שלום רב,

ברצוני לשאול שאלה באשר לאפשרות כיליונו של חומר, באשר הוא חומר, בקוסמוס. 

הבנתי היא שלא קיימת אפשרות לכיליון מוחלט של חומר.

גם פיצוץ אדיר מימדים, כמו סופר נובה, ואף המפץ הגדול בעצמו, אינם גורסים כיליון של חומר.

חומר יכול להפוך לאנרגיה, ובמקרים מסוימים, ייתכן כי אנרגיה תהפוך לחומר.

כמובן שהמסה עצמה תעבור טרנספורמציות בעקבות שינויים כגון פיצוצים רבי עוצמה, וחלקה יהפוך לאנרגיה.

כאשר אנו מחשבים את כלל ה"יש" בקוסמוס, או ביחידות של מסה או ביחידות של אנרגיה, אנו מגיעים למסקנה כי מאז המפץ הגדול ועד היום לא היה שינוי בכמות הכוללת. 

היו רק שינויים בהרכב היחסי של מסה ואנרגיה, וכן היו טרנספורמציות רבות בהרכב המסה וצורותיה.

דבר זה, להבנתי, הינו חוק שימור האנרגיה/מסה.

ברצוני לשאול האם הנחה זו שלי, הזכורה לי מימי כתלמיד בביה"ס ומידע כללי, אכן נכונה. 

כמו כן, ברצוני לשאול האם תופעות כגון חורים שחורים, תופעות שניתן לומר כי בהקשר אליהן רב הנסתר על הגלוי, מטילות ספק מסוים בהנחה זו. 

כמו כן, ברצוני לשאול האם אנטי חומר גם כן שם בספק מסוים את ההנחה שציינתי.

תודה מראש, ובכבוד רב,

אלכס בוקסר.

שלום אלכס

אתה כמובן צודק שעל פי הבנתנו כיום, מסה ואנרגיה הן שתי פנים של מהות אחת - מסה/אנרגיה ולכן כל דיון בשימור מכוון תמיד לסכום של שני הגדלים הפיזיקליים האלה. הם כידוע קשורים זה לזה בנוסחתו המפורסמת של איינשטיין  E=mc^2.

השורה התחתונה בתשובה לשאלותיך בקוסמולוגיה המקובלת כיום הינה שאין תשובה ברורה שמקובלת על הכול.

באופן קצת יותר פרטני אפשר לומר את הדברים הבאים:

1. אם העולם המוכר לנו בתצפיות הוא אינסופי (במרחב) אז כמות המסה/אנרגיה שבו היא גם כן אינסופית, ולכן אולי אין כלל משמעות לחוק שימור מסה/אנרגיה גלובלי.

2. לחוקי שימור יכולה להיות משמעות רק במערכת סגורה. כל נפח בעל ממדים סופיים ביקום הוא מערכת פתוחה, בוודאי למעבר של קרינה אבל גם לגבי תנועות של מסות, לכן חוק שימור מסה/אנרגיה מדויק בוודאי לא יכול להתקיים בו.

3. לעתים קרובות, מדברים על צפיפות ממוצעת של מסה/אנרגיה, דהיינו, על כמות המסה/אנרגיה שמוכלת בממוצע ביחידת נפח במרחב. על פי התפישות המקובלות היום, ביקום מתפשט הצפיפות הממוצעת של מסה/אנרגיה אינה נשמרת אלא קטנה עם הזמן.

4. בתופעת החורים השחורים, כדבריך, רב הנסתר על הגלוי. עם זאת, חור שחור איננו נתפש בדרך כלל כאיון של מסה/אנרגיה, אלא כמצב קיום אחר של המהות הזאת.

5. מצד חוקי הקיום והשימור, אנטי-חומר זהה לחלוטין לחומר ולכן כל מה שניתן (או לא ניתן) להגיד על חומר, ניתן או לא ניתן להגיד גם על אנטי חומר.  בפרט, כפי שבוודאי ידוע לך, מפגש של חומר ואנטי חומר מביא לאיון של שניהם וליצירת אנרגיה (קרינה) שכמותה שווה לסכום המסות של החומר והאנטי-חומר (שוב על פי נוסחת איינשטיין).

אני מקווה שיש בתשובה זאת מענה כלשהו לשאלותיך, אולם מרחבי האינטרנט פרושים בפניך למצוא ולחקור גישות שונות ומשונות לבעיות שהעלית.

בברכה

אליה ליבוביץ

פרופ' אליה ליבוביץ
אסטרופיסיקה
אוניברסיטת תל אביב