הפיסיקה בימינו מתחילה להתקרב לאמונה

פרופ' ישראל לויליכט

גיליון מס' 11 - סיון תשע"ה - 6/15

פרופ' ישראל לויליכט, גמלאי המחלקה לפיסיקה באוניברסיטת בר אילן

אמר רבי יצחק משל לאחד שהיה עובר ממקום למקום, וראה בירה אחת דולקת אמר תאמר שהבירה זו בלא מנהיג, הציץ עליו בעל הבירה, אמר לו אני הוא בעל הבירה. כך לפי שהיה אבינו אברהם אומר תאמר שהעולם הזה בלא מנהיג, הציץ עליו הקב"ה ואמר לו אני הוא בעל העולם. (בראשית רבה פרשת לך)

רבים וטובים עוסקים מזה מאות שנים ביחסי הגומלין שבין המדע לאמונה בכוח עליון. מספר הדעות השונות בנושא זה הוא גדול מאוד, אך אפשר לחלק אותן לדעתי באופן גס לארבע קבוצות. הקבוצה הראשונה טוענת שמאחר ותיאוריה מוגדרת כתיאוריה מדעית רק אם היא תיאוריה שאפשר להפריך אותה או לאושש אותה ומאחד שהמדע אינו יכול לאושש או להפריך את קיומו של אלוהים, הדיון באלוהים לא מעניין מבחינה מדעית, הוא מעניין מבחינה פילוסופית או תאולוגית בלבד. הקבוצה השנייה סבורה שכול מה שהוא מחוץ לכוחות או לחוקים שידועים למדע (היום או בעתיד הנראה לעין) אינו קיים כנראה בכלל. אלוהים הוא ישות שנמצאת מעל הכול, נמצאת בוודאי מחוץ לחוקי הטבע. סביר מאוד להניח על כן שהוא אינו קיים בכלל. קבוצה שלישית של הוגים סבורה שאפשר להוכיח ממש את קיומו של אלוהים מבחינה לוגית מדעית, והקבוצה הרביעית סבורה שלמרות שלמדע אין הוכחה כזו, המדע תומך בצורה זו או אחרת באמונה בכוח עליון, שניתן לקרוא לו אלוהים.

בשני עניינים הייתה הסכמה כללית בין הקבוצות השונות:
1) יש הבדל מתודולוגי בין דת ומדע: המדע מבסס את מסקנותיו על ניסויים במעבדה, בעוד שהדתות השונות מתבססות על אמונות שאין להן בסיס אמפירי. תאוריה מדעית ניתנת להפרכה או לאישוש באמצעות ניסויים במעבדה או תצפיות אסטרונומיות, בעוד שתאוריה אמונית אינה ניתנת להפרכה או לאישוש באמצעים כאלה. 2) הבדל מהותי בין דת ומדע: רוב המדענים סבורים שהכול (היקום וחוקיו) נוצר במקרה והתפתח על פי תורה אבולוציונית ניאו-דרווינסטית, בעוד שרוב התיאולוגים סבורים שהכול (היקום וחוקיו) נברא על ידי ישות עליונה, בכוונה תחילה להגשמת מטרה מסוימת.

לאחרונה נראה שחלו שינויים משמעותיים בהבדלים הללו שבין אמונה ומדע. השינויים האלו נובעים מסיבות מתודולוגיות ומסיבות מהותיות. להלן אנסה לתאר בצורה תמציתית את אופיים של השינויים האלו על רקע ההתפתחות המדעית בכלל, ובמאה השנים האחרונות בפרט.

האבות המייסדים של המדע המודרני במאה ה17 וה18 היו נוצרים מאמינים. החשובים שבהם היו גליליאו גליליי, יוהאנס קפלר, רנה דקארט, אייזיק ניוטון, וגוטפריד לייבניץ. אייזיק ניוטון שהיה מגדולי המדענים בכל הזמנים, עסק במקביל למחקריו המדעיים גם בחקר מידותיהם של בתי המקדש, מתוך אמונה שחוקי הטבע ו"האמת האלוהית" מוצפנים בתבנית בית המקדש ובפרופורציות שבין חלקיו השונים. הוא אף חישב את קץ העולם על פי פסוקים מספר דניאל. האמונה החד משמעית הזו באלוהים שאפיינה את המדענים במאה ה17 החלה להיחלש בעקבות המהפכה הצרפתית, המהפכה התעשייתית וההצלחה האדירה של המדע במאה ה-18 ובמאה ה-19. ההרגשה הייתה שהמדע מסוגל לפתור כל בעיה, בתנאי שהכנסייה לא תגביל את חופש המחשבה והמחקר. רבים מן המדענים החלו לאמץ השקפת עולם אתאיסטית. המגמה הזו התחזקה אחרי פרסום תורת האבולוציה של דרווין, שנתנה את ההרגשה שהמדע מסביר לא רק את הפיסיקה והכימיה אלא גם את הביולוגיה ומדעי החיים.

בסוף המאה ה19 כבר התייחסו מרבית המדענים לעולם ולכל אשר בו כאל מערכת מטריאליסטית, שפועלת בצורה מכנית כמו שעון. הם ראו במדע את חזות הכל והתייחסו למושגים שמחוץ למדע בביטול או בזלזול. סטיב ויינברג (חתן פרס נובל בפיסיקה לשנת 1979) כתב בשנת 1977 את המשפט המקומם והיהיר הבא: "ככל שאנו מבינים יותר את היקום ותכונותיו, היקום נראה לנו יותר ויותר כחסר סיבה וחסר תכלית". האמירה הזו של ויינברג היא אמירה קשה לעיכול לכל אדם באשר הוא. היא אומרת בעצם שאין משמעות לשום דבר בחיים האישיים, בחיים הציבוריים וביקום כולו. אם היא נכונה הרי שכל מה שעשה האדם בעבר וכל מה שיעשה בעתיד הוא לשווא מבחינה אובייקטיבית. התחושה שלנו שיש סיבה ומשמעות למה שאנו עושים, חשים או צופים היא סובייקטיבית בלבד על פי ויינברג. סטיב ויינברג הוא פיסיקאי חשוב, אבל בכל זאת רבים מאוד מעמיתיו חולקים על האמירה שלו ומתבטאים בארבעים השנים האחרונות בצורה הפוכה לחלוטין. הם סבורים שהמדע המודרני נותן דווקא את ההרגשה שהיקום תוכנן בקפדנות רבה על ידי כוח עליון. ידועות למשל אמרותיהם של פיסיקאים חשובים בעניין מטרת היקום. רוג'ר פנרוז:"הייתי אומר שיש מטרה ליקום, הוא אינו נמצא שם במקרה". פרימן דייסון: "איני מרגיש זר ביקום הזה. ככל שאני בוחן את היקום ואת פרטי הארכיטקטורה שלו יותר, אני מוצא הוכחות נוספות שהיקום במובן מסוים היה חייב לדעת שאנו נבוא"

ניצני ההתקרבות לעבר השקפת עולם אמונית החלו לעניות דעתי להניץ כבר במאה ה19. אבל רק במאה ה20 עם פיתוח תורות היחסות, תורת הקוונטים, האסטרופיזיקה והקוסמולוגיה חלה התפתחות משמעותית מאוד בנידון. שנת 1917 היא שנת ציון חשובה. בשנה זו השתמש איינשטיין לראשונה בתורת היחסות הכללית שלו לבניית מודל שמתאר את תכונותיו של היקום. המשוואות במודל שהוא בנה ניבאו שהיקום מתכווץ כפונקציה של הזמן. התחזית הזו נראתה לו מוזרה מאוד בגלל שלא ידע אז על שום תצפית או תחזית מדעית שתמכה בה. הדעה המקובלת על כול המדענים החל מימיו של אריסטו (המאה הרביעית לפני הספירה), הייתה שהיקום הוא קדמון וסטטי. הוא ציפה על כן שתאוריה המתבססת על תורת היחסות שלו תתיישב עם הדעה הזו. על רקע זה "תיקן" איינשטיין את המשוואות שלו והוסיף למשוואות קבוע שרירותי (שנקרא בשם "הקבוע הקוסמולוגי"). המודל שהתקבל לאחר התיקון הציע יקום סטטי קדמון כמצופה.

בתוך שנים ספורות הכול השתנה. בשנת 1922 פיתח המתמטיקאי הרוסי, אלכסנדר פרידמן (Alexander Friedmann), מודל שמשתמש בתורת היחסות הכללית בלי התיקון הנ"ל ומצא שמלבד האפשרות של התכווצות היקום קיימת גם האפשרות של התנפחותו. זהו מצב בו מרכיבי היקום מתפשטים לכל עבר כמו צימוקים בתוך עוגה שתופחת בזמן האפייה. מאוחר יותר בשנת 1927 פיתח הכומר-הפיסיקאי ג'ורג' למטר (Georges Lemaître) מודל של יקום דינמי שמתפשט לכל עבר. המודל התבסס על תורת היחסות הכללית "המתוקנת", ותוצאות ראשוניות של תצפיות אסטרונומיות שהצביעו על התרחקות של כוכבים. בשנת 1931 ניתח למטר את המודל הזה באופן לוגי, והציע יקום שהתחיל מגוף קטן מאוד מאוד, שהוא קרא לו בשם "האטום הקדמוני שהתפוצץ ברגע הבריאה". המחקרים האלו הזה נדחו בתחילה על הסף ע"י איינשטיין והקהילה המדעית כולה, אך התקבלו אחר כך כמעניינים וחשובים עד מאוד. איינשטיין עצמו התחרט על התנגדותו להתפשטות היקום ואמר שהתיקון שעשה למשוואות שלו, הוא הטעות הגדולה ביותר שעשה בקריירה שלו.

היה זה הצוות בראשותו של האסטרונום האמריקאי אדווין האבל (Edwin Hubble) ששכנע את הקהילה המדעית שהיקום אכן מתפשט לכל עבר. תצפיות אסטרונומיות ממושכות וקפדניות מאוד שנעשו על ידם, הצביעו על כך שהיקום אינו סטטי אלא מתפשט לכל עבר. כל כוכב מתרחק משאר הכוכבים וככל שהכוכב רחוק יותר מנקודת התצפית, הוא מתרחק ממנה מהר יותר. בנוסף על כך השתכנעו המדענים מן השיקול הלוגי של למטר: אם ננוע על ציר הזמן לאחור, נקבל שנפח היקום היה קטן יותר בעבר הקרוב וקטן עוד יותר בעבר הרחוק. בסופו של דבר אם נמשיך בשיקול הלוגי הזה, נגיע למסקנה שנפח היקום היה בראשיתו של תהליך ההתפשטות בגודל נקודתי. הקהילה המדעית הבינה לאחר כ-2300 שנה, בהן נתפס היקום כסטטי וקדמון, שהיקום דינמי ויש לו ראשית. הבנה זו אין בה הסכמה עם האמונה בקיומו של כוח עליון שברא את היקום, אבל אין ספק שזו מהפכה בהבנת תולדות היקום. תולדות היקום מתארים, לאחר המהפכה הזו, משהו שדומה באופן עקרוני למה שנכתב בפסוקים הראשונים של ספר בראשית.

על פי התיאוריה הזו נוצר היקום מאי יציבות קוונטית שגרמה באירוע פתאומי להתנפחות מהירה וכבירה מאוד מאוד של משהו זעיר עד מאוד (שגודלו קטן מזה של אטום בודד). האירוע הזה, שקיבל את הכינוי "המפץ הגדול", יצר ישויות חדשות לגמרי שלא היו קיימות כלל לפני כן : זמן, מרחב, ואנרגיה (או מסה שהיא שוות ערך לאנרגיה). נראה לכאורה שניתן להסיק מתיאוריה זו שהיקום נוצר משום דבר או כפי שאומרים המונותיאיסטים נברא "יש מאיין". מסקנה כזו היא בלתי אפשרית לכאורה מבחינה מדעית, אולם יש מדענים שטוענים שמסקנה כזו אפשרית בכל זאת. הם סבורים שבגלל עיקרון אי הוודאות של הייזנברג בתורת הקוונטים, היקום (או מה שהיה לפני שהיה יקום) מלא באי- יציבויות קוונטיות (quantum fluctuations). המצב הזה נקרא גם בשם ואקום קוונטי (quantum vacuum). או האנרגיה של נקודת האפס (zero point energy) שקיים ללא סיבה. תיאוריה שמשתמשת בתורת המיתרים, שהיא תיאוריה מודרנית יותר מתורת הקוונטים שמנסה לאחד את תורת היחסות הכללית ותורת הקוונטים, מצליחה להסביר את המפץ הגדול ואת תהליכי ההתפתחות של היקום.

לא מעט פיסיקאים תיאורטיים חשובים מסבירים בדרך כזו או דומה לזו את האירוע של המפץ הגדול כפרי המקרה, ושוללים לכאורה את האפשרות של קיום כוח עליון, מכול וכול. ידוע למשל הספר "A Universe from Nothing" ("יקום משום דבר"), של לורנס קראוס(Lawrence Krauss). בספר זה טוען קראוס שהמקריות האונטולוגית בתורת הקוונטים חשובה מאוד, לא רק בקשר לתופעות מיקרוסקופיות שקורות בחלקיקים אטומיים, אלא גם ביחס לעצם ההתרחשות של המפץ הגדול והיקום. עמיתים רבים של קראוס חולקים עליו, הפיסיקאי-פילוסוף דויד אלברט (David Albert) למשל, מבקר את הספר של קראוס וטוען טוען שעצם הימצאותן של אי-היציבויות הקוונטיות הוא "דבר" ולא "שום דבר". מה שקרה אם כן ביצירת המפץ הגדול הוא שינוי מצב, ממצב של אי-יציבויות קוונטיות וקיום תורת הקוונטים למצב של המפץ גדול. לאחר וויכוח עם אלברט, הודה קראוס שאי-יציבות קוונטית היא אכן "דבר" והסיבה שהוא קרא לה בשם "שום דבר" היא שאי-היציבויות הקוונטיות שקיימות גם בריק אולטימטיבי נחשבות בלשון העם ל"שום דבר" מבחינה פרקטית ולכן הרשה לעצמו לקרוא להן בשם "שום דבר". בספר הפופולרי שכתב. נראה אם כן שקראוס הוא בעצם דאיסט שמאמין שאיזו שהיא ישות בראה את היקום ונתקה ממנו כל מגע לאחר הבריאה.

כדאי לציין כאן שהאסטרופיסיקאי האמריקני החשוב ברנרד היש (Bernard Haish), שמכיר היטב את הנושא של אי-היציבויות הקוונטיות, אינו מתייחס אליהן כאל "שום דבר" אלא קורא להן בשם "אלוהים" (God) בזכות היותן המהות היחידה שהייתה קיימת לפני "המפץ הגדול", והמהות היחידה שממנה נוצר כנראה היקום על פי תורת הקוונטים. הוא כתב שני ספרים בהם הוא מסביר את האמפטיה שלו לאמונה בכוח עליון ואת החשיבות הרבה שהוא מייחס לאי-היציבויות הקוונטיות כבסיס לכול דבר ביקום.

מטעמים מובנים, לא יתוארו במאמר זה פרטיה של תורת הקוונטים, אבל אומר בכל זאת כמה משפטים על התורה הזו, בגלל שהיא הבסיס לטענה שאי היציבויות הקוונטיות היו קיימות גם לפני "המפץ הגדול", ובגלל שאחת מן הפרשנויות שלה קרובה להשקפת עולם רוחנית, אמונית. כדאי לשים לב שנכתבו עשרות אם לא מאות מאמרים שקושרים את תורת הקוונטים, לרפואה, לפסיכולוגיה, לסוציולוגיה, לכלכלה ודת. רובם ככולם אינם רציניים מלבד כמה מאמרים בודדים. להלן אסכם את העקרונות העיקריים של תורת הקוונטים באמצעות מספר יסודות פשוטים:

יסוד 1: כל חלקיק הוא גל. כל גל הוא חלקיק
ליסוד זה קוראים לעתים תכופות "עקרון הדואליזם (הכפילות) של חלקיקים וגלים". בניגוד לפיזיקה קלאסית המבדילה בין חלקיקים לגלים, בפיזיקה הקוונטית קיים רק סוג אחד של עצמים. סוג זה משלב תכונות גלים (התאבכות, עקיפה, אי-מוגדרות מידות) עם תכונות חלקיקים.

יסוד 2: מצבים קוונטיים מובדלים
עצם קוונטי (מונח נפוץ יותר הוא "חלקיק קוונטי"), קיים במצב המתאפיין בערכים מסוימים של אנרגיה, תנע, מומנט מגנטי ועוד. מצב החלקיק הקוונטי יכול להשתנות, אך השינוי לעולם לא יהיה רציף אלא יתבצע ב"מנות" או קפיצות. זאת אומרת, אנרגיה התחלתית יכולה להשתנות לאנרגיה סופית, אבל בשינוי זה אין ערכי ביניים.

יסוד 3: לא ניתן לקבוע ערך אלא רק את ההסתברות שלו.
בפיזיקה קלאסית ניתן תמיד (לפחות, ברמת העיקרון) לקבוע מיקום, מהירות, כיוון תנועה ופרמטרים אחרים של גוף. בפיזיקה קוונטית הדבר היחיד שניתן לקבוע הוא הסתברות ההימצאות במקום מסוים, הסתברות ההימצאות במצב אנרגטי מסוים וכד'. אנחנו לא יכולים לדעת איפה נמצא חלקיק קוונטי, לא בגלל בעיות במכשור או מגבלות טכניות אחרות, הדבר איננו אפשרי מבחינה עקרונית.

יסוד 4: הצפייה משפיעה על הנצפה
עצם העובדה שאנחנו צופים בחלקיק קוונטי בכל דרך שהיא, משפיעה על הנצפה ומשנה אותו. על כן, לא ניתן לקבוע במדויק תכונות חלקיק קוונטי אלא רק את תכונות החלקיק הקוונטי המושפע. תכונות אלה שונות מתכונות החלקיק הלא-מושפע, אך לא ניתן לדעת, כיצד השתנו ולא ניתן "לתקן" את השינוי.

יסוד 5: שני חלקיקים קוונטיים משפיעים אחד על השני גם כאשר המרחק שביניהם גדול
בפיזיקה קלאסית חלקיק צריך "לגעת" בחלקיק אחר בשביל להשפיע עליו. גם אינטראקציות מגנטיות, חשמליות או גרביטציוניות מוסברות בפיזיקה קלאסית באמצעות חלקיקים קטנים המשמשים מתווכים. בפיזיקה קוונטית החלקיקים משפיעים זה על זה גם בלי מגע ישיר של חלקיקים מתווכים.

יסוד 6: כל הסתברויות נלקחות בחשבון.
ניתן להביע את היסוד בצורה עוד יותר פרדוקסאלית: כל מצב קוונטי שאיננו אסור, מתממש.

תורת הקוונטים היא תיאוריה הסתברותית, כך שבמקום לתאר בוודאות היכן נמצא חלקיק מסוים בזמן מסוים, התיאוריה מציעה רק את ההסתברות למצוא את החלקיק במקום כלשהו. הדרך הנכונה לתאר מערכת לפי תורת הקוונטים הינה באמצעות פונקציה שנקראת בשם: "פונקציית גל", שממנה אפשר לחלץ את ההסתברות. תיאור החלקיקים באמצעות פונקציות גל, מוביל לתופעות מעניינות וייחודיות שנולדות מהתאבכות של פונקציות הגל. כל חלקיק אטומי מתנהג לפעמים כמו גל ולפעמים הוא מתנהג כמו חלקיק. ההתנהגות נקבעת בהתאם לאופייה של המדידה.

עיקרון בסיסי וחשוב ביותר בתורת הקוונטים הוא עיקרון אי הוודאות של הייזנברג. העיקרון קובע שבאופן עקרוני אי אפשר לדעת גם את המיקום וגם את התנע (מכפלת המסה במהירות) של החלקיק בדיוק מקסימלי. שיפור בדיוק של ידיעת מיקום החלקיק, מגדיל את אי הדיוק בידיעת התנע שלו. כמו כן אי אפשר לדעת גם את האנרגיה או תדירות התנודות (שהיא פרופורציונית לאנרגיה) של החלקיק הקוונטי בשעון אטומי, וגם את הזמן שמורה השעון בדיוק מקסימלי. שיפור הדיוק בידיעת אנרגית החלקיק מגדיל את אי הדיוק בידיעת הזמן שמורה השעון האטומי.

מתוך העיקרון הבסיסי הזה נובע שריקנות מוחלטת אינה אפשרית בטבע. במקום שאמור להיות ואקום מוחלט מופיעים ונעלמים זוגות של חלקיקים קוונטיים שמבטלים אחד את השני במהירות גבוהה עד מאוד. היקום או מה שהיה לפני שנוצר היקום, מלא בחלקיקים כאלה ולתופעה קוראים בשם: אי-יציבויות קוונטיות (quantum fluctuations). משמעות הדבר היא, שיש סיכוי (קטן מאוד מאוד) שתופיע פתאום אי-יציבות קוונטית גדולה עד כדי כך שיקום חדש יווצר ממנה.

תורת הקוונטים (שנקראת גם "מכניקת הקוונטים") מנבאת את תוצאות הניסויים בדיוק רב מאוד. (טוב יותר מכל תורה אחרת במדע), הבעיה שיש בתורה הזו היא שקשה מאוד מאוד להבין אותה מבחינה לוגית אינטואיטיבית. טובי הפיסיקאים וטובי הפילוסופים מנסים כבר למעלה ממאה שנים להבין אותה או לפרש אותה, אך עדיין לא הושגה הסכמה כללית ביניהם, ביחס לפרשנות ולתובנה הפילוסופיות שלה. להלן אתייחס לפרשנות קופנהגן שהיא הפרשנות הוותיקה ביותר והנפוצה ביותר.

פרשנות קופנהגן משויכת לפיזיקאי הדני הנודע, נילס בוהר ותלמידיו (אשר מקום מושבם היה בעיר קופנהגן שבדנמרק). על פי פרשנות זו, גדלים פיזיקליים קיימים ומוגדרים היטב, רק לאחר שנמדדו בפועל על ידי מערכת מדידה מוגדרת היטב. כלומר, גודל פיזיקלי כלשהו נקבע רק בעת ביצוע המדידה, וקביעה זו היא אקראית. הפרשנות הזו גורסת כי לצופה ישנו תפקיד מכריע בקביעת הגדרות תוצאת הניסוי. הצופה יכול באורח שרירותי לקבוע אם אלקטרון הוא גל או חלקיק בכפוף לאופי הניסוי שאותו הוא מחליט לבצע. לפני המדידה האלקטרון נמצא במצב שהוא סופרפוזיציה של כל המצבים האפשריים, בצירוף ההסתברות למדוד כל מצב. אחרי המדידה האלקטרון נמצא במצב מוגדר (המצב בו הוא נמדד) ונשאר במצב זה.

על פי פרשנות קופנהגן אין לחלקיק לפני המדידה מצב מוגדר אלא פונקציית גל . זהו מצב קוונטי שמתאר את התוצאות האפשריות במדידה בצירוף ההסתברות לקבל אותן. רק בעת המדידה עצמה מתרחשת "קריסה" ואז יש לחלקיק מצב פיזיקלי מוגדר שהוא אחת מן התוצאות האפשריות. "קריסה" זו וקביעת המצב שאליו קורסת פונקציית הגל מתרחשת באופן אקראי לחלוטין, כאשר ההסתברות לקרוס למצב מסוים עומדת ביחס ישיר לריבוע הערך המוחלט של אמפליטודת המצב המסוים בפונקציית הגל.

"קריסת פונקציית הגל" שמתרחשת בעת המדידה, שהיא חלק חשוב בהתאמת פרשנות קופנהגן למציאות, לא קיימת בפורמליזם של תורת הקוונטים מאחר שהמשוואה הראשית של תורה זו (משוואת שרדינגר) היא רציפה לחלוטין ואין בה שום שינוי פתאומי (קריסה של פונקציית הגל בעת המדידה). עובדה זו מהווה את אחת מן הסיבות העיקריות לבעייתיות של פרשנות קופנהגן ולהיותה שנויה במחלוקת.

פרשנות קופנהגן הולידה תת-פרשנויות פילוסופיות רבות, שהולידו בתורן מאמרים וספרים רבים. לענייננו מעניינת תת-פרשנות פילוסופית אחת שבין דובריה נמנו יוג'ין ויגנר (Eugene Wigner) חתן פרס נובל לפיסיקה 1963, המתמטיקאי-פיסיקאי הנודע, ג'ון פון נוימן (John Von Neuman), סיר רודולף פאירלס (Rudolf Peirls) (מחשובי הפיסיקאים באירופה), ועוד רבים מטובי הפיסיקאים והפילוסופים. העניין הרב שמעוררת תת-הפרשנות חשוב לענייננו בגלל שהיא מערערת את ההשקפה המטריאליסטית שכופרת בחשיבות האובייקטיבית של התודעה (הנפש) של יצורים חושבים. ערעור ההשקפה המטריאליסטית הזו היא צעד חשוב לקראת השקפת עולם אמונית, שרואה בנפש האדם את "צלם אלוהים".

נושא אחר שמעורר עניין רב בקרב הקהילה המדעית שמעיד על התקרבות המדע המודרני לאמונה בכוח עליון, הוא צרוף המקרים המופלא של חוקי הטבע ותופעות הטבע שמאפשרים חיים על פני כדור הארץ.

בשנים האחרונות (בעיקר לאחר פרסום מאמרו של האסטרונום הבריטי ברנדון קרטר (Brandon Carter) בשנת 1974 בעניין צרוף המקרים הנ"ל, מצהירים מדענים רבים שאינם יכולים להימנע מלהתרשם שהיקום הוא כפי שהוא בגלל שחוקי הפיסיקה נוצרו מלכתחילה כך, שקיומם ורווחתם של יצורים חיים יהיה אפשרי. ההתרשמות הזו קרויה בשם "העיקרון האנתרופי" ((The Anthropic Principle או "הכיוונון האנתרופי העדין" (The Anthropic Fine Tuning), או "צירוף מקרים אנתרופי Anthropic Coincidence ) (.

במאמר זה אתייחס רק לעיקרון האנתרופי החלש שאומר פחות או יותר כך: "לו היו חוקי הטבע, או הקבועים הפיסיקליים, או תנאי ההתחלה של היקום שונים במקצת מאלו שקיימים היום, לא הייתה אפשרות קיום ליצורים חיים".

ההסתברות שיתקיים העיקרון האנתרופי הזה באופן מקרי היא קטנה מאוד ורבים רואים בו תמיכה בקיומו של כוח עליון שברא וכיוונן את היקום ואת כל אשר בו. קשה מאוד להתייחס לעיקרון הנ"ל כאל תופעה של צרוף מקרים בלבד, בגלל מספרם הרב של צירופי המקרים והעובדה שהסבירות למקריות של כמה מהם היא קטנה מעבר לכול דמיון.

דוגמאות מרשימות לכיוונון האנתרופי העדין:
א) יצירת גרעיני הפחמן: הגרעינים היחידים שנוצרו מיד אחר המפץ הגדול, הם גרעיני מימן וגרעיני הליום. ההסתברות ליצירת גרעין פחמן באמצעות תגובה גרעינית שקורית בהתנגשות של גרעיני הליום היא אפסית. הדרך היחידה ליצור גרעיני פחמן היא באמצעות התנגשות של שני גרעיני הליום שיוצרת תגובה גרעינית שתוצר שלה הוא גרעין בריליום. אם מיד לאחר ההתנגשות הזו יתנגש גרעין הליום שלישי עם גרעין הבריליום שנוצר בהתנגשות הראשונה, תהיה תגובה גרעינית נוספת שתיצור גרעין פחמן. אם מחשבים את הסיכוי שתהליך כזה יתרחש בפועל בתוככי כוכב כלשהו, מקבלים שהסיכוי לכך הוא אפסי ממש, אלא אם כן יש לגרעין הפחמן, אנרגיה ברמה של 7.892 מיליון וולט בדיוק !!. במקרה כזה נקבל שהתגובה הגרעינית Be + He -> C תהיה תגובת רזוננס שסיכוייה גדולים בהרבה הרבה יותר. פרד הויל (Fred Hoyle) בשנות החמישים של המאה הקודמת היה הראשון שחזה את קיומה של רמת אנרגיה כזו בגרעין הפחמן, והניסיון הראה שאכן יש רמת אנרגיה כזו ואכן יש תגובה גרעינית שהופכת שלושה גרעיני הליום לגרעין פחמן. לולא הייתה קיימת אנרגיה כזו בדיוק לא היה נוצר הפחמן, שהוא אבן היסוד של החיים.

ב) עוצמתו של ה"מפץ הגדול": אילו הייתה עוצמת ה"פיצוץ" ההתחלתי של המפץ הגדול גדולה יותר או קטנה יותר בשיעור של אחד חלקי 1060 , אז או שהיקום היה קורס אל תוך עצמו לאחר זמן קצר מדי, או שהיה מתפשט מהר מדי. בכל אחת משתי האפשרויות האלו, לא היה נוצר יקום שיש בו כוכבים סולידיים שמאפשרים היווצרות חיים.

ג) היחס שבין הכוח האלקטרומגנטי לכוח הגרביטציה: אילו היה היחס שבין הכוחות האלו גדול יותר בשיעור של אחד חלקי 1040 מכפי שהוא היום, היו נוצרים כוכבים קטנים בלבד, ואילו היה היחס בין הכוחות קטן יותר בשיעור כזה היו נוצרים כוכבים גדולים בלבד. ליצירה של יצורים חיים חשוב מאוד שיהיו גם כוכבים גדולים וגם כוכבים קטנים וזה אפשרי רק בתחום צר מאוד מאוד.

ד) הקבוע הקוסמולוגי: הקבוע הקוסמולוגי או צפיפות המסה ביקום הוא הדוגמה המרשימה ביותר לכיוונון אנתרופי עדין. הקבוע הקוסמולוגי הוא קבוע שהכניס אלברט איינשטיין בצורה מלאכותית למשוואות תורת היחסות הכללית שלו. איינשטיין התחרט על הכנסת הקבוע הזה אבל היום מקובל לחשוב שהוא חשוב מאוד וייתכן שניתן לקשר אותו לתופעות האנרגיה האפלה, אנרגיית נקודת האפס והמסה האפלה. חשוב לזכור שעל פי תורת הקוונטים, לחלל ריק לחלוטין שאפילו אין בו אטום אחד יש משקל או מסה. המסה הזו נקראת בשם המסה של נקודת האפס. כאשר מחשבים בעזרת תורת הקוונטים את צפיפות המסה של נקודת האפס של היקום (שנקרא בספרות המקצועית: "צפיפות מסת האפס" או "צפיפות אנרגית הוואקום" zero point mass density or vacuum energy density ")"(, מקבלים ערך של 1093 גרם לסמ"ק זהו ערך גדול מאוד מאוד שגודלו בלתי נתפס. הערך הנמדד של הצפיפות הנ"ל הוא 10-28 גרם לסמ"ק. יש לנו כאן מצב מביך ומוזר מאוד בו הערך המצופה באופן תיאורטי, גדול מן הערך הנמדד בכ-120 סדרי גודל. רבים מבחירי הפיסיקאים מתארים את המצב הזה כ"אי ההתאמה הגדולה ביותר שהייתה אי פעם בין הערך המצופה בתיאוריה ובין הערך הנמדד בניסיון, בהיסטוריה של הפיסיקה בפרט ובהיסטוריה של המדע בכלל". מאחר והקבוע הקוסמולוגי פרופורציוני לצפיפות המסה הנ"ל מובן שאי ההתאמה הנ"ל מתייחסת בהכרח גם לקבוע הקוסמולוגי ואי ההתאמה נקרא בשם: "הבעיה של הקבוע הקוסמולוגי" או בשם: "הקטסטרופה הקוסמית". חשוב מאוד לזכור שחישובים מראים שאילו היה הקבוע הקוסמולוגי גדול פי עשר או יותר מזה שנמדד בניסיון, החלקיקים שנוצרו בזמן המפץ הגדול היו מתפזרים לכל עבר במהירות כזאת שכוח הגרביטציה לא היה מצליח לגבש אותם לגלקסיות. מובן מאליו שאילו לא היו גלקסיות, לא היו כוכבים ובוודאי שלא היו חיים. הפיסיקאים מנסים להתמודד עם הבעיה המביכה הזו שנחשבת לאחת מן התעלומות הגדולות ביותר באסטרופיזיקה-קוסמולוגיה. רבים מהם סבורים שניתן לפתור את הבעיה הזו בעזרת הטענה שהחישוב הנ"ל מניח שהכוח היחיד שקיים הוא הכוח האלקטרו-מגנטי שהוא כוח חיובי בעוד שלמעשה קיים לפחות עוד כוח אחד נוסף, כוח הגרביטציה, שהוא כוח שלילי. אם שני הכוחות תורמים לקבוע הקוסמולוגי ערך שווה כמעט לחלוטין מבחינה אבסולוטית, הכוח האחד תורם תרומה חיובית והשני תורם תרומה שלילית, התרומות הכוללת תהיה קטנה מאוד מאוד כפי שנמצא בניסיון. במילים אחרות, הבעיה תיפטר אם נניח שיש כאן איזון מושלם כמעט בין התרומות של שני כוחות, האחד חיובי והשני שלילי. זהו כיוונון עדין מאוד של כוחות שיוצר איזון מושלם כמעט לגמרי (~ אחד חלקי 10119 !!! ) בין הכוחות.

יש עוד עשרות דוגמאות של חוקים ותופעות בטבע, שאילו היו שונים במקצת לא היו קיימים חיים ביקום.

איך אפשר להסביר את הכיוונון העדין של כוחות הטבע ותופעות הטבע ?
לדעת רוב המדענים יש רק שלוש אפשרויות להסביר את הכיוונון העדין:

1) תיאוריה מדעית חדשה לגמרי של חוקי הטבע שתסביר בין השאר גם את תופעות הכיוונון העדין וצירופי המקרים הנ"ל ואז הן תהיינה תופעות מחויבות המציאות.

2) בעצם אין יקום אחד בלבד, אלא יש מספר גדול עד מאוד של יקומים. אם אכן יש במציאות מספר אסטרונומי או אין סופי של יקומים, שלכל אחד יש חוקי קבע אחרים, אין זה פלא שאחד מן היקומים האלה הוא היקום שלנו שבו החוקים מאפשרים את יצירתם, קיומם והתפתחותם של מינים שונים של יצורים חיים. בני האדם שייכים למין המפותח ביותר בין המינים, ויש להם תודעה (רגשות ותבונה) מפותחת. זהו ההסבר האתיאיסטי לעיקרון האנתרופי.

3) כוח עליון שהוא מעל חוקי הטבע הוא שברא את "המפץ הגדול" יש מאין. הכוח העליון הזה הוא שיצר בזמן יצירת "המפץ הגדול" גוף נקודתי לוהט עד אין שיעור. המרחב, הזמן, המסה-אנרגיה, חוקי הטבע והאבולוציה נבראו יחד עם הגוף הנקודתי הזה, ומרכיבי היקום שנוצרו בעקבות "המפץ הגדול" עברו במהלך השנים תהליכים טבעיים ואבולוציוניים שונים בכפוף לחוקי הטבע הנ"ל, עד שבסופו של דבר לאחר 13.7 מיליארד שנים התקבל היקום שלנו. חוקי הטבע כוונו על ידי הכוח העליון כך שיצורים חיים יוכלו להיווצר ביקום הזה ולחיות בו בקלות יחסית.

בקשר לאפשרות הראשונה יש לומר שהפיסיקאים מדברים באמת הרבה על תיאוריה שתסביר כל דבר בעזרת נוסחה אחת או שתיים, וכוונתם היא בעצם לתיאוריה שתאחד את כל התיאוריות הפיסיקליות כגון תורת היחסות הכללית ותורת הקוונטים, אבל אין עדיין תיאוריה כזו וגם אם תהיה, היא לא תסביר כנראה מדוע הכוחות השונים הם בדיוק כאלו שמאפשרים את הקיום של חיים ביקום.

האפשרות השנייה היא התשובה הנפוצה בקרב המדענים שמרגישים לא בנוח עם הכיוונון העדין מאוד של חוקי הטבע ביקום, היא התיאוריה של היקומים הרבים או היקומים המקבילים.

הרעיון של יקומים מרובים הוצע לראשונה ב1957 על ידי סטודנט לתואר שלישי בתורת הקוונטים בשם הוגו אוורט (Hugh Everett) הרעיון המוזר הזה של אין סוף יקומים התקבל בזלזול על ידי קהילת הפיסיקאים, אך בגלל סיבות שונות יותר ויותר פיסיקאים חשובים מאמינים בו לאחרונה. בקשר לאפשרות הזאת יש לומר שתורת הקוונטים מאפשרת את קיומם במקביל של יקומים רבים ותורת המיתרים מנבאת שיש אפשרות שמספרם הוא 10⁵⁰⁰ (עשר בחזקת חמש מאות !!) כאשר לכול אחד מהם יכולים להיות כוחות וקבועי כוח שונים. הבעיה הגדולה עם התיאוריה של יקומים מרובים היא שזו תיאוריה שלא ניתנת לאישוש או הפרכה ניסויית, וככול הנראה גם בעתיד הנראה לעין כך יהיו פני הדברים. המבקרים של תיאורית היקומים המרובים עוקצים את האתאיסטים ואומרים: "אתם שפוסלים את קיומו של כוח עליון שתכנן וברא את היקום בגלל שאי אפשר לאושש או להפריך את הרעיון הזה בניסיון, מאמינים בעצמכם ברעיון (יקומים רבים) שאי אפשר לאושש אותו או להפריך אותו בניסיון".

האם תיאוריות שמדברות על 11 ממדים ומספר קולוסלי של יקומים, יכולות עדיין להיחשב פיסיקה או שהן חלק מאמונה חילונית אבסטרקטית שצריכה להיות מחוץ לפיסיקה? מתברר שהן נחשבות לרציניות ביותר בקרב חוג רחב של פיסיקאים חשובים. למרות כל המוזרויות האלו. המדע מסרב עדיין להודות בפה מלא שצורת החשיבה החדשה שלו מתקרבת לאמונה בכוח עליון.

ראינו אם כן שמגמת ההתקרבות של המדע לאמונה מתבטאת בדברים הבאים : 1) יש ראשית ליקום שנוצר כתוצאה של "המפץ הגדול". שנוצר כתוצאה מאירוע פתאומי,בלתי צפוי גדול ,חזק ומהיר עד לאין שיעור .הסיבה האמיתית לאירוע הזה לא ידועה. ייתכן שאפשר להבין חלק ממנו בעזרת עיקרון אי הוודאות בתורת הקוונטים אבל אי אפשר להבין מי או מה יצר את החוקים של תורת הקוונטים. הסיבה האמיתית להתרחשות המפץ הגדול לא ידועה. יש דמיון רב בין תהליך ההתפתחות של היקום (או היקומים) למה שכתוב בספר בראשית.

2) העיקרון האנתרופי הוא נושא רציני ויש בו משום עידוד למאמינים בכוח עליון שתכנן וברא את היקום ואת חוקי הטבע, בדייקנות ובחוכמה רבים מאוד, כך שיהיו בו יצורים חיים בכלל ובני אדם חושבים בפרט.

3) הצפייה של צופה שיש לו תודעה במדידה של חלקיק קוונטי משפיעה על תוצאות המדידה. עובדה זו מפריכה את ההשקפה המטריאליסטית הרואה בתודעת (נפש) האדם אשליה.

4) הפופולריות של תורת המיתרים ותיאורית היקומים הרבים מעידה על כך שהקהילה המדעית מתקשה מאוד להתמודד עם השאלות הגדולות באמת, כמו מהי הסיבה לכך שחוקי הטבע הם כפי שהם? הקושי הוא כנראה גדול כול כך, שהקהילה המדעית החליטה כנראה שבכל מה שנוגע לשאלות החשובות הנ"ל לאמץ לעצמה מתודולוגיה שמקובלת בקרב התיאולוגים ולוותר לפעמים על המתודולוגיה המוצלחת מאוד של שימוש בניסויים במעבדה או בתצפיות אסטרונומיות על מנת לאושש או להפריך תיאוריות מדעיות. מתודולוגיה שהייתה גאוות הקהילה המדעית והסיבה לזלזול שלה בקהילה התיאולוגית שהאמינה במה שהאמינה, בגלל שיקולים לוגיים, אמונה בסיפורי נסים, רגשות מיסטיים.

5) עצם העובדות שהמדע עוסק היום ברצינות בשאלות שנחשבו עד לפני כמאה שנה שאלות תיאולוגיות או פילוסופיות בלבד. מדענים מן השורה הראשונה אינם מסתפקים יותר בהערות אגב בנושאי אמונה ומדע אלא כותבים מאמרים וספרים בנושאים אלו, כדאי כמו כן לציין שאוניברסיטאות מעולות ומכובדות מאוד כמו הרווארד ואוקספורד פתחו לאחרונה מחלקות מיוחדות לתיאולוגיה לאחר שנים רבות בהן תיאולוגיה לא נחשבה בעיניהן כנושא מדעי.