בקטנה: האם המפץ הגדול הוא ראשית הזמן? האם קדם דבר מה למפץ ואם כן, מה? מה גרם למפץ הגדול? במאמר זה נדון בתשובות שמציעה תורת המיתרים לשאלות אלו.
מאת פרופ' עדי ארמוני
באחד המאמרים הקודמים [1] דנו במפץ הגדול - אותו אירוע דרמטי שהתחולל לפני כ-13.8 מליארד שנה, בו ״סקלת המרחב״ הקובעת את המרחקים בין עצמים ביקום הייתה אפסית. נמנענו מלדון בשאלה האם היקום החל מנקודה ייחודית (סינגולרית) וכן מה היה לפני המפץ הגדול. השאלות הללו - שנוגעות הן בפילוסופיה, הן בתאולוגיה והן במדע - הן שאלות פתוחות. כיום, למדע אין עדיין תשובה החלטית ומדובר בתחום מחקר עכשווי עשיר. בתחום זה נעסוק כאן.
 
התאוריה המתארת את הקוסמולוגיה (ענף המדע המתאר את היקום) היא תאוריית היחסות הכללית. במסגרת תאוריה זו, למרחב יש תכונה הנקראת עקמומיות. כלומר, המרחב אינו נראה כמו לוח ישר, אלא דומה יותר לשפת כדור. בבואנו לדון בשאלת הזמן סמוך למפץ הגדול, אנו נתקלים בבעיה קשה: היקום היה בעל עקמומיות גבוהה. כאשר אנו אומרים שליקום עקמומיות גבוהה, דומה הדבר לאמירה שלכדור יש רדיוס קטנטן.
הקושי לתאר יקום הדומה לכדור בעל רדיוס קטנטן, הוא שתאוריית היחסות הכללית אינה מתאימה למצבים שכאלו. במצבים של עקמומיות גבוהה, יש להתחשב הן בכבידה והן בתאוריית הקוונטים, כלומר יש להיעזר בתאוריית כבידה קוונטית. נכון לכתיבת שורות אלו, לא מצויה בידינו תאוריית כבידה קוונטית שאוששה אמפירית, אולם תאוריית המיתרים משמשת כמועמדת טובה. נעזר בה בדיון הנוכחי.
 
ובכן, כפי שכתבנו בסדרה על ״הזמן״ [2], בזמנים הסמוכים למפץ הגדול, כאשר העקמומיות היא גדולה, הזמן מאבד את המשמעות הקלאסית שלו כמספר רגיל. לפיכך, לא ברור האם בכלל יש משמעות לעובדה שלזמן יש ראשית. סטיבן הוקינג המנוח השתמש בתעלול מתמטי הנקרא ״זמן מדומה״ בכדי לטעון שלזמן הייתה ראשית, אך לא הייתה ייחודיות. אינני מקבל את הסברו: לעניות דעתי, מדובר בהסבר שמטאטא את הבעיה מתחת לשטיח.
הבה, אם כן, ננסה לדון בשאלה מה קדם למפץ הגדול.
 
אחד התרחישים המעניינים על-פי תורת המיתרים, הוא שהמפץ הגדול איננו ראשית הזמן אלא מאורע דרמטי שהתרחש בנקודת זמן מסוימת. דמיינו לרגע אדם המתהלך עם ביצת תרנגולת בידו. לפתע הביצה נשמטת מידו, נפגשת ברצפה ונשברת לרסיסים. זהו מאורע דרמטי, אך אין להסיק ממנו שהמפגש בין הביצה לרצפה הוא ראשית הזמן.
כאשר בוחנים את המשוואות של תורת המיתרים המתארות את המפץ הגדול, מגלים שקיימים פתרונות בהם קדם ליקום הארבע-ממדי שלנו - הכולל שלושה ממדי מרחב וממד זמן אחד - יקום אחר בעל עשרה ממדים - הכולל תשעה ממדי מרחב וממד זמן אחד. המפץ הגדול הוא המאורע בו שישה ממדים התכווצו לגודל קטנטן וארבעה ממדים אחרים החלו להתנפח. במסגרת תרחיש זה - לא הייתה מעולם נקודה ייחודית (סינגולרית), שכן בשום שלב לא הייתה ליקום עקמומיות אינסופית.
האיש שהציע את התרחיש הזה הוא אותו האיש שהחל בעבודתו החלוצית את תורת המיתרים, גבריאל ונציאנו (Gabriele Veneziano). סרטון קצרצר בו הוא מסביר את תרחיש ״קדם המפץ הגדול״ מצורף כאן [3].
 
התרחיש בו המפץ הגדול איננו ראשית הזמן אינו מדע בדיוני. אם קדם דבר מה למפץ הגדול, הרי שקיימת ״טביעת אצבעות״ בדמות קרינת כבידה שיורית שאותה ניתן יהיה למדוד בעתיד.
קיימים תרחישים נוספים לגבי דמותו של היקום שלפני המפץ הגדול. למשל, יצירה ספונטנית של היקום מתוך יקום אחר הדומה לשלנו [4]. בתרחיש זה, אפשר לדמיין עץ שבו כל ענף הוא יקום ממנו צומחים ענפים (יקומים) חדשים. לכל אחד מהתרחישים הללו ״טביעת אצבע״ משלו, ובעתיד הקרוב או הרחוק נוכל לענות על השאלה המסקרנת בה פתחנו: ״מה קדם למפץ הגדול?

המעוניינים בהרחבה, עשויים למצוא עניין במאמר פופולרי שעוסק בנושא [5].

עדי ארמוני הוא פרופסור לפיזיקה תאורטית