תיאוריות על מבנה היקום ועל הדרך שבה נוצר אינן תופעה חדשה. הן היו קיימות מאז החל האדם להרהר במופלא ממנו. מהן שהיו מעוגנות בדת זו או אחרת, והיו מקובלות על עמים שונים במשך אלפי שנים, ומהן שנחשבו אפיקורסיות והיו בתחילה נחלתם של בודדים. עובדה אופיינית מסתמנת לגבי הדרך שבה נשתנו תיאוריות אלו במשך הדורות: מתיאוריה לתיאוריה נעשה היקום גם גדול יותר וגם קדום יותר. הקדמונים האמינו שהשמים, על כל צבאם, אינם אלא כיפה – או כמה כיפות זו מעל זו – שבהן משובצים הכוכבים, והמרחקים אל כיפות הרקיע הללו דומים למרחקים על פני כדור־הארץ. הר גבוה מאד, שפסגותיו הן מחוץ להישג רגלו של האדם, נראה כאילו ראשו בשמים, והאלים שוכנים בו. אפילו באמונה היהודית יש רמז לכך, כפי שמוכיח סיפור מתן תורה שההעפלה אל ראש הר גבוה מקרבת את האדם אל השכינה… כיום כבר אין בני־אדם מתיחסים להרים – לא לסיני ואף לא לאולימפוס – כאל סולם לשמים; אך עדין ישנם רבים וגם טובים, המסתכלים ביקום דרך משקפת הפוכה, כביכול, והוא נראה להם קטן ממדים כמעט כמו שנראה לאבותינו. כשהאדם הראשון נחת על הירח נדמה היה להם שבכך אנו מתקרבים אל קצה היקום. פרופסור מסוים מאוניברסיטת בר־אילן, אשר למען כבודו לא אנקוב בשמו, אמר אז בראיון רדיו שמעשה זה הינו חילול־קודש בלתי נסבל – דחיקת רגלי השכינה, כביכול – בדיוק כפי שהיוונים הקדמונים ראו את ההעפלה על האולימפוס או כמו ששבטים פראיים באפריקה התיחסו (כזכור מסרטי טרזן) לטיפוס על הר שהיה בחזקת טאבו כיוון שהאלים שוכנים עליו.

גם גילו של היקום הלך וגדל בהדרגה במושגי בני האדם – לפחות של אלה שאינם צמודים לדוקטרינה דתית זו או אחרת. האמונה היהודית קובעת שגיל היקום הוא 5740 שנה. מי שסבור כי כיום כבר אין איש מקבל קביעה זאת ברצינות, יקרא נא את מה שנאמר בשנת 1976 בעתון לילדים “זרקור” (גליון מס' 9), המופץ על־ידי משרד החינוך בבתי־הספר הדתיים: ''האמונה שה' ברא את העולם לפני 5736 שנים היא מיסודות אמונתנו! אנו נחזיק לעולם באמונה זו… ואפילו יבואו האנשים החכמים ביותר בעולם… ויאמרו שיש להם ההוכחות הטובות ביותר שקיימים דברים שגילם מגיע לחמישים מיליון שנים, נחזיק אנו באמונתנו זו ולא נזוז ממנה כלום!" המספר 50 מיליון הנקוב כאן לקוח אולי ממאמר מדעי ישן נושן. עד למאה זו דיברו המדענים על גיל העולם – לפחות גיל כדור־הארץ – במונחים של מיליוני שנים. אומדני הזמן שלהם התבססו על תהליכים כגון סחף הנהרות והשפעתו על מליחות הימים, קצב ההצטברות של שכבות גיאולוגיות וכדומה. ברור שתהליכים כאלה יכלו לתת רק חסם תחתון – אומדן מינימום – לגיל העולם. איש לא העז לשער אז שהגיל האמיתי מתבטא במיליארדים ולא במיליונים של שנים.

קשה להבין מדוע האמונות הדתיות למיניהן נרתעות מלקבל את מסקנות המדע – הן לגבי גודלו של היקום והן לגבי גילו. הן מעדיפות להאמין בעולם קטן וצעיר; כאילו חוששות הן שיקום כה קדום ועצום עלול להיות מעבר לכושר שליטתו, כביכול, של הבורא. האם יקום מדהים זה, כפי שהוא מתגלה ממחקרי המדע כיום, על תהליכיו הכבירים וההתפתחויות המופלאות החלות בו, אינו מעורר התפעלות – בחינת “השמים מספרים כבוד אל ומעשה ידיו מגיד הרקיע” – הרבה יותר מאותו עולם מצומצם ופשטני, שנולד, לפי ההשקפה הדתית המקובלת, כמוצר מוגמר לפני פחות מששת־אלפים שנה?

שני ספרי מדע פופולארי (לא מדע בדיוני!) שהופיעו לא מכבר¹, מסוגלים לעורר בקורא – החפשי מדעות קדומות בעד או נגד הדת – התפעמות דתית ממש. תמונת היקום המצטיירת מהם היא מרהיבה ומדהימה הרבה יותר מכל סיפור מיתולוגי. שני ספרי־כיס אלה, שהופיעו בהוצאות שונות ומאת מחברים שונים, כאילו משלימים זה את זה בנושא ובתוכן. האחד נקרא ‘שלוש הדקות הראשונות’, והוא מתאר בפרטי פרטים את שלוש הדקות הראשונות – פשוטו כמשמעו – לבריאת היקום! מחברו הוא פרופסור לפיסיקה באוניברסיטת הארווארד ומדען בכיר במעבדה האסטרופיסיקלית של המכון הסמיתסוני. הספר האחר נקרא “היקום – תחילתו וסופו,” והוא מתאר את כל שלבי ההתפתחות – בעבר, בהווה ובעתיד – כולל התפתחות מערכת השמש והחיים על־פני הארץ וביקום בכלל. מחברו הוא פרופסור לאסטרונומיה באוניברסיטת קולומביה בניו יורק ומומחה לפיסיקה גרעינית ולאסטרופיסיקה.

בשנים האחרונות חלה התפתחות מכריעה בתורת הקוסמוגוניה – חקר התפתחות היקום. כמה נושאים עקרוניים שהיו שנויים במחלוקת הובהרו – הן הודות לתצפיות חדשות, בעיקר בעזרת רדיו־טלסקופים ארוכי־טווח, הן בזכות השיפור בהבנת הכוחות הפועלים בין החלקיקים היסודיים בטבע, והן הודות לפתרונן של בעיות מתמטיות סבוכות. כתוצאה מכך הפכה תורת הקוסמוגוניה מאוסף של השערות גרידא לעיסוק מדעי רציני ומעמיק. בין היתר הושגה הכרעה בשאלה, איזו משתי התיאוריות הקוסמוגניות שהיו מקובלות היא הנכונה – התיאוריה של ‘המַפָּץ הגדול’ או זו של ‘המצב היציב.’ הראשונה היא שיצאה בויכוח זה כשידה על העליונה, והיא כה מקובלת כיום על הממסד המדעי, עד שניתן לה השם ‘המודל הסטנדארטי.’

לפי תיאוריה זו היתה בריאת העולם לפני כ־15 מיליארד שנה. היקום כולו היה מרוכז בנקודה אחת בדחיסות שלא תשוער, והוא החל בהתפוצצות עצומה, ההולכת ונמשכת עד היום, שבה נזרקו רסיסי היקום לכל עבר. זוהי תופעת התרחבות היקום שאנו עדים לה גם היום, אשר בה לא רק החומר והאנרגיה הולכים ומתפשטים במרחב, אלא גם עצם המרחב הולך ומתרחב ללא הרף! לאמיתו של דבר הדרך היחידה לנסח תיאוריה זו בדיקנות היא במונחים של תורת היחסות, שבה מדובר על עולם תלת־ממדי שהוא מעטפת של עולם ארבע־ממדי – אך למען הבהירות לא ניכנס כאן לענין זה.

איך יכולים המדענים לגבש תיאוריה, שהיא כיום מפורטת להפליא, על דבר שקרה לפני 15 מיליארד שנה? שאלה מוצדקת זו נשאלת לעיתים קרובות בטון ספקני, או אף בביטול, דווקא על־ידי אלה המקבלים ללא הרהור כל קביעה הקשורה באמונתם הדתית. אך לאמיתו של דבר גם המדענים ראו אפשרות זו, עד לתקופה האחרונה, כבלתי־מתקבלת על הדעת, והניחו את חקר בריאת היקום לפילוסופים ותיאולוגים. היום השתנתה הגישה; התיאוריות התבססו והפכו להיות חלק מהמידע המדעי הרציני.

שני דברים מאפשרים למדענים לדעת פרטים כה רבים על עבר כה רחוק: ראשית – אכסטראפולאציה, או, ליתר דיוק, רֶטרופולאציה (היקש אחורנית) מן המצב הנוכחי. בהסתמך על מצב היקום כיום, ועל התהליכים השוררים בו, אפשר לשחזר, צעד־צעד, את המצבים שקדמו למצב זה. כך, למשל, אפשר לדעת היכן היו הגאלאכסיות השונות ומה היה מבנן לפני מיליארד שנה, בהסתמך על מקומן ומבנן כיום, על מהירות התרחקותן זו מזו, ועל תהליכי השינויים החלים בהן.

הדבר השני הוא פשוט יותר, אך גם מפתיע יותר: אנו יכולים לדעת הרבה על העבר, משום שאנו רואים אותו היום! האור, גלי הרדיו, קרני X, ויתר הקרינות המגיעות אלינו מן הגאלאכסיות הרחוקות ביותר, עשו את דרכן במשך מיליארד שנים. אנו רואים היום את הגאלאכסיות הללו כפי שהיו בעבר הרחוק, כאשר היקום היה עדין צעיר.

תופעת התרחבות היקום נחשבת כיום כעובדה מוכחת, אך נדרשו כמעט חמישים שנה עד שעולם המדע היה מוכן לקבלה. כשנתגלה לראשונה ה’היסט לאדום' באור הבא מן הגאלאכסיות הרחוקות, ניסו רבים לטעון שאין הדבר מוכיח בהכרח את התרחקותן. נכון הדבר שהאור הבא מגוף מתרחק נעשה ‘אדום’ יותר – כשם שהרעש המגיע ממטוס מתרחק נעשה ‘באס’ יותר; אך במקרה זה, אמרו ההסבר יכול להיות אחר. יתכן, למשל, שהאור כאילו “מתעייף” בעברו מרחקים וזמנים כה ארוכים, ומשום־כך, ולא בגלל המהירות, הוא מאבד מן האנרגיה שלו והתֶדר שלו קטן. אך הסבר זה, ועוד כמה הסברים, לא עמדו במבחן משום שלא נתמכו בשום תיאוריה מתמטית מבוססת. אין שום דבר בתורת היחסות, למשל, המרמז על האפשרות של ‘הזדקנות’ האור. אי־הרצון לקבל את ההסבר הפשוט – התרחקות הגאלאכסיות – נבע במידה מסוימת ממורך־לב. נדרשה העזה לא מעטה בכדי לקבל את המסקנות הנובעות מהסבר זה: אם הגאלאכסיות מתרחקות זו מזו, הרי שהיה זמן, בעבר הרחוק, שבו היו כולן מרוכזות ביחד! ומה היה לפני כן? הרעיון שהיה רגע, בהיסטוריה של היקום, שאפשר לראותו כרגע ההתחלה, נראה פנטאסטי מדי למדענים רבים. זוהי אחת הסיבות לכך שעד לשנים האחרונות ממש היתה מקובלת גם תיאוריה אחרת, שמדענים רבים דגלו בה: התיאוריה של ‘המצב היציב’.

תיאוריה זו מסכימה כי ההיסט לאדום נובע מהתרחקות הגאלאכסיות, אך לפיה אין פירוש הדבר שבעבר היו מרוכזות בצפיפות גדולה יותר. להיפך: מה שישנו הוא מה שהיה, ומצב היקום בכללותו אינו משתנה. ככל שהגאלאכסיות מתרחקות והרווחים ביניהן גדלים, הולכות ונוצרות ביניהן גאלאכסיות חדשות. צפיפות החומר ביקום אינה משתנה, משום שביחד עם בריחת החומר קיימת גם התופעה של היווצרות חלקיקי חומר, יש מאין, במרחבים שבין הגאלאכסיות!

אפשר לטעון שתיאוריה זו היא פאנטסטית לא פחות מן התיאוריה של המפץ הגדול. אך לא זו הסיבה שסר חינה בשנים האחרונות. כבר מתחילה היה ברור, שיבוא יום בו אפשר יהיה להכריע בין שתי התיאוריות הללו. אם התיאוריה של המפץ הגדול היא הנכונה, כי אז צפיפות הגאלאכסיות בעבר היתה גדולה מצפיפותן כיום. כאמור, אנו רואים היום את הגאלאכסיות הרחוקות כפי שהיו בעבר, והטלסקופים העצומים העומדים לרשותנו כיום מאפשרים תצפית למרחקים של מיליארדי שנות־אור. מתברר כי ככל שאנו מרחיקים את מבטנו, דהיינו – צופים לעבר קדום יותר, מוצאים אנו את הגאלאכסיות צפופות יותר! היקום אינו שרוי איפוא במצב יציב, אלא הולך ומתרחב, הולך ומתרווח בהדרגה.

התיאוריה של המפץ הגדול כבר איננה בגדר השערה בעלמא. היא מבוססת כיום לא רק על תצפיות, אלא גם על מחקרים בפיסיקה של חלקיקי היסוד. כשאנו הולכים אחורנית בתחום הדקות הראשונות מרגע המפץ – מדקה 3 לדקה 2, וממנה לדקה 1, נעשות הטמפרטורות וצפיפות החומר כה גבוהות, והמרחקים בין חלקיקי היסוד כה קטנים, עד שכל תמונת הרכב היקום חייבת לעבור מהפך בכל פעם שאנו עושים צעד נוסף אל רגע האפס. יתר־על־כן, הצעדים, בשניות או בחלקי שניה, נעשים יותר ויותר קטנים בין מהפך אחד למשנהו, והתיאוריה נעשית מעורפלת יותר ככל שאנו מתקרבים אל רגע האפס. הרגע הקדום ביותר שניתן לעמוד עליו בהרחבה כלשהי הוא מאית השניה לאחר רגע האפס. הטמפרטורה של היקום היתה אז מאה מיליארד מעלות, והוא היה מורכב מפרוטונים (קואנטים של אור), אלקטרונים, פוזיטרונים וחלקיקי נויטרינו. ברמת ידיעותינו כיום אין אנו מסוגלים להגיע, גם לא כהשערה, לתיאור מבנה היקום ברגע האפס עצמו. המצב דומה, מבחינה זו, למאמצים להגיע אל טמפרטורת האפס המוחלט: ככל שמתקרבים אליה קשה יותר להשיג ירידה נוספת בטמפרטורה, וחוקי הפיסיקה קובעים כי לאפס המוחלט ממש לא נוכל להגיע לעולם. יתכן שכך הוא המצב גם לגבי הבנת מבנה היקום ברגע האפס ממש.

כפי שאמרנו, התיאוריה של המפץ הגדול מסבירה את התרחבות היקום בהתפוצצות אדירה, שארעה לפני כ־15 מיליארד שנה. הגאלאכסיות המתרחקות הן רסיסי התפוצצות זו. אך האם תימשך ההתרחקות לנצח, או שתיעצר ביום מן הימים? האם לא קיים שום גורם העשוי לבלום במשך הזמן את בריחת הגאלאכסיות?

התשובה היא כי יתכן שיש גורם כזה, והוא כוח הכבידה – המשיכה ההדדית בין הגאלאכסיות. השאלה היא אם כוח זה מספיק בכדי לעצרן כליל ולהחזירן אחורנית. בניסוח הפוך: האם מהירות הבריחה של הגאלאכסיות גדולה עד כדי כך, שכוח הכבידה לא יוכל לעצרן לעולם?

כוח הכבידה השורר בין הגאלאכסיות ומאט את תנועתן תלוי בסך־כל המאסה ביקום ובצפיפותה הממוצעת. כדי להשיב על השאלה האמורה עומדות בפנינו שתי אפשרויות: או לאמוד את צפיפות המאסה ביקום, או לבדוק מהי מידת ההאטה שחלה במהירותן של הגאלאכסיות במשך מיליארדי השנים האחרונות. שוב יכולים אנו להעזר בעובדה, שהטלסקופים של היום מראים לנו גאלאכסיות המרוחקות מיליארדי שנות אור, ואנו רואים אותן כפי שהיו בעבר הרחוק. יכולים אנו איפוא להשוות את מהירותן של הגאלאכסיות הרחוקות עם זו של הקרובות.

התשובה לשאלה עדיין איננה חד־משמעית וברורה. חישוב צפיפות המאסה ביקום מצביע על כך שכוח הכבידה אינו גדול דיו בכדי לעצור את הגאלאכסיות; מאידך גיסא, חישוב מידת ההאטה מראה שהתרחקות הגאלאכסיות אכן תיעצר בעוד כעשרים מיליארד שנה, והן תחלנה ליפול בחזרה זו אל זו. הסתירה נובעת כנראה מכך שהתצפיות והחישובים עדין אינם מדויקים כל צרכם, ויתכן שהבעייה תיפתר בשנים הקרובות.

ההבדל בין שתי האפשרויות הללו הוא תהומי. אם כוח הכבידה אינו מספיק בכדי לעצור את הגאלאכסיות, פירוש הדבר שליקום היתה התחלה, אך לא יהיה לו סוף מוגדר, אלא רק גסיסה איטית שתימשך לנצח. הכוכבים ילכו ויתקררו, אורם ידעך, האנרגיה שלהם תתפזר בחלל במידה שווה, והיקום כולו יהיה כעין מגרש גרוטאות ענק. בטמפרטורה אחידה הקרובה לאפס המוחלט.

אם יתברר שכוח הכבידה אמנם מספיק לעצירת הגאלאכסיות, תשתנה התמונה לחלוטין. בעוד כעשרים מיליארד שנה תתחלנה הגאלאכסיות ליפול בחזרה, ו־15 מיליארד שנה לאחר מכן תהיינה שוב כולן בנקודה אחת. יתכן ששוב יהיה ‘מפץ גדול’, והיקום יוולד מחדש; וחוזר חלילה. זהו יקום שאין לו התחלה ואין לו סוף, אלא הוא חוזר ומתחדש כאותו עוף החול. תמונת יקום זו נראית במיוחד לאלה, שקשה להם לעכל את ההנחה שהיה פעם רגע של התחלה; שכן, מה היה לפני ההתחלה? יקום כזה מחייב, כאילו, את קיומו של הבורא, ולרבים לא נראה הדבר, שאפשר יהיה להקיש על קיומו של אלוהים מתוך שיקולים קוסמולוגיים.

היקום ה’מתנודד', החוזר ומתחדש בכל כמה עשרות מיליארדים שנים, נראה עדיף גם משום שהוא מעניין יותר. דומה הדבר כאילו בכל מחזור ניתן ליקום “צ’אנס” חדש. יש רגלים להשערה, כי ברגע המפץ הגדול, כמה מן הקונסטאנטות היסודיות בטבע נקבעות באופן אקראי, ואינן נשארות זהות למה שהיו במחזור הקודם. בין היתר, היחס בין מספר הפוטונים ומספר חלקיקי החומר ביקום משתנה ממחזור למחזור. יתכן איפוא שהיקום הבא יהיה שונה לגמרי מן היקום הנוכחי, כשם שהנוכחי שונה מזה שקדם לו.

האם לא מזכיר הדבר אותו קַדר, הצר צורות בחומר, והוא יוצר ומחסל צורה אחר צורה, בחיפוש אחר הצורה המוצלחת ביותר?