אבי לייב

ביוגרפיה וקריירה מדעית

לייב נולד ב-1962 במושב בית חנן, שם עסקו הוריו בחקלאות. בילדותו אהב לקרוא ספרי פילוסופיה ורצה לעסוק בכך בבגרותו. הוא בוגר המחזור השני של תוכנית תלפיות וקיבל תואר ראשון בפיזיקה ומתמטיקה ב-1983, תואר שני בפיזיקה ב-1985 ותואר דוקטור בפיזיקה ב-1986, כולם מהאוניברסיטה העברית. במסגרת שירותו הצבאי עבד במרכז למחקר גרעיני – שורק כתאורטיקן הראשי של קבוצה שעסקה בפיתוח טכנולוגיית הנעה אלקטרומגנטית. בתוך עבודתו בנחל שורק הוא היה שותף בעבודה על נשק חדש, שהיה אמור לפעול בעזרת הצתה בעזרת זרמים חשמליים של חומרים קלים מאבק. לאחר שתעשיית ההגנה האמריקנית גילתה עניין באפשרות לשלב את הטכנולוגיה שפיתח ביוזמת ההגנה האסטרטגית, הוא הגיע לארצות הברית, שם היה חבר במשך חמש שנים בסגל המכון למחקר מתקדם (IAS) בפרינסטון. ב-1993 מונה לפרופסור במחלקת האסטרונומיה של אוניברסיטת הרווארד. שלוש שנים לאחר מכן, ב-1996, קיבל קביעות בהרווארד. הוא עומד בראש המחלקה מאז 2011 ועד היום.
לייב כתב או השתתף בכתיבתם של למעלה מ-600 מאמרים אקדמיים, על מגוון רחב מאוד של נושאים, לרבות המפץ הגדול, קרינת הרקע הקוסמית, התפתחות הכוכבים הראשונים, אסטרונומיה של קו המימן, תנועת הגלקסיות, פיזיקת חלקיקים, קרניים קוסמיות, חורים שחורים, גלי כבידה, אסטרוביולוגיה, מערכת השמש, מכשור מדעי ואסטרונאוטיקה.
לייב מרבה לכתוב על בעיות שונות בסוציולוגיה של המדע, כגון נטייתם של אקדמאים בכירים לקדם עמיתים צעירים בעלי דעות דומות לשלהם; הנטייה, כאשר נשקל קידומו של אקדמאי, לבדוק בעיקר את הישגיו המוקדמים, תוך התעלמות מפועלו בשלבים מאוחרים יותר של הקריירה; או הנטייה של פיזיקאים תאורטיים להאמין בנכונותה של תאוריה, כגון תורת המיתרים, גם כאשר אין שום מידע ניסויי המאשר אותה.
בנוסף למאות מאמריו, כתב לייב גם שני ספרים אקדמיים, How Did The First Stars and Galaxies Form? ב-2010 ו-The First Galaxies in the Universe ב-2012 (עם סטיבן פורלאנטו), על התפתחות המבנים הקוסמיים הראשונים, הגרסה המדעית לסיפור הבריאה של "ויהי אור". ב-2015 פרסם את ספר המדע הפופולרי מהכוכב הראשון עד לאחרית הימים (From the First Star to Milkomeda), המשלב כתיבה מדעית על סוגיות חלליות עם קטעים ממחברות שכתב לייב בשנות נעוריו. הספר יצא לאור בעברית בהוצאת כרמל.
ב-2016 מונה לתפקיד יושב ראש הוועדה המייעצת של פרויקט Breakthrough Starshot, שנוסד על ידי היזם יורי מילנר. חברים נוספים בוועדה המייעצת כוללים את הפיזיקאים סטיבן הוקינג ופרימן דייסון וזוכי פרס נובל לפיזיקה סטיבן צ'ו וסול פרלמוטר. מטרת הפרויקט היא להביא חלליות זעירות, שמאסת כל אחת מהן כגרם, אל מערכת הכוכבים אלפא קנטאורי, המרוחקת כ-4.3 שנות אור מכדור הארץ, תוך כ-20 שנים ממועד שיגור החללית. לשם כך, ידרש להאיץ את החלליות לכ-20% ממהירות האור, דבר שלא ניתן לעשותו באמצעות טכנולוגיות ההנעה הכימית המוכרות כיום. תחת זאת, מוצע להשתמש במפרש לייזר שיחובר אל החללית הזעירה ואשר יונע על ידי מערך מופע של קורני לייזר על פני כדור הארץ, עם הספק כולל של כ-100 ג'יגאוואט. אם הפרויקט ישיג את מטרתו, תהפוכנה החלליות לעצמים מעשה ידי אדם המהירים והרחוקים ביותר אי פעם. לייב כותב מאמרים אודות סוגיות שונות הנוגעות לפרויקט השאפתני, כגון הבעיה של פגיעת אבק קוסמי בעצם שמהירותו כה גבוהה, או שיטות ליצוב המפרש כאשר קרן הלייזר מאיצה אותו.
אבי לייב נשוי, אב לשתי בנות ומתגורר בלקסינגטון, מסצ'וסטס.

תחומי עניין ומחקר

בילדותו ובנעוריו כתב לייב שירים המשקפים את דמותו בתור ילד או בתור נער ואת התחומים אליהם נחשף. בשיריו ניתן לראות חשיבה פילוסופית, בעיקר על התודעה כחלק נפרד מהגוף, אך גם חשיבה מדעית מפורטת, על החומר, על גוף האדם ועל היקום. משירים אלו ניתן לראות את אהבת לייב לפילוסופיה, תוך התייחסות לתחומים המדעיים.
תחום המחקר הראשון של לייב לאחר שהתחיל ללמוד אסטרופיזיקה התמקד בעידן היינון המחודש (reionization) – עידן שהתחיל כמאה מיליון שנים אחרי המפץ הגדול, בו אור על-סגול יינן את אטומי המימן של היקום והפך אותם לפרוטונים ולאלקטרונים. היינון הזה גרם להצתה של הכוכבים הראשונים. לייב חקר גם את "תקופת השחר הקוסמי" – התקופה בה נוצרו הכוכבים הראשונים. ממצאיו בנושא זה מצביעים על כך שחלקים מהיקום היו דחוסים יותר מחלקים אחרים, מה שגרם להתקבצות כבידתית של אטומי מימן. האטומים הפכו לענן גז בעל כוח כבידה משמעותי משל עצמו. מנגד, עקב התחממות, נוצר לחץ גז שפעל נגד כוח הכבידה של הענן. לאחר זמן מה, אטומי המימן התרכבו לכדי מולקולות של גז מימן, אשר ספג חלק מהחום והלחץ וכך הגביר את השפעתו היחסית של כוח הכבידה. כתוצאה מכך, הגז התחבר לכדי כדור המבצע היתוך גרעיני – כוכב.
תגלית נוספת של לייב היא שבשלב מוקדם יחסית של חיי היקום, כמה עשרות מיליוני שנים לאחר המפץ הגדול, התקיימה טמפרטורה נוחה לחיים, דבר המעלה את האפשרות שצורות חיים קדמוניות התפתחו בתקופות מוקדמות אלו. תגלית תאורטית זו עוררה עניין גדול בקרב אסטרונומים ועיתונאים.

מחקרו בנושא חורים שחורים

לייב מרבה לעסוק בחורים שחורים. ב-2016, הוא יסד והתמנה למנהל הראשון של מיזם המחקר על חורים שחורים (Harvard Black Hole Initiative), שהוא מרכז מחקר בינתחומי ראשון מסוגו, המשלב חוקרים מתחומי האסטרונומיה, הפיזיקה, המתמטיקה והפילוסופיה.
מחקריו של לייב בנושא חורים שחורים עוסקים, בין היתר, באופק האירועים של החור השחור. בתוך אופק האירועים, הזמן מתחיל להאט. כל מה שעובר את האופק ייקרע לגזרים על ידי כוח הכבידה של החור השחור. חורים שחורים מערבים נקודה אחת בחלל בה נמצאת מסה גבוהה מאוד, דבר היוצר פרדוקס של צפיפות אינסופית.
לייב הוכיח כי חורים שחורים זעירים שנוצרו בשחר היקום לא יכולים להוות את כל החומר האפל ביקום, כי אז היו חודרים לתוך כוכבי נייטרונים והורסים אותם, בעוד שכוכבי נייטרונים יציבים נצפים כיום. דבר זה מוכיח שלא התקיימו בסביבתם חורים שחורים כאלה. המסקנה היא כי לא כל החומר האפל ביקום הוא חורים שחורים זעירים.
לייב הוכיח גם שכאשר שתי גלקסיות מתנגשות ושני החורים השחורים שהיו במרכזן מתחברים, זוג החורים השחורים יכולים להעיף כוכבים מסביבתם כמעט במהירות האור. מציאת כוכבים כאלה יכולה ללמד הרבה על החורים השחורים בקצה היקום. בנוסף, כששני החורים השחורים האלה מתמזגים, הכבידה גורמת לגופים לנוע רחוק ממקומם.