מה הקשר בין שטיחים לחיידקים? בין קריסטלוגרפיה לפירמידות? ובין חיסון לשעון קוקיה? כאן תמצאו את התשובות לחידות בלוח השנה

 
 
 
 
 
 
 

 

 

ספטמבר 2020: לא הכל סובב סביבנו 

קשה להפריז בחשיבות תרומתו של גלילאו גליליי למדע. הוא נחשב לאחד ממייסדי הפיזיקה המודרנית ולאחד האבות של המדע המודרני באופן כללי, גם בגלל תרומותיו הרבות וגילוייו החשובים, וגם בגלל שיטות העבודה שלו, המתבססות על ניסויים ותצפיות, ולא על תחושות ואמונות. 

גלילאו נולד בעיר פיזה שבאיטליה ב-15 בפברואר 1564, כמעט 200 שנה לאחר חנוכת המגדל המפורסם, שהחל לנטות הצידה עוד בזמן בנייתו, וכיום הוא סמלה של העיירה הטוסקנית. זו אחת הסיבות שהוספנו את המגדל המפורסם לאיור העוסק בתגליות של גלילאו. בילדותו עברה המשפחה לפירנצה בעקבות עסקי אביו, שהיה סוחר צמר. 

במצוות אביו נשלח גלילאו ללמוד רפואה באוניברסיטת פיזה, אך בהמשך עבר ללימודי מתמטיקה, שעניינו אותו הרבה יותר. הוא החל לעסוק במחקר, בעיקר בפיזיקה (התחום עדיין לא נקרא כך, והיה אז חלק ממה שכונה "פילוסופיה של הטבע"). ב-1592, זמן קצר לאחר מות אביו, קיבל משרה באוניברסיטה בפדובה, שגם היא הייתה חלק מדוכסות פירנצה, ושם עסק במחקר ובהוראה במשך 18 שנים. 

העבודות של גלילאו הקיפו תחומים רבים, מפיתוח מכשירים הנדסיים, דרך חקר תופעות כמו תנועה ונפילה של גופים, זמן ומהירות, ועד פיתוח שיטות מתמטיות לתיאור תופעות פיזיקליות. אחד הממצאים החשובים שלו היה כי מהירות הנפילה של גוף אינה תלויה במסה שלו. לפי סיפור מפורסם, הוא הדגים זאת כשהטיל שתי משקולות בעלות מסה שונה מהמגדל הנטוי בפיזה, וראה שהן מגיעות לקרקע באותו זמן. לא בטוח שהניסוי אכן נעשה במגדל פיזה, אבל לגילוי עקרון השקילות הייתה חשיבות רבה. באוגוסט 1971 הדגים דייויד סקוט, מפקד החללית אפולו 15 את העיקרון הזה, בניסוי נחמד על הירח, שם אין אטמוספרה ולכן גם לא חיכוך עם האוויר, וכוח הכבידה לבדו הוא האחראי על מהירות הנפילה של עצמים. סקוט אחז ביד אחת פטיש וביד אחת נוצה, שמט אותם באותו זמן, והראה שהם מגיעים יחד אל הקרקע, למרות ההבדל הגדול במסה שלהם. זו הסיבה שהוספנו לאיור נוצה ופטיש. סקוט גם לא שכח לתת לגלילאו את הקרדיט על ההדגמה: 

בשנת 1608 רשם מלטש עדשות הולנדי, הנס ליפרשיי (Lippershey) פטנט על מכשיר אופטי המאפשר לצפות בעצמים רחוקים. כששמועות על המכשיר הגיעו לדוכסות פירנצה, ב-1609, גלילאו ניסה לבנות מכשיר כזה בעצמו, ועד מהרה בנה שני מכשירים משוכללים, בעלי כושר הגדלה של פי 10 ויותר. הוא גם עמד על הפוטנציאל המסחרי של מכשירים כאלה ומכר אותם לימאים, לסוחרים ולאנשי צבא. עד מהרה הוא הפנה את הטלסקופ שלו לחקר גרמי השמיים. הוא גילה בין השאר כי פני הירח אינם חלקים כפי שחשבו עד אז, והוא מכוסה הרים ועמקים. הוא הראשון שראה את כתמי השמש ובתחילת 1610 גילה כי לכוכב הלכת צדק יש ארבעה ירחים משלו. ארבעת הירחים הללו, הגדולים מבין 79 הירחים של צדק המוכרים כיום, קרויים על שמו – הירחים הגליליאניים. הוא גם ניהל רישום מדויק של התצפיות והממצאים, בליווי איורים של מה שראה. 

בספטמבר 1610 החל גלילאו בתצפיות שיטתיות על כוכב הלכת נוגה. בין השאר הוא קיווה לאמת את תחזיתו של ניקולאוס קוֹפֶּרְנִיקוּס, שמת 21 שנים לפני הולדת גלילאו ונחשב לאבי המודל ההליוצנטרי, הקובע כי כדור הארץ אינו מרכז היקום, אלא סובב סביב השמש כמו שאר כוכבי הלכת. קופרניקוס כתב כי מכיוון שהמסלול של כוכבי הלכת חמה ונוגה פנימי יותר מזה של כדור הארץ וקרוב יותר לשמש, נוכל לראות מופעים שלהם, כמו מופעי הירח – לפעמים מלא, לפעמים חצוי ולפעמים בצורת סהר דק. לעומת זאת, אם הם מקיפים את כדור הארץ, המופע ייראה אחר לגמרי. קוֹפֶּרְנִיקוּס אפילו כתב, "אם יתאפשר לנו לחדד את חוש הראייה במידה מספקת, נוכל לראות מופעים בכוכב חמה ובנוגה". כ-70 שנה לאחר מכן היה לגלילאו מכשיר שחידד את חוש הראייה. כמה שבועות של תצפיות על נוגה העלו שקופרניקוס צדק, והמופעים שלו היו בדיוק כפי שהוא חזה. 

כיתוב: יופיטר עם הברק, ג'ונו עם זכוכית המגדלת וגלילאו עם הטלסקופ. דמויות הלגו בחללית ג'ונו | צילום: NASA
כיתוב: יופיטר עם הברק, ג'ונו עם זכוכית המגדלת וגלילאו עם הטלסקופ. דמויות הלגו בחללית ג'ונו | צילום: NASA

גלילאו סיפק את ההוכחה הסופית לכך שכדור הארץ מקיף את השמש, ולא להיפך. תגלית זו  סיבכה אותו עם הכנסייה הקתולית, שהחליטה להחרים את הספר שבו הסביר את ממצאיו (וגם נזכרה להחרים את ספרו של קופרניקוס). הוא הועמד למשפט, נידון למאסר בית, ולפי האגדה אמר לאחר גזר הדין את המשפט המפורסם: Eppur si muove – "ואף על פי כן (הארץ) נוע תנוע". גלילאו סיים את חייו כאסיר בביתו, לאחר שבערוב ימיו גם התעוור, אבל מורשתו המדעית חיה וקיימת. בין השאר נאס"א קראה על שמו לחללית ששוגרה ב-1989 לחקור את כוכב הלכת צדק וירחיו. חללית אמריקאית נוספת, ג'ונו, שהחלה לחקור את צדק ב-2016, נושאת גם שלוש דמויות לגו: של האל יופיטר, על שמו קרוי כוכב הלכת, של אשתו יונו (ג'ונו) - שעל שמה החללית משום שהיא זו שחשפה את סודותיו, ושל גלילאו גליליי האוחז בידו את הטלסקופ שבעזרתו החל לחשוף את סודות היקום. 

ספטמבר

בחזרה לתפריט הראשי

אוקטובר 2020: עולם חדש בטיפת מים

באוקטובר 1676 קיבלה החברה המלכותית הבריטית למדעים, הגוף המדעי הבכיר באירופה, מכתב מסוחר בדים הולנדי בשם אנטוני וָן לֵוֶונהוּק (van Leeuwenhoek). במכתב זה, ובאלו שבאו בעקבותיו, תאר ון לוונהוק דברים שאיש לפניו לא ראה, ושנחשפו בפניו מבעד לעדשות המיקרוסקופ שלו: יצורים זעירים החיים ומתנועעים בתוך טיפה של מי גשם. המטריה באיור מסמלת את מי הגשם האלו. ון לוונהוק קרא ליצורים אלו "אנימלקולים", ואהב לצפות בהם כשהם נעים מצד לצד, פוגשים זה בזה ומנהלים חיים בקנה מידה קטן הרבה יותר מכפי שמישהו לפניו שיער. היום אנחנו יודעים שאותם אנימלקולים היו חיידקים וגם פרוטוזואות, יצורים חד-תאיים גדולים יותר. תגליותיו אלו פתחו תחום מדעי חדש: המיקרוביולוגיה. 

ון-לוונהוק, כאמור, לא היה מדען במשרה מלאה. הוא נולד בעיר ההולנדית דלפט, כפי שמציין דגל הולנד באיור שלנו, ובגיל 16 החל לעבוד כשוליה אצל סוחר בדים באמסטרדם. בגיל 22 כבר פתח חנות בדים ואריגים משלו בעיר הולדתו, שאותה מסמל השטיח שבאיור. עבודתו זו היא שהובילה בסופו של דבר, בדרך עקיפין, לתגליותיו: הוא נהג לבחון את הבדים בעזרת עדשות מגדילות, כדי לבדוק את צפיפות הסיבים ודרך אריגתם ולחפש פגמים. במהרה החל ללטש עדשות בעצמו ופיתח שיטות לעשות זאת.

זה לא סמרטפון אלא מיקרוסקופ: ון לוונהוק, מוקף אריגים, בתצפית מדעית, איור מ-1870 | מקור: THE PRINT COLLECTOR / HERITAGE IMAGES / SCIENCE PHOTO LIBRARY
זה לא סמרטפון אלא מיקרוסקופ: ון לוונהוק, מוקף אריגים, בתצפית מדעית, איור מ-1870 | מקור: THE PRINT COLLECTOR / HERITAGE IMAGES / SCIENCE PHOTO LIBRARY

הולנד של המאה ה-17 הובילה את העולם בייצור עדשות. כבר ב-1608 יצר ההולנדי הנס ליפרשיי (Lippershey) מעדשות שליטש מכשיר המאפשר צפייה בעצמים מרחוק, שהיה ההשראה לטלסקופ של גליליאו גליליי. האסטרונום ההולנדי כריסטיאן הויגנס (או הויכנס, Huygens), בן זמנו של ון-לוונהוק, ליטש את עדשות הטלסקופ שבו ראה לראשונה את הטבעות של שבתאי, ואפילו הפילוסוף היהודי-הולנדי ברוך שפינוזה עסק בליטוש עדשות. ון-לוונהוק הצטרף לחבורה הזו, והראה כישרון יוצא דופן. הוא אמנם לא המציא את המיקרוסקופ הראשון, אך הוא שיפר בהרבה את המודל הקיים, והצליח לראשונה לראות חפצים בהגדלה של פי מאתיים ויותר. במהלך חייו, עד מותו בגיל 90, הוא ליטש כ-500 עדשות ובנה כ-200 מיקרוסקופים. 

את עבודתו עם המיקרוסקופ החל ון-לוונהוק רק בגיל ארבעים, ובמשך חמישים השנים הבאות הסתכל ומצא "אנימלקולים", צורות ומבנים בכל מקום: בדם, בגזעי עצים, בנוזל זרע, בפלאק שגירד משיניו. הוא גם חקר חרקים, ניתח את גופם מתחת למיקרוסקופ שלו, וחשף את מחזור החיים של רבים מהם. 

מפרט טכני של מיקרוסקופ של ון לוונהוק מ-1689, עם איורים של כלי דם של צלופחים שתיעד בעזרתו | מקור: LIBRARY OF CONGRESS, RARE BOOK AND SPECIAL COLLECTIONS DIVISION / SCIENCE PHOTO LIBRARY
מפרט טכני של מיקרוסקופ של ון לוונהוק, עם איורי כלי דם של צלופחים שתיעד בעזרתו | מקור: LIBRARY OF CONGRESS, RARE BOOK AND SPECIAL COLLECTIONS DIVISION / SCIENCE PHOTO LIBRARY

מדעני החברה המלכותית התייחסו תחילה בספקנות לטענותיו של סוחר הבדים עלום השם, מהצד הלא נכון של תעלת למנש. ון-לווהוק עצמו לא עשה הרבה בשביל להפיג את החשד שלהם: הוא סירב למסור להם את המפרט הטכני של המיקרוסקופ, מחשש שהמדענים הבריטים יעתיקו אותו, יחקרו בעצמם את העולם הזעיר שגילה ויקחו לעצמם את התהילה. בסופו של דבר הצליח רוברט הוק (Hooke), מחשובי המדענים הבריטים של התקופה, לבנות מיקרוסקופ משלו ולשחזר כמה מהממצאים של ון-לוונהוק. הוק היה בעצמו מחלוצי המיקרוסקופיה, והראשון שראה תאים ביצורים חיים. עם חותמת הכשרות שלו, תגליותיו של ון-לוונהוק התקבלו בקהילה המדעית.

ביתו של הסוחר ההולנדי הפך למקום עלייה לרגל לחובבי המדע, ובין השאר פקדו אותו הצאר הרוסי פטר הגדול ומרי מלכת אנגליה. למרות שתמיד נחשב לחובבן, ללא הכשרה מדעית פורמלית, הוא זכה בכבוד להימנות על חברי החברה המלכותית הבריטית – אותה חברה שתחילה פקפקה בו. 

בחזרה לתפריט הראשי

נובמבר 2020: הבדיקה ששינתה את הרפואה

רוזלין זוסמן הייתה נחושה מילדות להיות מדענית. תחילה חשבה על מתמטיקה, אך בתיכון החליטה להתמקד בכימיה. היא סיימה בהצטיינות וקיבלה מלגת לימודים למכללה יוקרתית, שם התחילה להתעניין בפיזיקה, ובעיקר בתחום החדש של פיזיקה גרעינית. ב-1938 היא סיימה את הלימודים במכללה, גם הם בהצטיינות, עם המלצות חמות של המרצים ושאיפות גדולות להמשיך לתואר שני ולדוקטורט. אבל המציאות טפחה על פניה, ואף אוניברסיטה שהיא פנתה אליה לא הסכימה להציע מלגה ללימודי מחקר בפיזיקה לאישה, ועוד יהודייה. כדי להתפרנס היא נאלצה להסתפק בחלופה מעליבה: משרת מזכירה בבית ספר לרפואה, שם הובטח לה שאולי תוכל ללמוד כמה קורסים. זו הסיבה שהוספנו מכונת כתיבה לאיור שלה בלוח השנה. 

עוד לפני שארצות הברית הצטרפה רשמית למלחמת העולם השנייה, כבר החל גיוס מוגבר של צעירים לשירות צבאי. באוניברסיטאות החלו לחוש מחסור בסטודנטים ובמרצים זוטרים, וכך קיבלה זוסמן את ההזדמנות שלה: מלגה ללימודים מתקדמים בפיזיקה באוניברסיטת אילינוי. שם פגשה סטודנט יהודי, אהרון יאלו, והם נישאו עוד בטרם סיימו את לימודיהם. 

יאלו מונתה למרצה במכללה שבה למדה, אבל השתוקקה לעסוק במחקר, ובסופו של דבר מצאה משרה חלקית בבית החולים לחיילים משוחררים בניו יורק, שם הוקמה מעבדה לחקר שימושים רפואיים באיזוטופים רדיואקטיביים. ב-1950 החליטה לעזוב את שאר עיסוקיה ולהתמסר למחקר שם. באותה שנה פגשה את סולומון ברסון, רופא שכבר היה בדרך למשרה במקום אחר והסכים להיפגש איתה מתוך נימוס. החיבור המקצועי ביניהם היה מיידי. ברסון נשאר בניו יורק והם שיתפו פעולה במשך שנים רבות. הסמל המופיע על השרוול של יאלו באיור הוא סמל הצבא האמריקאי, משום שאת מחקריהם עשו השניים בבית החולים לחיילים משוחררים. 

פיזיקה גרעינית בשירות המחקר הרפואי. רוזלין יאלו במעבדה | מקור: NATIONAL LIBRARY OF MEDICINE / SCIENCE PHOTO LIBRARY
פיזיקה גרעינית בשירות המחקר הרפואי. רוזלין יאלו במעבדה | מקור: NATIONAL LIBRARY OF MEDICINE / SCIENCE PHOTO LIBRARY

יאלו וברסון השתמשו בסימון רדיואקטיבי של חומרים כדי לעקוב התנועה שלהם בגוף. עד מהרה הם החלו להתמקד בהורמונים חלבוניים, ולבדוק היכן הם נמצאים בגוף, תוך כמה זמן הם מופרשים בשתן וכן הלאה. מחקריהם הראשונים התמקדו באינסולין, ההורמון האחראי על ויסות רמות הסוכר בדם - זו הסיבה שהוספנו סוכר לאיור. בין השאר הם גילו כי כאשר מזריקים אינסולין לחולי סוכרת, הגוף שלהם מפתח נוגדנים נגד אינסולין. זו הייתה מהפכה של ממש, כי עד אז לא חשבו שמערכת החיסון מייצרת נוגדנים נגד חלבונים קטנים כמו אינסולין. 

יאלו וברסון הבינו שאם יש להם נוגדנים נגד אינסולין, הם יכולים להשתמש בהם, ובאינסולין מסומן רדיואקטיבית, כדי לקבוע את כמות האינסולין שאינו מסומן בדגימת דם. השיטה שהם פיתחו נקראה RadioImmuno Assay, או בקיצור RIA, והיא איפשרה לקבוע במהירות ובקלות את ריכוז האינסולין בדמם של חולים, וכך לעקוב אחר מצבם של חולי סוכרת ולהתאים להם טיפול אופטימלי. 

עד מהרה פיתחו שני החוקרים גם בדיקות RIA לחומרים נוספים, וגם לגורמי מחלות, כמו נגיפי צהבת מסוג B. תלמידיהם וחוקרים אחרים הרחיבו עוד את מנעד החומרים שהבדיקות האלה יכלו לגלות. הבדיקה הזו הייתה אחד הכלים החשובים והיסודיים ברפואה ובמחקר, עד שפותחו בשנים האחרונות בדיקות מדויקות יותר, שגם אינן דורשות שימוש בחומר רדיואקטיבי. 

שיתוף הפעולה הפורה בין רוזלין יאלו לסולומון ברסון נמשך 22 שנה, עד מותו הפתאומי של ברסון ב-1972. יאלו המשיכה לעבוד וב-1977 הוענק לה פרס נובל ברפואה על פיתוח RIA, שוודאי היה מוענק גם לברסון אם עוד היה חי. היא חלקה את הפרס עם שני חוקרים אחרים, רוג'ר גילמן (Guillemin) ואנדרו שלי (Schally), שגילו ייצור של הורמונים חלבוניים במוח. היא הייתה האישה השנייה בלבד שזכתה בפרס ברפואה, 30 שנה אחרי שעשתה זאת גרטי קורי (Cori). 

בחזרה לתפריט הראשי

דצמבר 2020: תמונת עולם מורכבת

בדצמבר 1954 פרסמה דורותי קרופוט-הודג'קין (Crowfoot Hodgkin) את המבנה של מולקולה אורגנית קטנה אך חשובה מאוד לחיינו, ויטמין B12. היא החלה לעבוד על הוויטמין שש שנים לפני כן, זמן קצר לאחר שהוא התגלה לראשונה, ובמהרה גילתה שהוא כולל אטום של המתכת הנדירה קוֹבָּלְט. כדי לחשוף את המבנה המדויק שלו, אילו אטומים בדיוק הוא מכיל וכיצד הם מתחברים זה לזה, קרופוט-הודג'קין פנתה לשיטה שאיתה עבדה, ואותה שכללה, לכל אורך הקריירה שלה: קריסטלוגרפיה, חקר גבישים. פענוח המבנה של ויטמין B12  קיבע את מעמדה כמדענית הבכירה בתחום זה, וזיכה אותה בפרס נובל לכימיה לשנת 1964. החשיבות של התגלית שלה הייתה "כמו פריצת מחסום הקול", אמר עמיתה, הקריסטלוגרף לורנס בראג (Bragg).

קרופוט-הודג'קין הגיעה ממשפחה של חוקרים, אך מתחום שונה לגמרי. היא נולדה ב-1910 במצרים, שעדיין הייתה בשליטת בריטניה,  ושני הוריה עסקו שם בארכיאולוגיה. זו הסיבה לפירמידות באיור. כאשר פרצה מלחמת העולם הראשונה, ב-1914, הם הפקידו את דורותי הפעוטה ואת שתי אחיותיה הצעירות עוד יותר בבית של סבן וסבתן באנגליה, שם הן בילו את רוב שנות ילדותן. הוריהן בינתיים המשיכו בעבודתם במצרים ובסודן, וב-1926 עברו לירושלים, שבתקופה זו הייתה גם היא בשליטת המנדט הבריטי. האב מונה למנהל בית הספר הבריטי לארכיאולוגיה בירושלים, שפועל עד היום תחת בשם מכון קניון. כך הגיעה ירושלים לאיור. 

ב-1928 דורותי הצטרפה להוריה לחפירות בג'רש שבירדן. היא נמשכה לתבניות, והוקסמה מהפסיפסים העתיקים באתר, שאותם העתיקה בדקדקנות. כשחזרה לאנגליה והחלה ללמוד כימיה באוקספורד, היא גם ניתחה את ההרכב הכימי של אבני הפסיפס מג'רש. 

ב-1932 עברה קרופוט-הודג'קין, אז עדיין קרופוט בלבד, לקיימברידג', ופגשה שם את ג'ון דזמונד ברנל (Bernal), שהיה למנחה הדוקטורט שלה. הוא הכניס אותה לעולם הקריסטלוגרפיה, והראה לה כיצד אפשר לפענח את המבנה של מולקולות המרכיבות גביש. החוקרים מקרינים את הגביש בקרני רנטגן, שמוחזרות ממנו בתבנית מסובכת. בחינה מדוקדקת של התבנית מאפשרת לשחזר את המבנה של הגביש, ושל המולקולות שמהן הוא מורכב.   

קרופוט-הודג'קין וברנל עבדו ביחד על פענוח מבנה חלבונים בעזרת קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן. האתגר הראשון שעמד בפניהם הוא לייצר גביש של החלבון שאותו רצו לחקור: בטבע, החלבונים אינם מופיעים בצורת גבישים. החוקרים היו צריכים למצוא את התנאים הנכונים לייצור גבישים יציבים וטהורים ככל האפשר, כלומר כאלו שמכילים רק את החלבונים הרצויים ולא שום גורם אחר. החלבון הראשון שעליו עבדו השניים היה פפסין, אנזים שחותך חלבונים אחרים, והמבנה שלו היה הראשון שפוענח בצורה זו. מקור השם במילה היוונית פֶּפְּסִיס, עיכול, וזה גם מקור שמו של המשקה הקל פפסי, שהחל את דרכו כתרופה המקלה על בעיות מעיים, והלוגו של פפסי באיור מסמל את החלבון. 

בין קריסטלוגרפיה לפוליטיקה. קרופוט-הודג'קין ב-1989 עם דגמים של כמה מהמולקולות שאת המבנה שלהן פענחה | מקור: CORBIN O'GRADY STUDIO / SCIENCE PHOTO LIBRARY
בין קריסטלוגרפיה לפוליטיקה. קרופוט-הודג'קין ב-1989 עם דגמים של כמה מהמולקולות שאת המבנה שלהן פענחה | מקור: CORBIN O'GRADY STUDIO / SCIENCE PHOTO LIBRARY

ב-1934 החלה קרופוט-הודג'קין לעבוד על המבנה של אינסולין, אך לקח לה 35 שנה לפענח את המבנה של החלבון הגדול והמסובך הזה. היא לא עבדה רק עם חלבונים: מלבד ויטמין  B12  שכבר הזכרנו, היא פענחה ב-1945 גם את מבנה הפניצילין, וחשפה שהוא כולל מבנה של טבעת מרובעת, שלא היה ידוע עד אז. מחקריה, והשיטות שפיתחה ושכללה, פתחו את הדרך לפענוח המבנה של מולקולות רבות אחרות. דוגמה אחת היא הקריסטלוגרפיה של מולקולת DNA שביצעה רוזלינד פרנקלין, שהייתה לה תרומה מכרעת בקביעת המבנה של החומר הגנטי. עדה יונת פענחה באותן שיטות את מבנה הריבוזום, שעליו זכתה בפרס נובל בכימיה לשנת 2009.

לצד עיסוקה המדעי, קרופוט-הודג'קין עסקה לא מעט גם בפוליטיקה. ארבעת אחיה של אימה נהרגו במלחמת העולם הראשונה, ובעקבות זאת היא הפכה לתומכת נלהבת של חבר הלאומים, הארגון שממנו הוקם לימים האו"ם, בתקווה שכך ניתן יהיה למנוע מלחמות נוספות. ברנל, המנחה שלה וחברה הקרוב, היה קומוניסט, וכך גם בעלה, ההיסטוריון תומס הודג'קין. היא עצמה הייתה חברה בארגון Pugwash, שהקימו אלברט איינשטיין וברטרנד ראסל בשנות החמישים במטרה ליצור שיתוף פעולה בין מדענים משני עברי מסך הברזל, ובמיוחד על מנת לפעול נגד נשק גרעיני. ב-1976 אף הייתה לנשיאת הארגון. 

 

בחזרה לתפריט הראשי

ינואר 2021: מגדירים מחדש את גבולות היקום

אדווין האבל (Hubble) נחשב לאחד האסטרונומים התצפיתיים הבולטים והחשובים בדורו. ואולם, דרכו למעמד זה הייתה ארוכה ומפותלת. האבל נולד ב-1889 במיזורי שבארצות הברית, והיה בנעוריו ספורטאי שהצטיין בכדורסל, באתלטיקה, בפוטבול ואפילו באיגרוף. מילדות הוא התעניין במדעים ובעיקר באסטרונומיה, אבל כשביקש ללמוד מדעים באוניברסיטה התעקש אביו שילמד משפטים, כדי שתהיה לו הכנסה בטוחה. האבל עשה כמצוות האב, אבל במקביל ללימודי המשפטים לקח גם קורסים בפיזיקה ואסטרונומיה, ואפילו עבד אצל הפיזיקאי רוברט מיליקן (Millikan), שקיבל לימים פרס נובל בפיזיקה. בהמלצת מיליקן הוא קיבל מלגה לתואר שני באוניברסיטת אוקספורד בבריטניה, וגם שם המשיך בלימודי המשפטים, כפי שהבטיח לאביו, לצד לימודי פיזיקה וגם ספרדית, עד שמות האב קטע את לימודיו שם. לימודי המשפטים הם הסיבה שהוספנו מאזניים לאיור. 

האבל חזר הביתה, וכדי לסייע לפרנסת המשפחה החל ללמד מתמטיקה, פיזיקה וספרדית בבית ספר תיכון, וגם שימש מאמן הכדורסל בבית הספר - לכן יש כדורסל באיור. כשמצבה הכלכלי של המשפחה התייצב, הגשים את חלומו והשלים תואר שני ודוקטורט באסטרונומיה. ב-1919 החל לעבוד כחוקר במצפה הכוכבים בהר וילסון שבקליפורניה. האבל היה נחוש לפתור את השאלה מהן הערפיליות - אותם גופים שנראים כמו כתם מטושטש ומעורפל בשמי הלילה. חוקרים רבים סברו אז כי הגלקסייה שלנו, שביל החלב, היא היקום כולו, והערפיליות הן גופים קוסמיים בשוליו. אחרים טענו ששביל החלב הוא רק אחת מגלקסיות רבות, והערפיליות אינן אלא גלקסיות אחרות ומרוחקות. השאלה הזו עמדה במוקד "הוויכוח הגדול" שהסעיר את הקהילה המדעית בשנות ה-20. מי שסייעה לו להכריע את הוויכוח הייתה אסטרונומית שקטה ונחושה שעבדה במצפה הכוכבים של אוניברסיטת הרווארד. 

עורך הדין שהרחיב את היקום. האבל עם צילום של ערפילית | מקור: EMILIO SEGRE VISUAL ARCHIVES / AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS / SCIENCE PHOTO LIBRARY
עורך הדין שהרחיב את היקום. האבל עם צילום של ערפילית | מקור: EMILIO SEGRE VISUAL ARCHIVES / AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS / SCIENCE PHOTO LIBRARY

כוכבים משתנים

הנרייטה ליוויט (Leavitt) נולדה ב-1868 במסצ'וסטס, ולמדה לתואר ראשון כללי במכללת הנשים של הרווארד. לימודיה כללו יוונית, אמנות ופילוסופיה, לצד מתמטיקה וגיאומטריה. בשנה האחרונה ללימודיה נשבתה בקסמי האסטרונומיה. לאחר הלימודים יצאה ליוויט לטיול באירופה, שם נדבקה במחלה - ככל הנראה דלקת קרום המוח - ואיבדה את השמיעה בשתי אוזניה. כשהתאוששה מעט החלה לחפש עבודה, ובסופו של דבר התקבלה למחלקת המחשבים במצפה הכוכבים של הרווארד. המחשבים אז לא היו מכונות אלא בני אדם, ובעיקר בנות אדם, שעשו את החישובים המייגעים ומשימות סיזיפיות אחרות בשירות האסטרונומים. 

ליוויט החלה את דרכה במצפה כמתנדבת, ורק אחרי שנים זכתה לעבוד בשכר זעום. העבודה שלה התמקדה בכוכבים משתנים - כאלה שבהירותם משתנה באופן מחזורי. היא הייתה צריכה להשוות צילומים ממועדים שונים  של אותו אזור בשמיים, ולנסות לזהות את אותם כוכבים ולקבוע את זמן המחזור שלהם, כל כמה זמן הם מהבהבים. ליוויט הייתה טובה מאוד בעבודתה, וזיהתה יותר מ-2,000 כוכבים כאלה. בהמשך היא התמקדה בסוג מסוים של כוכבים משתנים, המכונים קפאידים (Cepheids). כיום אנו יודעים כי הסיבה לפעימות של קֶפֶאִידִים משתנים היא ככל הנראה תהליכים הקשורים לסוף חייהם, והמחזוריות שלהם יכולה להימשך בין שעות אחדות לשבועות אחדים.

ליוויט רצתה לבדוק אם יש קשר בין זמן המחזור של הכוכבים האלה לבהירות שלהם, אבל באסטרונומיה תמיד קשה לדעת אם כוכב מסוים אכן בהיר יותר מכוכב אחר, או פשוט קרוב אלינו יותר ולכן נראה בהיר יותר. היא פתרה את הבעיה כשאיתרה כמה וכמה כוכבים כאלה באזור בשמיים המכונה "הענן המגלני הקטן" (כיום אנו יודעים שזו גלקסיה). היא שיערה שהכוכבים האלה רחוקים מספיק כדי להניח שהם באותו מרחק מאיתנו, ומצאה אצלם מתאם ברור: ככל שהכוכב בהיר יותר, זמן המחזור שלו ארוך יותר. ליוויט פרסמה את התגלית ב-1912 במאמר צנוע שלא עורר עניין רב. כמה שנים לאחר מכן הצליחו אסטרונומים אחרים למדוד את המרחק לקפאיד משתנה מסוים. זה איפשר לכייל את סולם המרחקים של ליוויט, ולהפוך אותו מסולם יחסי, שמראה איזה כוכב קרוב יותר, לסולם של מרחקים מוחלטים. 

סולם למדידת מרחקים קוסמיים. הנרייטה ליוויט | מקור: SCIENCE PHOTO LIBRARY
סולם למדידת מרחקים קוסמיים. הנרייטה ליוויט | מקור: SCIENCE PHOTO LIBRARY

המפץ הגדול

האבל, שהתמחה בערפיליות, ביקש להשתמש בשיטה הזו כדי לחשב את המרחק אליהן. ב-1923 הוא הצליחה לאתר קפאיד משתנה בערפילית אנדרומדה, אך נדרשו עוד תצפיות רבות כדי לקבוע בוודאות את זמן המחזור שלו, ואז לחשב את המרחק אליו. כשהמשימה הושלמה, הוא גילה שהקפאיד הזה – ולכן גם ערפילית אנדרומדה כולה – מרוחקים כ-900 אלף שנות אור מכדור הארץ. אסטרונומים העריכו אז כי קוטרו של שביל החלב הוא בין 100 אלף ל-300 אלף שנות אור, כך שלא היה ספק שאנדרומדה הרבה יותר רחוקה, ואינה יכולה להיות אלא גלקסייה נפרדת. כיום האומדן המקובל לקוטרו של שביל החלב הוא כ-100 אלף שנות אור, והמרחק של אנדרומדה מוערך ב-2.5 מיליון שנות אור.

האבל איתר במהרה עוד קפאידים באנדרומדה ובערפיליות נוספות, וממצאיו לא השאירו ספק: הערפיליות הן גלקסיות מרוחקות, ושביל החלב שלנו הוא רק חלק זעיר מהיקום הענקי. הגילוי שלו שם סוף לשנים של מחלוקת בין האסטרונומים, וסלל את הדרך להבנה טובה יותר של היקום. 

שנים אחרות לאחר מכן גילה האבל עוד תגלית מפתיעה. אחרי שהאסטרונום וֶסְטוֹ סליפר (Slipher) הצליח למדוד את מהירות תנועתן של ערפיליות, ואחרי שהאבל הראה שהערפיליות הן גלקסיות, הוא התחיל לחפש קשר בין מהירותן של הגלקסיות האלה למרחקן מאיתנו, שעכשיו היה אפשר לאמור אותו בעזרת הקפאידים המשתנים. הוא גילה כי ככל שגלקסיה רחוקה יותר מאיתנו כך מהירותה גבוהה יותר, מה שזכה לכינוי "חוק האבל". 

לגילוי, שפורסם ב-1929, היו שתי השלכות מדעיות מרחיקות לכת. ראשית, הן הראו שהיקום גדל ומתנפח, כמו בלון. שנית, הקשר ההדוק בין מהירות הגלקסיות למרחקן מרמז כי בנקודה מסוימת בזמן נמצאו כל הגלקסיות באותו מקום. האבל חישב ומצא שהמצב הזה שרר לפי 1.8 מיליארד שנים, והניח בכך את היסודות הראשונים לתיאוריית המפץ הגדול. כיום מקובל לחשוב שהמפץ אירע לפני 13.8 מיליארד שנים. הממצאים שלו אפילו גרמו לאלברט איינשטיין לשנות את היחסות הכללית, שהתבססה על הנחה שהיקום סטטי. 

האבל זכה לתהילה רבה ולהכרה נרחבת. הוא אף היה מועמד לפרס נובל בפיזיקה ב-1953, בתקופה שבה עדיין לא העניקו את הפרס לאסטרונומים, אבל הלך לעולמו במפתיע בספטמבר של אותה שנה, בעקבות אירוע מוחי, בטרם הוכרזו חתני הפרס. הוא מת שבועות אחדים לפני גיל 64 והותיר חותם עמוק על האסטרונומיה והקוסמולוגיה. על שמו נקרא טלסקופ החלל האבל, ששוגר ב-1990 והיה בעל חשיבות עצומה לגילויים רבים ומעניינים על היקום שלנו. זהו הלוויין באיור. ליוויט, לעומת זאת, לא זכתה כמעט לשום הכרה בחייה. הוא מתה מסרטן ב-1921, בגיל 53 בלבד, ואפילו לא הספיקה לראות את האבל נעזר בתגליותיה כדי לחולל מהפכה בחקר היקום. רק בשנים האחרונות נעשה לה מעט צדק מאוחר, עם פרסומן של כמה ביוגרפיות והעלאת המחזה Silent Sky על סיפור חייה. 

 

בחזרה לתפריט הראשי

פברואר 2021: הביקוע ששינה את ההיסטוריה

במשך יותר משלושים שנה עבדו יחד אוטו האן (Hahn) וליזה מייטנר (Meitner) בשיתוף פעולה מדעי פורה, מצליח ו… בלתי שוויוני בעליל. 

האן נולד בגרמניה ב-1879 (ששה ימים לפני אלברט איינשטיין), למד כימיה באוניברסיטת מרבורג ובמינכן, וב-1901 קיבל תואר דוקטור לכימיה. לאחר מכן השתלם בלונדון אצל ויליאם רמזי, שגילה את רוב הגזים האצילים, ובמונטריאול אצל ארנסט רתרפורד, שגילה את מבנה האטום. ב-1906 חזר לגרמניה וקיבל משרה באוניברסיטת ברלין. 

מייטנר נולדה ב-1878 למשפחה יהודית באוסטריה, לכן מופיע דגל אוסטריה באיור. היא רצתה ללמוד פיזיקה, אך החוק האוסטרי אסר על נשים ללמוד באוניברסיטה ואפילו בתיכונים שהכינו בנים לאוניברסיטה, והיא נאלצה להסתפק בתיכון רגיל ובלימודי תעודת הוראה ללשון הצרפתית. רק כשהייתה לקראת סיום לימודיה שונה החוק באוסטריה. היא סיימה את לימודי ההוראה, ואז ניגשה לבחינות הקבלה והייתה לאישה הראשונה שלמדה פיזיקה באוניברסיטת וינה. ב-1906 קיבלה דוקטורט בפיזיקה, ובשנה שלאחר מכן החלה לעבוד עם האן בברלין. ב-1908 ויתרה על יהדותה והתנצרה. 

מבחינה מדעית הם עבדו בשיתוף פעולה שוויוני ומלא, אך מבחינה מעמדית היה ביניהם הבדל של שמיים וארץ. האן היה פרופסור מכובד באוניברסיטה, ואילו מייטנר אמנם הייתה דוקטור לפיזיקה, אבל אישה. לכן היא לא קיבלה שכר, לא הייתה חברת סגל מן המניין, לא קיבלה מעבדה ותחילה נאסר עליה אפילו להיכנס למעבדתו של האן. בלחצו של האן הוקצה לה בסופו של דבר חלל עבודה דחוק במרתף של אחד הבניינים. 

האן ומייטנר במעבדה, שנות ה-30 | מקור: EMILIO SEGRE VISUAL ARCHIVES / AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS / SCIENCE PHOTO LIBRARY
האן ומייטנר במעבדה, שנות ה-30 | מקור: EMILIO SEGRE VISUAL ARCHIVES / AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS / SCIENCE PHOTO LIBRARY

על אף הקשיים האלה, שיתוף הפעולה ביניהם הניב כמה וכמה גילויים חשובים. אחד מהם היה תופעת הרתע הרדיואקטיבי (radioactive recoil) - ההשפעה של פליטת חלקיק על גרעין האטום. מדענית אחרת הבחינה בתופעה כמה שנים קודם לכן, אך לא פירשה אותה נכון. האן הצליח להבין את התופעה כשחקר פליטת חלקיקי אלפא מגרעיני אקטיניום, אבל הייתה זו מיטנר שהסבה את תשומת לבו לכך שהאפקט יכול לשמש בסיס לגילוי חומרים רדיואקטיביים רבים נוספים, וכך היה. 

במלחמת העולם הראשונה התגייס האן ליחידת הנשק הכימי של צבא גרמניה, בהובלת פריץ הבר. מייטנר, שנשארה בברלין, התנדבה לעבוד כטכנאית רנטגן בבית חולים, והמשיכה לקדם את העבודה במעבדה. האן שב עוד לפני סיום המלחמה לעבודה בברלין והשניים גילו יחד יסוד חדש למדע, פרוטאקטיניום (Pa) שמספרו האטומי 91. בהמשך הם גילו את תופעת האיזוֹמֶריוּת הגרעינית, שבה חומר רדיואקטיבי מסוים מציג שני דפוסי התנהגות שונים מעט זה מזה, למשל קצב אחר של התפרקות גרעינית, בגלל הבדלים במצבי האנרגיה של חלק מהפרוטונים או הניטרונים בגרעין. 

האן המשיך להתקדם במעמדו, ומונה לעמוד בראש המחלקה הרדיואקטיבית במכון הקיסר וילהלם לכימיה, ובהמשך למנהל המכון כולו. לימים הוא גם נבחר לאקדמיה הפרוסית למדעים, מוסד בעל שם עולמי, וכמה פעמים הגישו עמיתיו את מועמדותו לפרס נובל על תגליותיו. תנאי עבודתה של מייטנר השתפרו מעט, והיא קיבלה משרה אקדמית צנועה. עם זאת, היא המשיכה לחסות בצלו המדעי של האן ובמקרים רבים ויתרה על קרדיט במאמרים לטובתו, אף על פי שחלק ניכר מהעבודה היה שלה. 

בשנות ה-30, בעוד בחוץ מתחוללות סערות פוליטיות עם עליית הנאצים לשלטון, התעלמו מהן מייטנר והאן ומיקדו את מאמציהם באתגר שריתק מדענים רבים בעולם: הניסיון לייצר יסודות כבדים מאורניום באמצעות הפצצת הגרעין של אטומי אורניום בניטרונים. במרץ 1938 סיפחה גרמניה הנאצית את אוסטריה, ואזרחותה האוסטרית של מייטנר לא הגנה עליה עוד. אוניברסיטת ברלין נדרשה לפטרה, והאן חשש לצאת במופגן נגד הנאצים כדי להגן על עמיתתו, שמבחינתם היתה יהודיה אף שהתנצרה שנים רבות קודם לכן. מייטנר הצליחה להימלט בעור שיניה מגרמניה הנאצית, הגיעה לשוודיה ומצאה שם משרת מחקר צנועה. זו הסיבה שהדגל הנוסף באיור הוא דגל שוודיה. היא המשיכה להתכתב עם האן על עבודתם המשותפת, ואף נפגשה עמו בחשאי בקופנהגן, לתכנן עוד ניסויים. 

בדצמבר 1938 ביצעו האן ועוזרו, פריץ שטרסמן, עוד ניסוי של הפצצת אורניום בניטרונים, וכשחיפשו יסודות חדשים בתוצרי תגובה, הופתעו לגלות שם בריום, יסוד קל מעט מהאורניום. האן שלח למייטנר את תוצאות הניסויים שלא הבין, והשניים הגיעו במקביל למסקנה כי הניטרונים גרמו להתפרקותו של גרעין האורניום. האן לא יכל לצרף את מייטנר למאמר שפרסם על החומרים שנוצרים בתהליך, ואילו היא שלחה במקביל מאמר נפרד, עם אחיינה אוטו פריש שעבד גם הוא בשוודיה, שסיפק את ההסבר הפיזיקלי המקיף וגם ציין עובדה חשובה במיוחד: בתהליך משתחררת אנרגיה רבה. אף שהמאמר שלה נשלח קודם, עורכי כתב העת השתהו עם פרסומו. בינואר 1939 פרסמו את מאמרו של האן, ורק בפברואר את המאמר של מייטנר, שבו טבעה את המונח "ביקוע גרעיני". 

גילוי הביקוע, והאנרגיה שהוא משחרר, הובילו את גרמניה הנאצית לנסות לפתח נשק גרעיני. מדענים רבים במערב הבינו את הסכנה, ואפילו אלברט איינשטיין הפציפיסט נרתם לשגר לנשיא ארצות הברית מכתב המתריע מפני נשק כזה בידי גרמניה ודוחק באמריקאים להוביל תוכנית משלהם. כך נולדה תוכנית מנהטן, לפיתוח הפצצה האמריקאית, בהובלת רוברט אופנהיימר. זו הסיבה שהוספנו לאיור את קו הרקיע של מנהטן. בסופו של דבר האמריקאים הם אלו שפיתחו פצצת אטום, ואף השתמשו בה בסוף המלחמה. הגרמנים היו רחוקים מכך מאוד, כפי שהעלו מאמצי המודיעין של בעלות הברית. 

לאחר המלחמה החליטה ועדת פרס נובל להעניק להאן את הפרס בפיזיקה על גילוי הביקוע הגרעיני, והוא קיבל באיחור את הפרס לשנת 1944. הוועדה התעלמה לחלוטין מתרומתה של מייטנר לגילוי, וגם האן עצמו לא טרח להזכיר בקבלת הפרס את שותפתו לעבודה רבת השנים. 

לאחר מלחמת העולם השנייה, במקביל לפיתוח ושכלול הנשק הגרעיני, נרתמה הטכנולוגיה גם לשימוש אזרחי. כורים גרעיניים לייצור חשמל הוקמו במדינות רבות, והאנרגיה הגרעינית סייעה לפתח את התעשייה ולקדם את העולם. האן הפך לאחד המתנגדים הבולטים לנשק גרעיני ולניסויים בנשק כזה, וב-1958 היה בין אלפי החותמים על עצומת מדענים נגד נשק גרעיני שהוגשה לאו"ם. האן הלך לעולמו ב-1968, לאחר שזכה לשלל פרסים וכיבודים. לאחר מותו הציעו מדענים לקרוא על שמו ליסוד מספר 105 בטבלה המחזורית, אחד היסודות המלאכותיים שיוצרו במאיצי חלקיקים, והוא קיבל את השם הַאנְיוּם. מייטנר סירבה לשוב לגרמניה לאחר המלחמה. היא השתקעה בבריטניה וחיה שם עד מותה, חודשים אחדים אחרי מותו של האן. 

מעט צדק מאוחר נעשה עם מייטנר בחלוף השנים. ב-1997 הוחלף שמו של יסוד 105 לדוּבְּנִיוּם, על שם המעבדה הרוסית שהייתה מעורבת בייצור היסוד. יסוד מספר 109, לעומת זאת, קיבל את השם מַייְטְנֶרְיוּם, על שם ליזה מייטנר, צעד שביטא הכרה בתרומתה לעידן הגרעין. 

 

בחזרה לתפריט הראשי

מרץ 2021: המתמטיקאית הגדולה ביותר

אמליה או עמליה נתר (Nöther) נולדה ב- 23 במרץ 1882 בארלנגן שבגרמניה, למשפחה יהודית מסורתית. אביה, מקס נתר, היה פרופסור למתמטיקה באוניברסיטה המקומית. אמי הצטיינה בתיכון בלימודי שפות, ולאחר מכן למדה הוראה, והוסמכה כמורה לצרפתית ולאנגלית. לכן הוספנו לאיור את דגל צרפת

ואולם, נתר לא לימדה צרפתית, אנגלית או כל שפה אחרת: במהלך לימודיה היא החליטה לשנות כיוון וללמוד מתמטיקה בעקבות אביה. אלא שבתחילת המאה העשרים אסור היה לנשים בגרמניה ללמוד באוניברסיטה כסטודנטיות מן המניין. הן יכלו לשבת בשיעורים, אבל בשביל להיבחן ולקבל ציון היה עליהן לקבל אישור מכל מרצה בנפרד. היא לקחה קורסים רבים, במתמטיקה ובתחומים נוספים, ואף למדה סמסטר באוניברסיטת גֶטִינְגֶן, שהייתה אז מרכז מוביל בעולם במתמטיקה ובפיזיקה. לאחר שחזרה לארלנגן, אושר סוף סוף בגרמניה חוק המאשר לנשים ללמוד באקדמיה. נתר הסתערה על לימודי מתמטיקה, וב-1907 סיימה בהצטיינות דוקטורט. מחקרה עסק בענף של אלגברה בשם "שמורות פולינומיות", והיא פיתחה דרכים חדשות ויעילות לפתור בעיות בתחומים אלה. 

על אף ההתקדמות, גרמניה עדיין הייתה רחוקה משוויון אמיתי, וגם עם דוקטורט במתמטיקה נתר עדיין הייתה אשה, ולא יכלה לקבל משרה אקדמית של ממש. היא אמנם לימדה קורסים בארלנגן ואפילו הדריכה תלמידי מחקר, אבל הוגדרה "עוזרת הוראה", נאלצה לעבוד בהתנדבות, בלי שכר, וחוקרים אחרים היו רשומים כמרצים בקורסים שהיא לימדה בפועל או כמנחים של תלמידיה. כל זאת למרות שמבחינה מחקרית שמה הלך לפניה כמתמטיקאית מבריקה, והיא המשיכה לפרסם מאמרים והוזמנה להרצות בכנסים. 

ב-1915 החל המתמטיקאי הנודע דויד הילברט מאוניברסיטת גטינגן לעסוק בהיבטים המתמטיים של היחסות הכללית, התיאוריה המהפכנית שפרסם אלברט איינשטיין. לצורך זה הוא היה זקוק למומחה בתחום השמורות. הילברט ומתמטיקאי מפורסם נוסף מגטינגן, פליקס קליין, הזמינו את נתר להצטרף לאוניברסיטה ולסייע להם לקדם את חזית המדע. נתר נענתה, אף על פי שההזמנה היוקרתית לא כללה משרה רשמית או תגמול כלכלי הולם. תפקידה הרשמי היה עוזרת מחקר של הילברט, בלי שכר, וכל מאמציהם של הילברט וקליין להסדיר לה משרה של ממש עלו בתוהו.  

כמעט מיד עם הגעתה לגטינגן פתרה נתר שתי בעיות חשובות שהילברט התמודד עמן. האחת קשורה למרחבי רימן, המשמשים לתיאור מתמטי של מבנים בעלי ממדים רבים, והיו כלי חשוב בתיאוריות פורצות הדרך של איינשטיין. השנייה נוגעת לבעיות הקשורות בחוק שימור האנרגיה במסגרת תורת היחסות הכללית. בפתרון שלה היא פענחה את הקשר בין הסימטריה של מערכת פיזיקלית לחוקי השימור שהיא מקיימת. במילים אחרות, נתר סיפקה את ההסבר המתמטי לחוקי השימור כמו שימור האנרגיה, שימור התנע או שימור המטען החשמלי, שהם בעלי חשיבות פיזיקלית עצומה, גם בפיזיקה תיאורטית וגם ביישומים רבים – מהנדסת כלי רכב ועד חישוב מסלוליהם של גרמי שמיים. ההוכחה הזו קרויה היום "משפט נתר", ופרסומה בשנת 1918 קיבע את מעמדה של נתר כאחת מן המתמטיקאים הבולטים של תקופתה. הקשר בין חוקי הפיזיקה החשובים האלה לסימטריה, היא הסיבה שהוספנו מראה לאיור. 

דווקא לאחר תבוסתה של גרמניה במלחמת העולם הראשונה השתפר מעט מצבה הכלכלי של נתר. חוקים רבים שונו במדינה, ובוטל האיסור על העסקת נשים באוניברסיטאות, מה שסלל את דרכה לקבלת משרה, גם אם בשכר זעיר לעומת עמיתיה הגברים. 

"הגאון המתמטי הגדול ביותר". נתר בסביבות שנת 1930 | מקור: Konrad Jacobs, Wikipedia
"הגאון המתמטי הגדול ביותר". נתר בסביבות שנת 1930 | מקור: Konrad Jacobs, Wikipedia

מבחינה מקצועית, נתר הייתה מעמודי התווך של המתמטיקה בשנות ה-20: היא הייתה ממייסדי תחום האלגברה המופשטת והובילה התפתחויות חדשות בענף המכונה "תורת החוגים", המגדיר שילובים של קבוצות מספרים ופעולות מסוימות. נתר אחראית לכמה מפריצות הדרך בתחום, ובין השאר קרויים על שמה חוגים נתריים, שהם חוגים בעלי תכונות מסוימות שנתר מצאה דרך כללית להגדיר אותם. היא גם הרבתה לשתף פעולה עם מתמטיקאים אחרים, ופעמים רבות איפשרה בנדיבות רבה לעמיתים ולתלמידים שהדריכה לקבל קרדיט על עבודה שהיא עצמה עשתה. 

ב-1933 עלו הנאצים לשלטון בגרמניה ועד מהרה דאגו לפטר את כל היהודים ממשרות ציבוריות, כולל המתמטיקאים היהודים באוניברסיטת גטינגן. ב-1934 נפגש שר התרבות הנאצי עם הילברט, שהתנגד לסילוק היהודים, ושאל אותו מה מצב המחלקה למתמטיקה לאחר שחרורה מעול היהודים. הילברט השיב בפשטות שכבר אין מתמטיקה בגטינגן. הסמל באיור הוא סמלה של אוניברסיטת גטינגן, שבה פרחה נתר מבחינה מקצועית. 

לאחר פיטוריה מהאוניברסיטה נסעה נתר לארצות הברית, שם קיבלה משרת משרת פרופסור במכללת ברין מור (Bryn Mawr), מכללה יוקרתית לנשים בפנסילבניה, בעזרת אלברט איינשטיין, שהכיר היטב את עבודתה. זו הסיבה שדגל ארצות הברית מופיעה באיור. 

נתר נהנתה באמריקה לא רק מהערכה מקצועית, אלא גם לראשונה בחייה משכר נאה ותנאי עבודה טובים. ב-1934 גם העבירה סדרת הרצאות במכון ללימודים מתקדמים בפרינסטון, אחד המרכזים החשובים בעולם במתמטיקה ובפיזיקה תיאורטית. אלא שאחרי כשנה וחצי בלבד בארה"ב, התגלה גידול באגן הירכיים של נתר. הטיפול שעברה לא הצליח היא מתה כמה שבועות אחרי יום הולדתה ה-53.

ההספדים לנתר אינם מותירים ספק באשר לגדולתה. המתמטיקאי הרמן וייל (Weyl) כתב כי עבודתה "שינתה את פני האלגברה". מתמטיקאי אחר, נורברט וינר (Wiener) כתב כי נתר היא "המתמטיקאית האישה הגדולה ביותר אי פעם וניצבת לפחות על אותה מדרגה של מדאם קירי". איינשטיין עצמו ציין כי "פראולין נתר, הייתה יצירתית בצורה יוצאת דופן והגאון המתמטי הגדול ביותר מאז התאפשרה ההשכלה הגבוהה לנשים". 

 

בחזרה לתפריט הראשי

אפריל 2021: הצילום ששינה את העולם

בגיל 29 קיבל ג'ורג' סמית (Smith) תואר דוקטור בפיזיקה מאוניברסיטת שיקגו. הוא נחשב לפיזיקאי מבריק, ועד מהרה החל לעבוד במעבדות בל - חברת מחקר שנוסדה כחלק מהחברה שהקים ממציא הטלפון, אלכסנדר גרהם בֶּל, ולאחר מכן הפכה לחברה עצמאית. בין ההמצאות והתגליות של מדעני החברה אפשר למצוא את הטרנזיסטור שפיתחו ויליאם שוקלי (Shockley) ולטר בראטיין (Brattain) וג'ון ברדין (Bardeen) ואת קרינת הרקע הקוסמית שגילו במקרה ארנו פנזיאס (Penzias) ורוברט וילסון (Wilson). הבוס של סבמית' במעבדות בל היה וילארד בויל (Boyle), פיזיקאי קנדי ששירת בצי של ארצו ובצי הבריטי במלחמת העולם השניה, השלים תואר ראשון, שני ושלישי בפיזיקה, עבד במעבדות בל על לייזרים, הושאל לחברה בת שעבדה עם נאס"א, חזר למעבדות בל ומונה למנהל האגף למוליכים למחצה. משמעות השם בל היא פעמון באנגלית, לכן הוספנו פעמון לאיור. 

ב-1969 התבשר בויל כי צפוי קיצוץ באגף שלו, אם לא יימצא בו פיתוח בעל יישום מסחרי. הוא זימן את סמית לשיחה דחופה והסביר לו את חומרת המצב. בויל וסמית היו מיודדים גם בגלל הרקע המשותף שלהם - גם סמית שירת בצי האמריקאי אחרי המלחמה. 

שעה של סיעור מוחות ששינתה את העולם. בויל (מימין) וסמית' ב-2009 | צילום: Prolineserver, Wikipedia
שעה של סיעור מוחות ששינתה את העולם. בויל (מימין) וסמית' ב-2009 | צילום: Prolineserver, Wikipedia

הם סגרו את דלת המשרד ופתחו בסיעור מוחות. תוך שעה היו בידיהם תרשימים לרכיב שישנה את העולם - ה-Charge Coupled Device, או בקיצור CCD. הרכיב הוא חיישן אור, המתרגם את האור למידע דיגיטלי. הוא מורכב ממערך של קבלים זעירים, מוליכים למחצה. כשאור פוגע בקבל כזה, החומר המוליך למחצה פולט אלקטרונים בשל האפקט הפוטואלקטרי. האלקטרונים מאוחסנים בקבל, והפעלת מתח חשמלי מאפשרת למחשב זעיר הצמוד למערך הקבלים למדוד את המטען בכל קבל ולתעד את עוצמת האור שפגע בו לפי מספר האלקטרונים שנפלטו. כל קבל מייצג נקודה אחת בתמונה. המחשב מרכיב מהנקודות האלה את התמונה המלאה לפי עוצמת האור בכל נקודה, ומאחסן אותה במידע דיגיטלי הכולל נתון אחד (עוצמת האור) בכל נקודה. כדי לקבל תמונה צבעונית מוסיפים מסנני אור, כך שכל קבל קולט רק אור באורך גל מסוים. 

בויל וסמית פיתחו את ה-CCD כרכיב זיכרון דיגיטלי למחשבים. אמנם מחשבים אישיים עדיין לא יצאו לשוק, אך החברה הבינה כי הזיכרון הדיגיטלי יהיה מרכיב חשוב במחשבים העתידיים האלה, וכבר בראשית שנות ה-70 פיתחה רכיבים מתאימים. כבר עוד ב-1975 פיתח סטיבן ששון מחברת קודאק מצלמה דיגיטלית המבוססת על CCD, אך החברה לא אימצה את הטכנולוגיה והחמיצה את המהפכה. המצלמות הדיגיטליות הראשונות היו כבדות ויקרות, והותקנו בעיקר במיכשור רפואי ומדעי. ואולם, תוך עשור מיזעור האלקטרוניקה איפשר להתקין את הטכנולוגיה במצלמות קטנות ובמחיר שווה לכל נפש, ותוך זמן קצר השתלט הצילום הדיגיטלי על השוק. סרטי צילום נותרו נחלתם של בודדים המשוגעים לדבר. 

טכנולוגיה המשולבת כיום במגוון עצום של מכשירים. חיישן CCD | צילום: GIPHOTOSTOCK / SCIENCE PHOTO LIBRARY
טכנולוגיה המשולבת כיום במגוון עצום של מכשירים. חיישן CCD | צילום: GIPHOTOSTOCK / SCIENCE PHOTO LIBRARY

טכנולוגיית הצילום הדיגיטלי, בסטילס או וידאו, משולבת כיום במגוון עצום של מכשירים: מיקרוסקופים, טלסקופים, ציוד הנדסי, מערכות נשק ומודיעין ועוד. התקדמות המיזעור איפשרה לשלב מצלמות בכל טלפון חכם, ובהתקנים זעירים אחרים, מהפכה שהשפיעה לא רק על הטכנולוגיה, אלא גם על החברה האנושית בכללותה, והשפעות אלו עוד יילמדו שנים ארוכות. 

בויל וסמית זכו בפרסים רבים על הישגם, וב-2009 - 38 שנים לאחר המצאת ה-CCD - הוענק להם פרס נובל בפיזיקה (עם צ'רלס קאו, ממפתחי הסיבים האופטיים). שני נוסף על היותם בוגרי השירות הצבאי בצי הם גם, שניהם  שייטים חובבים נלהבים, והפליגו יחד לכמה טיולים בעולם. זו הסיבה שהוספנו אנייה לציור. 

כשבויל עבד עם סוכנות החלל האמריקאית, נאס"א, באמצע שנות ה-60, הוא היה שותף בסיוע לתוכנית אפולו, ובין השאר היה חבר בצוות לבחירת אתרי נחיתה לחלליות המאוישות שינחתו על הירח. לכן הוספנו את הירח לאיור. 

בויל פרש לגמלאות ממעבדות בל ב-1979, ושב להתגורר בקנדה, שם סייע לרעייתו האמנית להקים גלריה משלה. הוא הלך לעולמו ב-2011 ממחלת כליות, בגיל 86. סמית פרש לגמלאות ב-1986, התמסר לשיט ולתחביבים נוספים. במאי 2020 חגג את יום הולדתו ה-90. 

 

בחזרה לתפריט הראשי

מאי 2021: עידן חדש ברפואה

אדוארד ג'נר (Jenner) פיתח את החיסון הראשון בהיסטוריה, נגד מחלת האבעבועות השחורות הקטלנית, בסוף המאה ה-18, כאשר מדע הרפואה עוד היה בחיתוליו. הרופאים באותה עת לא ידעו מה גורם למחלה, וגם לא יכלו  להסביר מדוע הטיפול של ג'נר מנע מהמטופלים להידבק בה – אך החיסון שלו עבד. 

הניסוי הראשון ליעילות החיסון נערך במאי 1796, והיום לא היה מקבל אישור של אף ועדת אתיקה. הוא נערך על בנו בן השמונה של הגנן של ג'נר, הוא הגנן המופיע באיור. ג'נר שרט את זרועו של הילד, ג'יימס פיפס, ומרח על השריטה נוזל שאותו שאב מתוך שלפוחיות על זרועה של חולבת שחלתה באבעבועות הבקר. מחלה זו, כמשתמע משמה, תוקפת פרות, ועלולה גם להדביק בני אדם הנמצאים בקרבתן. זו מחלה קלה למדי, שחולפת לרוב תוך כמה ימים. כך היה גם עם פיפס: הוא נדבק במחלה בעקבות הטיפול ופיתח תסמינים קלים, אך החלים במהרה. 

כמה שבועות לאחר מכן ג'נר הזריק לפיפס נוזל שנלקח משלפוחיות של חולי אבעבועות שחורות, והילד לא חלה כלל. ג'נר המשיך וחיסן כך 23 אנשים נוספים, כולל בנו התינוק, והראה שהם היו עמידים למחלת האבעבועות השחורות. החיסון הראשון נולד, צעד ראשון בדרך שתוביל בסופו של דבר לחיסול האבעבועות השחורות כ-180 שנה מאוחר יותר, ולחיסונים רבים נוספים שיצילו את חייהם של מיליוני בני אדם. 

הניסוי המפורסם של ג'נר לא היה יריה באפלה - הוא הגיע אליו לאחר כעשרים שנים של מחקר, ומתוך עבודתו כרופא כפרי. חייו, כרופא, כחובב טבע וכחוקר, הובילו אותו אל התגלית הזו, שרופאים ידועים ומהוללים הרבה יותר החמיצו אותה.

ג'נר מחסן את בנו התינוק. איור מתוך ספר בריטי על גיבורי האומה מסוף המאה ה-19 | מקור: SHEILA TERRY / SCIENCE PHOTO LIBRARY
ג'נר מחסן את בנו התינוק. איור מתוך ספר בריטי על גיבורי האומה מסוף המאה ה-19 | מקור: SHEILA TERRY / SCIENCE PHOTO LIBRARY

ג'נר נולד ב-1749 בברקלי שבאנגליה, עיירה קטנה במחוז שבו היו הרבה מגדלי בקר. בגיל 13 החל לעבוד כשוליה אצל כירורג - כך היה נהוג אז היה לרכוש את מקצוע המנתחים, בעוד רופאים למדו באוניברסיטה. עם זאת, מבחינה מעשית מנתחים עסקו גם ברפואה, ורופאים שלחו ידם גם בניתוח. בגיל 21 עבר ג'נר ללמוד אצל כירורג אחר, בלונדון, ובגיל 24 חזר הביתה והחל לעבוד ככירורג, ולמעשה כרופא, בברקלי. 

לצד עבודתו חקר ג'נר את הקוקיות האירופאיות שקיננו באזור, ובעיקר את גורלם של הביצים והגוזלים של הציפורים הפונדקאיות, שבקן שלהן הטילה הקוקיה את ביציה. הוא הבחין כי בקינים שבהם יש גוזל קוקיה, הביצים האחרות נזרקות החוצה, ואם הגוזלים כבר בקעו, גם הם מושלכים מהקן. ג'נר העריך תחילה שההורים המאמצים של הקוקיה הם שזורקים את צאצאיהם מהקן משום מה: הוא לא חשב שגוזל הקוקיה, שנראה קטן וחלוש, יכול לעשות זאת. אך תצפיות זהירות העלו שהגוזל אינו כה חסר אונים, והוא זה שהרחיק, ולמעשה הרג, את אחיו החורגים. שעון הקוקייה באיור מסמל את מחקריו של ג'נר על הקוקיות.

ככל הרופאים בני זמנו, ג'נר הכיר היטב את מחלת האבעבועות השחורות. זו הייתה מחלה קשה ביותר, שהרגה רבים וגם מי ששרד אותה סבל מכאבים קשים, והיה עלול להישאר מצולק, ואף נכה. למחלה לא היה טיפול, אך הייתה שיטה להתגונן מפניה. וריולציה, כפי שנקראה השיטה, פותחה בסין והגיעה משם לטורקיה, וליידי מרי מונטגיו (Montagu), רעיית השגריר הבריטי בטורקיה, הביאה אותה לאנגליה. היא התבססה על שאיבת הנוזל משלפוחיות של חולים באבעבועות שחורות, והזרקתו מתחת לעור של אדם בריא. ברוב המקרים האדם היה מפתח בעקבות זאת מחלה קלה יותר, מקומית, ולאחר מכן היה מחוסן בפני הצורה הקשה של האבעבועות השחורות. השיטה הזו הייתה מסוכנת למדי: אחוז מסוים של האנשים שקיבלו את הזריקות פתחו את המחלה באופן קשה, ואף מתו ממנה. אך היות שלא היה אף חיסון אחר, רבים העדיפו לקחת את הסיכון.

איור סטירי המראה אנשים מגדלים חלקי גוף של פרות בעקבות החיסון של ג'נר | מקור: SCIENCE PHOTO LIBRARY
איור סטירי המראה אנשים מגדלים חלקי גוף של פרות בעקבות החיסון של ג'נר | מקור: SCIENCE PHOTO LIBRARY

ג'נר הציע גם הוא למטופליו להדביק אותם בצורה כזו, והבחין שחלק מהמטופלים לא הראו תסמינים כלל - אפילו לא את התסמינים הקלים יחסית שהיו נפוצים מאוד בעקבות הטיפול. הוא הקדיש שנים לאיסוף נתונים, ומצא שכל אותם אנשים חלו קודם לכן באבעבועות הבקר, מחלה שהייתה נפוצה למדי באזור זה של מגדלי פרות. ראיונות שערך עם מטופליו העלו שההגנה הזו נמשכת לאורך זמן: במקרה אחד מטופל הודבק בנוזל מאבעבועות שחורות 27 שנים לאחר שחלה באבעבועות הבקר, ולא פיתח מחלה. 

כך הגיע ג'נר לרעיון של הדבקה במחלה הקלה כדי למנוע את המחלה הקשה יותר. עד היום, המילה האנגלית לחיסון - vaccine - מזכירה לנו את המקור של החיסון הראשון: היא נגזרת מהמילה vacca, השם הלטיני לפרה. זו כמובן גם הסיבה לפרה באיור שלנו.

 

בחזרה לתפריט הראשי

יוני 2021: מה גודלו של העולם? 

ארטוסתנס נולד בשנת 276 לפני הספירה בקירנה, עיר יוונית בצפון אפריקה, באזור לוב של ימינו. בבגרותו עבר לאתונה, שם למד פילוסופיה ומדעים אחרים. הוא פרסם עבודות חשובות במגוון רחב של תחומים, ממתמטיקה עד מוזיקה ומהיסטוריה עד גיאוגרפיה. בזכות עבודותיו המרשימות מינה אותו המלך תלמי השלישי לספרן בספריה של אלכסנדריה, עיר יוונית במצרים, שספרייתה המפורסמת הייתה אחד ממרכזי הידע החשובים ביותר של העולם העתיק. כעבור כמה שנים הוא מונה לספרן הראשי בספרייה. לכן הוספנו לאיור גם ספרים, וגם את המגדלור העתיק של אלכסנדריה, אחד הסמלים הידועים של העיר היוונית החשובה. 

ארטוסתנס מלמד באלכסנדריה. ציור של ברנרדו סטרוצי מ-1635 | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל
ארטוסתנס מלמד באלכסנדריה. ציור של ברנרדו סטרוצי מ-1635 | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

ההישג המוכר ביותר של ארטוסתנס היה מדידת ההיקף של כדור הארץ. הוא ידע שבעיר סונה, שנקראת כיום אסואן, השמש נמצאת בדיוק במרכז השמיים בצהרי 21 ביוני, יום היפוך הקיץ. איך יודעים שהיא במרכז השמיים? בניינים כמעט לא מטילים צל, ובאופן נדיר השמש מאירה את קרקעיתה של באר עמוקה. באותו זמן באלכסנדריה, הנמצאת מצפון לסונה, השמש לא נמצאת במרכז השמיים. בצהרי יום ההיפוך מדד ארטוסתנס את אורך הצל שהטיל מגדל באלכסנדריה, שגובהו ידוע, וחישב את הזווית של קרני השמש. הוא ידע שהמרחק מסונה לאלכסנדריה הוא כ-5,000 סטדיון (יחידת מרחק קדומה, ככל הנראה קצת פחות מ-200 מטר, שממנה נגזרת המילה המודרנית "איצטדיון"), ולפי הזווית שמדד חישב כי היקף כדור הארץ הוא פי 50 - כלומר כ-250,000 סטדיון. ההערכה הזו גבוהה בכ-10-15 אחוז מההיקף האמיתי של כדור הארץ (כ-40,000 קילומטר), וככל הנראה הדיוק היחסי נובע משגיאות שונות שקיזזו זו את זו. בין השאר השמש בסונה לא נמצאת בדיוק במרכז השמיים ב-21 ביוני; אלכסנדריה לא נמצאת בדיוק באותו קו אורך של סונה, כפי שהניח ארטותנוס; ואומדן המרחק ביניהן לא היה מדויק. אף על פי כן, זו הערכה מדויקת מאוד יחסית לזמנו והאמצעים שעבדו לרשותו, והמחשה נהדרת איך אפשר להשתמש בגיאומטריה פשוטה יחסית למדידות וחישובים של דברים שאנו לא יכולים לראות או לתפוש בעין. 

ארטוסתנס זכור היום בעיקר בזכות אותה מדידה מפורסמת, אבל כאמור היו לו עוד עבודות רבות. אחת מהן הייתה שיטה למצוא את כל המספרים הראשוניים עד מספר נתון, באמצעות סינון שיטתי של המספרים שאינם ראשוניים. השיטה מכונה הנפה של ארטוסתנס, וזו הסיבה שהוספנו מסננת (נפה) לאיור. 

ארטוסתנס עסק בעוד במגוון רחב של תחומים: הוא חיבר מחקרים בגיאוגרפיה ובהיסטוריה ואפילו בגיאולוגיה, ואף כתב שירים ויצירות ספרותיות. למרבה הצער, רוב כתביו לא שרדו. אחרי גיל 80 התעוור ארטוסתנס עקב מחלת עיניים. חוסר היכולת לקרוא ולעשות תצפיות גרם לו לדיכאון, ובסופו של דבר הוא הרעיב את עצמו עד מוות, בשנת 194 לפני הספירה. על שמו קרויים בין השאר מכתש על הירח, והר תת-ימי בים התיכון. 

 

בחזרה לתפריט הראשי

יולי 2021: הספר שהוליד את המדע המודרני

עם מותו של אייזק ניוטון ב-1727 חקק המשורר אלכסנדר פופ על מצבתו חרוז קצר: הַטֶּבַע וְחֻקָּיו נָחוּ בְּחֶשְׁכַת שְׁחוֹר, וַיֹּאמֶר אֱלֹהִים: יְהִי נְיוּטוֹן – וַיְהִי אוֹר (במקור: NATURE and Nature’s Laws lay hid in Night: God said, "Let Newton be!" and all was light). ההספד הקולע הזה מתמצת את תרומתו העצומה של ניוטון להבנת עולמנו, ואת העובדה ששמו הפך שם נרדף למדען או לאדם חכם באופן כללי. 

אייזק ניוטון נולד ב-25 בדצמבר 1642 בכפר קטן במזרח אנגליה. אביו מת זמן קצר לפני הולדתו, והוא גדל עם אב חורג, וסבל מילדות לא קלה ומקשיים חברתיים. הוא הצטיין בבית הספר, אך נאלץ להפסיק את לימודיו בגיל 17 לאחר שגם האב החורג מת ואמו ציפתה ממנו לנהל את החווה המשפחתית. מנהל בית הספר שכנע אותה לאפשר לתלמיד המצטיין לשוב ללימודיו, ובסיומם הוא התקבל לאוניברסיטת קיימברידג', שם למד פילוסופיה ויוונית, לצד מתמטיקה ומדעים שכונו אז "פילוסופיה של הטבע". בסיום לימודיו נסגרה האוניברסיטה בשל מגפת הדבר הגדולה, והוא שב לביתו שם החל בעבודה מדעית עצמאית. בין השאר הוא ניסח את משפט הבינום, המאפשר לפתח סכום של שני מספרים בחזקה, החל לפתח רעיונות נוספים במתמטיקה ובפיזיקה, וכן לעשות ניסויים ראשונים באופטיקה. ב-1669 מונה ניוטון לפרופסור למתמטיקה באוניברסיטת קיימברידג'. 

ניוטון הצעיר תחת עץ התפוח המפורסם | מקור: ROYAL INSTITUTION OF GREAT BRITAIN / SCIENCE PHOTO LIBRARY
ניוטון הצעיר תחת עץ התפוח המפורסם | מקור: ROYAL INSTITUTION OF GREAT BRITAIN / SCIENCE PHOTO LIBRARY

מחקריו של ניוטון עסקו בתחומים רבים. אחד מפיתוחיו המפורסמים ביותר הוא החשבון האינפיניטיסימלי, המכונה היום גם חשבון דיפרנציאלי ואינטגרלי או חדו"א. תחום זה של המתמטיקה עוסק במדידת הקצב של שינויים, ויש לו חשיבות רבה בחישובים מורכבים ומדידות מסובכות. במקביל אליו פיתח המתמטיקאי הגרמני גוטפריד לייבניץ שיטות דומות מאוד, ואף הקדים לפרסם אותן, והמחלוקת ביניהם על הפיתוח הפכה ברבות הימים לאחד העימותים המדעיים הבוטים והמרושעים ביותר. 

איש של עקרונות

ניוטון עסק רבות גם בגיאומטריה, הוכיח משפטים חשובים ופיתח את הקשרים בין גיאומטריה לאלגברה. עבודתו המפורסמת ביותר היא כנראה העבודה על חוקי התנועה והמכניקה. הוא ניסח את שלושת חוקי התנועה של ניוטון, המתארים בצורה פשוטה את תנועתם של גופים ואת הכוחות הפועלים עליהם, ומשמשים בחישוב ובהסבר של תופעות רבות מספור. הוא תיאר את חוק הכבידה, שבשילוב עם חוקי התנועה שולט בתנועתם של גרמי השמיים. לפי האגדה התובנה לגבי הכבידה צצה במוחו כאשר ראה תפוח נופל מעץ, ולפי גרסאות מסוימות שלה התפוח אף נפל על ראשו. בכמה מקומות בעולם עדיין גדלים עצי תפוח שמקורם, לפחות לכאורה, בייחורים מאותו עץ מקורי של ניוטון. זו הסיבה שהוספנו תפוח לאיור. 

הגילויים של ניוטון סיפקו את ההסבר למבנה של מערכת השמש ואת האישוש הסופי למודל ההליוצנטרי, שלפיו כוכבי הלכת חגים סביב השמש. לצד אלה הוא הגדיר ותיאר מושגים פיזיקליים כמו משקל, מסה, תנע, תנע זוויתי, ואת חוקי השימור שלהם - עבודותיו סייעו להסביר מגוון עצום של תופעות, מתנועתם הבליסטית של כדורי תותח ועד כוחות הגאות והשפל. 

את חוקי התנועה, חוק הכבידה ועוד עבודות רבות במתמטיקה ובפיזיקה ריכז ניוטון בספר שראה אור ביולי 1687, ושמו "עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע" - Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. הספר, המכונה בקיצור "הפרינקיפיה" (העקרונות), נחשב לאחד מספרי המדע החשובים בהיסטוריה. החידוש בו לא היה רק הניסוח הברור והבהיר של חוקי טבע, אלא גם השימוש הנרחב במתמטיקה לתיאור תופעות פיזיקליות. בשלושת הכרכים של הספר מסביר ניוטון את החוקים, מדגים שלל ניסויים ותופעות ומפרט את החישובים הרלוונטיים. בכרך האחרון הוא מסכם את הידע מהשניים הראשונים ומיישם אותו לחישוב של תנועות גרמי השמיים והסברים של תופעות אסטרונומיות. 

אחד מספרי היסוד של המדע המודני. כריכת ה"פרינקיפיה" | מקור: NYPL / SCIENCE SOURCE / SCIENCE PHOTO LIBRARY
אחד מספרי היסוד של המדע המודני. כריכת ה"פרינקיפיה" | מקור: NYPL / SCIENCE SOURCE / SCIENCE PHOTO LIBRARY

נוסף על עבודותיו המוכרות במכניקה ובמתמטיקה, עסק ניוטון בתחומים רבים נוספים, בהם אופטיקה. הוא חקר את טבעו של האור וגילה כי האור הלבן מורכב מאור בצבעים שונים. הוא המציא ובנה סוג חדש של טלסקופ מתקדם, ופיתח את המודל שלפיו האור מורכב מחלקיקים, מה שסייע להסביר תופעות מסוימות הקשורות בקרני אור. כיום אנו יודעים שהאור מציג גם התנהגות של גלים וגם של חלקיקים. הוא גם חקר את מבנה העין וניסה להבין את מנגנון הראייה, לכן הוספנו עין לאיור. 

ב-1707 העניקה המלכה אן לניוטון תואר אבירות, והוא הפך לסר אייזק. הוא כיהן שתי תקופות קצרות בבית הלורדים של הפרלמנט הבריטי, ומונה למנהל המטבעה המלכותית. המינוי נועד לאפשר לו פרנסה נוחה, אבל הוא הסתער עליו ברצינות ורתם לנושא את ידיעותיו המדעיות. הוא היה שותף למהפכה הכלכלית בבריטניה בסוף המאה ה-17 ותחילת המאה ה-18, שכללה את הקמת הבנק המרכזי, תקינת ערך המטבעות, הצמדת הפאונד למחיר הזהב ומאבק בלתי מתפשר בזייפני מטבעות. זו הסיבה שהוספנו מטבעות לאיור. 

ניוטון המשיך גם בערוב ימיו לעמוד בחזית המתמטיקה העולמית, ולחדש בתחומים רבים, כמו המצאת הסקסטנט לניווט ימי, כתיבת חיבורים היסטוריים ותיאולוגיים, וכן עיסוק באלכימיה. ייתכן שבשל עיסוק זה סבל מהרעלת כספית, ששינתה את אופיו בשנותיו האחרונות והקצינה את התנהגותו. הוא מת במרץ 1727, בגיל 84, ומורשתו המדעית נטועה עד היום עמוק בבסיסן של המתמטיקה והפיזיקה של ימינו. 

 

בחזרה לתפריט הראשי

 אוגוסט 2021: ראשיתו של עידן החשמל

אחד האנשים בעלי ההשפעה הגדולה ביותר על המדע המודרני לא למד כלל באוניברסיטה ואפילו לא סיים בית ספר תיכון, אבל בזכות סקרנות, חריצות, תבונה ותשוקה למדע הצליח לגשר על פערים כלכליים ומעמדיים, ולהפוך למדען מוביל ופורץ גבולות. 

מייקל פאראדיי נולד בלונדון בספטמבר 1791 למשפחה מעוטת אמצעים. הוא למד בבית ספר עד גיל 13 בלבד, ואז החל לעבוד כשליח בחנות ספרים כדי לסייע בפרנסת המשפחה. בעל החנות התרשם מהנער החרוץ, פרש עליו את חסותו והחל ללמד אותו לכרוך ספרים. לכן הוספנו לאיור את ערימת הספרים. פאראדיי ניצל את סביבת העבודה שלו לקרוא כל מה שהיה יכול, בעיקר ספרי מדע, ובמעט הכסף שהצליח לחסוך קנה ציוד וחומרים לניסויים מדעיים. לקוח נאמן של חנות הספרים התרשם גם הוא מהנער, והעניק לו כרטיסים לסדרת הרצאות של המדען הנודע המפרי דייוי. פאראדיי הנלהב סיכם את ההרצאות, ושלח לדיווי 300 עמודים של סיכומים בתום הסדרה. 

זמן קצר לאחר מכן נפצע דייוי בתאונת מעבדה וראייתו נפגעה זמנית. הוא הזמין את הצעיר הנלהב לשמש עוזר אישי ולכתוב עבורו סיכומים של עבודתו. כמה חודשים לאחר מכן, כשעובד במעבדה פוטר, קיבל פאראדיי הזדמנות להיות עוזרו של דייוי גם בעבודת המחקר. הוא המשיך להתקדם, וכעבור שנים אחדות קיבל משרת מחקר במכון המלכותי שניהל דייוי, החל לבצע מחקר עצמאי בכימיה, לפרסם מאמרים, ולשאת בעצמו הרצאות לקהל הרחב. 

בעבודותיו בכימיה חקר פאראדיי תרכובות כלור, וגילה שתי תרכובות חדשות של פחמן וכלור. כמו כן הוא גילה את מולקולת הבֶּנְזֶן, שיש לה חשיבות עצומה בכימיה ובביולוגיה. הוא גילה את חוקי האלקטרוליזה - פירוק תמיסות באמצעות זרם חשמלי - חקר הפיכת גזים לנוזלים ופיתח גירסה מוקדמת של מַבְעֵר המעבדה, המכונה כיום מבער בּוּנְזֶן. זהו המכשיר המופיע באיור. 

פאראדיי בהרצאת חג מולד לקהל הרחב במכון המלכותי, 1855 | מקור: ROYAL INSTITUTION OF GREAT BRITAIN / SCIENCE PHOTO LIBRARY
פאראדיי בהרצאת חג מולד לקהל הרחב במכון המלכותי, 1855 | מקור: ROYAL INSTITUTION OF GREAT BRITAIN / SCIENCE PHOTO LIBRARY

ב-1821, לאחר שהמדען הדני הנס כריסטיאן ארסטד (Ørsted) גילה את האלקטרומגנטיות, היה שותף דיווי בניסויים לבנות מנוע אלקטרומגנטי. הניסויים לא עלו יפה, אך הוא הצליח לפתח את מה שכינה "סיבוב אלקטרומגנטי": תנועה מעגלית מתמדת של תיל המונח באגן כספית סביב מגנט, אם מטעינים אותו בחשמל מסוללה כימית. לאחר עשר שנים הוא חזר לנושא, ובסדרת ניסויים חשובה באוגוסט 1831 גילה כי אם מעבירים מגנט דרך סליל תיל, נוצר זרם חשמלי בסליל. הגילוי הזה כי מגנטיות יוצרת זרם חשמלי שימש אותו לבניית הדינמו החשמלי הראשון, האבטיפוס של הגנרטורים המודרניים. על העיקרון הזה פועלות על היום כל תחנות הכוח: חום הנוצר מבעירת דלק או מתגובה גרעינית מומר לאנרגיית תנועה באמצעות קיטור, והתנועה מסובבת מגנט סביב כבלי חשמל ומייצרת זרם. הגילוי של פאראדיי הניח את היסודות לעולם המודרני, המבוסס במידה ניכרת על חשמל. 

פאראדיי תרם עוד תרומות חשובות רבות בתחומי החשמל והמגנטיות. בין השאר הוא גילה את תופעת הדיאמגנטיות, שבה שדה מגנטי משפיע על חומרים מסוימים, וכן את ההשפעות של שדה מגנטי על אור. בנוסף הוא גילה כי מטען חשמלי מצוי רק בצד החיצוני של מוליך טעון, ואינו משפיע על עצמים שמוקפים מכל עבר במוליך חשמלי. העקרון הזה מכונה כיום "כלוב פאראדיי" ונעשה בו שימוש נרחב, מתנורי מיקרוגל ועד הגנה על נוסעי מטוסים מפגיעת ברקים. זו גם הסיבה שהוספנו כלוב לאיור. גם יחידת הקיבול החשמלי - פאראד - קרויה על שמו. 

למרות הישגיו המדעיים היה פאראדיי אדם צנוע ונוצרי אדוק. הוא סירב לקבל תואר אבירות וכן סירב להצעה להתמנות לנשיא החברה המלכותית הבריטית. לפני מותו ב-1867 סירב להצעה להיקבר בכנסיית וסטמינסטר, לצד גדולי האומה הבריטית, והעדיף להיטמן בבית הקברות הייגייט בלונדון, לצד רעייתו. דיוקנו התנוסס על שטר בריטי של 20 לירות סטרלינג. 

 

בחזרה לתפריט הראשי

ספטמבר 2021: האנטיביוטיקה היעילה הראשונה

אלכסנדר פלמינג (Fleming), שהתפרסם כמפתח האנטיביוטיקה היעילה הראשונה, היה איש שידע לנצל את ההזדמנויות שהחיים הציבו בפניו. את הפניצילין הוא גילה בעקבות זיהום של תרביות החיידקים שגידל, ואת תחילת הקריירה שלו כמדען הוא חייב לכישורי הקליעה שלו.

פלמינג נולד ב-1881 בכפר קטן בסקוטלנד – מכאן דגל סקוטלנד המופיע באיור – ובגיל 13 עבר להתגורר אצל אחיו, שהיה רופא בלונדון. הוא רצה ללכת בדרכו, וברגע שהיה בידו מספיק כסף החל בלימודי רפואה. תוך כדי לימודיו התנדב לגדוד רובאים סקוטי בצבא הבריטי, ושם התגלה כשרונו כצלף – זו הסיבה לרובה בציור. כאשר סיים את לימודי הרפואה ביקש פלמינג להמשיך ולהתמחות ככירורג, אך לא היה לו את הסכום הדרוש לכך. במקום זאת הוא קיבל הצעה להצטרף למעבדת הבקטריולוגיה בבית החולים סנט מארי. לראש המעבדה, אלמרות' רייט (Wright), הייתה סיבה מצויינת לרצות את הרופא הצעיר בצוות שלו: הוא היה חובב קליעה מושבע, רצה מאוד שמעבדתו תזכה בתחרות צלפים יוקרתית, ושמע על כשרונו של פלמינג עם הרובה.

רייט ופלמינג ניסו לפתח חיסונים לזיהומים חיידקיים, ללא הצלחה של ממש. במלחמת העולם הראשונה עבד פלמינג במעבדה צבאית בצרפת שמטרתה הייתה פיתוח תרופות נגד זיהומים כאלו, וראה מקרוב מה הם מעוללים: חיילים רבים מתו בייסורים מפצעים שהזדהמו. התרופות המעטות שהיו זמינות אז לא היו יעילות, או שהיו רעילות לבני האדם. הוא חזר מהמלחמה נחוש למצוא חומר שיקטול את החיידקים, ולא יזיק לחולים עצמם.

פלמינג במעבדתו בבית החולים סנט מארי. מקור: ST MARY'S HOSPITAL MEDICAL SCHOOL / SCIENCE PHOTO LIBRARY
פלמינג במעבדתו בבית החולים סנט מארי. מקור: ST MARY'S HOSPITAL MEDICAL SCHOOL / SCIENCE PHOTO LIBRARY

פלמינג גידל תרביות חיידקים וניסה למצוא חומרים שיפגעו בהם. ב-1921 הוא גילה את הליזוזים – אנזים שנמצא בין השאר ברוק ובדמעות ומסוגל להשמיד חיידקים. אך הפעילות שלו לא הייתה חזקה מספיק בשביל לפתח תרופה.

פריצת הדרך הגיע בספטמבר 1928. את מרבית חודש אוגוסט בילה פלמינג בחופשת הקיץ עם משפחתו, וכששב למעבדה גילה שפטריית עובש זיהמה רבות מהתרביות של חיידקי הסטפילוקוקוס שחקר. "אדם ששכלו אינו מוכן לכך עלול שלא להבחין בידה המושטת של ההזדמנות" כתב פלמינג לאחר מכן. שכלו שלו, באותו רגע, היה מוכן, והוא תפס בחוזקה את היד שהושטה לו. במקום לזרוק את התרביות המזוהמות לפח, פלמינג בחן אותן בקפידה ושם לב שבכל מקום שבו צמחה פטרייה, נוצרה סביבה מעין "הילה" של אזור נקי מחיידקים. הוא גידל את הפטריה, מסוג פניציליום (Penicillium), וחקר את השפעתה על חיידקים. במהרה גילה כי מיצוי שלה, שאותו כינה פניצילין, יעיל מאוד נגד חיידקים מסוגים מסוימים. 

הפניצילין עבר עוד כמה וכמה תלאות עד שנהפך לאנטיביוטיקה נפוצה. פלמינג התקשה לגדל את הפטרייה, וחסר לו הידע הכימי בשביל להפיק ממנה מיצויים יעילים. בשל קשיים אלו הגילוי לא עורר עניין רב בקהילה המדעית – עד שפרצה מלחמת עולם נוספת, והפצועים הרבים הבהירו שוב את הצורך הדחוף בפיתוח אנטיביוטיקה יעילה.

בסופו של דבר היו אלו הפרמקולוג הווארד פלורי (Florey) והכימאי ארנסט בוריס צ'יין (Chain), שניהם מאוניברסיטת אוקספורד, שהתגברו על רבים מהמכשולים. הם מצאו מינים של הפטרייה שייצרו כמויות גדולות יותר של פניציליו, ופיתחו שיטות טובות יותר לגדל אותם, להפיק מהם את החומר הפעיל ולמצות אותו. ניסויים בעכברים, וניסויים ראשונים בבני אדם, הראו שהפניצילין בטוח ויעיל. מעבדה של משרד החקלאות האמריקאי הייתה הראשונה לייצר את האנטיביוטיקה בהיקף תעשייתי, וב-1944 הגיעו זריקות פניצילין לראשונה לשדה הקרב, שם הצילו את חייהם של חיילים רבים. 

פלמינג, פלורי וצ'יין חלקו את פרס נובל לרפואה ב-1945, ופלמינג זכה בנוסף בתואר אבירות ובפרסים רבים אחרים. לאחר מותו ב-1955 הוא הונצח בדרכים רבות, ובין השאר עיטר דיוקנו שטר חמישה פאונד של בנק קליידסדייל הסקוטי, כפי שמציינים השטרות באיור.

בשנים שחלפו מאז פיתחו חוקרים אחרים שיטות לייצר פניצילין סינתטי, והיא הפכה לאחת התרופות היעילות והנמכרות ביותר בהיסטוריה. הפניצילין והאנטיביוטיקות שבאו בעקבותיה הצילו את חייהם של אנשים רבים מספור, ובמידה רבה שינו את העולם. לפני הפניצילין, כל פצע וכל התערבות כירורגית, אפילו עקירת שן, נשאה סיכון ממשי לזיהום ולמוות. התרופות האנטיביוטיות שמו לכך סוף, אך עלינו להיזהר – שימוש יתר בהן עלול להוביל לחיידקים עמידים, שמתרבים בשנים האחרונות ומאיימים להשיב אותנו אחורה, אל אותו עולם מסוכן. 

 

בחזרה לתפריט הראשי

מאחורי הקלעים של לוח השנה - מי העושים במלאכה? 

איורים: פריאל חכים

עיצוב: טלי אפרים

תוכן: איתי נבו

תאריכון: ד"ר ארז גרטי, איתי נבו

הפקה: מיכל שדר

הגהה: שירה כרמי-וינטרוב, לילי קינן

מנהלת יחידת התקשורת והשיווק: ענת שני-הלפרין

כתבה מלווה: איתי נבו, ד"ר יונת אשחר; הפקה: מאיה קאהן

להזמנת לוח השנה המדעי

2 תגובות

  • אילני

    איזה חברה משווקת את לוח השנה המדעי שלכם תשפ"א? ?

    לא מצליחה להגיע לחברה המשווקת.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאיתי נבו

    לוח שנה