אומרים ש"מסה מעקמת מרחב". מה זה אומר?

זה לא סתם "אומרים". איינשטיין אמר את זה, וזה העיקרון הראשי של תורת היחסות הכללית, שנחשבת לאחת התיאוריות המדעיות הסבוכות ביותר בנמצא. אך אל חשש. המתמטיקה שהופכת את העיקרון לכלי שימושי אכן סבוכה, אבל העיקרון עצמו פשוט בתכלית. קצת מטורף, אבל פשוט.

אנו רגילים לחשוב שהשמש מושכת אליה את כדור הארץ, ולכן הוא מתווה מסלול מעגלי במקום להמשיך לנוע בקו ישר. אך אליבא דאיינשטיין השמש לא מושכת דבר. היא רק מעקמת את המרחב, כלומר את עצם הגדרת המושג "ישר". כדור הארץ, ששום דבר לא מושך אותו, נע בקו ישר, אבל הקו הישר הזה נמצא במרחב עקום, ולכן לצופה מן החוץ נראה שהוא נע במעגלים.

אנחנו, על כדור הארץ, לא יכולים להבחין בעקמומיות הזו כיוון שאם החלל עצמו מתעוות, כל מכשירי המדידה שלנו מתעוותים יחד איתו, ולכן רוב התצפיות שמוכיחות את התיאוריה של איינשטיין הן תצפיות אסטרונומיות. טלסקופים קולטים את אורם של כוכבים רחוקים, וקרני אור שנעות בקו ישר בקרבת עצמים מסיביים ייראו - לצופה מבחוץ - כאילו הן מתעקמות.

טלסקופים קולטים את אורם של כוכבים רחוקים, וקרני אור שנעות בקו ישר בקרבת עצמים מסיביים ייראו - לצופה מבחוץ - כאילו הן מתעקמות | צילום: shutterstock

קח את "צלב איינשטיין" לדוגמה. קוואזר (עצם שמימי מרוחק שפולט המון קרינה) שנמצא מאחורי גלקסיה מסיבית ביותר. המסה העצומה מעוותת ומפצלת את הקרינה שבוקעת מהקוואזר וגורמת לו להופיע בטלסקופים שלנו ארבע פעמים נפרדות, זו ליד זו. ואם כבידה יכולה לעקם קרני אור, היא יכולה לתפקד כעדשה, ואכן, הגלקסיה המרוחקת ביותר שהצלחנו לגלות נצפתה רק הודות לקבוצה של גלקסיות קרובות יותר שעיוותו והגדילו עבורנו את התמונה המרוחקת. פיזיקאים קוראים לזה "עדשת כבידה".

ויחד עם המרחב מתעקם גם הזמן. לפי איינשטיין, ככל שאתה נמצא קרוב יותר למסה גדולה, כך הזמן שלך יעבור לאט יותר. אתה, כמובן, לא תרגיש שום דבר יוצא מגדר הרגיל, אך צופה מנקודת מבט אחרת, שהחלל והזמן שלו פחות מצ'וקמקים משלך, יראה שהכל קורה אצלך בקצב יותר אטי. אלה לא סתם דיבורים, אפשר למדוד את העיוותים האלה, ולפעמים מוכרחים. לווייני GPS שמודדים זמן ומרחק בדיוק גבוה מאד ובמרחקים משתנים מכבידת כדור הארץ נאלצים להתחשב במשוואות של איינשטיין כדי לא לצבור טעויות.

ואם זה עדיין מבלבל אותך, אל תרגיש רע. אנחנו בסך הכל מגרדים את פני השטח. יש עוד כמה דברים שמעוותים את החלל והזמן. לדוגמה, כל מה שנמצא בתנועה (יחסית אליך, כמובן) מאט והופך לקצר ומסיבי יותר. אז בזמן שאתה טס במטוס, האיברים שלך קצרים, אך מסיביים, וכשאתה נוחת אתה תמיד טיפ טיפה יותר צעיר ממה שהיית באותו זמן לו היית מוותר על הטיסה. למה? איינשטיין.

שאלות לבלדד השוחי: askbildad@calcalist.co.il