"ה-GPS מביא בחשבון את תורת היחסות של אינשטיין"

פרופ' יעקב בקנשטיין, הפיזיקאי הישראלי שזכה בפרס וולף מספר ל"גלובס" על הוויכוח עם סטיבן הוקינג, מסביר שתעשיית המחשבים מבוססת על תורת הקוואנטים ומודה שפיזיקה היא עסק מסובך

"התחלתי את העבודה על החורים השחורים כשהייתי דוקטורנט", מספר פרופ' יעקב בקנשטיין, שזכה אמש בפרס וולף היוקרתי. בקנשטיין, פרופ' לפיזיקה תיאורטית ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית, עוסק בעיקר בתחום האנרגיה והמידע שאצורים בחורים שחורים. בשנות ה-70 של המאה שעברה נקלע בקנשטיין לוויכוח אקדמי סוער עם פרופ' סטיבן הוקינג. בהמשך הדרך הודה הוקינג בטעותו ואף תרם נדבך תיאורטי לעבודתו של בקנשטיין.

בראיון ל"גלובס" מספר הזוכה, 64, על הניסיון לשפר את תורת היחסות של אלברט אינשטיין, מעריך שאולי אין חומר אפל ומקווה שפריצת הדרך המקצועית שלו עדיין נמצאת לפניו.

* איך התחלת לחקור את תחום החורים השחורים?

בקנשטיין: "המנחה שלי בפרינסטון, ג'ון ארצ'יבלד וילר, הוא זה שתבע את המונח חור שחור, שאז עוד היה תופעה חדשה יחסית, והוא ביקש ממני לעסוק בתחום. המחשבה היא שחור שחור הוא כוכב שסיים את כל האנרגיה שלו, ולכן דעך ויצר קרע במרחב הזמן. בחור שחור כזה לא אמורה להיות אנרגיה כלל.

"אני חשבתי שלאור המידע שנבלע בחור השחור, יש לייחס לחור השחור אנתרופיה, כלומר אי סדר מסוים. אי הסדר קשור לאנרגיה. כשיש אנרגיה ישנם תהליכים שתמיד משאירים אחריהם את המצב פחות מסודר מכפי שהיה קודם. לכן אנחנו אומרים שאי הסדר כל הזמן הולך וגדל - זה אחד מחוקי התרמודינמיקה".

את רמת האנרגיה בחור שחור ביקש בקנשטיין לבדוק בעזרת שורה של חישובים וניחושים. "ראיתי תצפיות שלפיהן השטח של החור השחור כל הזמן גדל", מספר בקנשטיין, "וזה התקשר לי לחוק שאומר שאי הסדר כל הזמן גדל. מאותו רגע, הקפיצה הייתה קלה - ניסחתי משוואה שהראתה את הקשר בין שטח החור לבין רמת האנתרופיה שלו".

המשוואות ניבאו שחור שחור דווקא כן יפלוט קרינה. עד היום לא ניתן היה למדוד זאת, מאחר שהחורים השחורים גדולים ומושכים אליהם "לכלוך" שמפריע למדידת האנרגיה. "ייתכן שבמאיץ החלקיקים ב-CERN ייצרו חורים שחורים קטנים שיאפשרו למדוד את התופעה", הוא אומר.

נקודת המבט של נמלה

* סטיבן הוקינג לא קיבל את התיאוריה שלך בתחילה.

"הוא חשב שהתרמודינמיקה זה משל, שרק נראה כאילו לחור השחור יש אנרגיה אך בפועל אין זה כך. נדרש זמן עד שהוא קיבל את הגרסה שלי ואז הוא גם הוסיף חישוב משלו, חישוב לא פשוט בכלל, שהראה מה צפוי החור השחור להקרין על-פי תורת הקוואנטים. החישוב שלו תאם את התיאוריה שלי וכך הנושא נהיה מקובל והתפשט בעולם הפיזיקה".

אם התאוריה של בקשנטיין תזכה לחיזוק מצד החוקרים ב-CERN, יהיו לכך השלכות שחורגות מעבר לתכונות של חורים שחורים. "ההנחה הסמויה במשוואות שלי היא שהעולם מורכב מיותר ממדים ממה שאנחנו רואים. אם הממדים הללו הם קטנים, אז התופעות שאני מנבא יהיו מאוד בולטות. אם לא - אז אולי הממדים האחרים הקטנים הללו לא קיימים, או שהם לא בעלי המאפיינים שאני משער".

* אתה יודע להסביר להדיוטות מהו בעצם ממד נוסף, מעבר לאלה שאנחנו מכירים?

"אם הייתי נמלה והייתי מתהלך על שולחן, הייתי רואה רק שני ממדים, אך אם היו לי חושים נוספים, אולי הייתי רואה עוד ממדים. לי כפיזיקאי לא קשה לדמיין ממדים נוספים. הממדים שאני מדבר עליהם הם כל כך קטנים, שחומר לא יכול להיכנס לתוכם, אבל הם משתלבים במשוואות של גרביטציה, שהיא ממד חשוב של חור שחור. אם הסיטואציה הזו היא נטולת ממדים נוספים, אז המאיץ יהיה חלש מדי בשביל ליצור חורים שחורים".

איינשטיין מחשב מסלול מחדש

בקנשטיין עוסק כיום בתחומים אחרים. "אני לא ממש מבין עד הסוף את מה שאני עובד עליו היום ולכן מעדיף עדיין לא לספר. מחקר קודם שלי עסק בתיקונים לתורת הכבידה, כדי להתאים אותם לתופעות שרואים ביקום, מבלי שנצטרך להציג במשוואה חומר אפל". החומר האפל הוא ישות שלא ידוע עליה הרבה, וכלל לא ברור אם היא אכן קיימת. עם זאת, הכללה של חומר אפל במשוואות מסוימות מאפשר להסביר שורה של תצפיות.

"את חלק מהגלקסיות ואפילו צברי הגלקסיות שמוכרים לנו, ניתן לסיכום באמצעות תיאוריה אחת שלא מסתדרת עם תורת ניוטון של הגרביטציה", הוא אומר, "אך איננה דורשת חומר אפל. לי קל יותר להאמין שיש תיאוריה אחרת שעובדת בסקאלות גדולות מאוד, ולא חומר אפל בכמויות גדולות.

"בסקאלות יותר גדולות של מאות גלאקסיות, גם הנוסחה כבר לא עובדת כל כך טוב, אז כנראה שיש שם סיפור אחר. אני לא יכול לומר שאני מבין את זה עד הסוף. רוב האנשים הולכים אחרי החומר האפל, אבל הדברים משתנים כל הזמן. השטח מאוד דינמי".

* מה משך אותך לעסוק בנושאים שהם ברומו של עולם, תרתי משמע.

"תמיד התעניינתי במדע. אני אוהב הסברים אולטימטיביים לדברים, לא משהו שטחי. אני רוצה לדעת מהן הסיבות לכך שהדברים מתנהלים בצורה מסוימת, מה קורה מאחורי הקלעים. זה מוביל לכל המדעים ובפיזיקה זה ממש הבסיס".

* לתגליות האלה יש רלוונטיות לחייו של אדם ממוצע?

"דווקא בפיזיקה, משתמשים בתגליות המדעיות די מהר. תעשיית המחשבים מבוססת על תורת הקוואנטים, שהתגלתה רק בתחילת המאה שעברה. זה לקח רק כמה עשרות שנים. בציוד שפותח בשביל תצפיות אסטרונומיות משתמשים במצלמות דיגיטליות. זו השקעה גדולה ולא היו עושים אותה אם לא לצרכי מדע. התעשייה קמה כשהטכנולוגיה הייתה קיימת.

"גם ה-GPS, כדי שיהיה מדויק, צריך לקחת בחשבון את תורת היחסות הכללית של אינשטיין, שהיא תורה מסובכת שמעט מאוד אנשים הבינו אותה בהתחלה, ואחר כך היו בטוחים שהיא עניין תיאורטי בלי יישומים והנה, כל יום אנחנו משתמשים בה. לתיאוריה טובה יש יישומים בחיים האמיתיים תוך זמן קצר".

שליש מהזוכים בפרס וולף קיבלו נובל

בקנשטיין הוזכר ב"גלובס" לפני מספר חודשים כזוכה אפשרי בנובל, והזכייה בפרס וולף תומכת בכך. כ-33% מזוכי פרס וולף בתחומי המדעים המדויקים זכו בהמשך דרכם המקצועית בפרס נובל. בעבר זכו בפרס הפרופסורים הישראליים אברהם הרשקו, פרופ' עדה יונת ופרופ' דן שכטמן.

פרס וולף מוענק מדי שנה מאז 1978 למדענים ואומנים מצטיינים מרחבי העולם על-ידי קרן וולף, קרן ישראלית ממלכתית, שעוסקת בקידום המצוינות בתחומי המדע והאמנות. הקרן נוסדה ב-1976 על-ידי ד"ר ריקארדו וולף (1981-1887) יהודי יליד גרמניה, שכיהן כשגריר קובה בישראל. מדי שנה מעניקה הקרן חמישה פרסים: ארבעה בתחומי המדעים ואחד בתחום האמנויות, על-פי רוטציה קבועה.

צרו איתנו קשר *5988