תיאוריית היחסות של אלברט איינשטיין מתארת את המרחב-זמן כאריג חלק ואחיד, שעצמים בעלי מסה סופית מכופפים אותו. התיאוריה הזו מתארת את כוחות הכבידה הקיימים ביקום, אולם רק בקנה מידה גדול – כלומר במרחקים גדולים.
לעומת זאת, מכניקת הקוונטים מתארת את היקום בקנה מידה קטן ביותר. היא מתארת את תנועתם של אטומים ושל חלקיקים תת-אטומיים, ומתארת היטב את כל הכוחות היסודיים בטבע – פרט לכוח הכבידה.
קיים משהו מאוד לא טבעי ולא הגיוני בחלוקה הזו. מדוע תיאוריה אחת תתאר רק את כוח הכבידה ואחרת את שאר הכוחות? האם לא צריכה להיות תיאוריה אחת, מאוחדת? תיאוריה של "הכול" שתתאר בהצלחה את היקום גם בקנה מידה גדול וגם בקנה מידה קטן, על כל הכוחות הפועלים בו.
כדי למצוא את התיאוריה המאוחדת נבדקים כמה כיוונים שונים. אחד מהם מסתמך על ההנחה שהמרחב-זמן אינו חלק ואחיד כפי שהאמין איינשטיין, ושאם מסתכלים בו באורכים קצרים מאוד מגלים שיש לו מבנה – שהוא גבשושי.
לפי התיאוריה הזו, כשאנחנו מסתכלים על היקום בעיניים בלתי מזוינות, איננו יכולים להבחין בגבשושיות הזו, אולם אם היא קיימת היא אמורה להשפיע על תנועתם של פוטונים – חלקיקי הקרינה האלקטרומגנטית. למעשה, המבנה הזה צפוי להאט מאוד פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה במיוחד, כלומר בעלי אורך גל קצר במיוחד, ולהשפיע במידה פחותה על פוטונים בעלי אנרגיה נמוכה יותר.
כדי להבין למה, נסו לדמיין כדור שמתגלגל על נייר אריזה מלא בועות, או כל מבנה גבשושי אחר. אם הכדור גדול מאוד ביחס לבועות, הוא לא ירגיש בהן כלל, מאחר שבכל רגע הוא יהיה במגע עם בועות רבות, כך שהוא ינוע כאילו הוא נמצא על משטח חלק. לעומת זאת, אם ניקח כדור קטן מאוד, הוא ייתקל כל העת בבועות הגדולות ממנו ומהירותו תקטן מאוד.
לאחרונה הצליחו מדענים של נאס"א למדוד את הזמן שנדרש משני פוטונים שנפלטו באותו אירוע להגיע אל טלסקופ החלל על שם פרמי. לשני הפוטונים היו אנרגיות שונות מאוד והם נעו שבעה מיליארדי שנים עד שהגיעו לטלסקופ. למרות האנרגיה השונה שלהם והמרחק הרב שחצו, שני הפוטונים הגיעו לגלאי כמעט בו-זמנית, וכך הוכיחו שהפוטון האנרגטי יותר לא האט בדרכו.
המדידה הזו הראתה שבניגוד למה ששיערו, היקום הוא חלק, ואינו מגורען. התגלית החדשה אמנם אינה רומזת מהי הדרך הנכונה לאחד את תיאוריית היחסות עם מכניקת הקוונטים, אולם היא פוסלת חלק מהרעיונות שהוצעו וכך מקדמת את המדענים לכיוון הנכון.
עוד על כך, ראו בסרטון שלפניכם.
הסרטון הופק בידי NASA ותורגם בידי צוות אתר דוידסון אונליין
ירון גרוס
דוקטורנט, המחלקה לפיזיקה של חומר מעובה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
