מהי התיאוריה המוצגת בקוסמולוגיה?

תיאוריה של מצב יציב הייתה תיאוריה שהוצעה במאה העשרים קוסמולוגיה כדי להסביר עדויות לכך שהיקום התפשט אך עדיין שומר על רעיון הליבה שהיקום תמיד נראה אותו דבר, ולכן הוא משתנה בפועל ואין לו התחלה ואין סוף. רעיון זה הוכרז ברובו בגלל עדויות אסטרונומיות המצביעות על כך שהיקום משתנה למעשה לאורך זמן.

מתי אינשטיין יצר את שלו תורת היחסות הכללית, הניתוח המוקדם הראה כי הוא יצר יקום שאינו יציב (מתרחב או מתכווץ) ולא היקום הסטטי שהיה תמיד מניח. איינשטיין גם החזיק בהנחה זו לגבי יקום סטטי, ולכן הוא הכניס מונח למשוואות שדה היחסות הכללית שלו הנקראות קבוע קוסמולוגי. זה שימש את המטרה להחזיק את היקום במצב סטטי. עם זאת, מתי אדווין האבל הראו עדויות לכך שגלקסיות רחוקות מתרחבות, למעשה, מכדור הארץ לכל עבר. מדענים (כולל איינשטיין) הבינו שהיקום לא נראה סטטי והמונח היה הוסר.

התיאוריה של מדינות יציבות הוצעה לראשונה על ידי סר ג'יימס ג'ינס בשנות העשרים, אך היא באמת קיבלה דחיפה בשנת 1948, כשהיא נוסחה מחדש על ידי פרד הויל, תומאס גולד, והרמן בונדי. יש סיפור מפוקפק שהם העלו את התיאוריה אחרי שצפו בסרט "מת הלילה", שמסתיים בדיוק כשהוא התחיל.

הויל הפך במיוחד לתומך העיקרי של התיאוריה, במיוחד בניגוד ל תאוריית המפץ הגדול. למעשה, בשידור ברדיו בריטי, הויל טבע את המונח "המפץ הגדול" בצורה קצת בזלזול כדי להסביר את התיאוריה המנוגדת.

בספרו "עולמות מקבילים", פיזיקאי מיצ'יו קאקו נותן הצדקה סבירה אחת למסירותו של הויל למודל של מצב יציב והתנגדות למודל המפץ הגדול:

אחד הפגמים בתאוריית [המפץ הגדול] היה שהאבל, בגלל טעויות במדידת האור מגלקסיות רחוקות, חישב לא נכון את גיל היקום כ- 1.8 מיליארד שנה. הגיאולוגים טענו שכדור הארץ ומערכת השמש היו ככל הנראה מיליארדי שנים רבות. כיצד יכול היקום להיות צעיר מכוכבי הלכת שלו?

בספרם "יקום אינסופי: מעבר למפץ הגדול", קוסמולוגים פול ג'. שטיינהרדט ו ניל טורוק מעט פחות אוהדים את עמדתו של מוייל ומוטיבציות:

בייחוד, הויל מצא את המפץ הגדול מתועב מכיוון שהוא היה אנטי-דתי נמרץ והוא חשב שהתמונה הקוסמולוגית קרובה להפרשה המקראית. כדי למנוע את המפץ, הוא ושיתופי הפעולה שלו היו מוכנים להרהר ברעיון שהחומר והקרינה הם שנוצר ללא הפסקה ברחבי היקום בצורה כזו שתשמור על צפיפות וטמפרטורה קבועים כמו היקום מתרחב. תמונת מצב יציבה זו הייתה העמדה האחרונה לחסידי תפישת היקום הבלתי משתנה, ויצאה לקרב בן שלושה עשורים עם חסידי המודל הגדול של המפץ הגדול.

כפי שעולה מציטוטים אלה, המטרה העיקרית של תיאוריית המצב הקבוע הייתה להסביר את התפשטות היקום מבלי שנצטרך לומר היקום ככלל נראה שונה בנקודות זמן שונות. אם היקום בנקודה מסוימת בזמן מסוימת נראה זהה, אין צורך להניח התחלה או סיום. זה מכונה בדרך כלל העיקרון הקוסמולוגי המושלם. הדרך העיקרית בה הצליח הייל (ואחרים) לשמור על עיקרון זה הייתה על ידי הצעת מצב ואילו היקום התפשט, נוצרו חלקיקים חדשים. שוב, כפי שהוצג על ידי קאקו:

במודל זה, חלקים מהיקום התרחבו למעשה, אך כל הזמן נוצר חומר חדש יש מאין, כך שצפיפות היקום נותרה זהה... בעיני הויל זה נראה לא הגיוני שמא יכול להופיע איכשהו משום מקום כדי להעביר גלקסיות פוגעות לכל עבר; הוא העדיף יצירת חלקה של המסה יש מאין. במילים אחרות, היקום היה נצחי. לא היה לזה סוף, וגם לא התחלה. זה פשוט היה.

העדויות נגד תיאוריית המצב הקבוע גדלו ככל שהתגלו עדויות אסטרונומיות חדשות. לדוגמה, תכונות מסוימות של גלקסיות מרוחקות (כגון קוואזרים וגלקסיות רדיו) לא נראו בגלקסיות קרובות יותר. זה הגיוני בתורת המפץ הגדול, שם הגלקסיות הרחוקות מייצגות למעשה גלקסיות "צעירות יותר" וגלקסיות קרובות יותר הן ישנות יותר, אך לתיאוריה של המצב הקבוע אין דרך אמיתית להסביר את ההבדל הזה. למעשה, זה בדיוק סוג ההבדל שהתאוריה נועדה להימנע ממנו.

אולם "המסמר בארון המתים" של הקוסמולוגיה במצב קבוע הגיע מגילוי הקוסמולוגיה קרינת רקע במיקרוגל, שנחזה כחלק מתורת המפץ הגדול, אך לא הייתה שום סיבה להתקיים במסגרת תיאוריית המצב הקבוע.

בשנת 1972, סטיבן וויינברג אמר על הראיות המתנגדות לקוסמולוגיה של מצב קבוע:

במובן מסוים, המחלוקת היא אשראי למודל; לבד מבין כל הקוסמולוגיות, מודל המצב הקבוע מניח תחזיות כה מוגדרות, עד כי ניתן להפריך אותו אפילו עם הראיות התצפיתיות המוגבלות העומדות לרשותנו.

ישנם כמה מדענים שחוקרים את התיאוריה של המצב הקבוע בצורה של תורת מצב מעין יציב. זה לא מקובל בקרב מדענים וביקורות רבות עליו הועלו שלא הוסברו כראוי.

"זהב, תומאס." מילון שלם לביוגרפיה מדעית, בניו של צ'רלס סקריבנר, Encyclopedia.com, 2008.

קאקו, מיצ'יו. "עולמות מקבילים: מסע דרך יצירה, ממדים גבוהים יותר ועתיד הקוסמוס." המהדורה הראשונה, Doubleday, 28 בדצמבר, 2004.

קים, ברנדון. "הפיזיקאי ניל טורוק: המפץ הגדול לא היה ההתחלה." קווי, 19 בפברואר 2008.

"פול ג'. שטיינהרדט. "המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת פרינסטון, 2019, פרינסטון, ניו ג'רזי.

"תיאוריה של מצב יציב." אנציקלופדיה עולמית חדשה, 21 באוקטובר 2015.

שטיינהרדט, פול ג'. "יקום אינסופי: מעבר למפץ הגדול." ניל טורוק, המהדורה החמישית או המאוחרת יותר, דאבליי, 29 במאי, 2007.

המסמך. "פרד הויל." מדענים מפורסמים, 2019.