הפיזיקאי האגדי אלברט איינשטיין היה הוגה דעות שהקדים את זמנו. נולד ב-14 במרץ 1879, איינשטיין הגיע לעולם שבו כוכב הלכת הננסי פלוטו טרם התגלה והרעיון של טיסה לחלל היה חלום רחוק. למרות המגבלות הטכניות של זמנו, איינשטיין פרסם את המפורסם שלו תורת היחסות הכללית בשנת 1915, שערך תחזיות לגבי טבע היקום שיאושרו שוב ושוב במשך יותר מ-100 שנים.
הנה 10 תצפיות עדכניות שהוכיחו שאיינשטיין צדק לגבי טבעו של הקוסמוס לפני מאה שנים - ואחת שהוכיחה שהוא טועה.
תורת היחסות הכללית של איינשטיין מתארת את כוח הכבידה כתוצאה מעיוות המרחב-זמן, בעצם ככל שעצם הוא מסיבי יותר, כך הוא מעוות יותר את המרחב-זמן ומאלץ עצמים קטנים יותר ליפול עליו. התיאוריה גם מנבאת את קיומם של חורים שחורים - עצמים מסיביים שמעוותים את המרחב-זמן עד כדי כך שאפילו אור לא יכול להימלט מהם.
כאשר חוקרים שהשתמשו בטלסקופ אופק אירועים (EHT) השיגו לראשונה בהיסטוריה תמונה של חור שחור, הם הוכיחו שאיינשטיין צדק לגבי כמה דברים מאוד ספציפיים, כלומר שלכל חור שחור יש נקודת אל-חזור שנקראת אופק אירועים, שצריך להיות בקירוב עגול ובגודל צפוי על סמך מסת החור השחור. תמונה מהפכנית של חור שחור שהושגה על ידי ה-EHT הראתה שתחזית זו הייתה נכונה לחלוטין.
אסטרונומים הוכיחו שוב שתיאוריית החורים השחורים של איינשטיין נכונה כשגילו תבנית מוזרה של קרינת רנטגן ליד חור שחור במרחק של 800 מיליון שנות אור מכדור הארץ.
בנוסף לקרני הרנטגן הצפויות שמתלקחות מחזית החור השחור, הצוות גילה גם "הדים זוהרים" חזויים של אור רנטגן הנפלט מאחורי החור השחור, אך עדיין נראה מכדור הארץ מכיוון שהחור השחור מעוות את החלל- הזמן סביב עצמו.
תורת היחסות של איינשטיין מתארת גם אדוות ענק במרקם המרחב-זמן הנקראים גלי כבידה. גלים אלה נגרמים על ידי מיזוג של העצמים המאסיביים ביותר ביקום, כמו חורים שחורים וכוכבי נויטרונים.
באמצעות גלאי מיוחד בשם Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory (LIGO), פיסיקאים אישרו את קיומם של גלי כבידה בשנת 2015 והמשיכו לגלות עשרות דוגמאות אחרות של גלי כבידה בשנים שלאחר מכן, והוכיחו שאיינשטיין צודק שוב.
חקר גלי כבידה יכול לחשוף את סודותיהם של העצמים המסיביים והמרוחקים שפולטים אותם.
על ידי חקר גלי הכבידה הנפלטים מזוג חורים שחורים בינאריים המתנגשים באיטיות בשנת 2022, פיסיקאים אישרו שהעצמים המסיביים התנודדו - או הקדימו - במסלוליהם כשהם התקרבו זה לזה, בדיוק כפי שאיינשטיין חזה.
מדענים ראו שוב את תיאוריית הקדנציה של איינשטיין בפעולה על ידי חקר כוכב המקיף חור שחור סופר מסיבי במשך 27 שנים.
לאחר השלמת שני מסלולים מלאים סביב החור השחור, הכוכב החל "לרקוד" קדימה בצורה של רוזטה, במקום לנוע במסלול אליפטי קבוע. תנועה זו אישרה את תחזיתו של איינשטיין לפיה חפץ קטן במיוחד צריך להסתובב סביב חפץ ענק יחסית.
לא רק חורים שחורים מעוותים את המרחב-זמן סביבם, גם הקליפה הסופר-צפופה של כוכבים מתים יכולה לעשות זאת. בשנת 2020, פיזיקאים חקרו כיצד כוכב נויטרונים הקיף ננס לבן (שני סוגים של כוכבים מתים מתמוטטים) במהלך 20 השנים הקודמות וגילו סחיפה ארוכת טווח באופן שבו שני העצמים מקיפים זה את זה.
לטענת החוקרים, סחף זה נגרם כנראה על ידי אפקט שנקרא על ידי גרירת המסגרת, בעצם, הננס הלבן נמתח מספיק זמן כדי לשנות מעט את מסלולו של כוכב הנייטרונים לאורך זמן. זה שוב מאשר את התחזיות של תורת היחסות של איינשטיין.
לפי איינשטיין, אם עצם מסיבי מספיק, הוא אמור לעוות את המרחב-זמן בצורה כזו שאור מרוחק הנפלט מאחורי העצם ייראה מוגדל (כפי שניתן לראות מכדור הארץ).
אפקט זה נקרא עדשת כבידה והוא נמצא בשימוש נרחב להגדלת עצמים ביקום העמוק. ידוע כי תמונת השדה העמוק הראשונה של טלסקופ החלל ג'יימס ווב השתמשה באפקט עדשת הכבידה של צביר גלקסיות במרחק של 4,6 מיליארד שנות אור כדי להגדיל מאוד את האור מגלקסיות במרחק של יותר מ-13 מיליארד שנות אור.
צורה אחת של עדשות כבידה היא כה בהירה שפיזיקאים לא יכלו שלא לקרוא לה על שם איינשטיין. כאשר אור מעצם מרוחק מתעצם להילה מושלמת סביב עצם מאסיבי בחזית, מדענים קוראים לזה "טבעת איינשטיין".
העצמים המדהימים הללו קיימים בכל החלל וצלמו על ידי אסטרונומים ומדענים חובבים כאחד.
כאשר האור עובר ביקום, אורך הגל שלו משתנה ונמתח בכמה דרכים שונות המכונה הסטה לאדום. הסוג המפורסם ביותר של הסטה לאדום קשור להתפשטות היקום (איינשטיין הציע מספר שנקרא הקבוע הקוסמולוגי כדי להסביר את ההתפשטות הנראית לעין במשוואות האחרות שלו).
עם זאת, איינשטיין גם חזה סוג של "הסטה לאדום כבידה" המתרחשת כאשר האור מאבד אנרגיה בדרך משקע במרחב בזמן שנוצר על ידי עצמים מסיביים כמו גלקסיות. בשנת 2011, מחקר של אור ממאות אלפי גלקסיות רחוקות הוכיח שאכן קיימת היסט לאדום כבידתי, בדיוק כפי שאיינשטיין חזה.
נראה שהתיאוריות של איינשטיין מתקיימות גם בתחום הקוונטי. תורת היחסות מניחה שמהירות האור בוואקום קבועה, מה שאומר שהחלל צריך להיראות אותו הדבר מכל הצדדים. בשנת 2015, חוקרים הוכיחו שהאפקט הזה תקף אפילו בקנה מידה קטן ביותר, כאשר הם מדדו את האנרגיה של שני אלקטרונים הנעים בכיוונים שונים סביב גרעין האטום.
הפרש האנרגיה בין האלקטרונים נשאר קבוע ללא קשר לאיזה כיוון הם נעים, מה שמאשר חלק זה בתיאוריה של איינשטיין.
בתופעה הנקראת הסתבכות קוונטית, חלקיקים מסתבכים יכולים לכאורה לתקשר זה עם זה על פני מרחקים עצומים מהר יותר ממהירות האור, ו"לבחור" מצב לגור בו רק לאחר שנמדדו. איינשטיין שנא את התופעה הזו, כינה אותה "האפקט הנורא ממרחק", והתעקש ששום אפקט לא יכול לנוע מהר יותר מהאור, ולעצמים יש מצב בין אם אנו מודדים אותם או לא.
אבל בניסוי רחב היקף ועולמי שבו נמדדו מיליוני חלקיקים סבוכים ברחבי העולם, גילו החוקרים כי נראה שהחלקיקים בוחרים מצב רק ברגע שהם נמדדים, ולא לפני כן.
"הראינו שתפיסת העולם של איינשטיין... שבה לדברים יש תכונות בין אם אתה מתבונן בהם ובין אם לא, ושום השפעה לא נעה מהר יותר מהאור, לא יכולה להיות נכונה - לפחות אחד מהדברים האלה חייב להיות שקרי", אמר המחבר. מחקר של מורגן מיטשל, פרופסור לאופטיקה קוונטית במכון למדעי הפוטונים בספרד, בראיון למגזין Live Science ב-2018.
מעניין גם:
השאירו תגובה