431: גלי כבידה
20.10.24
לפני מיליארד ושלוש מאות מיליון שנה שני חורים שחורים ענקיים שהתקרבו זה לזה קצת יותר מדי, הסתחררו זה סביב זה במהירות עצומה, תוך שהמאסה העצומה שלהם מעוותת את המרחב שסביבם ושולחת גלי כבידה אימתניים לכל הכיוונים. ב-2015, מדען איטלקי שעמד לצאת לארוחת צהריים קיבל הודעת דואר אלקטרוני מפתיעה - שעתידה לחולל מהפכה מהותית באופן שבו אנחנו חוקרים את היקום.
אורח בפרק: פרופ' עילם גרוס מהמחלקה לפיזיקת חלקיקים ואסטרופיזיקה במכון ויצמן.
האזנה נעימה :-)
רן
הרשמה לרשימת תפוצה בדוא"ל | אפליקציית עושים היסטוריה (אנדרואיד) | iTunes
431: גלי כבידה
כתב: רן לוי
לפני מיליארד ושלוש מאות מיליוני שנים, כדור הארץ היה שונה מאוד מכפי שאנחנו מכירים אותו היום. מהירות הסיבוב של כוכב הלכת שלנו הייתה גבוהה יותר, והימים היו קצרים יותר: רק שמונה עשרה עד תשע עשרה שעות בלבד. רמות החמצן באטמוספירה היו נמוכות משמעותית, ובאוקיינוסים - שמימיהם היו חומציים יותר מכפי שהם כיום - שחו יצורים חד-תאיים בלבד. היבשות היו שוממות לחלוטין.
באותו הזמן בדיוק, אי שם במעמקי החלל, עמד להתרחש אחד מהאירועים האלימים, הדרמטיים והעוצמתיים ביותר בדברי ימי היקום. שני חורים שחורים ענקיים - האחד כבד פי שלושים ושישה מהשמש שלנו, והשני פי עשרים ותשעה - התקרבו זה לזה קצת יותר מדי, וכעת היו לכודים בריקוד קטלני, מסתחררים זה סביב זה במהירות הולכת וגוברת. כוחות המשיכה האדירים של שתי המפלצות האפלות טלטלו את החלל שסביבתם, מזעזעות את המארג הבסיסי של המרחב. בכל דקה שחלפה התקרבו החורים השחורים זה לזה, והסחרור הפך מהיר ופראי יותר. כשהיו החורים השחורים במרחק של 350 קילומטרים בלבד זה מזה, כל אחד מהם נע במהירות של שלושים על שישים אחוזים ממהירות האור.
ואז…התנגשות. שני החורים השחורים התמזגו, וברגע הזה חומר בהיקף של לא פחות משלוש פעמים המסה של השמש שלנו הומר כולו, בבת אחת, לאנרגיה. בתוך פחות מעשרים מילישניות נפלטה לחלל אנרגיה בהספק של עשר בחזקת 49 וואט - עשר וארבעים ותשעה אפסים אחריו: יותר אנרגיה משפולטים כל הכוכבים ביקום הנראה, גם יחד.
ואחרי ההתנגשות המפלצתית הזו - דממה. במקום שבו היו שני חורים שחורים - ניצב כעת רק חור שחור יחיד, גדול יותר. אבל הזעזועים שטלטלו את המרחב לא נעלמו: הם המשיכו להתפשט מנקודת ההתנגשות לכל הכיוונים, כמו אדוות במי אגם שקטים.
מיליארד ושלוש מאות שנים מאוחר יותר עמד מדען איטלקי לצאת לארוחת צהריים - כשלפתע נחת מייל חדש בתיבת הדואר האלקטרוני שלו. המדען רכן מעל למחשב ופתח את המייל - ומה שמצא בו הייתה התגלית המדעית החשובה ביותר, עד כה, במאה העשרים ואחת.
כוח משיכה
'פרינקיה מתמטיקה', ספרו של הגאון הבריטי אייזיק ניוטון, נחשב בעיני רבים - ובצדק - ליצירה המדעית החשובה ביותר בהיסטוריה: התיאוריה ששטח ניוטון בספרו חוללה מהפכה בהבנה שלנו את היקום והכוחות השולטים בו - ובפרט, כוח המשיכה. הכללים והנוסחאות שרשם ניוטון הסבירו מגוון רחב של תופעות שקשורות בכבידה, החל מהמסלול שעושה אבן שנזרקת לאוויר - וכלה במסלול תנועתם של כוכבי הלכת סביב השמש.
ובכל זאת, זמן לא רב לאחר שפרסם ניוטון את ספרו בשלהי המאה ה-17, כבר היו חוקרים שזיהו בעיות מסוימות בתאוריה שלו. בעיות קטנות, כמעט חסרות משמעות - ובכל זאת…בעיות.
למשל: החוק השני של ניוטון קובע כי כדי לשנות את מהירותו או כיוון תנועתו של עצם כלשהו יש להפעיל עליו כוח, ועוצמת הכוח שיש להפעיל תלויה במסה של העצם. זה משהו שכל אחד מאיתנו מבין אינטואיטיבית, רק מתוך ניסיון החיים שלנו: אם יש לנו שתי אבנים, אחת גדולה ואחת קטנה, צריך להפעיל יותר כוח כדי להזיז את הגדולה והמסיבית מאשר את האבן הקטנה.
יש כל מיני סוגים של כוחות, ואחד מהם הוא כוח המשיכה.
"[עילם] אז מה שקורה זה שהגרביטציה זה גם כן הזזה של אבן. זה הזזה של אבן, נאמר, מגובה מאה מטר - לאדמה, אז אתה מזיז את האבן, כוח הגרביטציה מזיז את האבן.
[רן] הוא מפעיל כוח.
[עילם] הוא מפעיל כוח. עכשיו, כדי להזיז את האבן הכבדה מהמצב שלה - שהיא בעיקרון הייתה עומדת אם לא היה פועל עליה כוח - אז אתה צריך להפעיל הרבה יותר כוח על האבן הכבדה מאשר על הקלה. וכמה כוח אתה צריך להפעיל - זה יחסי למשהו שקוראים לו מסה."
הקול הזה שייך לפרופ' עילם גרוס מהמחלקה לפיזיקת חלקיקים ואסטרופיזיקה במכון ויצמן, ומי שעמד בראש הקבוצה שחיפשה ומצאה את בוזון היגס המפורסם במכון המחקר CERN שבשוויץ ב-2012.
"[עילם] עכשיו, מה שקורה זה שעל האבן הכבדה הגרוויטציה מפעילה יותר כוח. ואז נשאלת השאלה המוזרה הזאת: איך היא יודעת, איך הגרוויטציה יודעת שעל המסה הזאת היא צריכה להפעיל פי עשר יותר כוח מאשר על המסה הזאת? איך היא בכלל חשה את המסה?"
השאלה שמעלה פרופ' גרוס היא כל כך בסיסית ועמוקה, עד שבכנות - אני מתפלא על עצמי על כך שהיא אף פעם לא חלפה במוחי כשאני למדתי את תורתו של ניוטון. כשאנחנו מרימים או מזיזים אבן - אנחנו נוגעים בה: אם צריך להפעיל כוח חזק יותר כדי להזיז אבן כבדה, אנחנו יודעים את זה כי אנחנו מרגישים את האבן ואת התנועה שלה. אבל כוח המשיכה פועל על עצמים מרחוק, ללא מגע: השמש, למשל, מושכת את כדור הארץ ממרחק של 150 מיליון קילומטרים. איך "יודעת" השמש כמה כוח היא צריכה להפעיל כדי להזיז את כדור הארץ, לעומת הכוח שהיא צריכה להפעיל כדי להזיז כוכב לכת קטן יותר, כמו כוכב חמה למשל?
אייזיק ניוטון, שהשאלה התמימה הזו הצביעה על "באג" אפשרי בתיאוריה שלו, היה מוטרד מאוד ממנה - אבל הוא והחוקרים שבאו אחריו לא הצליחו למצוא לה מענה. עד שהגיע איינשטיין.
--
בשעת 1905 פרסם אלברט איינשטיין, פקיד במשרד פטנטים שוויצרי, מאמר - אחד מתוך סדרה של ארבעה מאמרים שכל אחד פרץ דרך בתחומו - ובו שטח תיאוריה חדשה שמוכרת לנו כיום בשם 'תורת היחסות הפרטית.' מבלי להיכנס לפרטים, תורת היחסות הפרטית עסקה בעצמים שנעים במהירות קבועה ובקו ישר - ובעקבות ההצלחה האדירה של התיאוריה הזו, ביקש איינשטיין להרחיב אותה גם לעצמים שנמצאים בתאוצה - משמע, עצמים שנעים במהירות משתנה או בכיוון משתנה.
אבל בעוד שאת תורת היחסות הפרטית ניסח איינשטיין בתוך כמה חודשים בלבד, על תורת היחסות הכללית - השם שניתן לתאוריה החדשה - הוא עבד במשך עשר שנים תמימות, והדרך אליה הייתה רצופת שגיאות וטעויות למכביר. למה? מכיוון שהמתמטיקה של תורת היחסות הכללית הייתה הרבה יותר מסובכת מזו של היחסות הפרטית - ואיינשטיין, על כל גאוניותו, היה מתמטיקאי בינוני מאוד.
"[עילם] הקושי הוא מתמטי, והוא גם לא פתר אותו: מישהו פתר לו את זה, זה חבר שלו לספסל לימודים, עוד יהודי, בשם מרסל גרוסמן, שהיה גם לפניו בכיתה, היה גם יותר מוכשר ממנו באוניברסיטה. [...] הוא וגרוסמן עשו ביחד - אבל גרוסמן היה המבין הגדול במתמטיקה. הוא היה מתמטיקאי הפרטי של איינשטיין, אפשר לקרוא לו. והוא מתמטיקאי גדול היה, ו...
[רן] אז הנה גם עוד אספקט של של המדע, שמראה את העניין של אפילו אם אתה גאון - שיתופי פעולה נכונים, אתה מקבל שלם שהוא גדול מסך חלקיו.
[עילם] זה ברור. איינשטיין לא היה מתמטיקאי גדול, זה ידוע - אבל הוא היה פיזיקאי גדול, וזה קצת אפילו היה יותר חשוב פה, כי אתה צריך…אתה צריך לראות את הדברים."
בסופו של דבר הצליח איינשטיין לעמוד במשימה שהציב לעצמו, ובין שלל התובנות והרעיונות המרתקים שהכילה תורת היחסות הכללית הייתה אחת שרלוונטית במיוחד לעניין שלנו מכיוון שהיא הצליחה לפתור, אחרי למעלה ממאתיים שנה, את אותה הבעיה שהטרידה כל כך את אייזיק ניוטון: איך מסוגלת הגרביטציה "לחוש" ממרחק את המסה של גוף אחר, ולהפעיל עליו כוח?
"[עילם] איינשטיין פתר את הבעיה הזאת. איינשטיין פתר את הבעיה, כשבעצם הוא אמר, גרביטציה היא לא כוח. גרביטציה זה תוצאה, אפקט שנוצר כתוצאה מהעיקום של מרחב זמן. סוג של אשליה כזאת. גרביטציה זה בעצם התנועה כתוצאה ממרחב-זמן עקום."
מרחב עקום
מרחב זמן עקום: שלוש מילים שכל אחת מהן, בפני עצמה, פשוטה ומובנת - אבל יחד, הן יוצרות משפט שנראה כאילו הוא לקוח מסרט מדע בדיוני. אז בואו נתחיל לפרק את הרעיון לגורמים ולהבין אותו.
"מרחב" הוא החלל התלת מימדי שבו אנחנו חיים: אנחנו יכולים לנוע בו למעלה, למטה, קדימה ואחורה, ימינה ושמאלה. אבל ששת הכיוונים האלה הם לא הכיוונים היחידים שבהם אנחנו נעים: כפי שחשף איינשטיין בתורת היחסות הפרטית שלו, גם הזמן הוא עוד מימד שכזה - רק שבמקרה של הזמן, אנחנו מסוגלים לנוע בו רק בכיוון אחד: קדימה. במילים אחרות, המרחב שלנו הוא לא תלת-מימדי אלא ארבעה מימדי.
כעת נשאל מהו מרחב-זמן "עקום"? ברור לגמרי שאנחנו לא מסוגלים לדמיין את זה: הרי אנחנו אפילו לא מסוגלים לדמיין מרחב ארבע-מימדי "רגיל", אז על אחת כמה וכמה מרחב "עקום". אבל אם פרופ' גרוס מסוגל להסביר את הקונספט הזה לילדים בגן - אני די בטוח שגם אתם תצליחו להבין אותו.
"[עילם] אני הולך לגן ילדים לפעמים, והנושא היחיד שאני יכול להסביר לילדים זה גרביטציה. היחיד שהם מסוגלים בכלל לתפוס.
ואז אני אומר להם, אני אומר לגננת - תכיני לי בקשה שמיכה גדולה, אם אפשר, וכדור כוח: כדור כוח זה כדור מאוד מאוד כבד. וכדור טניס. עכשיו, אני לוקח את כל הכיתה, את כל העשרים פספוסים או השלושים פספוסים האלה, מציב אותם מסביב לשמיכה, ומבקש מהם למשוך את השמיכה. הנה יש לנו יריעת מרחב זמן שטוחה."
במילים אחרות, השמיכה הדו-מימדית המתוחה מייצגת עבורנו מרחב ארבעה-ממדי שטוח.
"[עילם] עכשיו אני זורק את הכדור טניס שהוא כוכב - הוא יכול להיות כדור הארץ, כוכב, מה שאתה רוצה - וזה נע בקו ישר, וזה מגיע מקצה אחד לקצה השני של היריעה. אתה לא מרגיש כוח, לא שום דבר, אוקיי? עכשיו, אני לוקח את הכדור כוח, ואני שם אותו במרכז היריעה של המרחב זמן השטוחה, והיא שוקעת, נכון? [...] ועכשיו כל קווי האורך ורוחב הם עקומים ואם אני עכשיו זורק את הכדור טניס, הוא מתחיל לנוע באליפסה סביב השמש, שזה כדור הכוח."
יכול להיות שנתקלתם בהדגמה אחרת של אותו הרעיון: יש מוזיאונים, למשל, שמציבים בכניסה מתקן חמוד לאיסוף תרומות, שנראה כמו משפך גדול. אתה מכניס מטבע לתוך המתקן, ואז המטבע מתחיל להסתחרר סביב סביב בתוך המשפך עד שהחיכוך מכריע אותו והוא נופל פנימה לתוך מיכל איסוף התרומות. התנועה של המטבע בתוך המשפך היא בדיוק אותו דבר כמו התנועה של כדור הטניס בתוך ה"משפך" שיוצר כדור הכוח בשמיכה המתוחה.
"[עילם] ואני מסביר לילדים, ועכשיו אני מסביר למאזינים גם, שמה שאני עשיתי זה, אני בהתחלה עיקמתי את המרחב זמן באמצעות מסה כבדה [...] וכתוצאה מהעקמומיות הזאת, שיניתי את המסלול של האובייקטים שנעים בה, של הכוכבים, והם נעים עכשיו באליפסה, וזה נראה כאילו פועל שם גרביטציה, אבל זה לא תוצאה של גרביטציה, זה תוצאה של מרחב זמן עקום."
ניקח, לשם הדוגמה, את תנועתו של כדור הארץ סביב השמש. דמיינו לרגע את השמש כאילו שהיא כדור הכוח שמותח ומעקם את השמיכה ויוצר בה מעין משפך: כדור הארץ, אם כן, הוא כמו כדור הטניס או המטבע שמסתחררים סביב המשפך הזה. התובנה המרתקת והמפתיעה שמסתתרת בתוך האנלוגיה הזו היא שלמעשה, לא צריך את כוח המשיכה כדי להסביר למה כדור הארץ מסתובב סביב השמש, בדיוק כפי שלא צריך את כוח המשיכה כדי להסביר למה כדור הטניס מסתובב סביב כדור הכוח. כדור הארץ נע סביב השמש מכיוון שהשמש המסיבית והכבדה מעקמת את החלל שסביבה: לכדור הארץ אין ברירה אלא לנוע במסלול מעגלי בתוך המשפך הארבעה-מימדי שיוצרת השמש, בדיוק כמו שלכדור הטניס והמטבע אין ברירה אלא לנוע בתוך המשפך התלת-מימדי שלהם.
התובנה הזו פותרת את הבעיה שתיארתי בתיאוריה של ניוטון. איך מסוגלת השמש "לחוש" את המסה של כדור הארץ ממרחק ולהפעיל עליה בדיוק את כמות הכוח שנדרש כדי להחזיק את כדור הארץ במסלול סביבה? התשובה היא שאין דבר כזה כוח משיכה. השמש לא מפעילה כוח משיכה מרחוק על כדור הארץ - כי לא מפעילה כוח, נקודה. יש רק מסה שמעקמת את המרחב, וגופים שנעים בתוך המרחב העקום הזה באופן דומה לאופן שבו היו נעים לו היה פועל עליהם כוח משיכה.
"[...] זאת בעצם משוואת איינשטיין. משוואת איינשטיין אומרת [...] מסה מעקמת את המרחב זמן, [...] והמרחב זמן העקום אומר למסה איך לנוע. וזאת תורת היחסות הכללית של איינשטיין על רגל אחד."
הוכחה
ב-1915 פרסם איינשטיין את תורת היחסות הכללית שלו. בניגוד לתורת היחסות הפרטית שפרסם עשר שנים קודם לכן ונתקבלה די מהר על ידי הקהילה המדעית - תורת היחסית הכללית לא עשתה הרבה גלים בשנים הראשונות לאחר הצגתה. אחת הסיבות לכך היא שהמתמטיקה של תורת היחסות הכללית הייתה, כאמור, הרבה יותר מסובכת ומאתגרת מזו של היחסות הפרטית, ורק מעט מאוד פיזיקאים הבינו אותה באותו הזמן. סיבה שניה, ואולי לא פחות משמעותית, הייתה שהרעיון של "מרחב-זמן עקום" היה כל כך זר ומוזר שרוב המדענים לא היו מוכנים לשקול אותו ברצינות ללא הוכחה מוצקה. אז איך אפשר להוכיח משהו כמו 'מרחב-זמן עקום'?
המפתח להוכחה כזו, מסתבר, הוא האור. גם תורתו של ניוטון וגם תורת היחסות של איינשטיין מנבאות כי האור אמור להיות מושפע מכוח המשיכה - אבל על פי תורת היחסות, ההשפעה הזו אמורה להיות פי שניים יותר חזקה מכפי שמנבאת תורת הכבידה של ניוטון. מכאן שמדידה של מידת ההשפעה של כוח המשיכה על האור בפועל, עשויה להכריע מי מבין שתי התיאוריות האלה נכונה.
הרעיון הבסיסי של ההוכחה היה כזה. האור שמגיע אלינו מכוכבים רחוקים נע, עקרונית, בקו ישר - אבל כשקרני האור האלה חולפות ליד השמש, כוח המשיכה שלה - או אם איינשטיין צודק, העיקום שיוצרת השמש במרחב סביבה - יגרמו לקרני האור האלה להתעקם ולשנות את מסלולם. במישור המעשי, מי שצופה בכוכב רחוק שכזה מכדור הארץ יראה את הכוכב כאילו שהוא זז קצת ממקומו כשהוא חולף סמוך לשמש בשמיים.
הבעיה היא, כמובן, שביום יום האור של השמש מסנוור מדי, ואי אפשר לצפות בכוכבים שנמצאים בסמוך אליה. למזלנו, בזמן ליקוי חמה הירח מסתיר את השמש ומחשיך את השמיים מספיק כדי שאפשר יהיה לצפות בכוכבים קרובים אליה בשמיים.
הניסיונות הראשונים להוכיח את התאורייה של איינשטיין באמצעות תצפית על כוכבים סמוכים לשמש בזמן ליקוי חמה נעשו כבר ב-1911, אפילו בטרם פרסם איינשטיין את התאוריה שלו באופן רשמי. אבל אף אחד מהניסיונות האלה לא יצא אל הפועל: לפעמים בגלל עננים שהסתירו את השמיים בזמן הליקוי, או בגלל שמלחמת העולם הראשונה הפריעה לחוקרים לבצע את התצפיות שלהם. בדיעבד, לאיינשטיין היה מזל גדול שאף אחד לא הצליח לבצע את המדידות האלה: מספר שנים לאחר מכן, ב-1915, הוא גילה שהחישובים המוקדמים שלו לגבי מידת ההשפעה של עיקום המרחב על האור היו שגויים. אם התצפיות היו יוצאות לפועל, התוצאות שלהן היו כנראה עומדות בסתירה לאותם חישובים שגויים של איינשטיין. רק ב-1919 הוביל האסטרונום הבריטי ארתור אדינגטון שתי משלחות מחקר שצילמו ליקויי חמה בברזיל ובמערב אפריקה, ותוצאות המדידות האלה אכן תאמו היטב את תחזיותיו המתוקנות של איינשטיין - והוכיחו את נכונותה של תורת היחסות הכללית.
עד לאותו הרגע, איינשטיין היה דמות מוכרת בעולם המדע בזכות תורת היחסות הפרטית - אבל לא ממש מוכר בקרב הציבור הרחב. רק אחרי פרסום תוצאות התצפיות של אדינגטון, כשכותרות העיתונים בכל העולם בישרו בהתרגשות על ההוכחה המוחצת לנכונותה של תורת היחסות ועל האופן שבו התעלתה על תורתו של ניוטון, הפך איינשטיין לסופרסטאר - ולמי שנחשב לאחד הגאונים הגדולים בהיסטוריה.
גלי כבידה
בעשורים שלאחר פרסום תורת היחסות הכללית, התפנה איינשטיין לעסוק בהיבטים שונים של תורת היחסות שלו - ואחד הנושאים שגירו את סקרנותו היה רעיון שהעלה המתמטיקאי הצרפתי אנרי פואנקרה (Poincaré) עוד בשנת 1905. פואנקרה העלה את האפשרות שכוח המשיכה מתפשט ברחבי היקום באותו האופן שבו מתפשטים גלים אלקטרומגנטיים, כמו אור נראה או גלי רדיו. מצויד בתובנות של התאוריה החדשה שלו, הבין איינשטיין חיש מהר שגלי הכבידה שהציע פואנקרה עשויים להיות תוצאה ישירה של הרעיון של עיקום המרחב: למשל, אם ניקח מסה כבדה שמעקמת את המרחב ונזיז אותה הלוך ושוב - השינויים בעקמומיות שיוצרת המסה הנעה עשויים להתפשט במרחב לכל הכיוונים כמו אדוות במים.
איינשטיין בחן את הרעיון הזה במאמר שפרסם ב-1916, וחישוביו הובילו אותו למסקנה שגלי כבידה, אם הם אכן קיימים, מתפשטים במרחב במהירות האור. זו הייתה תובנה מרתקת וייחודית, שכן על פי תורתו של ניוטון כוח המשיכה פועל מיידית, באפס זמן: דהיינו, אם השמש הייתה נעלמת מסיבה כלשהי - גם כוח המשיכה שלה היה מפסיק להשפיע על כדור הארץ באותו הרגע ממש. אבל על פי תורת היחסות שום דבר ביקום לא יכול לנוע מהר יותר ממהירות האור - וזה כולל גם את גלי הכבידה: אם השמש הייתה נעלמת, אליבא דאיינשטיין, היינו מרגישים את השינוי בעקמומיות של המרחב כאן בכדור הארץ רק שמונה ומשהו דקות מאוחר יותר, הזמן שלוקח לאור לחצות את המרחק ביניהם.
בנוסף, חישוביו של איינשטיין העלו שישנם שלושה סוגים שונים של גלי כבידה. אין לנו צורך להיכנס להסבר בנוגע לסוגים השונים ולהבדלים ביניהם מכיוון ששנים ספורות לאחר מכן גילה ארתור אדינגטון - אותו אדינגטון שהוכיח את נכונותה של תורת היחסות ב-1919 - שאיינשטיין טעה בחישוביו, ושיכול להיות לכל היותר רק סוג אחד של גלי כבידה. הטעות הזו גרמה לחוקרים רבים - וגם לאיינשטיין עצמו - לפקפק בעצם קיומם של גלי כבידה באופן כללי.
ב-1936 כתבו איינשטיין ואחד מעמיתיו, הפיזיקאי נתן רוזן, מאמר ובו טענו שבעצם, גלי כבידה סותרים את המשוואות של תורת היחסות הכללית ולכן הם אינם יכולים להתקיים במציאות. איינשטיין שלח את המאמר למגזין מדעי אמריקני יוקרתי בשם "Physical Review", ועורך המגזין נתן אותו לפיזיקאי בשם האוורד רוברטסון (Roberson) כדי שיעביר עליו ביקורת לפני הפרסום. רוברטסון גילה מספר שגיאות קריטיות במאמר - אבל כשקיבל איינשטיין לידיו את ההערות האלה, הוא רתח מזעם. איינשטיין, שהיה אז מהגר טרי לארצות הברית, היה רגיל לכך שבאירופה מגזינים מדעיים פרסמו את המאמרים שלו כמו שהם, ללא הערות או ביקורת עמיתים. איינשטיין הזועם שלח מכתב כעוס לעורך:
"אדוני הנכבד,
שלחנו (מר רוזן ואנוכי) את המאמר לפרסום בירחון שלך, אבל לא אישרנו לך להראות אותו לחוקרים אחרים לפני פרסומו. אני לא רואה סיבה להתייחס להערות - השגויות בלאו הכי - של אותו מבקר אנונימי. מכיוון שכך, אני מעדיף לפרסם את המאמר במגזין אחר.
בכבוד רב, איינשטיין."
זמן מה לאחר מכן עזב נתן רוזן, שותפו של איינשטיין לכתיבת המאמר, את ארה"ב - ואיינשטיין החל לעבוד עם פיזיקאי אחר בשם לאופולד אינפלד (Infeld). באחד הימים פגש אינפלד את האוורד רוברטסון: השניים התיידדו והחלו לשוחח על נושאים שונים בקוסמולוגיה - ובין היתר גם על הרעיון של גלי כבידה. רוברטסון גילה לאינפלד שהוא זה שביקר את המאמר של איינשטיין ורוזן, והסביר לו את הטעויות שגילה במאמר. אינפלד הבין שרוברטסון צודק, ושאיינשטיין טועה. הוא חזר לאיינשטיין, הסביר לו את טענותיו של רוברטסון - ואיינשטיין נאלץ להסכים עימן. הוא חזר אל המאמר המקורי, תיקן אותו - והגיע למסקנה הפוכה מזו המקורית: גלי כבידה, מסתבר, לא סותרים את המשוואות של תורת היחסות ולכן הם אפשריים בהחלט. איינשטיין פרסם את המאמר המתוקן בתוספת תודה מיוחדת להאוורד רוברטסון על שגילה את השגיאות במאמר המקורי.
אבל למרות שהתיאוריה הראתה שגלי כבידה עשויים בהחלט להתקיים, איינשטיין היה משוכנע שגם אם הם אכן קיימים - לעולם לא נצליח לגלות אותם בפועל. מדוע?
באנלוגיה שנתנו מקודם דימינו המרחב הארבעה-מימדי לשמיכה, אבל האנלוגיה הזו מטעה מעט: שמיכה עשויה מבד גמיש שקל לעקם ולמתוח אותו, ואילו המרחב-זמן של היקום, לעומת זאת, הוא הרבה יותר קשיח. אנלוגיה טובה יותר, מבחינה זו, היא להחליף את הבד הגמיש ביריעת פח קשיחה. פרופ' עילם גרוס.
"[עילם] כן, אז זה כמו פח. יריעת המרחב זמן זה כמו פח: אם יש לך בד, אתה בקלות מנער אותו ביד, אבל אם יש לך פח, אתה צריך איזה אמצעי אלים בשביל לנער אותו. והאמצעי האלים הזה שמנער את המרחב זמן, חייב להיות מסה עצומה. זה גם איינשטיין הבין את זה: מסה עצומה."
ב'מסה עצומה', פרופ' גרוס מכוון לגופים אולטרה-כבדים כמו חורים שחורים או כוכבי ניוטרון, שמסתם גדולה פי כמה וכמה מזו של השמש. לרוע מזלם של הפיזיקאים - ולמזלה של כל שאר האנושות - אין אף גוף אולטרה-כבד שכזה בסביבתה הקרובה של מערכת השמש, ולכן איינשטיין היה משוכנע שגם אם יווצרו גלי כבידה שכאלה באופן כלשהו - עד שהם יגיעו לכדור הארץ הם יהיו כל כך חלשים וזעירים, עד שלא תהיה שום דרך מעשית לגלות אותם.
גלאי וובר
למרות הספקנות של איינשטיין, היו חוקרים שהיו סקרנים מאוד לגבי גלי כבידה וניסו למצוא דרכים לגלות אותם. אחד מאותם חוקרים סקרנים היה פיזיקאי בשם ג'וזף וובר (Weber), שבשנות השישים פיתח גלאי ראשון מסוגו למדידת גלי כבידה.
הגלאי של וובר היה עשוי מגליל אלומיניום גדול וכבד, שהיה מוקף בחיישנים אלקטרוניים. כשגל כבידה עובר דרך חומר כלשהו, הוא גורם לחומר הזה להימתח ולהתכווץ חליפות, כמו קפיץ: או אם נרצה לדייק, זה לא החומר עצמו שנמתח ומתכווץ, אלא המרחב הוא זה שמתעקם - והחומר מתעקם יחד איתו. ההתרחבויות וההתכווצויות גורמות לרעידות זעירות בתוך הגליל, והחיישנים האלקטרוניים קולטים אותן.
בשנת 1969 פרסם וובר מאמר ובו טען כי הצליח לגלות גלי כבידה - ולא רק אחד, כי אם סדרה ארוכה של גלים כאלה שמקורם במרכז הגלקסיה שלנו. ההצלחה הזו דירבנה מספר קבוצות מחקר לבנות גלאיי-וובר משלהם, אפילו מתקדמים יותר מהגלאי המקורי של וובר - אבל אף אחת מהקבוצות האלה לא הצליחה לשחזר את המדידות המקוריות של וובר. מחקרי המשך הובילו למסקנה שוובר טעה, וש"גלי הכבידה" שגילה הם למעשה תופעה אחרת לגמרי. הכישלון הזה חיזק מאוד את התחושה בקרב הקהילה המדעית שאיינשטיין צדק, ושגלי כבידה הם חלשים מכדי שניתן יהיה לגלות אותם.
אבל זמן לא רב לאחר מכן, ב-1974, הצליחו שני חוקרים - ראסל הולס (Hulse) וג'וזף טיילור (Taylor) - למצוא הוכחה עקיפה ומפתיעה לקיומם של גלי כבידה. המפתח לתגלית הזו היא העובדה שבאותו האופן שבו כדי לנער יריעת פח מוצקה אנחנו צריכים להפעיל כוח משמעותי - כך גם צריך להשקיע המון אנרגיה כדי ליצור גל כבידה שמעקם את המרחב. הולס וטיילור בחנו זוגות של כוכבי ניוטרון שהקיפו זה את זה - "צמדים בינאריים", בעגה המקצועית - ומדדו את תדירות ההקפה שלהם. המדידות הראו שתדירות ההקפה של הצמדים הבינאריים הולכת ונעשית איטית יותר בהדרגה, עובדה שהצביעה על כך שחלק מהאנרגיה הקינטית שלהם - אנרגית התנועה של כוכבי הניוטרון - נעלמה. לאן הלכה אותה אנרגיה קינטית? על פי חישוביהם של שני הפיזיקאים, כמות האנרגיה שנעלמה מהמערכת הבינארית הייתה זהה בדיוק לכמות האנרגיה הנדרשת כדי לעקם את המרחב שסביב כוכבי הניוטרון וליצור בו גלי כבידה. זו אמנם לא הייתה הוכחה ישירה לקיומם של גלי כבידה - אבל היא רמזה בברור על האפשרות שהגלים האלה אכן קיימים בפועל.
הולס וטיילור זכו בפרס נובל על תגליתם, ויותר חשוב - הם עוררו מחדש את רצונם של הפיזיקאים להוכיח את קיומם של גלי כבידה, שבשלב זה היו מבין הניבויים הבודדים של תורת היחסות שעדיין לא נבדקו ואומתו מעבר לכל ספק.
אינטרפרומטריה
משנות השמונים ואילך החלו מספר קבוצות מחקר לתכנן ולבנות גלאים חדשים לגלי כבידה. הדור החדש הזה של גלאים היה מבוסס על עיקרון אחר מזה שעליו היה מושתת הגלאי של וובר: אינטרפרומטריה.
אינטרפרומטריה מנצלת את העובדה שכשני גלים נפגשים - הם מפריעים זה לזה: זה גם מקור השם "אינטרפרומטריה", מהמילה to interfere, להפריע. דמיינו לעצמכם שני גלים שנפגשים בלב ים. אם הפסגה של הגל הראשון פוגשת את הפסגה של הגל השני - התוצאה תהיה גל יחיד גבוה יותר משני הגלים המקוריים: דהיינו הפסגות של הגלים מתווספות זו על גבי זו במה שמכונה 'התאבכות בונה'. לחילופין, אם הפסגה של הגל הראשון פוגשת את העמק של הגל השני - זה כמו לחבר פלוס ומינוס: שני הגלים מבטלים זה את זה ונעלמים, דהיינו 'התאבכות הורסת'.
אותו הרעיון עובד גם כשמדובר בגלים מסוג אחר: גלים אלקטרומגנטיים, גלי אור. באינטרפרומטריה, לוקחים שני לייזרים - שהם קרני אור שבהם לכל הפוטונים יש את אותו התדר - ומפגישים אותם כך שהגלים שלהם יוצרים התאבכות הורסת מושלמת. במצב כזה, חיישן שיוצב בנקודת המפגש של הלייזרים לא יראה שום אור. אבל אם משהו יפריע לאחד הלייזרים ויגרום לשינוי כלשהו באופיו של הגל הא"מ, השינוי הזה יביא לכך שהפסגה של גל אחד כבר לא תפגוש בדיוק את העמק של הגל השני: הגלים לא יבטלו אחד את השני בצורה מושלמת כמקודם, ונקודת האור שתופיע לפתע על החיישן תעיד על כך שאחת מקרני הלייזר סבלה מהפרעה כלשהי.
גל כבידה הוא בדיוק סוג כזה של הפרעה. כשגל כבידה פוגש בקרן לייזר, הוא מותח את המרחב שדרכו עוברת הקרן - ובדיוק כפי שמתיחה של מיתר של גיטרה משנה את תדר הצלילים שמפיק המיתר, גם המתיחה של המרחב משנה את התדר של הגלים הא"מ. השינוי הזה, כפי שחזה איינשטיין, הוא שינוי זעום מאוד - אבל אם מתכננים את האינטרפרומטר כמו שצריך, אפשר להגיע למצב שבו אפילו שינוי זעיר ביותר בתדר של אחד הלייזרים ישבור את ההתאבכות ההורסת המושלמת, ונקבל כתם אור על החיישן.
אחד מאותם גלאים חדשים שהוחל בבנייתם בשנות השמונים היה גלאי בשם LIGO: ראשי תיבות של Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory. לייגו היה תוצר של שיתוף פעולה של לא פחות מחמש עשרה מדינות ועשרות מכוני מחקר ואוניברסיטאות, והקמתו עלתה מאות מיליוני דולרים. הוא כלל שני גלאים שהוצבו במרחק של אלפי קילומטרים זה מזה: אחד במדינת וושינגטון שבפינה הצפון-מערבית של ארה"ב, והשני במדינת לואיזיאנה שבפינה הדרום-מזרחית שלה. כל אחד מהגלאים האלה היה עשוי משני קרני לייזר שהוצבו במאונך זו לזו, ושכל אחת מהן הייתה באורך של לא פחות מארבע קילומטרים. אורכן של קרני הלייזר הוא הסיבה העיקרית לכך שלייגו היה גלאי רגיש באורח יוצא דופן: למעשה, גלאי גלי הכבידה הרגיש ביותר בעולם.
התגלית של לייגו
ואפילו זה - לא היה מספיק. לייגו נכנס לפעולה בשנת 2002, אבל אחרי שמונֶה שנים של תצפיות ומדידות - הוא לא הצליח לגלות אפילו גל כבידה אחד.
בלית ברירה, החליטו החוקרים לשפר את הגלאים שלהם. משנת 2010 ועד 2015 עברו הגלאים של לייגו שדרוג משמעותי שכלל חיישנים משופרים, לייזרים טובים יותר ושיכוך מוצלח יותר של רעשים חיצוניים. בשנת 2015 הסתיימו, סוף סוף, עבודות השדרוג - והמהנדסים החלו לבצע סדרה של בדיקות כדי לבחון את הרגישות של הגלאים החדשים והעמידות שלהם בפני רעשים שונים ומשונים.
בארבעה עשר בספטמבר, 2015, התקרבו הבדיקות האלה לסיומן. למעשה, נותרה רק בדיקה אחת: סימולציה של משאית שבולמת בפתאומיות בכביש שליד הגלאי. זו לא הייתה בדיקה סתמית: כבר בגרסה הקודמת שלו, לייגו היה כל כך רגיש עד שמשאית דואר שחלפה ליד אחד הגלאים מדי בוקר הייתה גורמת להפרעות ששיבשו את הניסוי. אבל השעה הייתה מאוחרת, והמהנדסים החליטו להפסיק את הבדיקות ולהמשיך אותן למחרת. בינתיים הם השאירו את הגלאים של לייגו פועלים, כי…למה לא. שיהיה.
בינתיים, בצידו השני של העולם - במכון מקס פלאנק שבהנובר, גרמניה - התכונן מרקו דראגו (Drago) לצאת לארוחת צהריים. דרגו האיטלקי היה חבר בקבוצת המחקר של לייגו, ותפקידו היה לקבל את תוצאות המדידות של הגלאים ולנתח אותן. עשר דקות לפני השעה שתיים עשרה בצהריים הופיע אימייל חדש בתיבת הדואר של מרקו: דיווח על אירוע שנקלט בשני הגלאים שבארצות הברית.
מרקו ידע שהגלאים עדיין נמצאים בבדיקות ושכנראה מדובר בדיווח סתמי וחסר חשיבות - אבל הוא פתח את המייל בכל זאת. הדו"ח שראה הכיל שני גרפים צבעוניים, שכל אחד מהם הציג אות סינוסי - ז"א, גל עולה ויורד - שנקלט בחיישנים במשך קצת פחות מחצי שניה. לאורך חצי השניה הזו, התדר של האות הלך ונעשה גבוה יותר והעוצמה שלו הלכה והתחזקה, עד שהגיע לשיא - ואז נעלם.
הגרפים האלה היו מעניינים - אבל זה לא מה שמשך את תשומת ליבו של מרקו. מה שבאמת הפתיע אותו הייתה העובדה ששני הגרפים היו זהים לחלוטין: זאת אומרת, שההפרעה שקלטו שני הגלאים הייתה זהה כמעט לחלוטין. וזה מאוד משונה בהתחשב בעובדה ששני הגלאים היו מרוחקים זה מזה יותר מאלף ותשע מאות קילומטרים. הרי זו בדיוק הסיבה שללייגו היו שני גלאים, ושהם הוצבו במרחק כה גדול זה מזה: אם האות הנקלט הוא הפרעה סתמית כמו משאית דואר שעוברת בכביש הסמוך, ההפרעה הזו תיקלט רק בגלאי אחד ולא בגלאי השני - וכך יוכלו המדענים לדעת שמה שהם רואים זה סתם רעש. סיגנל אמיתי, כמו גל כבידה שמגיע מהחלל וחולף דרך כדור הארץ, ייקלט בשני הגלאים בצורה זהה לחלוטין... שזה בדיוק מה שראה מרקו דראגו בגרפים על המסך. האם יכול להיות שלייגו באמת קלט גל כבידה?...
…לא. מרקו היה חוקר משופשף, והבין בדיוק מה קרה. מבין אלף החוקרים שהשתתפו בניסוי לייגו, היו שלושה או ארבעה בכירים במיוחד שהיו מוסמכים לבצע את מה שנקרא "הזרקה": הזרקה היא יצירה של הפרעה מכוונת בגלאי, "פייק" שתפקידו לבדוק את הערנות של מרקו ועמיתיו ולוודא שהם מסוגלים להבחין בין הפרעה סתמית כמו משאית בכביש לבין גל כבידה אמיתי. כדי שהבדיקה תהיה אמינה, על הזרקה שכזו להיות "עיוורת" - זאת אומרת, המזריקים לא מספרים לאף אחד שהם עומדים לשבש את הגלאים. מרקו עצמו כבר נפל קורבן להזרקה עיוורת שכזו: חמש שנים קודם לכן הוא ועמיתיו זיהו אות מעניין בגלאי, ניתחו אותו ואפילו כתבו עליו מאמר - ורק אחרי כמה חודשים של עבודה הם גילו שבעצם, האירוע המעניין היה לא יותר מאשר פייק מכוון שכזה.
מרקו, אם כן, לא התכוון ליפול בפח הזה שוב פעם. האותות שנתקבלו בגלאים של לייגו היו כל כך יפים, כל כך מושלמים ונקיים - עד שלא היה לו ספק שמדובר בהזרקה מכוונת. הוא הרים את הטלפון וחייג אל אחד מארבעת האנשים שהיו מוסמכים לבצע הזרקה עיוורת. "ראינו את זה," הוא בישר לו בסיפוק. "ראיתם את מה?" שאל אותו האיש. מרקו לא התרשם מהתמימות המעושה: הוא ידע שגם אם אותו אדם היה זה שביצע את ההזרקה בעצמו, על פי הנהלים אסור לו לספר על כך למרקו בשום פנים ואופן. "נו, בחייך…אתה יודע למה אני מתכוון." "לא, אני לא יודע למה אתה מתכוון," התעקש האיש.
מרקו ניתק את השיחה. הוא שלח מייל לכל החברים בקבוצת המחקר של לייגו ושאל אותם אם מישהו מודע לאיזושהי תקלה או אירוע שעשוי לגרום לסיגנל חריג להיקלט בגלאים. אף אחד לא ענה למייל שלו. האם יכול להיות ש… לא, אין מצב. לייגו אפילו לא התחיל לעבוד באופן רשמי. אין סיכוי. מרקו קרא לעוד כמה חוקרים, ויחד הם התחילו לבדוק את הסיגנלים שהתקבלו בצורה מעמיקה יותר. וזה היה כל כך… מוזר. החוקרים של לייגו העריכו, במקור, שגם אם יצליחו הגלאים שלהם לקלוט גלי כבידה, המדידה תהיה כל כך רועשת ומטושטשת שיידרשו חודשים של ניתוח סטטיסטי מעמיק כדי לזהות את האותות האמיתיים מבעד לרעש. אבל הסיגנלים שראו מרקו ועמיתיו כל כך נקיים ויפים, עד שלא היה צורך בשום ניתוח סטטיסטי כדי להבחין בהם. למעשה, אפשר היה להמיר אותם לישירות לאודיו ולשמוע אותם דרך הרמקולים. וכך הם נשמעים:
https://www.youtube.com/watch?v=TWqhUANNFXw
מספר שעות לאחר מכן קיבלו מרקו ועמיתיו עדכון מהמנהלים שלהם: אין הזרקות. לייגו עדיין לא סיים את הבדיקות ההנדסיות שלו, ולכן כל ההזרקות היו אמורות להתחיל רק בעוד שבוע לכל הפחות.
ואז התחיל הטירוף האמיתי. במשך חודשים ארוכים ניתחו החוקרים של לייגו את האותות, בדקו אותם מכל זווית אפשרית ושללו כל תקלה או הפרעה שיכלו לחשוב עליה. כדי לא לעורר ציפיות מוגזמות, החוקרים ניסו לשמור על התגלית שלהם בסוד - אבל בפרויקט שמעורבים יותר יותר מאלף איש, אי אפשר לשמור על סודיות מוחלטת, כמובן, וחרושת שמועות החלה מתפשטת בקרב הקהילה המדעית בכל העולם: לייגו גילה משהו...משהו מאוד מאוד מעניין, ומאוד מאוד בלתי צפוי.
חמישה חודשים לאחר מכן כינסו ראשי פרויקט לייגו מסיבת עיתונאים. מאה שנה לאחר שאיינשטיין חזה את דבר קיומם, ואחרי כמעט שישים שנה של ניסיונות עקרים - בפעם הראשונה נצפו גלי כבידה בצורה ישירה. גלי הכבידה האלה נוצרו כתוצאה מהתנגשות של שני חורים שחורים ענקיים - אותה התנגשות שתיארתי בתחילת הפרק - והתמזגות שלהם לחור שחור יחיד. מיליארד ושלוש מאות מיליון שנים לאחר ההתנגשות הזו חלפו גלי הכבידה האלה דרך כדור הארץ ודרך הגלאים של לייגו: ראשית דרך הגלאי שבלואיזיאנה, ושבע אלפיות השניה מאוחר יותר דרך הגלאי שבמדינת וושינגטון.
התגובות בקרב הקהילה המדעית להכרזה על הגילוי היו אקסטטיות. "זה הישג בקנה מידה של הנחיתה הירח," אמר אחד הפיזיקאים לכתב של ה-BBC. אחר הישווה את התגלית לרגע שבו צפה גלילאו לראשונה בכוכבי הלכת דרך טלסקופ, ושלישי אמר ש"השמיים לעולם לא יהיו אותו הדבר." המגזין Science בחר בתגלית הזו כפריצת הדרך הגדולה ביותר של 2016.
מה פשר ההתרגשות העצומה הזו? אמנם גילויים של גלי הכבידה מאשש את אחת התחזיות הבסיסיות של תורת היחסות הכללית - הישג חשוב שאין לזלזל בו - אבל אם נהיה כנים, זה לא שתורת היחסות עמדה בפני איום קיומי משמעותי קודם לכן: מאה שנים לאחר פרסומה, כמעט כל הניבויים של איינשטיין הוכחו כנכונים. ההתרגשות היא גם לא בגלל ההצלחה הטכנולוגית שמאחורי הגילוי, למרות שבכל קנה מידה מדובר באחד ההישגים הטכנולוגיים הגדולים של האנושות אי פעם: העיקום שיצרו גלי הכבידה מתח את המרחב בפחות מאלפית מקוטרו של פרוטון בודד, או אם לתת אנלוגיה אחרת - גילוי גלי הכבידה האלה שקול לזיהוי תזוזה של כוכב במרחק ארבע שנות אור מכדור הארץ בפחות מרוחב של שערה.
ההתרגשות מהתגלית של לייגו לא נובעת כל כך מהגילוי עצמו - כמו שהיא נובעת מהפוטנציאל העצום שיש לגלי כבידה לפתוח לנו צוהר חדש להבנה של היקום.
עד היום, כלי המחקר העיקרי שלנו כדי לצפות ביקום סביבנו היה האור על צורותיו השונות - אור נראה, אור אינפרא-אדום, גלי רדיו, קרינת גמא ועוד. הגלים האלקטרומגנטיים האלה חשפו בפנינו, במרוצת השנים, אינספור סודות קוסמיים מרתקים - אבל יש להם מגבלה: גלים א"מ עשויים להיבלע על ידי ענני גז, אבק ועוד סוגי חומר שהם פוגשים בדרכם, ומכאן שיש אזורים ביקום שאנחנו פשוט לא מסוגלים לצפות בהם.
לגלי כבידה אין את המגבלה הזו, מכיוון שלגלי כבידה אין אינטראקציה עם חומר: אלו גלים שעוברים במרחב-זמן עצמו, והם חולפים דרך חומר מוצק בדיוק באותה הקלות שהם חולפים דרך חלל ריק. זו הסיבה שלייגו איפשר לנו לשחזר את ההתנגשות בין שני החורים השחורים שיצרה את גלי הכבידה האלה ולחלץ מתוכה מידע עשיר כדוגמת המסות של הכוכבים השחורים, מהירותם וכדומה - למרות שמדובר באירוע שהתרחש במרחק של מיליארד ושלוש מאות מיליון שנות אור מאיתנו. באמצעות גלי כבידה, נוכל להפנות את מבטנו אל מקומות וזמנים שעד כה היו חסומים בפנינו. למשל, בשלוש מאות אלף השנים הראשונות לאחר המפץ הגדול, היקום היה אטום לאור - ולכן, גם טלסקופ החלל הטוב והרגיש ביותר לא יוכל לעזור לנו להביט אל העידן הקדום הזה בתולדות היקום. גלי כבידה, לעומת זאת, לא הושפעו מהאטימות הזו והם עשויים לאפשר לנו להבין טוב יותר את ההתרחשויות זמן קצר לאחר המפץ הגדול.
ואכן, מאז אותה תגלית ראשונית ב-2015, חשפו הגלאים של לייגו - וגם של VIRGO, מערכת גלאים נוספת שנכנסה לפעולה ב-2017 - עוד כמה עשרות אירועי מיזוג של חורים שחורים והתנגשויות של כוכבי ניוטרון באמצעות גלי הכבידה שנפלטו מהם. ישנן כבר תוכניות להקים מערכות גילוי שכאלה מחוץ לכדור הארץ, בחלל - שהרי אם הלייזרים של האינטרפרומטרים בכדור הארץ מוגבלים, משיקולים פרקטיים, לאורך של כמה קילומטרים בלבד - בחלל הם יכולים לנוע ללא הפרעה לאורך מיליוני קילומטרים, והרגישות של הגלאים האלה תהיה גבוהה פי אלפי מונים בהתאם.
"[עילם] עכשיו מדברים על משהו שהוא ממש מדע בדיוני. [...] מדברים על לבנות תחנות בחלל שיגרמו לזה שיהיו לנו כאילו אינטרפרומטר באורך של מיליוני קילומטרים, כמה שרוצים.
[רן] שזה מה נותן, בעצם? דיוק גדול יותר?
[עילם] זה נותן דיוק מטורף. אתה יכול למדוד דברים, ואז נוכל אולי למדוד גם את קרינת בראשית, את המפץ הגדול ועוד מיליון…כאילו, המציאו טכנולוגיה חדשה שיכולה למדוד דברים מטורפים: חורים שחורים, כוכבי נויטרונים, קרינה פרימורדיאלית, הקרינה של המפץ הגדול, להבין איך נולדנו, מאיפה נוצר היקום, להבין את עקמומיות היקום, האם היקום באמת מתפשט, מהי אנרגיה אפלה, הכל. זה גלאי חדש. גלאי חדש מטורף לגמרי.
[רן] כלי חדש למדע.
[עילם] כלי חדש לגמרי למדע, ועל זה קיבלו פרס נובל ב-2017, כן? [...] זה משקפת חדשה בעצם על כל היקום ונפלאותיו, אני חושב שאנחנו לא התחלנו אפילו."
היכולת שלנו לגלות ולמדוד גלי כבידה עשויה, למרבה האירוניה, לגלות חורים פוטנציאליים בתורת היחסות הכללית - אותה התיאוריה שבזכותה התוודענו לעצם קיומם של גלי הכבידה מלכתחילה. המדענים יודעים, כבר מזה עשרות שנים, שתורת היחסות הכללית לא מושלמת: היא לא תואמת במאה אחוז את תורת הקוונטים, שהיא עוד תיאוריה פיזיקלית סופר חשובה. לפיזיקאים יש סיבה טוב לחשוב שאת הסדקים האלה בתורת היחסות נוכל לחשוף באמצעות הבנה טובה יותר של התנגשויות והתמזגויות של גופים אולטרה-כבדים כמו חורים שחורים וכוכבי ניוטרון - בדיוק אותם אירועי קיצון שמפיקים כמויות אדירות של גלי כבידה.
"[עילם] אני יכול להגיד את זה מנקודת מבט אישית. כשאנחנו גילינו את חלקיק ההיגס, חשבתי בזמנו שזו התגלית הגדולה ביותר של המאה ה-21, כי זה היה ניצחון גדול של משהו שאתה ניבאת את קיומו, ואתה מצאת אותו איפה שחשבת שתמצא אותו, וזה סגר אבן בפאזל של מה שנקרא המודל הסטנדרטי [...] וחשבנו שזה משהו ענק, אבל אני חושב שהתגלית של גלי הגרביטציה הייתה במובן מסוים יותר גדולה, כי זה לא היה רק אישוש של משהו שנובא מאה שנים קודם, הם גם המציאו כלי חדש, שאף אחד משנינו, או אף אחד שאני מכיר לא יכול לנבא לאן זה ייקח אותנו.
[רן] עד כדי כך ההשפעה שלו יכולה להיות..
[עילם] כן, ההשפעה היא לדעתי מטורפת, ההשפעה היא מטורפת. וזה גם הראה לנו שקודם כל, אפילו איינשטיין, לא היה לו את הרוחב של האמונה, הגודל של האמונה, ביכולת של האדם. הוא לא חשב שאנחנו נצליח למדוד את זה. זה הראה לנו שבני אדם הם הרבה יותר יצירתיים ממה שאנחנו חושבים, וזה גם הראה לנו שדברים כמו חורים שחורים וכל הדברים שהיו בגדר מדע בדיוני של פעם, הופכים למדע של היום. וזה מאפשר לנו להתייחס ביתר סלחנות וביותר אמונה, לדברים שנראים לנו לגמרי בלתי סבירים, כמו יקומים מרובים, מימדים נוספים."
ואם יום אחד נגלה שגלי הכבידה הם המפתח ליצירתה של תיאוריה פיזיקלית חדשה שתחליף או תתווסף לתורת היחסות ותורת הקוונטים - אז יכול להיות שהמייל שקיבל מרקו דרגו עשר דקות לפני שיצא לארוחת הצהריים, עשוי להיות אחד מהאירועים המכוננים בתולדות האנושות כולה.