3.19 הסטיית כבידה לעומת שבירה בחומר: הגבול בין גאומטריית הרקע לתגובת החומר

דף הבית ／ פרק 3: היקום המקרוסקופי (V5.05)

I. מפת־על מהירה לקורא

• הסטיית כבידה: האור נע במסלול גאומטרי ארוך יותר בתוך רקע “צפוף יותר”. סמוך לגופים עתירי־מסה העקמומיות גדלה והקרניים נוטות אל ה“צד הצפוף”. מקומית גבול ההתפשטות עשוי להיות גבוה יותר, אך מפני שהמסלול מתארך ומתעקם, זמן המסע הכולל לרוב גדל. האפקט אכרומטי וחל על כמה “שליחים”, כמו פוטונים וגלי כבידה.
• שבירה בחומר: בתוך החומר, האור מצמד שוב ושוב למטענים קשורים; המהירות האפקטיבית קטנה ונוצר פיזור. שינוי המסלול מתרחש בעיקר בממשקים ובתוך החומר עצמו, בצירוף בליעה, פיזור והרחבת פולסים.

II. ההבדלים המרכזיים (ארבע “קלפי־גבול”)

1. האם יש פיזור
   • הסטיית כבידה: ללא פיזור; כל התחומים נוטים ומתעכבים יחד.
   • שבירה בחומר: פיזור מובהק; הכחול והאדום נשברים בזוויות שונות, וסדר הגעת הפולסים נמתח.
2. מקור זמן העיכוב
   • הסטיית כבידה: מקומית ייתכן “מהר יותר”, אך המסלול הארוך והעקול שולט ולכן זמן מקצה־לקצה גדל.
   • שבירה בחומר: המהירות האפקטיבית פוחתת עקב צימוד ופלט־חוזר חוזרים; בליעה ופיזור מרובים מוסיפים עיכוב.
3. אנרגיה וקוהרנטיות
   • הסטיית כבידה: שינוי בעיקרו גאומטרי; איבוד האנרגיה זניח והקוהרנטיות נשמרת לרוב.
   • שבירה בחומר: לעיתים קרובות מלווה בבליעה, רעש תרמי ודקוהרנטיות; פולסים וסריגי התאבכות מתרחבים.
4. תחום ההשפעה
   • הסטיית כבידה: פוטונים, גלי כבידה ונייטרינו נשמעים לאותם כללים גאומטריים.
   • שבירה בחומר: משפיעה על גלים אלקטרומגנטיים המצמידים לחומר; גלי כבידה “כמעט שאינם מתחשבים” בזכוכית.

III. שני חתכי־אורך של הסיפור

1. הסטיית כבידה (גאומטריית הרקע)
   • סצנה: סמוך לגלקסיות, חורים שחורים וצבירי־גלקסיות.
   • מראה: הקרניים נוטות אל ה“צד הצפוף”; עדשה כבידתית חזקה יוצרת ריבוי דמויות וקשתות, ועדשה חלשה גורמת לגזירה ולהתכנסות עדינה.
   • עיתוי: ריבוי מסלולים גאומטריים מאותו מקור יוצר הבדלי השהיה אכרומטיים; כל התחומים נעים יחד “מוקדם—מאוחר”.
   • אבחון: השוו הבדלי זמני הגעה وزוויות נטייה בין תחומים ובין שליחים. אם ההיסטים חד־כיווניים והיחסים יציבים — הסימן מצביע על גאומטריית הרקע.
2. שבירה בחומר (תגובת החומר)
   • סצנה: זכוכית, מים, ענני פלזמה ושכבות אבק.
   • מראה: זווית השבירה תלויה באורך הגל; לרוב בצירוף החזרה, פיזור ובליעה.
   • עיתוי: פולסים מתרחבים; בפלזמה התדרים הנמוכים מתעכבים יותר. עקומת הפיזור ברורה וברת־מדידה.
   • אבחון: לאחר הסרת מרכיבי־קדמה חומריים ידועים, אם נותר פיזור מהותי — חפשו מדיומים שאינם ממודללים; אם הפיזור נעלם אך נשאר היסט משותף, חזרו להסבר גאומטרי.

IV. קריטריוני תצפית ורשימת־תחקור בשטח

• מדידות רב־תחומיות: אם תחומי אופטי–תת־אדום קרוב–רדיו עוקבים אחר אותו מסלול קעור ומשתפים השהיה ללא פיזור, תנו קדימות להסטיית כבידה.
• אימות רב־שליחי: אם אור וגלי כבידה (או נייטרינו) מציגים הבדלי זמני הגעה מאותו כיוון ובעוצמה דומה, גאומטריית הרקע סבירה יותר מפיזור חומרי.
• הפרשי דמות־לדמות (עדשה חזקה): נטרלו שונות פנימית של המקור על־ידי חיסור עקומות האור בין דמויותיו; אם השאריות נשארות אכרומטיות ומקושרות — מדובר בהפרשי מסלולים גאומטריים.
• עקומת הרחבת פולס: אם העיכוב גדל שיטתית עם התדר ובמקביל הקוהרנטיות יורדת — ייחסו זאת לפיזור ולבליעה של המדיום.

V. תשובות קצרות להנחות שגויות נפוצות

• האם האור “מאיט” סמוך לגופים מסיביים?
  מקומית: גבול ההתפשטות עשוי להיות גבוה יותר. מרחוק: המסלול ארוך וקעור יותר, ולכן הזמן הכולל גדל. אלה מדדים שונים — אינם סותרים.
• האם שבירה בחומר יכולה להתחזות לעדשה כבידתית?
  לאורך תחום רחב וברב־שליחיות — לא סביר: מדיומים גורמים לפיזור ולדקוהרנטיות, בעוד עדשה כבידתית אכרומטית וחלה על שליחים רבים.
• האם די בתחום אחד כדי להבדיל?
  מסוכן. הגישה האמינה משלבת רב־תחומיות, רב־שליחיות והפרשי דמות־לדמות.

VI. חיבורים לחלקים אחרים בספר

• עם §1.11, כבידה טנזורית סטטיסטית (STG): הסטיית כבידה היא הופעה ישירה ה“נעה עם המדרון” של כבידה טנזורית סטטיסטית; בהמשך יופיע השם כבידה טנזורית סטטיסטית בלבד.
• עם §1.12, רעש רקע טנזורי (TBN): בתצפיות נראית לא פעם הרצף “קודם רעש, אחר כך כוח”: רעש רקע טנזורי מרים את קו־הבסיס ולאחריו האיברים הגאומטריים מעמיקים; בהמשך יופיע השם רעש רקע טנזורי בלבד.
• עם §8.4, קריאה מחודשת של היסט־לאדום: היסטי תדר וזמן אכרומטיים המצטברים לאורך מסלולים ארוכים הם “איברי־מסלול” של גאומטריית הרקע והתפתחותה.
• עם §8.6, קרינת הרקע הקוסמית במיקרוגל (CMB): התמונה המוקדמת של “נגטיב + פיתוח” נשענת על השפעות־רקע אכרומטיות; יש להסיר באופן שיטתי קדמות חומריות כדי לחשוף את קרינת הרקע הקוסמית במיקרוגל האמיתית.

VII. לסיכום

• בשורה אחת: הסטיית כבידה משנה את צורת המסלול, ושבירה בחומר משנה את אופן התקדמות האות בתוך המדיום.
• מה לבחון: פיזור, קוהרנטיות, הפרשי דמות־לדמות ועקביות בין שליחים.
• סיווג: ייחסו “היסטים משותפים” לגאומטריית הרקע ו“הרחבה פיזורית” לתגובת החומר; לאחר מכן מקמו את שני האפקטים על אותה מפה של עקמומיות הרקע.