להמשיך בקניות
  סה"כ ספרים בסל הקניות:       סה"כ לתשלום ללא דמי משלוח:      

   

 שינוי גודל אות:

גודל אות רגילגודל אות גדול יותרגודל אות גדול מאוד

   ספרי עיון    כל הספרים   מופע הזיקוקין של היקום

חיפוש מתקדם
חיפוש ספר
()   הסל שלי     
» ספרות מתורגמת
» ספרות מקור
» כל הספרים
» סדרת ענייני דיומא
» סדרת משני עולם
» מדריכים לאובדי עצות
» השקעות וניהול פיננסי
» ספרי ניהול ואסטרטגיה
» יזמות
» יצירתיות
» העשרה בארגון
» ספרי שיווק ומכירות
» סדרת אבא עשיר
» נושאים שונים
» זוגיות ואינטימיות
» יחסים במשפחה
» תזונה נכונה
» לאכול ולרזות
» התמודדות
» בריאות ורפואה
» אל תקחו הכל ללב
» כל הספרים
» סדרת מלודי
» סדרת לולו
» חפשו את המטמון
» ספרים נפרשים
» מוזיקה לפעוטות
» כל הספרים
» עלילות ספיידרוויק
» סדרת ספטימוס היפ
» ילדי המנורה
» יומני הסודי ביותר
» סדרת Glee
» קלמנטיין
» סדרת כנפיים
» שרלוק הולמס
» יצורים יפהפיים
» נחל שלדים
» הצרות של אולי וג'קפיץ
» טרילוגיית וונדלה
» כל הספרים
» סודות הלוחשת
» ברליץ מדריכי כיס
» ברליץ צעד אחר צעד
» מתנה לכל עת
» מילים על ...
» הדרך אל האושר
» מילים שיוצאות מן הלב
» הסדרה של בראדלי
» קסם - ספרי צביעה
» כל הספרים
» ספרי אבא עשיר
» יועצי אבא עשיר
הוצאת מטר בפייסבוק

   

   על הספר   על המחבר   פרטים נוספים   חדר קריאה  שתפו ספר זה עם החבריםהדפסה ידידותית לסיווג הספרים  בקטלוגחזרה לדף הקודם
תמונה מוגדלת ופרטים נוספים

מחיר קטלוגי: 98.00 ש"ח
המחיר באתר: 68.6 ש"ח

./covers/1802_120.jpg1802

מופע הזיקוקין של היקום

מופע הזיקוקין של היקום


68.6
הוסף לעגלה

ספרים -   לתשלום
הוספה לסל הקניות
סל הקניות שלי

מופע הזיקוקין של היקום | עמיר לוינסון
על התופעות האסטרונומיות הקיצוניות המתרחשות ברחבי היקום

פתח דבר
זה התחיל כעוד יום שקט במרחבי היקום. במרחק מיליארדי שנות אור מכדור הארץ שייטו להן מאות מיליוני גלקסיות זרוּעות כוכבים במרחבי העַד הדוממים, ורק אורם החיוור של הכוכבים נפלט כדי להאיר מעט את האפלה הנצחית. שום דבר לא הצביע על העתיד להתרחש. לפתע החריד פיצוץ עז את השקט היקומי; כוכב ענקי קרס אל מותו באחת הגלקסיות המרוחקות, תוך שהוא משחרר פרץ של סילוני אנרגיה עזים. בתוך חלקיקי שנייה הפכה ליבת הכוכב הקורס לחור שחור העטוף בחומר ממוגנט, שממנו פרצו הסילונים.

האירוע כולו ארך כ־ 20 שניות, שבמהלכן נפלט חלק ניכר מאנרגיית הכבידה בצורת הֶבזק אדיר של קרינת גמא. כעבור מיליארד שנה לערך הגיע חלק מקרינה זו לכדור הארץ ונקלט בגלאים המוצבים על לווייני המחקר של סוכנויות החלל השונות.

המדידות הראו כי סך האנרגיה שנפלטה במשך 20 השניות שארך הפיצוץ היתה גדולה פי מיליארד מסך האנרגיה שפלטה השמש שלנו ב־ 100 השנים שקדמו לאירוע. במשך כמה חודשים לאחר שנחזה הפיצוץ, מדדו טלסקופים שונים על פני כדור הארץ ולווייני מחקר בחלל קרינת רדיו, אור וקרינת רנטגן חזקה מאזור האירוע - קרינה שנפלטה מגל ההדף האדיר שנגרם מפיצוץ הכוכב, ואשר המשיך להתפשט בתווך הבין־כוכבי עוד זמן רב לאחר מכן.

התרחיש המתואר כאן איננו בדיוני! אירועים כגון אלו - מופע הזיקוקין הגדול בתבל - מתרחשים לפחות פעם ביום ברחבי היקום ומתועדים באמצעים המתקדמים ביותר העומדים כיום לרשות האסטרונומים ברחבי העולם. הם מצטרפים למכלול גדול של תופעות קיצוניות ומסתוריות שמציג היקום, שהמרכיב המרכזי בהן הוא עצם צפוף - חור שחור, כוכב נויטרונים או ננס לבן - בעל כוח כבידה חזק כל כך, עד שניתן לתארו רק באמצעות תורת היחסות הכללית של איינשטיין.

למרות המגוון האדיר של החזיונות הללו והשוני המהותי לכאורה בין אירוע לאירוע, הולך ומתברר כי המנגנונים האחראים למכלול התופעות הללו דומים מאוד בבסיסם. מחקר תיאורטי ותצפיתי אינטנסיבי, הנעזר באמצעים טכנולוגיים מהמתקדמים ביותר שפיתחה האנושות ובטובי המוחות בעולם, הוביל לאורך השנים לחשיפה ולניתוח של מגוון אירועים כגון זה שתואר לעיל, ולהבנת הקשר בין התיאוריות הבסיסיות ביותר בפיזיקה, ובייחוד תורת היחסות הכללית ותורת הקוונטים, לבין דפוסי ההתנהגות של העצמים הקיצוניים ביותר שמציג היקום.

מבוא
הרעיון לכתיבת הספר עלה בעקבות הרצאות מדע פופולרי שהעברתי בבתי ספר תיכון במסגרת פעילותי ההתנדבותית בעמותת "בשער - קהילה אקדמית למען החברה בישראל" ובמסגרות אחרות. את עמותת "בשער" הקימו אנשי סגל אקדמי מהמוסדות השונים להשכלה גבוהה בארץ, אוניברסיטאות ומכללות. אחת ממטרות העמותה היא לעודד ולסקרן בני נוער - בעיקר תלמידי חטיבת ביניים וחטיבה עליונה - לקרבם לעולם המדע ולהגביר את מודעותם לחשיבות ההשכלה הגבוהה כחלק טבעי ממסלול חייהם. בעמותה חברים יותר מ־ 1,200 אנשי אקדמיה ממגוון תחומי דעת, הנפגשים עם תלמידי תיכון ומספרים להם בשפה ברורה ונגישה על נושאים מעולמות המחקר השונים.

כל המדענים והמדעניות פועלים בהתנדבות מלאה. העמותה מפעילה גם אתר אינטרנט, המאפשר לתלמידים ולמורים להפנות שאלות מדעיות ישירות למדענים המובילים בתחומם. הפגישות השנתיות עם קהל צעיר במסגרת לא פורמלית הן חוויה למרצה לא פחות מאשר לתלמיד. להפתעתי, גיליתי בפגישות הללו מספר רב של תלמידים צמאי דעת ובעלי עניין מגוון. סקרנותם הרבה ושאלותיהם המעניינות, שפעמים רבות תרמו לי נקודות מבט חדשות על נושאים שונים, היו מניע חשוב בהחלטתי להשקיע זמן ומרץ בכתיבת הספר.

מופע הזיקוקין של היקום הוא ספר מדע הפונה לקהל הרחב, וככזה, מטרתו היא לתת תמונה כללית ובעיקר לעורר סקרנות ורצון להעמיק עוד. כשהייתי נער צעיר, נמשכתי לפיזיקה בעיקר בזכות אותן פיסות מידע שרכשתי בקריאת ספרי מדע פופולרי ובהרצאות לקהל הרחב ששמעתי, אף שאת רובן לא הבנתי כלל. הדברים שסיפרו לי אז על תורת הקוונטים ועל תורת היחסות נשמעו לי מיסטיים ועוררו בי פליאה וסקרנות רבה. הרצון להבהיר לעצמי מה באמת עומד מאחורי אותם שביבי מידע הוא שהוביל אותי לבסוף - באופן לא מתוכנן - לבחור בפיזיקה כמקצוע.

אחת המטרות שעמדו לנגד עיני בעת כתיבת הספר היתה לפתוח צוהר לעולם של תופעות מוזרות ומעניינות שמציג היקום, ואשר לא נידונו בצורה נרחבת בספרות הפופולרית, להסביר את הקשר שלהן לתורות הפיזיקה המודרנית ולסקור את מגוון הניסויים והאמצעים התצפיתיים שפותחו לאורך השנים לצורך חקירת התופעות הללו. הספר מיועד לכל אדם המתעניין בנושא, ואינו מצריך ידע מקדים מעבר לידע כללי הנרכש בחטיבת הביניים. כתיבת ספר מדע פופולרי היא אתגר לא פשוט עבור אדם שהוא פיזיקאי במקצועו. השפה שבה פיזיקאים משתמשים כדי להביע רעיונות ולתקשר זה עם זה היא שפת המתמטיקה. שפה זו, נוסף על היותה אוניברסלית, מאפשרת להביע רעיונות עמוקים בצורה תמציתית, וחשוב מכך, בצורה כמותית. לא בכדי עמל אייזיק ניוטון על פיתוח ענף מתמטי חדש ("החשבון האינפיניטיסימָלי"), שיאפשר לו לנסח את חוקי המכניקה שלו ואת תורת הכבידה שפיתח (ספרו הידוע ביותר, שפורסם ב־ 1687 , נקרא העקרונות המתמטיים של הפילוסופיה של הטבע). אך בשעה שעבור פיזיקאי השימוש בשפת המתמטיקה הוא הדרך הטבעית ביותר להסביר דברים, לאדם מן השורה נראות הנוסחאות המתמטיות כמו אוסף עלום של סימנים בלתי ניתנים לפענוח.

הצורך לתרגם את הרעיונות שעומדים מאחורי הנוסחאות להסבר מילולי פשוט בשפה מובנת הוא הקושי העיקרי בתהליך הכתיבה של טקסט מדעי המיועד לקהל הרחב. מסיבה זו ניסיתי לבנות את הטקסט סביב תמונות ואיורים, כמאמר הקלישאה, "תמונה שווה אלף מילים". אני מקווה שההסברים, הכתובים בשפה פשוטה וברורה ככל האפשר, יהיו מובנים יותר לאור האיורים המפורטים והתמונות המרהיבות שצולמו באמצעות טלסקופים מתקדמים ברחבי העולם ובאמצעות לוויינים של סוכנויות חלל שונות.

הספר נחלק לשלושה שערים. בשער הראשון תמצאו רקע כללי באסטרופיזיקה; תחילה נספר על עיקרי הקוסמולוגיה המודרנית ונתאר את המפץ הגדול, היווצרות החומר והכוחות, גילוי החומר האפל והאנרגיה האפלה, תגליתו של האבל בדבר התפשטות היקום, מדידות של קרינת הרקע הקוסמית והמידע שהן חושפות ועוד; בהמשך נדון בסוגי הגלקסיות ביקום ובהרכבן, ולבסוף נתאר את ההתפתחות והמבנה של הכוכבים.

השער השני של הספר מוקדש לתיאור עיקרי הפיזיקה והאסטרונומיה המודרניות; נפתח בסקירה של מבנה החומר, נספר על גילוי האנטי־חומר, התפתחות תורת הקוונטים והתפקיד החשוב שהיא משחקת בפיזיקה המודרנית, סוגי הכוחות בטבע וחשיבותה של הסימטריה ושבירתה; בהמשך ניתן תיאור של סוגי הקרינה השונים, המשמשים כיום לחקירת היקום וצפונותיו והדרכים למדידתם. נסקור גם חלק מהניסויים החשובים, הממוקמים על פני כדור הארץ ועל גבי לוויינים בחלל.

בשער השלישי נציג את הנושא המרכזי: מגוון תופעות קיצוניות שנצפות ביקום, הקשורות לשלושה עצמים מוזרים - חור שחור, כוכב נויטרונים וננס לבן - שבהם משחקות תורת הקוונטים ותורת היחסות תפקיד מרכזי. תמצאו בו את תיאור התכונות של כל אחד מן העצמים הללו, התופעות שהוא אחראי להן, והסבר פשוט על מנגנוני הפעולה הקשורים לכל תופעה.

התפתחויות דרמטיות במאה ה־20
בשנת 1905 פורסם בכתב עת גרמני מאמר שכותרתו אלקטרודינמיקה של גופים בתנועה. מחבר המאמר, סטודנט בשם אלברט איינשטיין, ניסח בו חוקי פיזיקה חדשים, שלימים זכו לכותרת תורת היחסות הפרטית. המאמר, שהיווה פריצת דרך בתפיסת מושגי הזמן והמרחב, הוא השלישי בסדרה של ארבעה מאמרים שפרסם איינשטיין באותה שנה (המכונה "שנת הפלאות") באותו כתב עת יוקרתי.

במאמר נוסף בסדרה, חיבור קצרצר בן עמוד וחצי, תיאר איינשטיין ניסוי מחשבתי במסגרת תורת היחסות הפרטית, שהוביל לאיחוד מושג המסה והאנרגיה במשוואה הידועה בציבור הרחב בניסוח E=Mc2 , ואשר השלכותיה המדעיות, הפוליטיות והחברתיות ב־ 100 השנים שחלפו מאז היו דרמטיות יותר מכל תגלית אחרת של האנושות. שקילות זו בין מסה לאנרגיה, שמשמעותה המעשית היא שניתן להפוך מסה לאנרגיה ואנרגיה למסה, היא שהובילה לפיתוח פצצת אטום ונשק גרעיני, היא המאפשרת את הפעלתם של כורים גרעיניים, והיא, כפי שנראה בהמשך, מקור האנרגיה של השמש וכוכבים אחרים ביקום.

מאמר אחר עסק בעיקרי התורה הקינטית של גזים (תנועה בְּרַאוּנית), ובמאמר האחרון הציג איינשטיין את המודל החלקיקי של האור, שיידון בהרחבה בפרק "צרור של חלקיקי אור", וסיפק בכך הסבר לאפקט הפוֹטוֹאֶלֶקטְרי. מאמר זה (ולא פיתוח תורת היחסות, כפי שסבורים רבים) זיכה אותו בפרס נובל בפיזיקה לשנת 1921 . וכך החל עידן חדש בפיזיקה. עידן זה היווה שלב נוסף בהתפתחות המדעית והטכנולוגית המואצת שהחלה עם המהפכה של קוֹפֶּרניקוּס במאה ה־ 16 , מהפכה שבאה לידי ביטוי לא רק בתפיסת תנועת כוכבי הלכת, אלא בעיקר בחשיבה המדעית.

מהפכה זו הובילה לביסוס הכימיה, הפיזיקה, מדעי החיים והגיאולוגיה כדיסציפלינות מדעיות מודרניות, לגילוי מחזור הדם ומנגנון הנשימה, לפיתוח מודל נדידת היבשות, לתיאוריית מוצא המינים של צ'רלס דרווין, לעבודותיהם הגדולות של גלילאו גליליי וניוטון על כוח הכבידה ודינמיקה של גופים, להמצאת מנוע הקיטור ולהתפתחות הטכנולוגית המהירה שבאה בעקבותיו, לגילוי היסודות הכימיים והטבלה המחזורית של מנדלייב ולפיתוח התורה האלקטרומגנטית בסוף המאה ה־ 19 - מה שהוביל לבסוף לתגליותיו הגדולות של איינשטיין, שתוארו לעיל.

בשנת 1915 , לאחר שש שנות מחקר מאומצות, הצליח איינשטיין להכליל את רעיון היחסות במערכות הכוללות שדות כבידה. בחיבור שהתפרסם שנה מאוחר יותר, ושנשא את הכותרת תורת היחסות הכללית, פירט איינשטיין את עיקרי תורתו החדשה ואת המניעים הפילוסופיים שהובילו לפיתוחה. גולת הכותרת של חיבור זה היא ניסוח משוואות שזכו לשם משוואות איינשטיין, אשר קובעות את הקשר בין התפלגות החומר במרחב לבין הגיאומטריה של אותו מרחב.

גיאומטריה זו, על פי תורת היחסות הכללית, היא הביטוי לכוח הכבידה שאותו אנחנו חשים בחיי היום־יום. כל עצם פיזיקלי נע במרחב זה לאורך מסלולים עקומים התלויים בגיאומטריה של המרחב, וכך למעשה "מרגיש" אותו עצם את כוח הכבידה שמפעיל עליו החומר באותו מרחב.

זמן קצר לאחר פרסום תורת היחסות הכללית גילה מדען בשם קַרל שְוַורצַ'יילְד פתרון של משוואות איינשטיין, שתיאר עצם מוזר ביותר בעל תכונות שלא היו מובנות למדענים באותה תקופה. חלפו כמה עשורים עד שבכירי הפיזיקאים הבינו והפנימו את המשמעויות שמאחורי הפתרון של שוורצ'יילד, שלימים זכה לכינוי חור שחור מפי פיזיקאי מפרינסטון בשם ג'ון אַרצ'יבַּלד וילֶר, מגדולי החוקרים של תורת היחסות ותורת הקוונטים.

התכונה המייחדת חור שחור היא שכוח הכבידה (או לחלופין עיקום המרחב) על שפתו הוא חזק במידה כזו שאיננו מאפשר לשום חלקיק, כולל אור וכל צורה אחרת של קרינה, לברוח מפניו החוצה.

וכך גורלו הבלתי נמנע של כל גוף שהגיע קרוב מאוד לשפת החור השחור הוא להיבלע אל תוכו דרך מחיצת זמן חד־כיוונית, המובילה למפגש הבלתי נמנע עם הייחודיות של המרחב והזמן. התפתחות תורת הקוונטים, שחלה במקביל לגילוי תורת היחסות הכללית, הובילה להבנה כי ייתכן קיומו של עצם מוזר נוסף ביקום, מעין גרעין אטוֹם ענקי ודחוס מאוד, שבו מאוזן כוח הכבידה על ידי הלחץ הקוונטי של הנויטרונים - אותם חלקיקים חסרי מטען בגרעין האטום המהווים מעין דבֶק שמונע מהגרעין להתפרק.

עצם זה, שבו תורת היחסות הכללית ותורת הקוונטים משחקות תפקיד מרכזי, זכה לשם כוכב נויטרונים, והתגלה לבסוף בשנת 1967 . את התיאוריה המפורטת של כוכבי נויטרונים פיתח רוברט אוֹפֶּנהיימר, שלימים עמד בראש פרויקט מנהטן המפורסם.

ההתפתחות המהירה של המכשור האסטרונומי, שהחלה בשנות החמישים של המאה ה־ 20 , הובילה להצטברות של עדויות רבות בדבר קיומם של חורים שחורים וכוכבי נויטרונים ביקום. כיום אנחנו יודעים כי עצמים אלו נוצרים כאשר כוכב רגיל מסיים את חייו וקורס בפיצוץ עז המכונה סוּפֶּרנוֹבָה. לחורים שחורים ולכוכבי נויטרונים הנוצרים בדרך זו יש מסה הדומה למסת השמש שלנו, והם הכוח המניע שמאחורי תופעות כגון פּוּלסַרים, מַגנֶטַרים, מתפרצי גמא ומיקרו־ קווזרים, שהתגלו בעידן האסטרונומיה המודרנית, ושיתוארו בהרחבה בהמשך הספר.

ואולם עדויות רבות מצביעות על קיום סוג נוסף של חורים שחורים ביקום, המכונים חורים שחורים ענקיים. המסה שלהם נעה בין מיליון למיליארד פעמים מסת השמש, והם נמצאים במרכזן של גלקסיות. למעשה, מרבית הגלקסיות ביקום, כולל גלקסיית שביל החלב שלנו, מכילות ככל הנראה חור שחור כזה.

עדיין לא ברור לחלוטין כיצד נוצרים חורים שחורים אלו, ייתכן שהם גדלים עם הזמן כתוצאה מבליעת חומר גלקטי. חלק מהמערכות הללו מופיעות לעתים כעצמים שאותם מכנים האסטרונומים בשמות שונים, כגון קווזרים וגלקסיות רדיו (שגם בהם נעסוק בהמשך), הפולטים מגוון סוגי קרינה, מקרינת רדיו ועד קרינת גמא, ואשר בחלקם נראה חומר הנע במהירויות הקרובות למהירות האור. והרי פרדוקס: כיצד ניתן "לראות" חור שחור? הרי אמרנו כי כל דבר, כולל אור וקרינה, לכוד בתוכו.

ובכן, מה שאנחנו רואים הוא את ההשפעה של החור השחור על סביבתו הקרובה ביותר, קרובה מספיק כדי לחוש את כוח הכבידה האדיר של החור השחור, אך עדיין בטווח בטוח מהנפילה הבלתי נמנעת אל נצח הנצחים של מעמקיו, שם הזמן והמרחב משנים צורה. בסביבת חורים שחורים קיימים מאיצי החלקיקים הגדולים ביקום - גדולים מאות מונים ממאיץ ההַדרוֹנים הגדול שנמצא במעבדות סרן בשווייץ - ולאלו שמור תפקיד חשוב בסיפור שלנו.

דף הבית | חדשים במטר | רכישת ספרים | על ההוצאה | הגשת כתבי יד | יצירת קשר | תנאי השימוש באתר
© כל הזכויות שמורות: מטר הוצאה לאור בע"מ, הוצאת מטר 2006 | על ידי סמיוטיקה