוונטיים, מה שישנה באופן משמעותי את הבנת טיבו של כוח זה. במשך עשרות שנים, מדענים מנסים לפענח את הטבע הקוונטי של כוח הכבידה, ואם גילוי הגרביטון יצליח, זה יהיה צעד משמעותי קדימה, המאשש את ההתפתחויות התיאורטיות שלהם.
למרות שהניסוי המוצע נראה בר השגה, פרשנות מדויקת של תוצאותיו עשויה להיות קשה. ההסבר הפשוט ביותר לתוצאה החיובית קשור לאישור קיומם של גרביטונים. עם זאת, פיזיקאים גילו שניתן לפרש תוצאות דומות בדרכים אחרות שאינן מעידות בהכרח על נוכחותם של חלקיקים קוונטיים של כוח הכבידה.
המחקר הניסיוני של כוח המשיכה מסובך בשל העובדה שכוח זה חלש ביותר. עקמומיות משמעותית של זמן החלל דורשת מסות עצומות כמו כוכבי לכת או כוכבים. בעוד שהכוח האלקטרומגנטי חזק מספיק כדי שמגנט קטן יחזיק חפצים על משטח מתכת, כוח הכבידה דורש קנה מידה גדול יותר כדי להתבטא. לדוגמה, כדי לזהות גלי כבידה שנגרמו מהתנגשות של חורים שחורים, מדענים נזקקו למתקנים כמו אינטרפרומטר לייזר LIGO, באורך של כמה קילומטרים. זיהוי כבידה בודד צפוי להיות קשה עוד יותר, בדומה לניסיון לתפוס מולקולה בודדת בגל ענק של האוקיינוס.
עם זאת, בשנים האחרונות, פיתוח טכנולוגיות ניסיוניות מפשט מעט את המצב. ראשית, LIGO החלה לזהות באופן קבוע גלי כבידה מחורים שחורים וכוכבי נויטרונים, מה שמספק תנודות גדולות יותר במרחב-זמן מפעילות כוכבית רגילה, ולכן סיכוי גבוה יותר לגילוי. שנית, ההתקדמות בטכנולוגיה הקוונטית מאפשרת לניסויים ליצור ולשלוט במערכות קוונטיות מורכבות בעלות פוטנציאל ללכוד את האינטראקציה של כוח הכבידה.
בניסוי שהוצע לאחרונה, מדענים מתכננים להשתמש בחטיף של בריליום במשקל של כ-15 קילוגרם, מקורר עד קרוב לאפס מוחלט, ואז הוא מגיע למצב האנרגיה המינימלי שלו. במצב זה, אטומי בריליום פועלים כמערכת קוונטית אחת, המסוגלת ללכוד תנודות חלשות במרחב-זמן. לפי חישובים, בערך אחד מכל שלושה גלים כבידה שנוצרו על ידי מיזוג כוכבי נויטרונים עלולים לגרום לגוש בריליום לרטוט עם קוונט אחד של אנרגיה, מה שמעיד על אינטראקציה קוונטית. תוצאה כזו תצביע על כך שכוח המשיכה יכול להתבטא בצורה של קוונטות.
ניסוי זה לא יספק תשובה סופית לשאלת האופי הקוונטי של כוח הכבידה, שכן לתוצאות המתקבלות ישנם הסברים חלופיים שאינם דורשים פרשנות קוונטית של כוח הכבידה. עם זאת, מדענים רבים רואים בכך התחלה אפשרית של עידן חדש בחקר הכבידה הקוונטית. אם קודם לכן מחקר כזה נראה קשה להפליא, כעת, הודות לפיתוח טכנולוגיות קוונטיות, הסיכוי לבצע אותו נראה הרבה יותר מציאותי.
ניסויים עתידיים עשויים לכוון לאשש תופעות קוונטיות מורכבות יותר כמו סופרפוזיציה והסתבכות באינטראקציות כבידה. הוכחת תופעות כאלה תחזק מאוד את תורת הקוונטים של כוח הכבידה, ומדענים כבר מפתחים שיטות אפשריות לבדיקתן. אף על פי שאף אחד מהניסויים הללו לא יכול לספק הוכחה מוחלטת, כל אחד מהם יהווה צעד משמעותי לקראת הבנת התכונות הבסיסיות של כוח המשיכה, הכוח החלש ביותר הידוע.
גוש עצום של בריליום, מקורר עד קצה גבול היכולת, יכול להיות הכלי המעשי הראשון שבו יכולים הפיזיקאים לעשות את הצעדים הראשונים לקראת הבנת הטבע הקוונטי של כוח הכבידה. ניסוי זה יהווה נקודת מוצא שתמריץ את הקהילה המדעית להמשך מחקר וגילוי אפשרי של חוקי פיזיקה חדשים שיעזרו לענות על שאלות עתיקות על מבנה היקום.
ב-6 בנובמבר, המונח " ציר הזמן האפל ביותר ", עורר התעניינות קצרה של משתמשים ודיון בחוגים מדעיים. פיזיקאים החלו לשער אם באמת נכנסנו ל"מציאות חלופית". בהקשר של משברים חברתיים, כלכליים ופוליטיים מודרניים, נושא זה מהדהד בקרב רבים. יש תחושה של פילוג בחברה, ויש הרואים בכך סימן לכך שהעולם הולך בדרך בלתי צפויה ואפלה.
עם זאת, פיזיקת הקוונטים והפרדוקסים שלה חקרו זה מכבר את הרעיון של תוצאות אפשריות מרובות עבור כל מערכת. לפי תיאוריה זו, כל בחירה או אירוע, בין אם בטבע ובין אם בחברה, מובילים להסתעפות של המציאות, שבעקבותיה יכולים להתקיים אינסוף עולמות מקבילים, לכל אחד היסטוריה משלו ואירועים משלו. פיזיקאים מכנים קווי זמן חלופיים אלו סופרפוזיציות, שבהן לחלקיק, כמו פוטון, יכולים להיות בו-זמנית מספר מצבים, כמו מעבר דרך מראה והשתקפות. כל תוצאה אפשרית קיימת עד שמתבצעת תצפית שקובעת את התוצאה הסופית.
התיאוריה של עולמות מקבילים מצאה את מקומה לא רק במדע בדיוני, אלא גם בוויכוחים מדעיים רציניים. הרעיון שעולמות כאלה יכולים "להפריע" זה לזה ולהשפיע על התוצאה של המציאות הנצפית נתמך בניסויים. למשל, המפורסם ניסוי אליצור-וידמן מאפשר לך לזהות נוכחות של עצמים שאינם מקיימים אינטראקציה ישירה עם חלקיק הבדיקה, אך תיאורטית יכולים לעשות זאת. זה פותח אפשרות למחקר חדש בפיזיקה קוונטית, כולל מחשוב קוונטי, שיכול להניב תוצאות גם כשהמכשיר אינו מופעל.
שאלת המציאות של העולמות המקבילים הללו משפיעה גם על היבטים פילוסופיים. תומכי פרשנות העולמות הרבים, כולל פיזיקאים יו אוורט טוענים שכל בחירה יוצרת ציר זמן חדש, יקום חדש. כאשר פוטון פוגע במראה, הוא יוצר התפצלות – יקום אחד שבו הוא עובר דרך המראה, ואחר שבו הוא משתקף. אדם שנמצא ביקום אחד רואה רק את התוצאה שלו, אבל תוצאה אחרת נשארת זמינה לתושב יקום חלופי.
בתחומים אחרים, פיזיקאים לומדים גם את המושג של ריבוי מציאויות. עקרון הפעולה הקטנה ביותר מציע שאפילו חלקיק קלאסי מחשיב את כל הנתיבים האפשריים. בפיזיקה סטטיסטית נחשבים הרכבים המתארים את כל המצבים האפשריים של חלקיקים והתפתחותם. ובביולוגיה, מדענים שואלים: אם האבולוציה הייתה מתחילה שוב, האם היינו מוצאים את אותו המין?
בסופו של דבר, כל המחקרים הללו קשורים לשאלה הפילוסופית: "מה הופך את האפשרי לאפשרי ולממשי?" הפיזיקאי הנודע פול דייוויס מכנה זאת "תעלומת הקיום". הקשר של סיבה ותוצאה שעליו מתבסס כל המדע תלוי בעובדה שאירועים עשויים שלא להתרחש ואחרים עשויים להתרחש במקום. מחקר במכניקת הקוונטים מראה שחלקיקים פיזיקליים יכולים לתפוס מצבים שונים, מה שהופך את המציאות שלנו רק לאחת ממציאות פוטנציאלית רבות. כמה מדענים מאמינים שעקרונות הפיזיקה הקוונטית מאפשרים לדברים חיים מסוימים, כמו ציפורים, להשתמש באפקטים קוונטיים לצורך התמצאות, אם כי בתחומי חיים אחרים עקבות של מציאויות חלופיות אלה נעלמים בדרך כלל.
אולי יש חוק שבוחר מציאות אחת מבין האפשריות. עם זאת, ניסיונות לזהותו עד כה לא צלחו. במקביל, פילוסופים כמו דיוויד לואיס וקוסמולוגים כמו מקס טגמרק מאמינים כי כל המציאות האפשרית קיימות . השאלה היא לא אם יש צירי זמן אחרים – קיומם אינו נכלל – אלא מדוע אנו יכולים לראות רק אחד מהם. אולי טבעה של האינטליגנציה מחייב את היכולת להגביל אפשרויות כדי להתמקד בבחירה אחת, כי אימוץ אינסוף אפשרויות יוביל לבלבול מוחלט. אולי היכולת לעשות בחירות ולפעול עשויה להיות המפתח למימוש הרצון החופשי.
למרות שהרעיון של נסיעה בין עולמות מסעיר את הדמיון, הידע המדעי המודרני אינו מאפשר לנו לממש פנטזיות כאלה. אם אנחנו רוצים לשנות את חיינו או את העולם סביבנו, עלינו להתמקד בפעולות והחלטות אמיתיות. אין טעם לחפש את הישועה בעולמות הזויים, כי חיינו נפרשים במרחב היחיד העומד לרשותנו.
