היקום

היקום הוא כל החלל והזמן. הוא מכיל את כל התהליכים הפיזיקליים והקבועים הקוסמיים וכל האנרגיה והחומר שנוצרו, מחלקיקים אלמנטריים ועד צבירי גלקסיות. גילו של היקום מוערך ל-13.787±0.020 מיליארד שנים. היקום מתפשט, וכתוצאה מכך קרינה אלקטרומגנטית שיצאה ממנו מייד לאחר היווצרותו והגיעה אלינו, נמצאת בהווה במרחק של 46.5 מיליארד שנות אור מאיתנו, שהוא יותר מגיל היקום. הכדור הדמיוני ברדיוס זה נקרא היקום הנצפה.

תכונות היקום, עברו ועתידו הם בתחומי העיסוק הקוסמולוגי, הפילוסופי והאסטרופיזיקלי, והן מעסיקות את המין האנושי מאז ומתמיד.

ככל הנראה כל התרבויות האנושיות יצרו מודלים של ראשית היקום. כל המודלים הללו אינם מתיישבים עם הידע המדעי בן-ימינו אודות היקום.

מקור המילה
ממוזער|350px|ציוני דרך עיקריים בהתפשטות היקום
מקורה של המילה העברית המודרנית יקום בפרשת נח (פרק ז') , שבה מצומצם המושג לעולם החי היבשתי בלבד.

מיתולוגיה, דת ופילוסופיה
הניסיונות הראשונים לטפל במבנה היקום, ובפרט באופן בריאתו, נעשו במסגרת המיסטית של המיתולוגיות והדתות השונות. שאלות על מהותו של היקום עמדו במרכזה של הפילוסופיה הקלאסית, שראתה אותו כמקום לכל העצמים וההתרחשויות.

אסטרונומיה וקוסמולוגיה
עד לפני כמה מאות שנים סברה כל האנושות שליקום יש מרכז והוא הארץ (זה יסוד התפיסה הגאוצנטרית), שמרכיביו השניים בחשיבותם הם השמש והפלנטות, וכל שאר מרכיביו הם שאר הכוכבים. בעקבות מחקריהם של האסטרונומים קפלר, גלילאו ואחרים, התקבל מודל חדש – השמש היא מרכז היקום. נדרש שכלול משמעותי של אמצעי התצפית, כדי למקם את מערכת השמש במקומה השולי למדי בתוך הגלקסיה ולגלות שהערפיליות, שנחשבו עד אז למצבורי גז בתוככי הגלקסיה, הן למעשה גלקסיות נבדלות, המרוחקות מאתנו מיליוני שנות אור לפחות. שוליותו של מקומה של מערכת השמש בתוך הגלקסיה, שהיא עצמה חלק מקבוצת גלקסיות המורכבת מסדר גודל של 80 גלקסיות וקרויה הקבוצה המקומית, שהיא עצמה חלק מצביר-על המורכב מלפחות 100 קבוצות גלקסיות, הנקרא 'בתולה', שהוא חלק ממבנה גדול יותר הנקרא לניאקיאה, הנחיתה מכת מוות לתפיסה הגאוצנטרית בתפיסה המדעית וההגותית.

האסטרונומיה במחצית השנייה של המאה ה-20, התפתחה בעיקר באמצעות רדיו-אסטרונומיה, שהגדילה באופן משמעותי את אופק הראיה האסטרונומית, ואתו את הבנת מבנה היקום ואופן היווצרותו.

 היקום הנצפה 

ממוזער|300px|קרינת רקע קוסמית שנמדדה על ידי לוויין המחקר WMAP
על אף שגיל היקום מוערך ב-13.8 מיליארד שנה, חלקו הנצפה הוא בגודל של 93 מיליארד שנות אור וזאת בשל התפשטות המרחב יחד עם האור היוצא מהעצמים שבו, כך שאנו יכולים לראות עצם שנמצא במרחק 46.5 מיליארד שנות אור אף שגילו הוא כגיל היקום.

חלק זה של היקום נקרא היקום הנצפה (Observable universe), או היקום הידוע (Known Universe), והוא כולל בתוכו מיליארדי גלקסיות שבכל אחת מהן מאות מיליארדים של כוכבים, ואת המרחבים העצומים המשתרעים בין הגלקסיות, ובין הכוכבים שבתוך הגלקסיות, הנקראים אזורים בין כוכביים ובין גלקטיים. באזורים אלו קיים גם חומר שקשה להבחין בו, וקיומו מתגלה באמצעים עקיפים בלבד.

 גודל היקום 
גודל היקום מעבר ליקום הנצפה אינו ידוע, מאחר שלא ניתן לצפות בו. כרגע איננו יודעים לומר אפילו אם הוא סופי או אינסופי. אבל יש הערכות ספוקלטיביות של פיזיקאים תאורטיים שמדברות על כך שגודלו של היקום צריך להיות גדול לפחות פי 250 מאשר היקום הנצפה.M. Vardanyan, R. Trotta, J. Silk (January 28, 2011). "Applications of Bayesian model averaging to the curvature and size of the Universe". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters. 413 (1): L91–L95. arXiv:1101.5476. Bibcode:2011MNRAS.413L..91V. doi:10.1111/j.1745-3933.2011.01040.x. S2CID 2616287 הערכות אחרות מדברות על יקום שגודלו הוא אפילו גדול עוד יותר בכמה סדרי גודל, גם אם עדיין סופי.on N. Page (2007). "Susskind's Challenge to the Hartle-Hawking No-Boundary Proposal and Possible Resolutions". Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2007 (1): 004. arXiv:hep-th/0610199. Bibcode:2007JCAP...01..004P. doi:10.1088/1475-7516/2007/01/004. S2CID 17403084.

 הרכב היקום 
רובו של החומר הנראה (קורן ושאינו קורן) ביקום מורכב ממימן שהוא היסוד הקל ביותר, ומהליום שהוא היסוד השני הקל ביותר. כמעט כל היסודות הכבדים יותר נוצרו בתוך כוכבים, לאחר מכן הם התפזרו בחלל בצורה של גז ואבק, וחזרו והתחברו ויצרו כוכבים חדשים.

 צפיפות היקום 
ממוזער|300px|היחס בין אנרגיה אפלה, חומר אפל, חומר הניתן לגילוי וחומר קורן ביקום

בטבלה הבאה מסוכמת צפיפות היקום ביחס למרכיבים העיקריים שבו. טבלה זו מבוססת על מדידות והערכות שנעשו בשנים 2003–2005 ותיתכן בה שגיאה של  עבור כל נתון. הצפיפויות מבוטאות ביחידות של צפיפות קריטית.

 סוג  תיאור  צפיפות חומר בריוני קורן  כוכבים ועצמים בהירים  0.004 חומר בריוני אפל  חומרים בעלי קרינה חלשה כגון גז קר, אבק קוסמי, חורים שחורים, ננסים חומים וכוכבי לכת  0.036 חומר אפל "אקזוטי"  חומר שלא מבצע אינטראקציות אלקטרומגנטיות אלא רק כבידתיות, לא יודעים עדיין מהו  0.22 אנרגיה אפלה  זה למעשה שם נוסף לקבוע הקוסמולוגי של איינשטיין, מדובר באנרגיה דוחה הגורמת להאצת התפשטות היקום והיא גדלה ככל שנפח היקום גדל  0.74

 גיל היקום 

גיל היקום הוא, על-פי הגדרה פשטנית, הזמן שחלף מאז החל היקום להתקיים. התפיסה (המדעית וההגותית) שהיקום הוא קבוע ללא שנוי משמעותי, שפרושה שהוא אינסופי בזמן (בעברו ובעתידו), כיום ברור שהיא שגויה. תאוריית המפץ הגדול משתלבת במדה מסוימת עם תפיסת הדתות האברהמיות ומיתולוגיות אחרות לגבי קיום ראשית ליקום, אך תיאור הבריאה בדתות ובמיתולוגיות הללו סותר את ממצאי המדע. תאוריה זו קובעת, כאמור, שהיקום נוצר (אין זו היווצרות יש מאין), ואם כך נראה שאפשר להגדיר את גיל היקום כזמן שחלף מאז ה"מפץ". אולם, דווקא התאוריות המודרניות מחייבות הגדרה מדויקת יותר של המושג 'גיל היקום'.

ב־2013 העריך צוות הלוויין Planck של סוכנות החלל האירופית את גיל היקום ב־13.819 מיליארד שנים. ערך זה גבוה יותר מהערך הממוצע של הגבולות שניתנו במסגרת ההערכה של WMAP.

מבנה היקום

שאלת מבנה היקום העסיקה את האדם מימי קדם ותפישת העולם של האדם בסוגיה זו עברה שינויי פרדיגמה רבים במיוחד. היקום של הקדמונים הצטמצם בעיקר במה שמצוי במסגרת מערכת השמש: כוכבי הלכת הגדולים והקרובים והירח, כשכדור הארץ מהווה את מרכז היקום. גישה זו, שמוכרת כגיאוצנטריות, התחלפה לאחר המהפכה הקופרניקאית לשיטה ההליוצנטרית, שבה השמש משמשת כמרכז. לשינוי זה היו השלכות דתיות וחברתיות מרחיקות לכת, מלבד ההשלכות המדעיות.

המצאות כגון הטלסקופ, שהרחיבו את מפת השמיים מעבר למערכת השמש, העלו לתודעת האדם את בלתי המוגבלות של גודל היקום, לפחות במונחים אנושיים. גם גילוי הגלקסיות בטלסקופ, היפותזה אותה העלה כבר הפילוסוף עמנואל קאנט, נתן מושג כמה גדול הוא היקום ובלתי נתפש, למעשה, במוחו של האדם.

התפשטות היקום
ממוזער|300px|התפשטות היקום בעקבות המפץ הגדול

גילויי תחילת המאה העשרים חוללו מפנה עיקרי, בעיקר עם התגלית של אדווין האבל שהובילה להכרה בהתפשטות היקום, בד בבד עם התגבשות תורת הקוסמולוגיה, שהחלה לתת תשובות מדעיות לשאלות שבעבר היו שאלות מטפיזיות בלבד.

היווצרות היקום

ההכרה בדבר התפשטות היקום הולידה את מודל "המפץ הגדול" (שהתחרה בעוד מודלים כגון "המצב היציב"), שמתאר את רגע היווצרות היקום: אם היקום מתפשט, סביר שהוא היה מרוכז בנקודה אחת, ממנה "נולד". קביעת אופן היווצרותו של היקום מובילה לדרך לחישוב גילו ולקביעת ההרכב הכימי של היקום.

גורל היקום

התפשטות היקום מובילה לשאלה הבלתי נמנעת, האם התפשטות זו היא אין-סופית, ואם לא, עד מתי תימשך? ומה יקרה כאשר תעצר? העיסוק בשאלות אלה נוגע לגורל היקום. השאלה לגבי נצחיותה (או סופיותה) של ההתפשטות יצרה את המושג "דילמת אומגה", כלומר האם יש די חומר ביקום שיעצור את ההתפשטות על ידי המשיכה ההדדית.

ראו גם

 הפרדוקס של גיל היקום
 הכרונולוגיה של היקום
 אסטרונומיה
 פיזיקה
 אסטרופיזיקה

לקריאה נוספת
 יורם קירש, היקום על פי הפיסיקה המודרנית, הוצאת עם עובד, 2006
 דייוויד פילקין, יקומו של סטיבן הוקינג, הוצאת הד ארצי, 2001
 מאיר מידב, נח ברוש, חגי נצר, צפונות היקום – אשנב לאסטרונומיה, האוניברסיטה הפתוחה, מהדורה ראשונה 1988, תשע"ג–2013.

קישורים חיצוניים






הערות שוליים

*
קטגוריה:קוסמולוגיה
קטגוריה:מושגים באסטרונומיה