3.17 עתיד היקום: התפתחות ארוכת טווח של טופוגרפיית המתח

דף הבית ／ פרק 3: היקום המקרוסקופי

I. תופעות ושאלות

• לאן אנו צועדים?
  בתמונות הקלאסיות נעים בין קצוות: “דממה קרה” המואצת ללא סוף, “קריעה גדולה” המפרקת הכול או “מעיכה גדולה” המחזירה את המסלול לאחור. תיאורים אלה נשענים על הנחות כלליות — למשל התייחסות אל “הקבוע הקוסמולוגי” כאל גורם חיצוני וקבוע — אך חסרה בהם תמונה פיזיקלית אינטואיטיבית של פעולת התווך עצמו, של האופן שבו המבנים סוגרים את “מאזן האנרגיה”, ושל מדוע מתגבש קצה מסוים.
• מה מספרות התצפיות?
  גלקסיות “כבות” בהדרגה, צבירי-גלקסיות מתמזגים, חללי-ריק מתרחבים ופעילות חורים שחורים גוברת ושוככת במחזורים. יחד מתקבלת מפה שבה טופוגרפיית המתח נרגעת אט־אט ומצוירת מחדש. מכאן נשאל: כיצד מתח, צפיפות, סיבי אנרגיה (מסלולים המובילים ואוגמים אנרגיה) וים האנרגיה (רקע אנרגטי דיפוזי) פורעים לאורך זמנים אדירים את “החוב של האנרגיה המובנית”?

II. מנגנונים: כתיבת העתיד בתוך טופוגרפיית המתח

הרעיון המרכזי: העתיד הרחוק אינו עקומה חד־פרמטרית הנמשכת בכוח חיצוני, אלא התפתחות ארוכת טווח של טופוגרפיית המתח. את המגמה הגדולה קוראים דרך שלוש “מחברות חשבון”: מלאי, הזנה ופליטה.

1. מלאי: “חשבון המתח” של אנרגיה מובנית
   • כל סידור בר־קיום עצמי — מאגדי סיבי גלקסיות ועד צמתים של צבירים, ממערכות דיסקה–זרימה ועד גרעינים נעולים — מתפקד כמאגר מתח.
   • ככל שהמאגר עמוק יותר, כך המתח הנשמר גבוה יותר, לולאות המשוב הדוקות יותר והשינוי “קשה” יותר. זהו מאגר האנרגיה המובנית של היקום.
2. הזנה: “חשבון האספקה” לאורך מסדרונות המתח
   • מדרונות ורכסים בקנה מידה גדול מכוונים חומר ומתח אל הצמתים וממלאים את המלאי.
   • בעידנים מוקדמים–בינוניים, יצירה והתפרקות מאסיביות של חלקיקים לא יציבים — לאחר מיצוע מרחב־זמן — מותירות הטיה פנימה שמעבה למעשה מדרונות ארוכים ומייצבת את ההזנה.
3. פליטה: “חשבון הדיסיפציה” דרך התחברות־מחדש, סילונים וחבילות גלים
   • תחומי גזירה והתחברות־מחדש ממירים מתח לחבילות הפרעה מתקדמות; סמוך לגרעינים הן מעובדות מחדש לקרינה, ובריחוק הן נעשות רעש רקע של מתח.
   • גבולותיהם של גרעינים נעולים “מחלחלים” לאורך זמן רב ומחזירים באיטיות מתח אל ים האנרגיה.
   • כל עוד תעלות הפליטה אינן מתאפסות, האנרגיה המובנית “נפדית” בהדרגה בחזרה לרקע הדיפוזי.

על פי מאזן שלוש המחברות, טופוגרפיית המתח מתפתחת בקצב הבא:

4. קיבוע השלד (טווח קרוב–בינוני)
   • סיבים מתעבים, בארות מעמיקות וחללים מתרוקנים: מיזוגים והזנה מעמיקים צמתים, מחברים “קירות” ומרחיבים חללי־ריק; גלקסיות “כבות” בזו אחר זו בתוך מגבלות טופוגרפיית המתח.
   • ההטיה פנימה נמשכת: משיכה סטטיסטית מחלקיקים לא יציבים תומכת באזורים צפופים ומעניקה חיזוק נוסף לדיסקות חיצוניות ולמעטפות.
   • גבולות הפצה התלויים בסביבה נותרים בולטים: ניגודי מתח מטביעים חותם בזמני מסלול ובעוּכְּבָּה לא מפזרת של האור.
5. התעבות והוקעה (רחוק יותר בזמן)
   • המסדרונות “מתייבשים” והמלאי מתרכז: חומר חופשי להובלה פוחת, ההזנה נעשית מקוטעת; נתח גדול יותר מן המלאי ננעל בתוך גרעינים נעולים וקירות עבים.
   • הניגודיות הגלובלית מתרככת: עם ירידת הצפיפות הממוצעת נחלש הרכיב הפנימי הכללי; התבליט של טופוגרפיית המתח מתארך ומשתטח. הרשת הקוסמית דומה יותר לשלד מאשר לזרם שוצף.
6. חלחול וחזרה אל הים (אופקים ארוכי־קץ)
   • חלחול שוליים נעשה דומיננטי: גרעינים נעולים ואזורים עתירי מתח מחזירים מתח דרך התחברות־מחדש ממושכת וחלחול מיקרוסקופי.
   • רעש הרקע שולט במאזן האנרגיה: חבילות גלים דיפוזיות ובלתי סדירות נעשות נושאת האנרגיה העיקרית.
   • גבולות ההפצה נעשים אחידים יותר: עם החלקת התבליט, “תקרות מהירות האור המקומיות” באזורים שונים מתכנסות בקנה מידה מאקרוסקופי, אף שכל מדידה מקומית מוסיפה להראות את הערך המקומי הזהה.
7. שתי הופעות קצה (שתיהן סיומים טבעיים של טופוגרפיית המתח)
   • דממה קרה וחלקה: אם תעלות הפליטה נותרות פתוחות בעוד שמלאי חדש מידלדל, הנוף משתטח בקנה מידה עולמי. היקום נראה כ“ערפל דק” בעל בהירות וניגודיות נמוכות הנשלט בידי רעש הרקע.
   • התארגנות מחודשת פסיפסית: אם קומץ צמתים עמוקים במיוחד חוצה ספים מקומיים, עשויות להידלק מעברי פאזה גושיים ה“מרעננים” כתמי מתח גבוה על רקע רחב. אין זה נסיגה כוללת אלא תחייה מקומית בפסיפס.
     בכל תרחיש שרות, שרשרת הסיבתיות זהה: המלאי מוזן, מוקע ואז מחלחל — עד לסיום של “החלקה” או “התחדשות מקומית”.

III. אנלוגיה

דמיינו את התפתחות נוף כוכב־לכת לאורך מאות מיליוני שנים: תחילה מתרוממות רכסות (צמתים) ואוספות נחלים; אחר כך מתרדדות האפיקים והמעיינות מידלדלים; לבסוף הארץ משתטחת לאדמות הרריות מתונות (דממה קרה וחלקה) או שרכסים חדשים צומחים מקומית (התארגנות מחודשת פסיפסית).

IV. השוואה לתיאוריות המסורתיות

1. דאגות משותפות: יש להשיב אם ההתפשטות מואצת, אם “סיום קר” צפוי, ואם המבנים מוסיפים לגדול.
2. דרכים שונות:
   • הגישות המסורתיות כותבות את העתיד במתיחה גיאומטרית גלובלית ובקבוע חיצוני.
   • כאן אנו משיבים אותו לשרשרת תווך–מבנה–הנחיה: המלאי–הזנה–פליטה בתוך טופוגרפיית המתח מסבירים מדוע מתרחשת כיבוי, מדוע הרשת “מתקשלת” ולמה הקצה הוא או החלקה או התחדשות מקומית.
3. תאימות מעשית: תופעות שדה חלש רבות בטווח קרוב–בינוני (מיזוגים, כיבוי, גדילת חללים) ניתנות לתיאור בשני המסגרות. ההבדל בשפת הסיבתיות: לא “דחיפה מבחוץ”, אלא ארגון עצמי ורלקסציה בתוך אותו נוף.

V. סיכום

• עתיד היקום הוא מחזור ארוך בתוך טופוגרפיית המתח: ארגון עצמי → הוקעה → חלחול → חזרה לים האנרגיה.
• בראשית “נקבע השלד”; בהמשך המערכת מתעבה וננעלת; באופק הארוך מתח שב לרקע.
• התמונה הסופית היא או דממה קרה וחלקה או פסיפס של התחדשות מקומית.
• אין צורך בכוח חיצוני קבוע או בקבוע נצחי — שלוש מחברות מספיקות: מלאי אנרגיה מובנית, הזנה מונחית־מסדרונות ופליטה דרך התחברות־מחדש, סילונים וחבילות גלים.
• בתמונה זו היקום אינו “נגרר לקצה”; הוא מאזֵן בהדרגה את מאזן האנרגיה שלו בתוך תווכו־הוא, לפי כללי המתח.