What is the universe expanding into? - Sajan Saini

תרגום: Shlomo Adam עריכה: Ido Dekkers

The universe began its cosmic life in a big bang

היקום החל את חייו הקוסמיים במפץ גדול

nearly fourteen billion years ago,

לפני כמעט 14 מיליארד שנים,בצח

and has been expanding ever since.

ומאז הוא הולך ומתפשט,

But what is it expanding into?

אבל לאן?

That's a complicated question.

זאת שאלה מורכבת,

Here's why:

וזו הסיבה:

משוואות היחסות הכללית של איינשטיין

Einstein's equations of general relativity

describe space and time as a kind of inter-connected

מתארות את היקום כמארג משולב של מרחב וזמן.

fabric for the universe.

This means that what we know of as space and time

כלומר, מה שמוכר לנו כ"מרחב וזמן"

מתקיים רק כחלק מהיקום ולא מעבר לו.

exist only as part of the universe and not beyond it.

Now, when everyday objects expand, they move out

כשעצמים רגילים מתפשטים

הם תופסים יותר מרחב.

into more space.

But if there is no such thing as space to expand into,

אבל אם אין מרחב להתפשט אליו,

what does expanding even mean?

כי-אז, מהי בכלל "התפשטות"?

In 1929 Edwin Hubble's astronomy observations

ב-1929, התצפיות האסטרונומיות של אדווין האבל

gave us a definitive answer.

סיפקו לנו תשובה ברורה.

His survey of the night sky found all faraway galaxies

סקר שמי הלילה שלו גילה שכל הגלקסיות המרוחקות

recede, or move away, from the Earth.

נסוגות, או מתרחקות הלאה מכדור הארץ.

Moreover, the further the galaxy, the faster it recedes.

זאת ועוד, ככל שהגלקסיה מרוחקת יותר, כך היא מתרחקת מהר יותר.

How can we interpret this?

איך אפשר לפרש זאת?

Consider a loaf of raisin bread rising in the oven.

חישבו על כיכר לחם צימוקים שתופחת בתנור.

The batter rises by the same amount in between each

הבלילה תופחת במידה שווה בין כל צימוק וצימוק.

and every raisin.

If we think of raisins as a stand-in for galaxies,

אם הצימוקים מייצגים את הגלקסיות,

and batter as the space between them,

ואילו הבלילה - את החלל שביניהן,

we can imagine that the stretching or expansion

אפשר לדמיין כיצד ההתמתחות או ההתרחבות של המרחב הבין-גלקטי

of intergalactic space will make the galaxies recede from each other,

מרחיקות את הגלקסיות זו מזו

and for any galaxy, its faraway neighbors will recede a larger

ושבכל גלקסיה, השכנים החיצוניים יתרחקו עוד יותר מאשר הפנימיים

distance than the nearby ones

in the same amount of time.

באותה כמות זמן.

Sure enough, the equations of general relativity predict a cosmic

ואכן, משוואות היחסות הכללית חוזות

תחרות משיכת-חבל קוסמית בין הכבידה להתפשטות.

tug-of-war between gravity and expansion.

It's only in the dark void between galaxies where expansion wins out,

רק באַין החשוך שבין הגלקסיות ההתפשטות מנצחת

and space stretches.

והחלל נמתח.

So there's our answer.

זאת היא אם כן התשובה.

The universe is expanding unto itself.

היקום מתפשט אל תוך עצמו.

That said, cosmologists are pushing the limits of mathematical models

עם זאת, הקוסמולוגים דוחקים את גבולות הדגמים המתמטיים

to speculate on what, if anything, exists beyond our spacetime.

המנסים לשער מה, אם בכלל, קיים מעבר לזמן-מרחב שלנו.

These aren't wild guesses, but hypotheses that tackle

לא מדובר בניחושים פרועים אלא בהיפותזות שמתמודדות עם מוזרויות

kinks in the scientific theory of the Big Bang.

בתיאוריה המדעית של המפץ הגדול.

The Big Bang predicts matter to be distributed evenly across the universe,

לפי תיאוריית המפץ הגדול, החומר מתפזר ביקום באופן שווה

as a sparse gas --but then, how did galaxies and stars come to be?

בצורת גז דליל - אבל אז, איך נוצרו גלקסיות ושמשות?

The inflationary model describes a brief era

הדגם המתאר התנפחות מתאר תקופה קצרה

of incredibly rapid expansion

של התפשטות מואצת באופן לא-ייאמן

that relates quantum fluctuations in the energy of the early universe,

שמייחסת תנודות קוונטיות באנרגיה של היקום הצעיר

to the formation of clumps of gas that eventually led to galaxies.

להיווצרות ענני גז שהולידו בהמשך גלקסיות.

If we accept this paradigm, it may also imply our universe represents

אם נקבל חשיבה זו, היא עשויה גם לרמז על כך שיקומנו

מייצג אזור אחד בלבד במציאות קוסמית גדולה יותר

one region in a greater cosmic reality that undergoes endless, eternal inflation.

שנתונה להתפשטות מתמדת ונצחית.

We know nothing of this speculative inflating reality,

איננו יודעים דבר על מציאות משוערת זו של התפשטות,

save for the mathematical prediction that its endless expansion

מלבד התחזית המתמטית שאינסופיות התפשטותה

נובעת אולי ממצב אנרגיה קוונטי בלתי-יציב.

may be driven by an unstable quantum energy state.

In many local regions, however, the energy may settle by random

עם זאת, באזורים מקומיים רבים האנרגיה עשויה לשכוך באופן אקראי,

chance into a stable state, stopping inflation and forming bubble universes.

לעבור למצב יציב ולחדול מהתנפחות ויצירת יקומי בועה.

Each bubble universe —ours being one of them

ביקום בועה - שיקומנו נמנה עליהם -

—would be described by its own Big Bang and laws of physics.

ניתן לתאר מפץ גדול וחוקי פיזיקה משלו.

Our universe would be part of a greater multiverse,

במקרה זה, יקומנו הוא חלק מריבוי יקומים גדול יותר,

in which the fantastic rate of eternal inflation makes it impossible

שבו הקצב הדמיוני של התנפחות אינסופית

מונע מאיתנו לפגוש יקום שכן.

for us to encounter a neighbor universe.

The Big Bang also predicts that in the early, hot universe, our fundamental forces

בנוסף, לפי תיאוריית המפץ הגדול, ביקום הצעיר והחם שלנו

כוחות היסוד התאחדו לכוח-על אחד.

may unify into one super-force.

Mathematical string theories suggest descriptions of this unification,

תורת המיתרים המתמטית מציעה תיאורים של איחוד זה,

in addition to a fundamental structure for sub-atomic quarks and electrons.

בנוסף למבנה-יסוד של קווארקים ואלקטרונים תת-אטומיים.

In these proposed models, vibrating strings are the building blocks of the universe.

בדגמים המוצעים האלה, אבני הבניין של היקום הם מיתרים רוטטים.

Competing models for strings have now been consolidated into a unified description,

דגמי-מיתרים מתחרים גובשו כעת לכלל תיאור אחיד,

and suggest these structures may interact with massive, higher dimensional surfaces called branes.

לפיו מבנים אלה נמצאים ביחסי-גומלין עם משטחי-ענק על-מימדיים

המכונים "קרומיות".

Our universe may be contained within one such brane,

ייתכן שיקומנו מוכל בקרומית כזו,

floating in an unknown higher dimensional place, playfully named “the bulk,” or hyperspace.

כשהוא צף באיזה מקום על-מימדי לא-נודע

המכונה "צובר" או "על-חלל".

Other branes—containing other types of universes—may co-exist in hyperspace,

ייתכן שבעל-חלל קיימות במקביל קרומיות נוספות, המכילות סוגי יקום אחרים,

and neighboring branes may even share certain fundamental forces like gravity.

וייתכן אף שקרומיות שכנות חולקות כוחות-יסוד, כמו כבידה.

Both eternal inflation and branes describe a multiverse,

הן ההתנפחות האינסופית והן הקרומיות מתארות ריבוי קיומים,

but while universes in eternal inflation are isolated, brane universes could bump into each other.

אך בעוד יקומי ההתנפחות האינסופית מבודדים,

יקומי הקרומיות עשויים להתנגש זה בזה.

An echo of such a collision may appear in the cosmic microwave background

הד להתנגשות כזו עשוי להופיע בקרינת גלי המיקרו הקוסמית:

—a soup of radiation throughout our universe, that’s a relic from an early Big Bang era.

מרק של קרינה בכל היקום שלנו, שריד לעידן קדום של מפץ גדול.

So far, though, we’ve found no such cosmic echo.

אולם עד כה טרם גילינו הד קוסמי כזה.

Some suspect these differing multiverse hypotheses may eventually coalesce into a common description,

יש החושדים שהיפותזות ריבוי -יקומים אלה

עשויות להתמזג מתישהו לכלל תיאור משותף,

or be replaced by something else.

או שמשהו אחר יחליף אותן.

As it stands now, they’re speculative explorations of mathematical models.

לפי שעה, אלה התעמקויות השערתיות בדגמים מתמטיים.

While these models are inspired and guided by many scientific experiments,

בעוד שדגמים אלה מושפעים ומוכוונים מתוך ניסויים מתמטיים רבים,

there are very few objective experiments to directly test them, yet.

מעטים מאד הם הניסויים האובייקטיביים שיבחנו אותם ישירות.

Until the next Edwin Hubble comes along,

אז עד להופעתו של אדווין האבל הבא,

scientists will likely be left to argue about the elegance of their competing models…

לא נותר למדענים אלא להמשיך להתווכח על האלגנטיות של דגמיהם המתחרים

and continue to dream about what, if anything, lies beyond our universe.

ולהמשיך לחלום על מה, אם בכלל, קיים מעבר ליקומנו.