דבר העובדים בארץ ישראל
menu
יום שלישי כ"ט באייר תשפ"א 11.05.21
24°תל אביב
  • 23°ירושלים
  • 24°תל אביב
  • 21°חיפה
  • 23°אשדוד
  • 22°באר שבע
  • 29°אילת
  • 24°טבריה
  • 21°צפת
  • 25°לוד
  • IMS הנתונים באדיבות השירות המטאורולוגי הישראלי
histadrut
Created by rgb media Powered by Salamandra
© כל הזכויות שמורות לדבר העובדים בארץ ישראל
מדע

דבר השבוע / אמן המרחב והזמן

אם יש משהו אחד שעבודתו פורצת הדרך של האסטרופיזיקאי הדגול, שהלך השבוע לעולמו, לימדה אותנו הרי זה שבפיזיקה, כמו בחיים, אנחנו צריכים לדעת להתגבר על מכשולים ולחשוב מחוץ לקופסה כדי לפתור בעיות

ד"ר סטיבן הוקינג בהרצאה בשם 'למה עלינו לצאת לחלל' באירועי 50 שנה לנאסא. אפריל 2008 (צילום: NASA/Paul. E. Alers)

פרופ' סטיבן הוקינג שהלך השבוע לעולמו, היה מגדולי האסטרופיזיקאים של דורנו. הוא התפרסם בזכות עבודתו פורצת גבולות על האובייקטים והרגעים הקיצוניים ביותר שמתרחשים ביקום. עבודתו התמקדה בנקודות סינגולריות (נקודות ייחודיות) במרחב ובזמן. סינגולריות הן נקודות בהן צפיפות החומר במרחב היא אינסופית. הוא ידוע בשל עבודתו על הנקודות הסינגולריות של חורים שחורים ושל תחילת היקום. הוקינג לימד אותנו שבפיזיקה, כמו בחיים, אנחנו צריכים לדעת להתגבר על מכשולים ולחשוב מחוץ לקופסה כשמחפשים פתרון לבעיות.

ד"ר סטיבן הוקינג בהרצאה בשם 'למה עלינו לצאת לחלל' באירועי 50 שנה לנאסא. אפריל 2008 (צילום: NASA/Paul. E. Alers)

כוכבים הגדולים פי ארבעים ויותר מהשמש שלנו, יסיימו את חייהם בהתפוצצויות אדירות הנקראות סופרנובה ויווצרו חורים שחורים. חורים שחורים הם אזורים שכוח הכבידה שלהם מעוות את המרחב סביבם ואינו מאפשר לשום דבר, אפילו קרינה אלקטרומגנטית לברוח מהם.

את קיומם של החורים השחורים, ניבא לראשונה אלברט איינשטיין, כחלק מתורת היחסות הכללית שפרסם בשנת 1916. לכל חור שחור יש אופק אירועים – מעין מעטפת שצופה מבחוץ לא יכול להבחין במתרחש בתוכה. דבר לא יכול לברוח מאופק אירועים, גם לא אור. בשנות ה-70 של המאה העשרים, חקר הוקינג את התאוריה הפיזיקלית והמתמטית של החורים השחורים. הוא חקר בעיקר את המכניקה ואת המקבילה של חוקי התרמודינמיקה השולטים בחורים שחורים, והוכיח שלא ניתן לחלק חורים שחורים לחלקים קטנים יותר, אפילו במהלך ההתנגשות עם חורים שחורים אחרים, למשל. למעשה התנגשות בין שני חורים שחורים תוביל להתמזגותם וליצירה של חור שחור חדש, גדול יותר. תהליך ההתמזגות של שני חורים שחורים לחור שחור חדש נצפה לאחרונה ב-2016 על ידי הפרויקט לגילוי גלי כבידה, LIGO.

הוקינג הוכיח גם שאופק האירועים של חורים שחורים, יכול רק לגדול ולא להתכווץ. עקרון זה מקביל לחוק השני של התרמודינמיקה שאומר שהגודל הפיזיקלי הנקרא אנטרופיה יכול, במערכת סגורה, רק לעלות, או להישאר קבוע, אך לא לרדת. ניתן לחשוב על אנטרופיה כעל מידת אי הסדר במערכת כלשהי. בתורת האינפורמציה ניתן לחשוב על אנטרופיה ככמות המידע הממוצעת המיוצרת על ידי מקור אקראי.

יעקב בקנשטיין, בהיותו סטודנט לדוקטורט באוניברסיטת טקסס ולימים פרופסור לפיזיקה באוניברסיטה העברית בירושלים, הציע תיאוריה האומרת ששטח אופק האירועים הוא אינדיקטור לאנטרופיה של חור שחור. כשנתיים לאחר שמחקרו של פרופ' בקנשטיין התפרסם, השתמש הוקינג בעקרון אי הוודאות של מכניקת הקוונטים והראה באופן תאורטי שחורים שחורים קורנים, ויכולים להתאדות לאחר זמן רב. תהליך ההתאדות (או ההתנדפות) קשור ליצירת זוגות של חלקיקם סמוך לאופק האירועים של החור השחור. זוגות של חלקיק ואנטי חלקיק, נוצרים תמיד בטבע, מהוואקום, באופן ספונטני, מאיינים זה את זה ונעלמים. תהליך זה מוגבר ליד חור שחור מסתובב. כשזוג חלקיקם נוצר בסמוך לאופק האירועים של חור שחור, אחד מבני הזוג עלול לחצות את אופק האירוע של החור השחור ולהיעלם לעד החלקיק הנותר בורח מהמערכת ונושא עימו אנרגיה, ובכך מקטין את המסה של החור השחור. קרינה זו נקראת קרינת בקנשטיין-הוקינג.

החשיבות של עבודתו של סטיבן הוקינג על התאדות של חורים שחורים נעוצה בעובדה שזו הייתה אחת מהפעמים הראשונות שבהן שילבו עקרונות מתאוריית הקוונטים עם יחסות כללית. פיזיקאים רבים שוקדים על איחוד שתי תאוריות בסיסיות אילו בדרכים רבות. עבודתו של הוקינג היוותה פריצת דרך להבנה כיצד יש להתחיל ולשלבן.

לסטיבן הוקינג היו גם רעיונות פורצי דרך שקשורים לסינגולריות בתחילת היקום. הוא טען, בשנות השמונים של המאה העשרים (יחד עם ג'מיס הארטל), שהזמן התחיל להתקיים רק לאחר המאורע הכי מוקדם ביקום שנקרא תקופת פלנק. בתקופת פלנק, כל ארבעת הכוחות הבסיסיים ביקום היו משולבים יחדיו והזמן שעבר היה זהה לזמן פלנק שהוא עשר בחזקת מינוס ארבעים ושלושה שניות. במילים אחרות, מושג הזמן לא היה קיים לפני תקופה זו בתחילת היקום, לכן הרעיון של תחילת היקום הוא חסר משמעות. על כן התאוריה של הוקינג והארטל גורסת כי ליקום אין קצה, ויש להחליף את הסינגולריות של המפץ הגדול עם אזור שניתן לתאר כמו הקוטב הצפוני. אי אפשר להצפין מעבר לקוטב הצפוני, אבל הוא בשום אופן לא נקודת קצה או גבול.

גם בתאוריה הזו, וכברבות אחרות, הוקינג פרץ גבולות, והצליח ביצירתיות רבה לשנות את הדרך בה אנו רואים את היקום, על ידי שילוב של רעיונות מתיאורית היחסות הכללית עם תאוריית הקוונטים.

ואולי הדרך בה התגבר על מכשולים מסובכים בפיזיקה קשורה לחייו האישיים. בשנת 1963 הוא אובחן עם מחלת ניוון שרירים (ALS) והרופאים העריכו כי נותרו לו שנתיים לחיות. אחרי קבלת תואר הדוקטורט ב-1965, הוא איבד את השליטה העצבית באצבעותיו, ואט אט יכולת הדיבור שלו הידרדרה. מחלתו כבלה אותו לבסוף לכיסא גלגלים ולסיוע סיעודי מסביב לשעון. ולמרות הכל, הוקינג המשיך להיות מדען פורה ששינה את פני הפיזיקה. נראה שהוא לעולם לא איבד תיקווה, והתמיד מול מכשולים ומהמורות, ביקום ובחייו כאחד.

ב-1988 פרסם הוקיג את ספרו "קיצור תולדות הזמן" שהפך לרב מכר בכל העולם. הספר תורגם גם לעברית, וכשקראתי אותו בצעירותי דמיינתי כיצד גם אני אלמד באוניברסיטה פיזיקה ואחקור את היקום. אמנם לא זכיתי לפגוש את הוקניג באופן אישי, אבל הוא מילא את חיי במסתורי הפיזיקה והאסטרופיזיקה.


פרופסור סמדר נאוז היא מומחית לפיזיקה, אסטרונומיה, קוסמולוגיה וחורים שחורים, מרצה בכירה באוניברסיטת UCLA

דבר היום כל בוקר אצלך במייל
על ידי התחברות אני מאשר/ת את תנאי השימוש באתר
תגובות