על סף המאה ה -20: פיצוח סודות היקום?


בסוף המאה ה – 19 התחושה בקרב הקהילה הפיזיקלית בעולם המערבי הייתה ברורה – מלבד "כמה שאלות קטנות", המין האנושי על סיפה של הבנת היקום כולו.


תחושה זו התפתחה במשך כמה מאות שנים כתוצאה מהמהפכה המדעית של המאות ה- 16-17 והתפתחות המדעים עד סוף המאה ה – 19.


בשנת 1543 פרסם קופרניקוס, אסטרונום פולני, ספר ששינה את מהלך ההיסטוריה האנושית והיה הפרק הראשון בסיפור המדהים של המהפכה המדעית שהביאנו עד הלום. ספרו של קופרניקוס, "על תנועתם של גרמי השמים" (De revolutionibus orbium coelestium) מתאר את המהפכה הקופרניקאית, התאוריה ההליוצנטרית הממקמת את השמש במרכז מערכת השמש, בשונה מהגישה הגיאוצנטרית שמיקמה עד אז את כדור הארץ במרכז. המשמעויות של שינוי התפיסה של קופרניקוס, הן רחבות הרבה יותר מאשר שינוי המיקום הפיזי והשפיעו עמוקות על שאלות דתיות, חברתיות ומדעיות באותה תקופה. בסופו של דבר, המהפכה הקופרניקאית והשפעותיה, הן ממבשרי הביטוי החשוב ביותר בתולדות המהפכה המדעית של ההבנה הפיזיקאלית של היקום - ספרו של אייזק ניוטון "העקרונות המתמטיים של פילוסופית הטבע" (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ) משנת 1687.


ניוטון הצליח, באמצעות שלושה חוקים בסיסיים, להסביר את התנועה והשינוי שאנחנו רואים בטבע ובתצפיות על מערכת השמש. כמובן, שעדיין נשארו שאלות פתוחות (שלחלקן, נתן ניוטון, מעצם היותו אדם מאמין, תשובות המבוססות על אמונתו בהתערבות האלוהית בטבע), אולם, היישום הפרקטי של תורתו בחיזוי ההתנהגות של הטבע, היה כל כך מדויק, עד אשר היה ברור לכל כי היא הבסיס להבנת היקום כולו וכתוצאה מכך, להפיכתו של ניוטון לגדול המדענים בכל הזמנים.


תפיסתו של ניוטון התבססה על ההבנה שאנחנו יכולים להסתכל על מערכת מסוימת (מתנועה של כדורי ביליארד ועד חיזוי תנועת גרמי השמיים), להבין את תנאי ההתחלה של המערכת ולחזות בכל רגע מה יהיה מצבה בהתאם לחוקים ברורים ופשוטים, המבוססים על יחסי סיבתיות של סיבה אשר ניתן לשייך לכל תוצאה נצפית או נחזית. בנוסף, היקום מתואר כ"שעון" או מכונה שפועלת באמצעות מרכיביה ואם נפרק את המכונה לחלקיה, נבין את דרכי פעולתה ואת החוקים הפועלים עליה.


אחת המשמעויות המעניינות ושנויות במחלוקת מתמונת העולם הניוטוניאנית, היא התיאור הדטרמיניסטי שנובע ממנה. כלומר, העובדה שאם ניקח מערכת כלשהי ונדע את תנאי ההתחלה שלה, נוכל באמצעות החוקים של ניוטון לנבא היכן היא תמצא בכל רגע בעתיד.

פייר סימון לפלס, אסטרונום שחי במאה ה 19 ועסק בין השאר ביישום תורתו של ניוטון לתנועת כוכבי הלכת במערכת השמש, נתן ביטוי חזק להשלכות הדטרמיניסטיות של תורת ניוטון. לפלס תאר ישות בעלת תבונה עילאית (היום, בודאי, היה נעזר בדימוי של מחשב על), שמקבלת מידע מפורט לגבי מיקומו, מהירותו וכיוון תנועתו של כל אטום ביקום. אם מידע כזה היה בידיה של אותה ישות, הרי שבאמצעות אוסף החוקים הניוטוניאניים, היא תוכל לחזות במדויק את מצב היקום בכל רגע ורגע עד אינסוף. כלומר, כל רגע ורגע מחיינו נקבע כתוצאה מאוסף סיבות שניתן לשחזר מהמפץ הגדול ועד היום, ללא שום מקום לבחירה החופשית שלנו. שהרי גם מוחנו בנוי מאותם חלקיקים אשר תנועתם נובעת מסיבות שאינן תלויות בהם. עולם כזה הוא עולם דטרמיניסטי לחלוטין, אשר אינו מאפשר מקום לרצון חופשי.


תפיסה קיצונית ושנויה במחלוקת זו, תעמוד במרכז הדיון שלנו בהמשך, כשנערער את הבסיס של תפיסת עולמו של לפלס. אולם, כבר עכשיו אוכל לומר, שההתמודדות עם שאלת הדטרמיניזם אינה פשוטה כלל ועיקר ונשארה פתוחה עד היום.


בהתייחסו למושג הזמן, ביסס ניוטון את תורתו על מושג "הזמן המוחלט". הזמן אצל ניוטון, הוא שעון חיצוני שנע ללא הפסקה, הוא ישות אובייקטיבית שאינה תלויה בנו או בכל מרכיב אחר ביקום והוא נע ללא שום תלות בשינוי או תנועה המתייחסת אליו. עפ"י גישתו של ניוטון, גם היקום עצמו והשינוי בו אינו תנאי מחייב לקיומו של הזמן והיקום נוצר בתוך מסגרת הזמן האובייקטיבי הזה.

במילים אחרות, הזמן של ניוטון הוא נהר אינסופי הזורם באופן אחיד וקבוע. היקום וכל אשר בתוכו, נוצר בשלב מסוים בנהר ומתפתח במקביל לזרימת הנהר. כל רגע ביקום כולו הוא נקודה בנהר וכל רגע נוסף, הוא הנקודה הבאה בנהר. לפני הווצרות היקום ולאחר סופו, הנהר זרם ויזרום.


מעבר לשאלת חלוף הזמן שדנו בה בפוסט הקודם, אשר מוביל אותנו לסתירה שניוטון לא התמודד איתה, עולה גם השאלה עד כמה התפיסה הזו היא אינטואיטיבית?

למרות שהזמן המוחלט נראה על פניו מאוד אינטואיטיבי ותואם תחושות שלנו על מושג הזמן, לדעתי ההפך הוא הנכון. אם ננסה רגע לבחון את הדרך בה אנו חווים את מושג הזמן, נבחין בכך שאנו תמיד מתייחסים לזמן באמצעות מתווך. המתווך יכול להיות הגדרת השעות ביממה, שהיא בעצם ביטוי לתנועת כדור הארץ סביב עצמו וסביב השמש. כלומר מקרה פרטי של תופעה מאוד שולית ביקום כולו שבודאי לא יכולה להוות חלק מהגדרה של מושג הזמן. באותה מידה, כל חוויה אחרת של הזמן בתודעה שלנו נעשית באמצעות גורם מתווך (ספירה של רגעים, צל של השמש, נפילה של גרגירי חול, זיהוי השינוי בסביבה שלנו ותחושה פנימית שלנו, של חלוף הזמן, המודעת באמצעות תחושות פיזיות פנימיות). בעצם, אנחנו לעולם לא חווים את הזמן באופן ישיר ואובייקטיבי ותמיד הוא יחסי לאיזשהו "שעון" מתווך המורה לנו את התקדמות הזמן. ולכן, כל כך קשה לנו להבין את חלוף הזמן בעולם קפוא ללא שום שינוי (שוב, בהמשך לשאלות הקשות שעלו בפוסט הקודם).


אם כך, מעבר לעובדה שהזמן המוחלט של ניוטון לא פתר את הסתירות והשאלות הפילוסופיות העולות מהגדרת מושג הזמן, הוא גם כלל אינו אינטואיטיבי וקשה מאוד לתפיסה והבנה.

היתרון הגדול של מושג הזמן של ניוטון נובע מהעובדה שהוא מהווה מסגרת מצוינת לחקור את היקום, משום שאם הזמן הוא קבוע ונע באופן אחיד בכל העולם, לא משפיע על הטבע ולא מושפע ממנו, הרי שניתן להעזר בו בפשטות בתצפית על הטבע ובהבנת התהליכים שבו. זמן יחסי ומשתנה מהווה בעיה המכשילה אפשרות חיזוי מדויק ומכניס מורכבות ליכולת ההבנה שלנו את הטבע.


בדיוק מסיבה זו, תורתו של ניוטון הוותה בסיס מוצק להתפתחות המדע הפיזיקלי למעלה ממאתיים שנה והביאה את הקהילה המדעית למסקנה, בסוף המאה ה-19, שאנחנו כל כך קרובים לפיצוח כל סודות היקום.


ואז כמה "שאלות קטנות", אשר עדיין נותרו פתוחות והתחילו להתבהר בשוליים של הקהילה המדעית, הביאו לכך, שיום אחד בשנת 1905, כל המבנה המפואר של ניוטון קרס ופקיד יהודי וצעיר במשרד פטנטים בשוויץ, בשם אלברט איינשטיין, הפך לאחד האנשים המפורסמים בתולדות האנושות...


2 צפיות

Created by BestSite