TOP-10 תעלומות הטבע שהמדע לא יכול להסביר

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

למרות העובדה שעובדות ותיאוריות רבות, שסביבן עדיין יש ויכוחים בקרב האנשים, לא עוררו ספקות בקרב מדענים במשך זמן רב, אין זה אומר שניתן לכנות רעיונות מדעיים על היקום ממצים.

למה יש יותר חומר מאנטי חומר?

בהבנה המודרנית של הפיזיקה המעשית, החומר והאנטי-חומר זהים, אך מנוגדים. כשהם נפגשים, עליהם להרוס אחד את השני ולא להשאיר דבר מאחור. ורוב ההרס ההדדי הזה כבר התרחש ביקום המתהווה.

למרות זאת, נשאר בו מספיק חומר כדי ליצור מיליארדים ומיליארדים של גלקסיות, כוכבים, כוכבי לכת ועוד הרבה יותר. זה נובע ממזונים, חלקיקים מרוכבים (לא יסודיים) בעלי זמן מחצית חיים קצר, המורכבים מקווארקים ואנטי-קווארקים. B-mesons מתפוררים לאט יותר מאשר אנטי-B-mesons, שבזכותם שורדים מספיק B-mesons כדי ליצור את כל החומר ביקום. בנוסף, B-, D- ו-K-mesons יכולים לרטוט ולהפוך לחלקיקים אנטי ולהיפך לחלקיקים מרכיבים.

מחקר הראה שלמזונים יש סיכוי גבוה יותר לקבל מצב נורמלי, אם כי זה יכול להיות פשוט בגלל שיש יותר חלקיקים נורמליים מאשר אנטי-חלקיקים.

איפה כל הליתיום?

בעבר, כשהטמפרטורה ביקום הייתה גבוהה להפליא, נוצרו בשפע איזוטופים של מימן, הליום וליתיום.

מימן והליום עדיין נמצאים בשפע להפליא ומהווים את רוב מסת היקום, אך מספר האיזוטופים של ליתיום-7 שאנו יכולים לצפות בהם כעת הוא רק שליש מהעבר. ישנם הסברים רבים ושונים מדוע זה קרה - כולל השערות המעורבות בבוזונים היפותטיים הידועים כאקסונים. אחרים מאמינים שהליתיום נספג בליבות הכוכבים, שהטלסקופים והמכשירים שלנו לא יכולים לזהות. בכל מקרה, אין כעת הסבר הולם לאן נעלם כל הליתיום מהיקום.

למה אנחנו ישנים?

למרות שאנו יודעים שהתהליכים המתרחשים בגוף האדם מווסתים על ידי השעון הביולוגי שגורם לנו להתעורר ולישון, איננו יודעים מדוע זה קורה. שינה היא הזמן שבו הגוף שלנו מחדש רקמות ומבצע תהליכי התחדשות אחרים. ואנחנו מבלים כשליש מחיינו בשינה.

יש אורגניזמים אחרים שלא צריכים שינה בכלל, אז למה אנחנו צריכים אותה? ישנן כמה גרסאות שונות למה זה קורה, אבל אף אחת מהן אינה תשובה מלאה לשאלה. לפי אחת התיאוריות, אותם בעלי חיים שישנים הצליחו לפתח יכולת להסתתר מפני טורפים, בעוד שאחרים צריכים להיות ערניים כל הזמן, ולכן הם מתחדשים ונחים ללא שינה. מחקרים רבים בשינה מתמקדים כעת בשאלה מדוע שינה חשובה וכיצד היא משפיעה על ביצועים נפשיים.

מה זה כוח הכבידה?

אנשים רבים יודעים שכוח הכבידה הירחי גורם לגאות וזרימה, כוח הכבידה של כדור הארץ שומר אותנו על פני כדור הארץ שלנו, כוח הכבידה של השמש מאלץ את כדור הארץ עצמו להיות במסלול. אך כיצד ניתן להסביר את התופעה הזו?

כוח רב עוצמה זה נוצר על ידי חומר, וחפצים גדולים יותר יכולים למשוך חפצים קטנים יותר. בעוד שמדענים מבינים כיצד פועל כוח הכבידה, הם אפילו לא בטוחים אם הוא קיים בכלל. האם כוח המשיכה הוא תוצאה של קיומם של חלקיקי הכבידה? מדוע יש כל כך הרבה מקום ריק באטומים - כלומר, מדוע הגרעין והאלקטרונים נמצאים במרחק די גדול אחד מהשני? מדוע הכוח המחזיק את האטומים שונה מכוח הכבידה? איננו יכולים לענות על שאלות אלו ברמת ההתפתחות הנוכחית של המדע.

טוב, איפה הם אז?

היקום הנצפה מגיע לקוטר של 92 מיליארד שנות אור. הוא מלא במיליארדי גלקסיות עם כוכבים וכוכבי לכת, וכדור הארץ נחשב כיום לכוכב הלכת המיושב היחיד לכאורה. סטטיסטית, הסיכוי שכוכב הלכת שלנו הוא היחיד ביקום שבו יש חיים קטן ביותר.אז למה לעזאזל אף אחד לא פנה אלינו עדיין?

זה נקרא פרדוקס פרמי (על שם הפיזיקאי האיטלקי אנריקו פרמי, יוצר הכור הגרעיני הראשון בעולם). הוצעו עשרות הסברים מדוע אנו עדיין לא מכירים חיים מחוץ לכדור הארץ, חלקם אף נראים נכונים. אז, אנחנו יכולים לדבר במשך ימים על אותות שונים שהוחמצו, שחייזרים כבר נמצאים בינינו, אבל אנחנו לא יודעים, או שהם לא יכולים ליצור איתנו קשר. ובכן, או שיש אפשרות עצובה יותר - כדור הארץ הוא באמת הכוכב המיושב היחיד.

ממה עשוי החומר האפל?

כ-80% מהמסה של היקום כולו הוא חומר אפל. זה דבר כל כך ספציפי שלא פולט אור בכלל. למרות שהתיאוריות הראשונות על החומר האפל הופיעו לפני כ-60 שנה, עדיין אין עדות ישירה לקיומו.

כמה מדענים מאמינים שחומר אפל מורכב מחלקיקים מסיביים היפותטיים בעלי אינטראקציה חלשה - WIMPs, (WIMPs, Weakly Interacting Massive Particle), אשר, למעשה, יכול להיות כבד פי 100 מפרוטונים, אך אינם מקיימים אינטראקציה עם חומר בריוני, שתחתיו הגלאים שלנו. מושחזים… אחרים מאמינים שחומר אפל מכיל חלקיקים כמו אקסיון, ניטרלינו ופוטינו.

איך נוצרו החיים?

מאיפה מגיעים החיים על פני כדור הארץ? איך זה הגיע? תומכי תיאוריית "המרק הקדמון" מאמינים שכדור הארץ הפורה עצמו יצר מולקולות מורכבות יותר ויותר, שבהן הופיעו החיים הראשונים. תהליכים אלו התרחשו על קרקעית האוקיינוס, במכתשים געשיים, כמו גם באדמה ומתחת לקרח. תיאוריות אחרות מייחסות חשיבות רבה לאור ולפעילות געשית.

בנוסף, ה-DNA נחשב כיום לבסיס הדומיננטי של החיים על פני כדור הארץ, אך ההנחה היא גם שייתכן שה-RNA הייתה אחת מצורות החיים העיקריות הראשונות. עוד שאלה מדעית לא פתורה - האם יש חומצות גרעין נוספות מלבד RNA ו-DNA? האם החיים התעוררו רק פעם אחת, או שפעם הם התחילו, ואז נהרסו ואז הופיעו שוב? יש המאמינים בפנספרמיה – לפי תיאוריה זו, מיקרואורגניזמים (חיידקי חיים) הובאו לכדור הארץ על ידי מטאוריטים ושביטים. גם אם זה נכון, אז מהיכן הגיעו החיים במקור הפנספרמיה לא ידוע.

כיצד פועלים לוחות טקטוניים?

זה אולי יפתיע אתכם, אבל התיאוריה של טקטוניקת הלוחות, הנעת יבשות וגרימת רעידות אדמה, התפרצויות געשיות ואפילו הרים נוצרה ידועה לא מזמן (במחצית השנייה של המאה העשרים). למרות שכבר הונח להשערה שהייתה רק יבשת אחת במקום לפני שש חמש עשרה שנים, לא הייתה תמיכה מועטה לתיאוריה זו בשנות ה-60. אז גברה התיאוריה של התפשטות קרקעית הים.

לפי תיאוריה זו, הרכסים הענקיים המחלקים את קרום כדור הארץ מתחת לכל אוקיינוס מסמנים את הגבולות בין לוחות טקטוניים הנעים בהדרגה בכיוונים מנוגדים. כשהלוחות נעים, מסה מותכת מהמעטפת עולה, ממלאת קרע בקרום כדור הארץ, ואז קרקעית הים נעה לאט לעבר היבשת. אבל תיאוריה זו נדחתה עד מהרה.

בכל מקרה, מדענים עדיין לא בטוחים מה גורם לתזוזות הללו או כיצד נוצרו הלוחות הטקטוניים. יש הרבה תיאוריות, אבל אף אחת מהן לא משקפת את כל ההיבטים של התנועה הזו.

איך בעלי חיים נודדים?

בעלי חיים וחרקים רבים נודדים במהלך השנה, ומנסים להימנע משינויים עונתיים בטמפרטורה והיעלמות משאבי מזון חיוניים, או בחיפוש אחר שכנים.

חלקם נודדים אלפי קילומטרים, אז איך הם מוצאים את דרכם חזרה שנה לאחר מכן? בעלי חיים שונים משתמשים בשיטות ניווט שונות. לדוגמה, חלקם מסוגלים לחוש את השדה המגנטי של כדור הארץ ויש להם מעין מצפן פנימי. כך או כך, מדענים עדיין לא מבינים כיצד היכולות הללו מתפתחות ומדוע בעלי חיים יודעים בדיוק לאן ללכת שנה אחר שנה.

מהי אנרגיה אפלה?

מכל התעלומות המדעיות, האנרגיה האפלה היא אולי המסתורית ביותר. בעוד שחומר אפל מהווה בערך 80% ממסת היקום, אנרגיה אפלה היא צורה היפותטית של אנרגיה שמדענים מאמינים שהיא מהווה 70% מתוכן היקום כולו. אנרגיה אפלה היא אחת הסיבות להתפשטות היקום, אם כי מספר רב של תעלומות קשורות אליה, שמעולם לא נפתרו. בראש ובראשונה, ממה בעצם מורכבת אנרגיה אפלה? האם הוא קבוע או שיש בו תנודות? מדוע צפיפות האנרגיה האפלה דומה לצפיפות החומר הרגיל? האם ניתן ליישב את הנתונים על אנרגיה אפלה עם תורת הכבידה של איינשטיין, או שצריך לתקן את התיאוריה הזו?