דחיית החומר הלא נחוץ שהסביר את האש היא דוגמה לדרך שבה השיטה המדעית מפריכה הנחות קודמות ומשנה תפיסות שגויות. זה נושא לוח השנה החדש של מכון דוידסון לחינוך מדעי
אחת השאלות הגדולות שהעסיקו מדענים הייתה מה מתרחש בתהליך הבעירה? לצד השערות שהסבירו כי האש היא יסוד, או מצב צבירה, הסברה המקובלת במחצית השניה של המאה ה-18 הייתה שמה שהאחראי לבעירה הוא חומר בשם פלוגיסטון (Phlogiston, מהמילה היוונית ללהבה), שקיים בתוך הרבה חומרים. בתהליך הבעירה הוא יוצר את האש, ונפלט מהם לאוויר, ובתוך כך משנה את תכונות החומר שנשרף. המדענים גם הניחו כי כשהאוויר רווי בפלוגיסטון הוא עוצר את הבעירה, וכך הסבירו מדוע כששמים נר דולק בכלי אטום הלהבה תכבה מעצמה כעבור זמן מה. עוד "גילו" שגם בעלי חיים פולטים פלוגיסטון בנשימה. לראיה, כששמים עכבר בכלי אטום, גם הוא כבה מעצמו כעבור זמן מה, כלומר נחנק למוות.
אחד האחראים לפתרון התעלומה היה דווקא מאמין גדול בתיאוריית הפלוגיסטון. ג'וזף פריסטלי (Priestly), שנולד באנגליה ב-1733, בכלל לא תכנן להיות איש מדע. הוא היה אמור להיות כומר, ובגיל 16 כבר קרא את התנ"ך בעברית, ושלט היטב ביוונית ולטינית. הוא אכן היה כומר ומורה, לימד היסטוריה, שפות ועוד, וגם דגל ברעיונות חדשניים כמו ניהול דמוקרטי של כנסיות או חינוך שוויוני לכולם - שלא התקבלו יפה באנגליה השמרנית והמעמדית של זמנו.
פריסטלי למד מדעים בכוחות עצמו, עשה ניסויים רבים ופרסם ספרים חשובים על חשמל ואופטיקה. רבים ממחקריו התמקדו בגזים, שכונו אז "סוגי אוויר". בין השאר הוא המציא שיטה להזרים את הגז שהיום קוראים לו פחמן דו-חמצני לתוך מים, וייצר מים מוגזים - סודה. כשהיה בן 40 מונה למורה פרטי לילדיו של לורד עשיר, ושימש מעין שותף או חונך ללורד עצמו, שהיה חובב מדע. זה נתן לו הזדמנות להמשיך לעסוק במדע.
בניסוי ההיסטורי שעשה ב-1 באוגוסט 1774, חימם פריסטלי בעזרת עדשה ממקדת גוש של תחמוצת כספית בכלי סגור. כשאסף את הגז מהכלי, גילה שהוא גורם לנר בכלי סגור לבעור חזק יותר, ומאריך פי ארבעה את משך החיים של עכבר במכל סגור. הוא קרא לגז הזה אוויר נטול פלוגיסטון. לימים התברר ששנה קודם לכן עשה הכימאי השוודי קרל שילה (Scheele) ניסוי דומה, עם תוצאה דומה, וקרא לגז שלו "אוויר אש" אבל הוא פרסם את ממצאיו רק ב-1777.
כמה חודשים לאחר מכן, כשסייר עם הלורד שלו באירופה, סיפר פריסטלי על הניסוי לכימאי הצרפתי הידוע אנטואן לבואזיה (Lavoisier). בניגוד לפריסטלי, לבואזיה לא האמין בתיאוריית הפלוגיסטון, וביקש להפריך אותה. אחד הממצאים שעוררו את חשדו של לבואזיה היה התגלית שלו שכשהוא שורף מתכת, המסה שלה עולה, לא יורדת.
כששמע לבואזיה על האוויר נטול הפלוגיסטון של פריסטלי, זה עזר לו לחבר את הנקודות. הוא החל לעשות ניסויים באוויר הטהור הזה, והראה שזה החומר שנקשר למתכון כשהן בוערות. הוא נתן לו את השם "יוצר חומצה" – Oxygen, וזה גם הבסיס לשם העברי – חמצן. בניסויי המשך הראה לבואזיה שהאוויר מורכב בעיקר מחנקן (שגורם לחנק) ומחמצן, שבנשימה החמצן הופך לפחמן דו-חמצני, מה שהסביר מדוע עכברים לא יכולים לנשום כשנגמר החמצן, וגם הראה שמים מורכבים מחמצן ומגז נוסף, שהוא קרא לו בהתחלה אוויר דליק ואחר כך "יוצר מים", או מימן (Hydrogen).
הממצאים האלה, ובראשם גילוי החמצן של פריסטלי וגילוי תכונותיו וחשיבותו בניסויים של לבואזיה, הביאו לכך שתוך שנים אחדות תיאוריית הפלוגיסטון נשמה את נשימותיה האחרונות. החוקרים הבינו שהאש אינה יסוד או מצב צבירה, כפי שחשבו בעבר, אלא תהליך שמתאפשר בנוכחות חום, חומר דלק ומחמצן – לרוב זה החמצן באוויר – ופולט חום רב עוד יותר. פריסטלי עצמו, אגב, לא השתכנע מהממצאים של לבואזיה, והמשיך להאמין בפלוגיסטון עד מותו ב-1804. אבל המדע המשיך הלאה, והפלוגיסטון נותר עוד רעיון שנראה משכנע בזמנו, עד שניגף בפני המחקר המדעי.
הסברה המקובלת היתה שהאחראי לבעירה הוא חומר בשם פלוגיסטון, שקיים בתוך הרבה חומרים. אש יוצאת מתוך בול עץ | יוסי לגזיאל
השיטה המדעית היא מנגנון יעיל להפליא של בחינה ותיקון. מה שאנחנו חושבים שאנחנו יודעים היום עשוי להשתנות מחר, כשראיות חדשות והסברים טובים יותר ישנו את מה שאנחנו יודעים על המציאות.
לוח השנה של מכון דוידסון עומד הפעם בסימן בחינה מחדש של מוסכמות. אנו מזמינים אתכם להתקדם איתנו, חודש אחרי חודש, מההשערות שנחשבו פעם אמת, לתיאוריות המוצקות יותר שבאמצעותן אנו מסבירים את המציאות כיום. אך מי יודע? אולי גם בהן נגלה בעתיד חורים ושגיאות, ומלאכת התיקון תעזור לנו להבין טוב יותר את המציאות שאנו חיים בה.
