שאלה:היכן מרכז היקום?

מתוך אסטרופדיה
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

שאלה: בהנחה שהמרחב של היקום שלנו סופי – האם זה הגיוני להניח שהמבנה שלו הוא כדור שרדיוסו 13.7 מליארד שנות אור? ואם כן – אז איפה בשמיים (כיוון ומרחק) נמצא המרכז המשוער של הכדור הזה?

שם השואל/ת: עודד גלעד

תאריך: 10-02-2010

תשובה

על מנת לענות על השאלה נתחיל עם הסבר בסיס יותר. ממגוון התצפיות הנוכחיות על היקום עולה כי היקום נוצר לפני כ-14 מיליארד שנה באירוע שנהוג לקרוא לו המפץ הגדול. מאז, המרחב שבו אנו חיים מתפשט (ראו: חוק האבל) באופן אחיד, קרי כל שתי נקודות ביקום מתרחקות זו מזו בקצב שתלוי במרחק בין שתי הנקודות. אחת התכונות החשובות של ההתפשטות הנ"ל היא שהיא איזוטרופית (קרי זהה בכל הכיוונים) והומוגנית (בעלת תכונות דומות בכל נקודה ביקום - ראו גם: העיקרון הקוסמולוגי והערה בסוף התשובה). ההמשמעות החשובה ביותר של האיזוטרופיות וההומוגניות היא שאין נקודות מעודפות ביקום וליקום אין מרכז ואין קצה. בנוסף אי-קיום הנקודות המעודפות איננו תלוי בגאומטריה של היקום - בגאומטריה הכוונה היא האם קווים מקבילים (למשל שתי קרני אור שיוצאות במקביל זו לזו) נפגשים, נשארים במרחק שווה זה מזה או מתבדרים.

כיצד יתכן כי ליקום אין מרכז או קצה? ניתן להוכיח כי על מנת שהיקום יתפשט באופן אחיד שכזה לא יתכן שיש לו מרכז המוכל במרחב. ניתן לחשוב על הדוגמא המופשטת הבאה. תארו לכם בלון שעל המשטח (הדו-ממדי) שלו חיים יצורים דו ממדיים שיכולים ללכת (ולראות) רק לצדדים על גבי הבלון. יצורים אלו יכולים ללכת על שפת הבלון לאן שיחפצו אך לעולם לא יגיעו למרכז או קצה הבלון. מרכז הבלון מצוי באמצע הבלון (התלת ממדי) אך הוא מצוי מעבר למרחב הדו-ממדי המוגדר ע"י הבלון ויכול להיתפס ע"י היצורים הללו. הבלון הנ"ל גם מקיים את כל התכונות שבהן אנו חפצים - כאשר מנפחים את הבלון המרחק בין כל הנקודות גדל באופן הומוגני ואיזוטרופי ותלוי במרחק בינהן.

אזי היכן בכיפת השמיים מצוי מרכז היקום? במסגרת שלושת ממדי המרחב של היקום לשאלה הזאת אין תשובה ואין משמעות.

עוד הערה לגבי הגאומטריה של היקום: מתצפיות בקרינת הרקע הקוסמית (ראו גם: הפרעות בקרינת הרקע הקוסמית) ומתצפיות נוספות עולה כי ליקום הנראה (האזור ביקום שאנו יכולים לראות מאחר ולקרני אור היה מספיק זמן להגיע אלינו מאז שהיקום נוצר) יש גאומטריה מאד קרובה לגאומטריה שטוחה (קרי קווים מקבילים ישארו בעלי מרחק שווה). אם ליקום יש גאומטריה שטוחה אזי על מנת שתכונות האיזוטרופיות וההומוגניות יתקימו היקום צריך להיות אין סופי. אבל, בעיקרון על סקלות מרחק גדולות מזו של היקום הנראה הגאומטריה של היקום עשויה להיות שונה ואנו לא יודעים מה היא.

הערה נוספת לגבי ההומוגניות והאיזוטרופיות של היקום. מתצפיות בגלקסיות רחוקות ובקרינת הרקע הקוסמית עולה כי היקום אכן איזוטרופי בדרגה גבוהה מאד של דיוק. לעומת זאת ההומוגניות של היקום הינה קשה מאד לבחינה תצפיתית וכיום היא מהווה הנחת יסוד בלבד. נציין רק כי הרעיון הפילוסופי מאחורי ההנחה היא שאנו לא מצויים במקום מיוחד ביקום.

הסברים נוספים תוכלו למצוא במאמרים בקטגוריה: קוסמולוגיה וב הרצאות הוידאו בנושא קוסמולוגיה. במיוחד מומלץ לצפות בהרצאת הוידאו של פרופ' מריו ליביו על "אסתטיקה ביקום אפל".

ראו גם

מחברים


ערן אופק