tag:blogger.com,1999:blog-56338803538173874042024-03-14T05:26:21.703+02:00מדע פשוטחדשות מדע והסברים פשוטים לתופעות מסובכותאריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.comBlogger140125tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-89976515104101881852017-08-27T21:41:00.000+03:002017-08-27T21:41:23.746+03:00המסה על פי איינשטיין<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
מסה היא מושג בעל מספר משמעויות בפיזיקה, ושתיים מהן הצגתי בפוסט אודות <a href="https://arie-science.blogspot.co.il/2017/08/blog-post_23.html">אייזק ניוטון והגדרת מושג המסה</a>. במכניקה המבוססת על שלושת חוקי ניוטון וחוק הכבידה האוניברסלי יש למסה שתי הגדרות: התנגדות לשינוי מהירות ויצירת כוח משיכה. אלברט איינשטיין היה זה שהרחיב את מושג המסה באופן מהותי והוא עשה זאת על ידי הצגת נוסחה שהפכה עם הזמן לנוסחה המפורסמת ביותר בפיזיקה.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhFL2VjOhBpFcxKhKsUGm0cTn6yukOS7gLfa3W4YBYOclU1bG42S3LNZIUnNM7vQwwQt8wZsp0VLop3-GB6LHCgUkjZZR1GQAPBSoqFSc53mSlyvW1UbipjJFHpmFwjAMyn8khT3NfiDiOf/s1600/Emc2.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" data-original-height="795" data-original-width="1600" height="159" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhFL2VjOhBpFcxKhKsUGm0cTn6yukOS7gLfa3W4YBYOclU1bG42S3LNZIUnNM7vQwwQt8wZsp0VLop3-GB6LHCgUkjZZR1GQAPBSoqFSc53mSlyvW1UbipjJFHpmFwjAMyn8khT3NfiDiOf/s320/Emc2.jpg" width="320" /></a></div>
<br />
נוסחה זו שעומדת בבסיס תורת היחסות הפרטית מקשרת בין שלושה גדלים. האות E מסמלת את האנרגיה, האות m מסמלת את המסה והאות c מסמלת את מהירות האור בריק שערכה עומד על 299,792,458 מטר לשנייה. <br />
<br />
הנוסחה אומרת בפשטות שאם אנו לוקחים את המסה ומכפילים אותה במספר קבוע גדול מאוד אנו מקבלים את האנרגיה, אך המשמעות העמוקה היא שקיימת זהות בין מסה לאנרגיה. מהירות האור בריבוע היא מספר גדול מאוד, לכן שינוי קטן במסה מתבטא כשינוי עצום באנרגיה, אבל זה עדיין לא אומר אם וכיצד ניתן להמיר מסה לאנרגיה שימושית דוגמת אנרגיית אור או חום. איינשטיין ייחד מאמר שלם לנוסחה זו המהווה את אחד מארבעת המאמרים המשפיעים כל כך שנכתבו בשנת 1905 - שנת הפלאות של אלברט איינשטיין. אגב, איינשטיין לא היה הראשון שקישר בין ביטוי של מסה לביטוי של אנרגיה בדרך זו, אך הוא היה הראשון שיצר זהות אוניברסלית בין מסה לאנרגיה במסגרת תורה פיזיקלית שלמה, הרי היא תורת היחסות הפרטית.<br />
<br />
במבט ראשוני, המשמעות הנוספת למסה נראית מכבידה ונשאלת השאלה איך זה מסתדר עם ההגדרות הקודמות של המסה? אני אישית לא רואה בכך בעיה משום שאני סבור שהפיזיקה משופעת במושגים בעלי ריבוי משמעויות, והרחבתי על כך בפוסט "<a href="https://arie-science.blogspot.co.il/2009/10/blog-post_28.html">על מתמטיקה, פיזיקה ופוליסמנטיות</a>". בעיני עלולה להתעורר בעיה רק אם יש סתירה בין המושגים, מצב שיכול להוביל לפרדוקסים פיזיקליים. במקרה הנוכחי לא נוצרת סתירה משום שהנוסחה של איינשטיין לא רק מגדירה זהות בין מסה לאנרגיה וכך מרחיבה את מושג המסה, אלא בו בזמן מרחיבה את מושג האנרגיה באופן שלא יסתור את הפיזיקה שקדמה לתורת היחסות. למעשה, כשמנתחים תנועה במהירות נמוכה באופן ניכר ממהירות האור ועורכים את חישובי האנרגיה המתאימים תורת היחסות והמכניקה שקדמה לה יספקו ניבויים זהים.<br />
<br />
זה המקום להעיר שהנוסחה של איינשטיין מרחיקה עוד יותר את ההגדרה של מסה מ"<a href="https://arie-science.blogspot.co.il/2017/08/blog-post.html">כמות החומר</a>" ומקרבת אותה לעבר הגדרה שעוסקת ב"כמות האנרגיה", ולפי נקודת מבט זו מסה אינה קשורה רק לחומר שממנו עשוי העצם, אלא גם למאפיינים נוספים שלו. אבל האם ייתכן שמסה אכן גדלה כשהמהירות עולה? ובכן, התשובה לא כל כך פשוטה משום שאת הנוסחה של איינשטיין ניתן לפרש בשתי צורות. המשותף לשני הפירושים הוא שמסת גוף שנמצא במנוחה, כלומר איננו נע, מגדירה אנרגיית מנוחה של הגוף. ההבדל בין הפרשנויות מתבטא בהשפעת המהירות על המסה.<br />
<br />
- פרשנות 1 לנוסחת איינשטיין: האות m מסמלת אך ורק את מסת המנוחה של הגוף והיא מהווה גודל קבוע שאינו תלוי במהירות התנועה של הגוף, ובהתאם האות E בנוסחה מסמלת את אנרגיית המנוחה של הגוף. על מנת לחשב את האנרגיה הכללית יש לקחת בחשבון את אנרגיית המנוחה ואת האנרגיה הקינטית (אנרגיית התנועה) שמקורה במהירות. בעזרת נוסחה פשוטה ניתן לחשב את האנרגיה הכללית בתנאי שיודעים את אנרגיית המנוחה ואת המהירות. מהירות התנועה אינה יכולה לעבור את מהירות האור בריק, והאנרגיה שואפת לאינסוף כשהמהירות מתקרבת לגבול זה.<br />
<br />
- פרשנות 2 לנוסחת איינשטיין: האות m מסמלת את המסה בכל מהירות שהיא והאות E מסמלת את האנרגיה המתאימה לה. לפי גישה זו המסה כבר אינה גודל קבוע, אלא ערכה עולה עם עליית המהירות ובהתאמה עולה גם ערכה של האנרגיה. המסה בפרשנות זו מכונה מסה יחסותית. נוסחה פשוטה מקשרת בין מסת המנוחה והמהירות למסה היחסותית, והכפלה של המסה היחסותית במהירות האור בריבוע נותנת ישירות את האנרגיה הכללית שכבר כוללת בתוכה את אנרגיית המנוחה ואת האנרגיה הקינטית. כשמהירות התנועה מתקרבת למהירות האור בריק המסה היחסותית וגם האנרגיה שואפות לאינסוף.<br />
<br />
ההבדל בין הפרשנויות מוביל להבדל בהגדרת המסה. לפי הפרשנות הראשונה מסה אחראית ליצירת חלק מהאנרגיה של הגוף הקרוי אנרגיית מנוחה ולפי הפרשנות השנייה קיימת זהות מוחלטת בין מסה לאנרגיה. רוב הפיזיקאים מעדיפים את הפרשנות הראשונה, ואילו אני משתייך למיעוט שמעדיף, לפחות מבחינה רעיונית, את הפרשנות השנייה, ולו משום שבמסגרת תורת היחסות הפרטית התכונות הנוספות שאותן יוצרת המסה - התמדה ויצירת כוח משיכה - אכן משתנות כשהעצם נע במהירות גבוהה. אגב, לפי הפרשנות השנייה גם חלקיקים חסרי מסת מנוחה הנעים במהירות האור,
דוגמת חלקיקי האור הקרויים פוטונים, הם בעלי מסה וזאת מעצם העובדה שיש להם
אנרגיה.<br />
<br />
היתרון של הפרשנות הראשונה הוא שהיא קלה יותר להבנה משום שהיא מגדירה מסה אחת בלבד ולא שתיים (מסת מנוחה ומסה יחסותית), ובנוסף היא גם נוחה יותר לחישובים. הפרשנות השנייה, לעומת זאת, נראית לי נכונה יותר מבחינה קונספטואלית משום שהיא מאפשרת התאמה בין ההגדרה האיינשטיינית החדשה של המסה ובין ההגדרות הניוטוניות הישנות. קיימת כמובן התאמה בין שתי הפרשנויות ובפועל התחזיות לגבי גדלים נמדדים זהים בשתיהן. ראוי להעיר שהמסה עצמה לא יכולה להימדד ישירות, אפילו בגישה הניוטונית, והערכת גודלה מחייב מדידות אחרות דוגמת מדידת כוח המשיכה הכבידתי.<br />
<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgGXh6q7WGNrPrD8Rv9s5d36U4umlJ6YBgAAKt2U4YmrJcdm01lMtO2OL9BrACwaXgovHig71DJfHCUlX2c3OQOlzuY3a6Y763eoGkoedITsfECb1q6170c0HqVE7V5c6TcC4Ss3rk4UJgA/s1600/Einstein+Emc2.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" data-original-height="1600" data-original-width="1116" height="400" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgGXh6q7WGNrPrD8Rv9s5d36U4umlJ6YBgAAKt2U4YmrJcdm01lMtO2OL9BrACwaXgovHig71DJfHCUlX2c3OQOlzuY3a6Y763eoGkoedITsfECb1q6170c0HqVE7V5c6TcC4Ss3rk4UJgA/s400/Einstein+Emc2.jpg" width="278" /></a></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
</div>
<br />
<br />
מהירות איננה הגורם היחיד המשפיע על המסה וקיימים גורמים נוספים שיכולים להגדיל אותה או להקטין אותה. כך למשל עליית טמפרטורה, שכידוע מעלה את האנרגיה של הגוף, מעלה במידה קטנה מאוד גם את המסה שלו. בכיוון ההפוך, אנרגיית קשר שקיימת בין הנוקלאונים המרכיבים את גרעין האטום מקטינה את האנרגיה ובהתאם לנוסחה של איינשטיין מקטינה גם את המסה. ככל שפער מסות זה, יחסית למספר הנוקלאונים, גדול יותר כך הגרעין יציב יותר ונוטה פחות להתפרק. מצד שני אנרגיית קשר נמוכה מאפיינת גרעינים של איזוטופים רדיואקטיביים שמתפרקים בתהליכים גרעיניים.<br />
<br />
מקורה של האנרגיה המשתחררת בכור גרעיני או בפצצה גרעינית הוא בהפרש בין אנרגיית הקשר של הגרעין המתפרק בתהליך ביקוע גרעיני לאנרגיות הקשר של התוצרים שלו. זה גם מקורה של האנרגיה הנוצרת בתהליכי היתוך גרעיני של גרעינים קלים לכבדים, אלא שלצורך היתוך יש צורך להפגיש את הגרעינים הקלים ולהתגבר על הדחייה החשמלית ביניהם, הרי כל הגרעינים טעונים במטען חיובי. בשל כך תהליכי היתוך גרעיני ייתכנו רק בטמפרטורות גבוהות מאוד שבהן הגרעינים נעים מהר ויכולים להתקרב זה לזה. חשוב לי להדגיש שנוסחת איינשטיין אכן מצביעה על אפשרות של הפקת אנרגיה באמצעות שינויי מסה, אך בניגוד לדעה הרווחת בציבור לאלברט איינשטיין עצמו אין שום קשר ישיר לפיתוח אנרגיה גרעינית ופצצות גרעיניות.<br />
<br />
תוצאה דרמטית עוד יותר מתרחשת בתהליכי איון (אניהילציה) שבהם חלקיקים מתנגשים ונעלמים לחלוטין. אם ההתנגשות מתרחשת בריק חוק שימור האנרגיה מחייב יצירת חלקיקים חדשים. תהליך כזה בדיוק קורה במאיצי חלקיקים ללא הרף. כך למשל במאיץ של אלקטרונים ופוזיטרונים (אנטי-חומר של אלקטרונים) התנגשות של אלקטרון ופוזיטרון יכולה לגרום לאיונם וליצירת שני פוטונים. בתהליך זה מסת המנוחה של האלקטרון והפוזיטרון, השקולה לאנרגיית המנוחה שלהם, הומרה לאנרגיית תנועה של הפוטונים.<br />
<br />
אם אנרגיית התנועה של החלקיקים המתנגשים גבוהה אז יכולה להתרחש יצירה של חלקיקים מסיביים. בתהליך זה אנרגיית התנועה של החלקיקים המתנגשים מומרת לאנרגיית מנוחה של חלקיקים חדשים. זו הדרך שבה ייצרו את בוזון ההיגס <a href="https://drive.google.com/file/d/0B20iiMVdG2aINHk5SlZvajR2OW8">במאיץ ה-LHC</a>, המבוסס על התנגשויות של פרוטונים במהירויות גבוהות מאוד. לצערנו, ויש הטוענים למזלנו, מכמה סיבות לא הצליחה עדיין האנושות לנצל באופן מקרוסקופי אנרגיה שמקורה בתהליכי איון, ולו משום שחלקיקי אנטי-חומר נדירים מאוד ביקום.<br />
<br />
קרדיטים לאיורים:<br />
איור ראשון - שחר מלמד-כץ ולוטם מלמד-כץ<br />
איור שני - ראם מלמד-כץ</div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com3tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-17649814901070426732017-08-23T01:50:00.001+03:002017-09-02T00:04:00.800+03:00אייזק ניוטון והגדרת מושג המסה<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
<a href="https://arie-science.blogspot.co.il/2017/08/blog-post.html">בפוסט הקודם</a> הסברתי למה אני חושב שהגדרת המסה בתור כמות החומר אינה טובה. אז איך בכל זאת ניתן להגדיר את המסה? בפוסט הזה אעסוק בשתי הגדרות בסיסיות של מסה ושתיהן קשורות לעבודתו של אייזק ניוטון.<br />
<br />
1) התמדה: מסה גורמת להתנגדות לשינוי מהירות.<br />
תכונה זו של מסה מנוסחת היטב בחוק התנועה השני של ניוטון שלפיו כוח שווה למסה כפול תאוצה (שינוי מהירות).<br />
אם נסמן כוח באות F, מסה באות m ותאוצה באות a, אז החוק השני ינוסח בצורה הבאה<span style="font-size: small;">:</span><br />
<span style="font-size: small;"> </span> <br />
<div style="text-align: center;">
<span style="font-size: x-large;"> F=ma</span></div>
<br />
נוסחה זו אפשר לרשום גם בדרך הבאה: a=F/m. המשמעות היא שאם הכוח לא משתנה הגדלת המסה מקטינה את התאוצה והקטנת המסה מגדילה את התאוצה. תכונה זו של המסה ניכרת כמעט בכל ניסוי מכני. אם למשל נבדוק את התאוצה ואת התאוטה של כלי רכב נגלה שהמסה היא גורם משמעותי. משאית מאטה לאט לפני רמזור אדום ומאיצה לאט אחרי שהצבע מתחלף לירוק משום שמסתה גבוהה. לעומת זאת, בתכנון של מכוניות מרוץ מנסים להקטין ככל האפשר את המסה על מנת לאפשר תאוצה ותאוטה גבוהות במיוחד. למעשה בתחרויות מוגדרת מסה מינימלית של הרכב עם הנהג וזאת על מנת להקטין סכנות לנהגים.<br />
<br />
2) כבידה: מסה יוצרת כוח משיכה.<br />
כוח המשיכה שנוצר בין שני גופים שווה למכפלת המסות שלהם במספר קבוע (קבוע הכבידה) חלקי המרחק בין הגופים. כוח זהה פועל על כל אחד משני הגופים, אך כיוון הכוחות הפוך.<br />
אם נסמן את הכוחות באותיות F1 ו-F2, מסות הגופים באותיות m1 ו-m2, המרחק בין הגופים באות r וקבוע הכבידה באות G, אז חוק הכבידה האוניברסלי ינוסח בצורה הבאה: <br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjhUfg1p3Gy6gAu9FiQr10fhuo0nCawwh3w0uaWCK8MIF2XOlgEaQowWXdd5axpmiuwFFd2MlhpkyDPAhNQYXSqra_SQqoqT3-uhV3mY4Dns8aWYvrlq6j4pspMkYz0LBRQMSe5xPyKfQBh/s1600/newton-universal-gravitation.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" data-original-height="210" data-original-width="300" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjhUfg1p3Gy6gAu9FiQr10fhuo0nCawwh3w0uaWCK8MIF2XOlgEaQowWXdd5axpmiuwFFd2MlhpkyDPAhNQYXSqra_SQqoqT3-uhV3mY4Dns8aWYvrlq6j4pspMkYz0LBRQMSe5xPyKfQBh/s1600/newton-universal-gravitation.png" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<br /></div>
כל שני עצמים נמשכים זה לזה אבל קשה למדוד את כוח המשיכה הכבידתי בין עצמים קטנים על פני כדור הארץ משום שכוחות אחרים, כולל כוח הכובד של כדור הארץ עצמו, חזקים הרבה יותר. למעשה כוח הכבידה חלש מאוד יחסית לכוחות אחרים, כמו הכוח החשמלי והמגנטי, ולראיה מגנט קטן יכול להרים סיכת ברזל ובכך להתגבר על כוח המשיכה הכבידתי של כדור הארץ כולו. הסיבה לכך שהכבידה היא גורם משמעותי ביקום הגדול נובעת מכך שטווח ההשפעה שלה אינסופי ומכך שגרמי השמים אינם טעונים במטען חשמלי באופן משמעותי ואינם מייצרים כוח אלקטרומגנטי חזק.<br />
<br />
<br />
חוק הכבידה האוניברסלי נמדד לראשונה בשנת 1797, אחרי מותו של ניוטון (ניוטון חי בשנים 1727-1642). בניסוי זה, הקרוי ניסוי קוונדיש, נמדד כוח המשיכה בין כדורי עופרת. מאז, תכונת ההתמד של המסה ותכונת הכבידה שלה נבדקו בניסויים רבים, אך מבחינה תאורטית הן שונות מאוד זו מזו ואינן נובעות בשום דרך האחת מהשנייה. על כן ניתן להניח שהן מגדירות גדלים שונים: מסת התמד ומסה כבידתית. אולם, מקובל להניח ששתי צורות המסה האלו שוות בגודלן.<br />
<br />
המשקל הוא כוח המשיכה שנוצר בהשפעת הכבידה. משקלו של גוף תלוי במסתו, במסת הגוף שמושך אותו ובמרחק בינו ובין מרכז הגוף המושך. הירח פחות מסיבי מכדור הארץ וחישוב פשוט מראה שמשקל של עצם על פני הירח קטן בערך פי 6 יחסית למשקלו על פני כדור הארץ. מבחינתנו חשוב כרגע להבין שמשקלו של גוף על פני כדור הארץ יחסי למסתו.<br />
<br />
אם המסה היא m המשקל הוא F=mg כאשר g הוא מספר קבוע התלוי במסת כדור הארץ, ברדיוס כדור הארץ ובקבוע הכבידה. אם נציב כוח זה בחוק השני של ניוטון נקבל ma=mg. בצד ימין של המשוואה מופיעה המסה הכבידתית ובצד שמאל מסת ההתמד. אם המסות שוות המסקנה הבלתי נמנעת היא שכל המסות על פני כדור הארץ נופלות בתאוצה זהה - זוהי תאוצת הכובד וערכה עומד בערך על 9.8 מטר לשנייה בריבוע.<br />
<br />
מסופר על גלילאו גליליי שעלה למגדל פיזה הנטוי והשליך משם עצמים בעלי מסות שונות וכולן הגיעו לקרקע בו זמנית. הסיפור איננו נכון ולו משום העובדה שהתנגדות האוויר גורמת לכך שגם אם צורת העצמים זהה הרי שהעצם המסיבי יותר יפגע בקרקע ראשון. כיום ניתן לערוך ניסוי כזה במתקן ריק מאוויר על פני כדור הארץ, למשל <a href="https://www.zarm.uni-bremen.de/drop-tower.html">במגדל פולטורם</a> בברמן שבגרמניה המיועד למטרה זו, וניתן כמובן לערוך ניסוי כזה על הירח. בהיעדר אוויר כל העצמים שמופלים מגובה זהה פוגעים בקרקע בו זמנית, ולא חשוב מה המסה שלהם.<br />
<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<iframe allowfullscreen="" class="YOUTUBE-iframe-video" data-thumbnail-src="https://i.ytimg.com/vi/eZl_Rv07sjw/0.jpg" frameborder="0" height="266" src="https://www.youtube.com/embed/eZl_Rv07sjw?feature=player_embedded" width="320"></iframe></div>
<div style="text-align: center;">
<br /></div>
<div style="text-align: center;">
<b>ניסוי הפלת נוצה ופטיש במסגרת משימת אפולו 15 על פני הירח</b></div>
<br />
ההנחה שמסת ההתמד ומסת הכבידה שוות נקראת עקרון השקילות - העיקרון נבדק בניסויים רבים ועד עתה נמצא תמיד נכון. <a href="http://www.sciam.co.il/%D7%90%D7%95%D7%93%D7%99%D7%A1%D7%90%D7%AA-%D7%90%D7%99%D7%99%D7%A0%D7%A9%D7%98%D7%99%D7%99%D7%9F-%D7%9C%D7%99%D7%97%D7%A1%D7%95%D7%AA-%D7%94%D7%9B%D7%9C%D7%9C%D7%99%D7%AA/">אלברט איינשטיין</a> השתמש בעקרון השקילות כבסיס שממנו הוא בנה את תורת היחסות הכללית. הוא סיפר לימים שהמחשבה השמחה בחייו הייתה ההבנה שאדם הנופל מהגג לא מרגיש את כוח הכובד בעת הנפילה. תחושת ריחוף זו, שמהווה תוצא של עקרון השקילות, מתרחשת גם <a href="https://arie-science.blogspot.co.il/2009/06/blog-post.html">בתחנת החלל</a> ואפילו בצניחה חופשית, לפחות בשניות הראשונות לפני שהמהירות מגיעה לערכה המקסימלי בגלל התנגדות האוויר.<br />
<br />
<br />
ההיסטוריה של מושג המסה מעניינת במיוחד ומפתיע שאייזק ניוטון עצמו הגדיר את המסה בצורה שונה. את ההבנות שלו בנושא מכניקה הוא פירט בספרו פרינקיפיה או בשמו המלא: העקרונות המתמטיים של פילוסופיית הטבע. ניוטון בחר להגדיר את המסה בתור כמות או מידה של חומר השווה למכפלת צפיפות החומר בנפחו. הגדרה זו לוקה בשני חסרונות: המושג "כמות החומר" לכשעצמו הוא רב-משמעי ואינו נושא מידע שיכול להסביר מה זו מסה ובנוסף לכך מסה היא מושג בסיסי יותר מצפיפות ולא נכון להגדיר מסה דרך צפיפות, אלא להיפך. כיום אכן מקובל להגדיר צפיפות כחלוקת מסה בנפח. במרוצת הדורות הגדרת המסה בספרו של ניוטון זכתה לביקורת.<br />
<br />
בכל הקשור לתכונת ההתמד של המסה זכות הראשונים ניתנת ליוהאנס קפלר שהתייחס כבר ב-1621 למכפלת הצפיפות בנפח (מסה) כהתנגדות לתנועה. אייזק ניוטון ניסח את החוק השני של התנועה בצורה שונה מזו המקובלת היום ובספרו הוא לא התייחס כלל למסה בהקשר לחוק השני. ניוטון כתב שהשינוי בתנועה יחסי לכוח המופעל מבלי לפרט מהו אותו שינוי בתנועה. בספרו ניוטון מגדיר את כמות התנועה, גודל שנקרא כיום תנע, בתור מכפלת המסה במהירות. אם הוא היה מנסח את החוק השני באמצעות הביטוי "שינוי בכמות התנועה (שינוי בתנע) שווה לכוח" הוא היה מדייק לחלוטין, משום שזה הניסוח הכללי והמקובל כיום של החוק השני, אך הוא בחר לרשום רק שינוי בתנועה, ועם השנים ניסוח זה נזנח. למעשה כבר בימי חייו נכתב החוק השני בספר אחר בצורת F=ma, כלומר באופן שמגדיר בצורה טובה את תכונת ההתמד של המסה. <br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhwoPKfbG4BBmq__b1n29T5YVkba6ziqnixlyHwe5Xg31NaV4Aqrbz0dRdGQIOTLv2QoTz-rmaoxXCR7r0eqE1f9nvx3Oj9dRd5wAksgTHBgYkeIql2Y235xSWonYs4R-8EXrKgbtBYzZ-b/s1600/Newton_portrait_with_apple_tree.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" data-original-height="768" data-original-width="881" height="278" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhwoPKfbG4BBmq__b1n29T5YVkba6ziqnixlyHwe5Xg31NaV4Aqrbz0dRdGQIOTLv2QoTz-rmaoxXCR7r0eqE1f9nvx3Oj9dRd5wAksgTHBgYkeIql2Y235xSWonYs4R-8EXrKgbtBYzZ-b/s320/Newton_portrait_with_apple_tree.png" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b>אייזק ניוטון והתפוח (מקור: <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Newton_portrait_with_apple_tree.svg">ויקימדיה</a>)</b></div>
<br />
ניוטון הקדיש חלקים נרחבים מספרו לניסוח חוק הכבידה האוניברסלי ולמסקנות הנובעות ממנו, כמו למשל תנועת כוכבי הלכת במערכת השמש. בחלקים אלו של הספר הוא התייחס כמובן להשפעה הכבידתית של המסה כיוצרת כוח משיכה כבידתי. זו ללא ספק תרומתו הגדולה של הספר והחוק משמש במרבית חישובי הכבידה עד ימינו. אגב, הסיפור על התפוח של ניוטון נכון ברובו - תפוח שנפל לידו (ולא על ראשו!) גרם לו לתהות על כוח הכובד על פני כדור הארץ ועל ההשפעה של אותו כוח כובד על גרמי השמים. <a href="http://www.newtonproject.ox.ac.uk/view/texts/normalized/OTHE00001">הסיפור המלא נרשם על ידי חברו של ניוטון, ויליאם סטוקלי</a>:<br />
<blockquote class="tr_bq">
אחרי הסעודה מזג האוויר נהיה חמים. הלכנו לגינה ושתינו תה מתחת לצל של כמה עצי תפוח, רק הוא ואני. בין דברים אחרים שעלו בשיחה הוא אמר לי שהוא היה בדיוק במצב כזה, מזמן, כשרעיון הכבידה עלה בראשו. "למה התפוח נופל תמיד בניצב לקרקע", הוא חשב לעצמו כשנכנס למצב מהורהר בעקבות נפילת תפוח. "למה שהוא לא ילך הצידה או למעלה? למה תמיד לכיוון מרכז כדור הארץ? הסיבה, ללא ספק, היא שכדור הארץ מושך אותו. חייב להיות כוח משיכה בחומר וסכום כוחות המשיכה בחומר שממנו עשוי כדור הארץ חייב להימצא במרכז כדור הארץ, לא בשום צד של כדור הארץ. לכן התפוח נופל בניצב לקרקע או לעבר מרכז כדור הארץ. אם חומר מושך כך חומר אז משיכת חומר חייבת להיות יחסית לכמות שלו. אם כך, התפוח מושך את כדור הארץ כמו שכדור הארץ מושך את התפוח". לכוח כזה אנו קוראים כוח הכובד והוא נפרש הרחק על פני היקום כולו. בעקבות אותה מחשבה הוא הרחיב בהדרגה את תורת הכבידה לצורך הבנת תנועת כדור הארץ וגרמי השמיים...</blockquote>
על אודות הגדרה נוספת של מסה שהופיעה רק עם פיתוח תורת היחסות אכתוב <a href="https://arie-science.blogspot.co.il/2017/08/blog-post_27.html">בפוסט הבא</a>.</div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-10960516092142094672017-08-21T15:59:00.000+03:002017-08-23T22:51:57.431+03:00האם מסה היא כמות החומר?<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
<style type="text/css">p { margin-bottom: 0.08in; }a:link { }</style>
<br />
במקומות רבים אני מוצא שהמסה מוגדרת בתור <a href="https://www.google.co.il/search?q=%22%D7%9E%D7%A1%D7%94+%D7%94%D7%99%D7%90+%D7%9B%D7%9E%D7%95%D7%AA+%D7%94%D7%97%D7%95%D7%9E%D7%A8%22">כמות החומר</a>. אני משער שהגדרה זו באה להבחין בין מסה למשקל ולהראות שמסה היא תכונה שלא תלויה במקום שבו נערכת המדידה, כלומר היא תישאר זהה על פני כדור הארץ, על פני הירח ובחלל. אבל מה זה בעצם אומר "כמות החומר"?<br />
<br />
הגדרה מדעית טובה צריכה לספק מידע על המושג שיאפשר לנו להבין אותו ולהשתמש בו בצורה נכונה. אני מצפה שההגדרה של מסה תאמר לנו אילו תכונות של עצמים יכולים לנבוע ממושג המסה ואולי אפילו תרמז על שיטות שבהן נוכל להשתמש על מנת למדוד אותה. אני מוצא כמה בעיות עם הגדרת המסה ככמות החומר.<br />
<br />
הבעיה המרכזית בעיני היא שלמילה "כמות" יש כמה משמעויות, ועל כן השימוש במילה זו בהגדרה איננו חד משמעי. ראשית, "כמות" מתארת ערך של גדלים פיזיקליים בעזרת יחידות מדידה, למשל: כמות האנרגיה שצרכנו החודש היא 500 קוט"ש, כמות הזרם במעגל החשמלי היא 2 אמפר. שנית, משתמשים במילה "כמות" לציין תכונות בסיסיות של עצמים כמו נפח ומשקל. אנו יכולים לומר כמות החלב בכד היא 2 ליטר וכמות העגבניות שקנינו היא 3 קילוגרם-כוח. באותו הקשר, רווח גם השימוש במילה "כמות" לציון מסה, אבל זה לא עוזר לנו כי אם אנו כבר מגדירים כמות בתור מסה הרי שאם נגדיר מסה בתור כמות נקבל הגדרה מעגלית.<br />
<br />
<span style="font-size: x-small;">הערה: אמנם בחיי היומיום משתמשים בק"ג כיחידת משקל אך בשפה מדעית יש לייחד את הקילוגרם למסה ולהשתמש ביחידת הניוטון או ביחידת ק"ג-כוח למשקל. אני מוצא שהשימוש ביחידה ק"ג-כוח הוא נוח במיוחד משום שזה המשקל שפועל על מסה של ק"ג אחד על פני כדור הארץ.</span><br />
<br />
כיוון שלישי הוא לייחס את המילה "כמות" למספר יחידות בתוך שלם, למשל כמות הדפים בערימה, ובפרט אנו מזהים מילה זו עם מספר החלקיקים המרכיבים גוף מסוים. כאן המקום להוסיף שלכמות חומר המתייחסת למספר החלקיקים כבר יש שם מדעי: מול. מול אחד של חומר כלשהו מתאים למספר מוגדר של חלקיקי החומר. מספר זה קרוי קבוע אבוגדרו ומדובר במספר עצום של חלקיקים: בערך 6 ואחריו 23 אפסים שזה יותר ממיליארד כפול מיליארד כפול מאה אלף. <br />
<br />
אבל לצורך הדיון בואו נניח שגם המסה מתייחסת למספר החלקיקים. הגדרה זו אינה שלמה כי עדיין חסרה הגדרה בסיסית למושג המסה שתאפשר לנו להבין מה המשמעות שחלקיק יסודי אחד מסיבי יותר ממשנהו. במילים אחרות, מספר החלקיקים לא נותן לנו את המסה מבלי שנדע את המסה של החלקיקים היסודיים שמהם מורכב החומר: אלקטרון, פרוטון ונייטרון.<br />
<br />
יתרה מכך, מסה של אטום בודד איננה סכום המסות של הפרוטונים, הנייטרונים והאלקטרונים המרכיבים אותו אלא קטנה מסכום זה. הפרש המסות הוא המקור לגודל שנקרא אנרגיית הקשר. ככל שאנרגייה זו גדולה יותר באופן יחסי כך האטום יציב יותר והוא יוכל להוות תוצר של תהליכים גרעיניים שעוברים אטומים פחות יציבים. אנרגיית הקשר היא בעצם האנרגיה המשתחררת בכור גרעיני או בפצצה גרעינית. <br />
<br />
בנוסף לכל זאת יש לי גם בעיה עם המילה חומר בהגדרה "כמות החומר". בהתאם לתורת היחסות מסה שקולה לאנרגיה (עוד על כך בפוסטים הבאים). גם חלקיקי קרינה, כמו למשל חלקיקי האור הקרויים פוטונים, נושאים עמם אנרגיה ולכן מסה יכולה להתייחס לכל סוגי החלקיקים ולא רק לחלקיקי חומר. עקב כך, השימוש בהגדרה המתייחסת לכמות החומר בלבד, מבלי להתייחס לקרינה, איננו מלא.<br />
<br />
אז איך בכל זאת ניתן להגדיר מסה? על כך <a href="https://arie-science.blogspot.co.il/2017/08/blog-post_23.html">בפוסט הבא</a>... </div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-20219077885964783352012-04-13T14:45:00.000+03:002017-09-04T04:23:21.477+03:00חינוך מדעי בדרום<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
לפני כמה שבועות פנתה אלי מישהי שעובדת בטלוויזיה ורצתה להיפגש איתי בדחיפות על מנת לדבר איתי על נושא מסוים. היא שאלה אותי מתי המועד הקרוב ביותר שבו אהיה במרכז או לפחות קרוב למרכז. בתמימותי עניתי לה שלמחרת אני מגיע לקריית מלאכי. אחרי רגע של מבוכה הבנתי שהיא לא בדיוק יודעת איפה זה או לפחות חושבת שקריית מלאכי נמצאת אי שם בדרום הרחוק והמופגז. בסופו של דבר קבענו להיפגש בשבוע הבא בגוש דן המצומצם.<br />
<br />
המקרה הזה הזכיר לי עד כמה תושבי המרכז, או לפחות חלקם, מנותקים מיתר הארץ. הרי הנסיעה מתל אביב לקריית מלאכי לא אורכת יותר מ-40 דקות. למעשה, אני נוסע כמה פעמים בשבוע מביתי בליבנה, שנמצאת בין באר שבע לערד, לאזור המרכז וצפונה ממנו, והנסיעה לא אורכת יותר משעה ו-45 דקות. אגב, זה פרק זמן מצוין עבורי לחזור בראש על ההרצאה, לשנן את הדגשים שאני רוצה להעביר ולהגיע מוכן וממוקד לפעילות. <br />
<br />
אחת הסיבות שבגינן עברנו מרחובות לליבנה לפני כמה שנים הייתה הרצון לקדם את החינוך המדעי בדרום, ואנו אכן מנסים להעביר כמה שיותר פעילויות באזור הנגב. אגב, ההבדל בחשיפה למדע בין תושבי הדרום למרכז הוא גדול. התלמידים שאנו פוגשים בדרום נחשפים למדע בעיקר דרך הטלוויזיה ופחות באופן של ניסויים עצמיים, ואילו התלמידים במרכז שמתעניינים במדע יכולים בדרך כלל למצוא חוגים או פעילויות העשרה קרוב לבית, ולחוות את המדע באופן ישיר ובלתי-אמצעי. <br />
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjj7cNWdmu4g30YGWU0uW0eP-3OOn2bA5pHiOT7v6uuXBkl1XhJsZbqzHed3m9839_yOneBx9TBRHQrOsuJ1ZeSWW9SAm2By82W5s2wXH0h4Qu24iCIxjhWrQtg1bRccMaxZtG_0AnY0d9F/s1600/%D7%A0%D7%92%D7%99%D7%A0%D7%94+%D7%A2%D7%9D+%D7%9E%D7%A6%D7%A7%D7%AA+%D7%A2%D7%9C+%D7%A7%D7%A8%D7%97+%D7%99%D7%91%D7%A9.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="240" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjj7cNWdmu4g30YGWU0uW0eP-3OOn2bA5pHiOT7v6uuXBkl1XhJsZbqzHed3m9839_yOneBx9TBRHQrOsuJ1ZeSWW9SAm2By82W5s2wXH0h4Qu24iCIxjhWrQtg1bRccMaxZtG_0AnY0d9F/s400/%D7%A0%D7%92%D7%99%D7%A0%D7%94+%D7%A2%D7%9D+%D7%9E%D7%A6%D7%A7%D7%AA+%D7%A2%D7%9C+%D7%A7%D7%A8%D7%97+%D7%99%D7%91%D7%A9.jpg" width="400" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-size: small;"><b>נגינה עם מצקת על קרח יבש בפעילות לילדים והורים שנערכה בדרום</b></span></td></tr>
</tbody></table>
<br />
אני בכוונה לא מתייחס כאן ללימודי המדע בבתי הספר, כי הרמה שלהם בכל הארץ נמוכה למדי. למעשה, עד בית הספר התיכון החשיפה למדע אמיתי, שיכול לשמש את התלמידים מאוחר יותר בלימודים גבוהים באוניברסיטה, היא אפסית. ההבדל, לדעתי, בין המרכז לפריפריה אינו נובע מרמת הלימודים בבית הספר, אלא מההיצע של פעילויות ההעשרה במדעים ובתחומים אחרים, והיצע זה יוצר פער ברמת הידע הממוצעת.<br />
<br />
מצד שני, רמת הסקרנות של התלמידים שאנו פוגשים בדרום היא אדירה. זהו כיף אדיר עבורנו ללמד אותם, לבנות איתם ניסויים ולבצע איתם פעולות חקר. הסיפוק שלנו נובע בעיקר מרמת העניין שהתלמידים מגלים כשהם נחשפים לחומרי ניסוי מיוחדים ולציוד מעבדתי מתקדם. בקורסים שנמשכים שבועות או חודשים אפשר להבחין בעלייה תלולה ברמת הידע ובהתפתחות של מוטיבציה ללמוד מדע בעתיד, ולא פחות חשוב - ניתן לראות שינויים בדפוסי החשיבה שהופכים להיות מדעיים וביקורתיים יותר.<br />
<br />
כשג'ודי שאלה תלמידה שלה בסיום הקורס מה תרצי לעשות כשתהי גדולה, הילדה ענתה: "אני רוצה להיות מדענית - כמוך". האם יש סיפוק חינוכי גדול מזה?</div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com3tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-79713653085049551602012-04-12T02:10:00.002+03:002017-09-04T04:22:09.693+03:00החלקיק המהיר מהאור והשגיאה השיטתית<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
חבל, אבל החדשות הפיזיקליות החשובות של חצי השנה האחרונה התבררו כשגיאת מדידה.<br />
<br />
בספטמבר 2011 התפרסמו התוצאות הראשוניות של <a href="http://operaweb.lngs.infn.it/">ניסוי אופרה</a> (OPERA) הממוקם מתחת להר גראן סאסו שבאיטליה. נטען שם שחלקיקי נייטרינו אשר יצאו מהמעבדות של CERN שעל גבול שווייץ-צרפת ונקלטו בגראן סאסו נעו במהירות גדולה יותר מהאור. לא בהרבה - רק ב-7.5 ק"מ לשנייה מהר יותר מהאור שנע בריק במהירות של כמעט 300 אלף ק"מ לשנייה - אך בכל זאת זו הייתה תוצאה מדהימה כי מעולם לא נצפה חלקיק מהיר יותר מהאור.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhCzId0yTzcaKfp4RA1gPS8cQ8a74-ha35yUvONRWgwPEo6tSK08IAT2ufgK_R6YPM1DeR55OKJmrv1F4oK30QNOvUrSkyiaIFJMcII7YLQH7-6k4nRVu26N3tGxlAbICW8XBKZmba_nedJ/s1600/OPERA+beam+trajectory.jpg" imageanchor="1"><img border="0" height="217" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhCzId0yTzcaKfp4RA1gPS8cQ8a74-ha35yUvONRWgwPEo6tSK08IAT2ufgK_R6YPM1DeR55OKJmrv1F4oK30QNOvUrSkyiaIFJMcII7YLQH7-6k4nRVu26N3tGxlAbICW8XBKZmba_nedJ/s400/OPERA+beam+trajectory.jpg" width="400" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b>המסלול של חלקיקי הנייטרינו מ-CERN למעבדה מתחת להר גראן סאסו, מקור: <a href="http://operaweb.lngs.infn.it/spip.php?rubrique41">ניסוי OPERA</a></b></div>
<br />
זה המקום להעיר שתורת היחסות הפרטית של איינשטיין לא אוסרת על חלקיקים להיות מהירים מהאור. היא אוסרת על חלקיקים שהיו אטיים מהאור להגיע למהירות האור או לעבור אותה, אבל חלקיק שהחל את חייו במהירות גדולה מהאור יכול להמשיך ולנוע במהירות על-אורית. לחלקיקים היפותטיים כאלו קוראים טכיונים, וגם אם אין חוק פיזיקלי שאוסר על קיומם, בכל זאת הם מהווים בעיה משום שבעזרתם ניתן להעביר מידע לזמן עבר. רעיון למתקן תקשורת שכזה הועלה לפני שנים וזכה לכינוי <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Tachyonic_antitelephone">אנטי-טלפון</a>. באמצעותו ניתן יהיה לקבל מבן השיח תשובה לשאלה עוד לפני ששאלת אותה. הבעיה היחידה של האנטי-טלפון היא שפעולתו מנוגדת לעקרון הסיבתיות, לפיו תוצא לא יכול להקדים את הסיבה ליצירתו. מצד שני, אולי עקרון הסיבתיות שגוי?<br />
<br />
הנייטרינו הוא חלקיק מרתק - הוא כמעט חסר מסה, מחליף את זהותו עם הזמן וכמעט שלא עובר אינטראקציה עם חלקיקים אחרים. לכן הוא יכול לעבור דרך סלעים "כאילו הם היו אוויר". בניסוי אופרה השתמשו בתכונה הזו ואפשרו לחלקיקי הנייטרינו לעבור מרחק של כ-730 ק"מ בתוך כדור הארץ. אחוז זעיר מחלקיקי הנייטרינו שהגיעו לאופרה הגיבו עם החומר בגלאי ותוצרי התגובה נקלטו בגלאים. למעשה המטרה העיקרית של הניסוי הייתה למדוד את שינויי הזהות של הנייטרינו. החלקיק הזה יכול להופיע בשלוש צורות - נייטרינו אלקטרוני, נייטרינו מיואוני ונייטרינו טאו - והניסוי נועד למצוא את אחוז הנייטרינו שהופכים מנייטרינו מיואוני לנייטרינו טאו. תוך כדי כך הבינו החוקרים שיש בידיהם כלים למדוד באופן מדויק את מהירות התנועה של הנייטרינו.<br />
<br />
בהתחלה הייתי סקפטי, אבל כשקראתי את <a href="https://arxiv.org/abs/1109.4897">המאמר</a> לא מצאתי בו דופי והשתכנעתי שהם עשו עבודה טובה. למעשה, החוקרים פיתחו שיטה סטטיסטית מתוחכמת שבעזרתה הם יכלו למדוד את משך התעופה הממוצע של חלקיקי הנייטרינו מ-CERN לגראן סאסו, אף על פי שהם לא יכלו לדעת באופן חד-משמעי מתי הנייטרינו הספציפי נוצר, אלא רק לדעת מהי הקבוצה של חלקיקי הנייטרינו שממנה הוא הגיע. לטעמי הייתה רק בעיה אחת שהטילה ספק בתוצאות הניסוי: המדידה של OPERA עמדה בסתירה למדידה אסטרונומית מ-1987 שבה חלקיקי נייטרינו שמקורם בסופרנובה (<a href="http://heritage.stsci.edu/1999/04/sn1987anino.html">SN1987A</a>) התגלו בגלאים על פני כדור הארץ כמעט במקביל לתצפית בחלקיקי האור שנוצרו באותה סופרנובה, כלומר חלקיקי הנייטרינו לא נעו מהר יותר מהאור.<br />
<br />
לתלמידים שלי סיפרתי שאני מתלהב מהתוצאות, אבל מציע להמתין למדידות של ניסויים אחרים ולבדיקה מעמיקה של המכשור בניסוי אופרה לפני שמתחילים בבניית אנטי-טלפון. הרי תוצאות יוצאות דופן דורשות ראיות חזקות לנכונותן.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEioz-o-o-Vf-6vQa4wCIq_hH47jnP2HQ74zr3e1tweOWnoFVyuWFQtqj7CtueqN7upUZu0eJHrbWHBpIMgx4TJfOv5eFR2ATfZjByp3kmS3PpDJ0B6wZ2c4pUZhi5GKHgGtIkSBWxxZjFHG/s1600/OPERA+experiment.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="267" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEioz-o-o-Vf-6vQa4wCIq_hH47jnP2HQ74zr3e1tweOWnoFVyuWFQtqj7CtueqN7upUZu0eJHrbWHBpIMgx4TJfOv5eFR2ATfZjByp3kmS3PpDJ0B6wZ2c4pUZhi5GKHgGtIkSBWxxZjFHG/s400/OPERA+experiment.jpg" width="400" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b> הגלאים של ניסוי OPERA. מקור: ניסוי OPERA</b></div>
<br />
ההתלהבות לא ארכה זמן רב - בפברואר 2012 הודו חברי אופרה שחיבור של סיב אופטי ששימש במערכת התזמון היה לקוי. זמן קצר אחר כך התפרסמו תוצאותיו של ניסוי ICARUS שממוקם אף הוא מתחת לגראן סאסו, ולפיהן מהירות חלקיקי הנייטרינו לא עברה את מהירות האור. <br />
<br />
אם כך, מקור התוצאות המפתיעות של ניסוי אופרה הוא בטעות מדידה. למעשה, השגיאה הסטטיסטית שלהם הייתה נמוכה דיה, אך הם לא העריכו נכון את השגיאה השיטתית (שגיאה סיסטמטית), זו שנובעת מהמכשור עצמו. השגיאה הסטטיסטית היא גודל שתלוי בכמות המדידות - ככל שנמשיך את הניסוי נוכל להוריד את השגיאה הסטטיסטית, משום שמדידות נוספות מקטינות אותה. לעומת זאת, גודלה של השגיאה השיטתית תלוי ברמת הדיוק של המכשור עצמו וביכולת של הנסיינים להעריך מקורות שגיאה נוספים, כמו למשל חיבור לא תקין של סיב אופטי...<br />
<br />
למרבה הצער לא קיימת כיום שיטה טובה להעריך שגיאות שיטתיות שגורמות להטיה של המדידות, ואני אף סבור שזו אחת הבעיות הקשות של הפיזיקה הניסיונית. אני חושש שבפועל מדידות רבות פחות מדויקות ממה שמדווח במאמרים המדעיים, בגלל הערכה שגויה של השגיאה השיטתית. זה אומר, בעצם, שיש לקחת בערבון מוגבל את גודל השגיאה המתפרסמת בספרות המדעית.<br />
<br />
באתר של <a href="http://pdg.lbl.gov/index.html">Particle Data Group</a>, המסכם את הנתונים הנמדדים של החלקיקים המוכרים, מופיעים גרפים היסטוריים של מדידות שונות (<a href="http://pdg.lbl.gov/2011/reviews/rpp2011-rev-history-plots.pdf">קישור לקובץ pdf</a>). במספר מקרים המדידה הנוכחית רחוקה מאוד מהמדידות המוקדמות של אותו גודל, וזה הגיוני, אבל הנקודה המעניינת היא שבאותן מדידות מוקדמות השגיאה המדווחת הייתה קטנה יחסית, כלומר הערך המקובל כיום נמצא מעבר לטווח השגיאה של אותן מדידות ישנות. המסקנה היא שבאותם ימים לא העריכו נכון את השגיאה, כנראה את השגיאה השיטתית, ולא מן הנמנע שגם כיום אנו לא מעריכים נכון את השגיאות השיטתיות בחלק מהניסויים. יחד עם זאת, אני לא חושב שהבעיה הזו ממעיטה בערכן של מדידות, וביכולת שלנו לבצע מדידות מתוחכמות, אלא מציבה אותן באור מציאותי.<br />
<br />
אגב, במקרה הנוכחי, של החלקיק המהיר מהאור, אני לא חושב שהפרסום הראשוני היה מוקדם מדי, כי הוא דווקא עורר עניין, האיץ את חברי הניסויים המקבילים לבדוק את מהירות הנייטרינו וחייב את אנשי אופרה לבצע בדיקות מקיפות של הציוד שלהם ושל שיטות הניתוח. מצד שני, בדיעבד אנו יודעים שההערכה של השגיאה השיטתית שהם מסרו הייתה אופטימית מדי, ומן הראוי היה שהם יהיו צנועים יותר ולפחות בשלב הראשון ידווחו על שגיאה שיטתית ריאלית יותר.<br />
<br />
אני משער שביום מן הימים תהיה לנו יכולת טובה ומדויקת יותר להעריך את גודלה של השגיאה השיטתית, או במילים אחרות אני מקווה שבעתיד נמצא דרך לחשב את השגיאה השיטתית באופן שיטתי.</div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com4tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-80626382873857400152011-08-27T15:39:00.010+03:002017-09-04T04:19:24.006+03:00האם ניתן לראות את החומה הגדולה מהחלל?<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
הטענה כי <b>החומה הגדולה של סין היא העצם היחיד מעשה ידי אדם שניתן לראות אותו מהחלל</b> מוזכרת בספרים, באמצעי תקשורות שונים וכמובן באינטרנט.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhusdQaf55K83vJ6sYK7xD2U6LioepGhT64W2znOHgq0JTWw3dADlo0AJJLI6dAT-dSBwxUtWdb-WckLRGIMD3mQum3h4eOcjHiAKN3NSh5GMoxEEQ4av-kZfh_yXCXY7EDGptqJJLdjQaz/s1600/great+wall+nati+dinur.JPG" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="240" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhusdQaf55K83vJ6sYK7xD2U6LioepGhT64W2znOHgq0JTWw3dADlo0AJJLI6dAT-dSBwxUtWdb-WckLRGIMD3mQum3h4eOcjHiAKN3NSh5GMoxEEQ4av-kZfh_yXCXY7EDGptqJJLdjQaz/s320/great+wall+nati+dinur.JPG" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b>קטע מהחומה הגדולה של סין ליד בייג'ינג. צלם: נתי דינור </b></div>
<br />
האם זה נכון? האם בכלל ניתן לראות את החומה הגדולה מהחלל?<br />
בגדול, התשובה היא: <b>כנראה שלא ניתן להבחין בה בעין</b>, ללא טלסקופ. <br />
<br />
למעשה, אם מתרחקים מכדור הארץ, גם טלסקופ לא יועיל. רוחבה של <a href="http://www.greatwall-of-china.com/">החומה הגדולה</a> אינו עולה על 10 מטרים, ולכן מהירח, שמרוחק מאיתנו בערך 400 אלף ק"מ לא ניתן להבחין בה גם אם ייעשה שימוש בטלסקופ הגדול ביותר הקיים. בעזרת טלסקופ האבל, המוצב בחלל ואינו נתון למגבלות הרזולוציה שגורמת האטמוספירה של כדור הארץ, ניתן להבחין על הירח בפרטים שגודלם כמאה מטר לפחות (למשל <a href="https://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/hubble_moon.html">אזור הנחיתה של אפולו 17</a>). בתנאים אידאליים, על מנת לראות עצם שרוחבו כ-10 מטרים על כדור הארץ יהיה צורך להציב על הירח טלסקופ בקוטר של 25 מטרים, בעוד שקוטר העדשה הראשית של הטלסקופ האופטי הגדול ביותר הקיים כיום היא 10 מטרים. בפועל גם זה לא יספיק, כי <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_seeing">האטמוספירה שלנו פוגעת בכושר ההפרדה</a>.<br />
<br />
ממסלול קרוב לכדור הארץ, למשל מהמסלול של תחנת החלל הבינלאומית שמשייטת מעלינו בגובה של כ-400 ק"מ, ניתן להבחין בפרטים רבים על פני כדור הארץ ובעזרת מצלמה המחוברת לטלסקופ ניתן להבחין אפילו בבתים ובמכוניות. לראייה, ניתן לעקוב בעזרת תוכנת Google Earth, שעושה שימוש בתצלומי לוויין המוצב בגובה של 700 ק"מ, אחרי <a href="http://maps.google.com/maps?ll=40.2882,116.0686&spn=0.01,0.01&t=h&q=40.2882,116.0686">תוואי החומה</a>. מצד שני, אין דיווח ודאי של אסטרונאוט שראה את החומה במו עיניו, ללא אמצעים אופטיים, ואפילו יאנג ליוויי, הטייקונאוט הסיני הראשון, נאלץ להודות שהוא לא ראה את החומה מהחלל.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEihxZQN3_7pTiTNDgGNiXXoJYE-anqTB5bWFpqWxkdSxBK0N34n9uZj6tRB2_49FcwKC5dB9HFrvgF7x9JGxnVNaxkAF3aGCrCGsrz9-FwEwjH6OvZpnpwIuGo62tcN9PUVdo5cXl9ulvRd/s1600/great+wall+annie+lou.JPG" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="239" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEihxZQN3_7pTiTNDgGNiXXoJYE-anqTB5bWFpqWxkdSxBK0N34n9uZj6tRB2_49FcwKC5dB9HFrvgF7x9JGxnVNaxkAF3aGCrCGsrz9-FwEwjH6OvZpnpwIuGo62tcN9PUVdo5cXl9ulvRd/s320/great+wall+annie+lou.JPG" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b>קטע מהחומה הגדולה של סין בחלקה המזרחי. צלמת: Annie Lou </b></div>
<br />
הבעיה היא לא רק שהחומה צרה מדי על מנת להבחין בה בעין, אלא גם שצבעה אינו שונה בדרך כלל באופן מהותי מצבע הסביבה, כלומר אין ניגודיות טובה מספיק על מנת להבחין בה. על מנת לראות את החומה יש צורך להתמקד באזור שצבעו שונה מאוד מצבע החומה. אם כן, בעין עדיין לא ראו את החומה מהחלל, וספק אם יצליחו לראות אותה, אבל בעזרת מצלמה עם זום קטן הצליחו להבחין בקטעים של החומה הגדולה. בתמונה הבאה שצולמה ב-2004 מתחנת החלל הבינלאומית בעזרת עדשת 180 מ"מ (שקול לזום של פי 5) מסומנים שני קטעים של החומה בעזרת חצים אדומים וקטע נוסף שאין ודאות לגבי הזיהוי שלו בעזרת חץ צהוב.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgaLnjJ9oSll6NFG6Nvfu3jBVzOHHMK3X4fc2Yn3Z_iFL-PggIdTrBQVqeRY92mhW_8TFuvncZCR7EtKVF19i_j98GT1LPdXmDevuYJN0lnJhDMOkEVsMDFG2uWvnBFQq6X6NtkKUeYW6PT/s1600/great+wall+from+space.jpg" imageanchor="1"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgaLnjJ9oSll6NFG6Nvfu3jBVzOHHMK3X4fc2Yn3Z_iFL-PggIdTrBQVqeRY92mhW_8TFuvncZCR7EtKVF19i_j98GT1LPdXmDevuYJN0lnJhDMOkEVsMDFG2uWvnBFQq6X6NtkKUeYW6PT/s320/great+wall+from+space.jpg" width="290" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b>קטעים של החומה הסינית הגדולה בצילום מתחנת החלל הבינלאומית בשנת 2004. החצים האדומים מצביעים על קטעים של החומה שזוהו בוודאות והחץ הצהוב מצביע על קטע נוסף שקשה יותר להבחין בו. מקור: <a href="https://www.nasa.gov/vision/space/workinginspace/great_wall.html">נאס"א</a></b></div>
<br />
אין ספק שגם אם רואים את החומה בתצלום הזה, היא לא נראית כל כך מרשימה. יותר משמעותית בעיני היא העובדה שאסטרונאוטים יכולים להבחין מהחלל בהשפעת האדם על כדור הארץ - לטוב ולרע. הם יכולים לראות שדות תבואה ענקיים שהחליפו שטחים מדבריים, הם יכולים להבחין באורות מעשה ידי אדם, ולהבדיל הם גם יכולים לראות את ימת אראל שהתייבשה כמעט לחלוטין עקב הטיית הנהרות שהזינו אותה והם יכולים להבחין בשטחים ענקיים של יערות שנכרתו באזורים הטרופיים. <br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgkf-mq_e3PsbXb5ib8dqhdduThFAnXm-sqlHIC1qWQVIOqDHPCFhEExUc3e8hfj9FBI9zqDZeD6dtVzuirSmrO_RFobLA1FG401ioe8FC6NdsQoy1_eQwR6Mo0qS2RPjMWR-KrM9luWnn5/s1600/earth+at+night+from+iss.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="265" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgkf-mq_e3PsbXb5ib8dqhdduThFAnXm-sqlHIC1qWQVIOqDHPCFhEExUc3e8hfj9FBI9zqDZeD6dtVzuirSmrO_RFobLA1FG401ioe8FC6NdsQoy1_eQwR6Mo0qS2RPjMWR-KrM9luWnn5/s400/earth+at+night+from+iss.jpg" width="400" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b>מצרים וישראל בלילה בצילום מתחנת החלל הבינלאומית. מקור: <a href="https://spaceflight.nasa.gov/gallery/images/station/crew-25/html/iss025e009858.html">נאס"א</a></b></div>
<br />
לקריאה נוספת: <span class="bold"><a href="https://www.nasa.gov/vision/space/workinginspace/great_wall.html">China's Wall Less Great in View from Space</a> באתר של נאס"א</span></div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com3tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-5295645790219627002011-08-26T00:43:00.001+03:002017-09-04T04:13:40.613+03:00צירופי מקרים<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
לא מזמן סיפרתי לילדים שלי על חבר ילדות ועל כמה הרפתקאות שהיו לי איתו יחד. כמה ימים אחר כך קיבלתי מייל מאותו חבר אחרי שלא ראיתי אותו בערך 25 שנה. אני עוד לא יודע איך הוא מצא אותי, אבל אני חייב להודות שהתרגשתי, גם מהמייל וגם מצירוף המקרים.<br />
<br />
באותו שבוע התעוררתי בוקר אחד לאחר שחלמתי חלום מוזר שבו הופיע עמית מעבודה קודמת שלי. בערב של אותו יום התקשר אלי האיש, אחרי שלא דיברנו כמה שנים, ובפיו בקשה מוזרה. מרוב תדהמה בקושי יכולתי לדבר. צריך להוסיף שהאיש מעולם לא התקשר אלי קודם לכן, ולמען האמת אנחנו בכלל לא היינו מיודדים.<br />
<br />
אלו הם שני צירופי מקרים שנראו לי מדהימים אז ועדיין מדהימים אותי היום. אבל אם אני חושב לעומק אז אולי אין צורך להתלהב כל כך. אני הרי מספר לילדים שלי סיפורים בכל יום כמעט - בחלקם מופיעות דמויות היסטוריות, חלקם סיפורים דמיוניים וחלקם עוסקים במכרים שלי. לא מן הנמנע שמדי פעם ייווצר קשר מחודש עם אחד מאותם חברים ותיקים שלי, ולא מן הנמנע שלפחות פעם אחת זה יקרה זמן קצר אחרי שאני נזכר בו ומספר עליו. בואו נגיד שאם המלכה אליזבת הייתה מתקשרת אלי בדיוק כשסיפרתי לילדים על בית המלוכה האנגלי הייתי אמור להיות קצת יותר מופתע.<br />
<br />
ומה לגבי החלום? בכל לילה אנו חולמים כמה חלומות. אני בדרך כלל זוכר באופן קלוש חלום אחד או שניים במשך אותו יום ואז שוכח. החלום ההוא נחרט בזכרוני רק מפני שבערב מושא החלום התקשר אלי. הגיוני שאירוע כזה יקרה פעם בכמה זמן, גם כשמדובר באדם שאני לא נמצא איתו בקשר.<br />
<br />
אני אוהב לשמוע על צירופי מקרים וכשקורה לי צירוף מקרים מעניין אני זוכר אותו לזמן רב. אני חושב שרבים מאתנו נוטים לזכור את צירופי המקרים בגלל החן שבהם, ולא זוכרים את המקרים הרבים מאוד מאוד שבהם צירופי מקרים לא התרחשו.<br />
<br />
קשה למצוא דרך הסתברותית מדויקת שבעזרתה ניתן יהיה לקבוע מהו צירוף מקרים אמיתי שהסיכוי להתרחשותו הוא אכן אפסי. כבר היה מי שקבע, ספק בהומור, כי כל אדם צפוי לחוות נס פעם בחודש. הקביעה הזו קרויה <a href="http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%95%D7%A7_%D7%9C%D7%99%D7%98%D7%9C%D7%95%D7%95%D7%93">חוק ליטלווד</a> והיא מבוססת על החישוב הבא: נניח שההסתברות להתרחשותו של נס היא אחד למיליון; אם אדם ערני לסובב אותו במשך 10 שעות ביממה, אז בחודש יש לו כמיליון שניות של ערנות; לכן הגיוני שהוא יחווה נס בערך פעם בחודש. אני לא נכנס פה לחישובי הסתברות מדויקים משום שהחוק הזה לא נועד להיות מדויק, אבל הרעיון מובן: הגיוני שיקרו לנו כמה צירופי מקרים מדי שנה.<br />
<br />
ולמרות כל זאת, אני נהנה להיזכר בשני צירופי המקרים שקרו לי באופן אישי לא מזמן, ולמי שמעוניין לקרוא על כמה צירופי מקרים היסטוריים מדהימים במיוחד אני ממליץ על הרשימה <a href="http://benhateva.wordpress.com/2005/07/22/12602/" rel="bookmark" title="קישור קבוע לרשומה צירוף מקרים: תעלומה או עניין של הסתברות">צירוף מקרים: תעלומה או עניין של הסתברות</a> מתוך הבלוג <a href="http://benhateva.wordpress.com/">רשימות מן התיבה הלבנה</a> של יהודה בלו.</div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com10tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-69738666565202668032011-06-28T00:06:00.003+03:002017-09-04T04:12:58.848+03:00פעילות מדע בבית החולים<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
כשהקמתי עם ג'ודי את המיזם החינוכי שלנו <a href="https://sites.google.com/site/madapashut/">מדע פשוט</a> החלטנו שכאשר נתאושש קצת מההשקעה הראשונית בציוד, נתחיל להתנדב פעם בחודש-חודשיים ולהופיע בחינם בפני ילדים שנמצאים במצב לא טוב. אתמול בבוקר הגענו לבית החולים סורוקה על מנת להופיע בפני ילדים מאושפזים. רציתי לשתף אתכם בחוויה מיוחדת זו.<br />
<br />
הופתענו לגלות שבסורוקה פועל מרכז חינוכי המונה 20 מורים ואנשי צוות רבים נוספים. כשהגענו למיון ילדים, פגשנו את המורה למדעים - שחר. שחר עזר לנו עם הציוד הרב שהבאנו והוביל אותנו למחלקת אשפוז ילדים. התחלנו את הפעילות עם קהל קטן של 4 ילדים, אבל לאט-לאט הגיעו עוד ילדים, כך שאחרי חצי שעה החדר כבר היה מלא. היה מעניין לראות את הילדים המתלבטים שעומדים בפתח החדר ומתביישים להיכנס. שחר עזר לנו להכניס את כולם, והפעילות הפכה לחגיגה גדולה.<br />
<br />
בחרנו להציג בפני הילדים מופע מיוחד שלנו שעוסק בקרח יבש - פחמן דו-חמצני מוצק. זה מופע שאנו אוהבים להראות כשיש לנו קהל ילדים רב-גילאי, משום שהוא חווייתי במיוחד ומשום שהניסויים עצמם מסבירים די טוב את הנושא. ידענו שחלק מהילדים לא שולט טוב בעברית ורצינו להראות להם הרבה ניסויים עם קצת הסברים. בסופו של דבר, בזכות השאלות וההתלהבות, הארכנו ולא ויתרנו על ההסברים.<br />
<br />
מעולם לא ביקרתי בבית החולים כצופה מן הצד, שלא בא לבקר חולה ושאיננו חולה בעצמו. מבט כזה נותן פרספקטיבה אחרת, ואתה רואה עד כמה הילדים עצובים ועד כמה ההורים מודאגים. רצינו להשכיח מהם קצת את הצרות, ובאותה הזדמנות גם להעשיר את הידע שלהם.<br />
<br />
התחנה השנייה שלנו הייתה המרגשת ביותר - המחלקה האונקולוגית. כאן נמצאים ילדים שמאושפזים לזמן ארוך, והאווירה קשה יותר, למרות שהצוות עושה המון על מנת לשמח את הילדים. הופענו בחדר קטן שבו ישבו שלושה ילדים. ביקשו מאתנו לחכות לילדה נוספת. "היא תאהב את המופע שלכם, כי היא יודעת המון", אמר לנו שחר. היה שווה לחכות כי הילדה באמת ידעה המון ולדעתי היא גם אהבה את הדברים שהראנו.<br />
<br />
באחד הניסויים אנחנו ממלאים בלון בקרח יבש וממתינים לראות אותו מתנפח בעצמו ולפעמים גם מתפוצץ. לבקשת הילדה מילאנו את הבלון בהרבה קרח יבש והוא אכן התנפח מאוד, אבל סירב להתפוצץ. היא ביקשה שאני אעזור לו להתפוצץ וכך עשיתי. הרעש של הפיצוץ היה חזק באופן מיוחד, בגלל שהבלון היה מתוח מאוד. בואו נאמר שהפיצוץ גרם לבהלה קלה במחלקה, אבל העיקר שהקהל יצא מרוצה...<br />
<br />
התחנה האחרונה שלנו הייתה במחלקה הכירורגית. כאן פגשנו קבוצה של ילדים שובבים, שבהתחלה התביישו להיכנס לחדר. בעזרת ההורים שלהם שכנענו אותם להיכנס, ומאותו רגע הם התחילו לעשות לנו בלגן, במובן החיובי כמובן. אני אוהב ילדים שמתלהבים ממדע. קרה לי לא פעם שמרוב התלהבות הילדים שבפניהם הופעתי קצת איבדו שליטה, וזה בערך מה שקרה גם הפעם. תוך כדי כך, אחד הילדים השובבים המציא ניסוי שהרשים מאוד את הקהל וזה הגביר עוד יותר את ההתלהבות שלו ושל חבריו. המופע נמשך למעלה משעה, אבל יכולנו להמשיך עוד. נאלצנו לסיים רק כי הייתה לנו התחייבות נוספת להמשך היום.<br />
<br />
אני וג'ודי יצאנו מבית החולים מרוצים מאוד, בידיעה שאנו הולכים להמשיך להתנדב שוב בסורוקה ובמקומות אחרים.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjxgDEcSpoe3iifwFwvOWPKcJT_UJbBMUsGEZqABZlTuEDMZExT2bafxLGa4JiCi8RsPa8iBcUlaHCKQfV5k8HW0j8RVgl9fzLSTE1jO6ROdPLXjJCQ9FWOFLGZ51sBRYS3jBJUJ2pj77xO/s1600/Soroka_2011.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="400" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjxgDEcSpoe3iifwFwvOWPKcJT_UJbBMUsGEZqABZlTuEDMZExT2bafxLGa4JiCi8RsPa8iBcUlaHCKQfV5k8HW0j8RVgl9fzLSTE1jO6ROdPLXjJCQ9FWOFLGZ51sBRYS3jBJUJ2pj77xO/s400/Soroka_2011.jpg" width="291" /></a></div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiTuXMVvuIOH089EOqvOeiVQHwnnp3W-EEh8XeK7bhs7HSNHqGxqIesrTrpsUkOG4ZoGvrReeRegxQdkspBr3Pfxvml1EYY8squmstUDTqj_C26K0OsPT0mH0Iuie-Z99QsgKw5L4hz-20t/s1600/Soroka_Jun11.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="400" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiTuXMVvuIOH089EOqvOeiVQHwnnp3W-EEh8XeK7bhs7HSNHqGxqIesrTrpsUkOG4ZoGvrReeRegxQdkspBr3Pfxvml1EYY8squmstUDTqj_C26K0OsPT0mH0Iuie-Z99QsgKw5L4hz-20t/s400/Soroka_Jun11.jpg" width="292" /></a></div>
</div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com4tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-60822056702973942032011-06-11T19:21:00.011+03:002017-09-04T04:11:25.960+03:00חלומו של האלכימאי<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
האלכימאים חלמו להפוך עופרת לזהב. הייתה לכך סיבה כלכלית - כמות הזהב בעולם קטנה ומחירו גבוה. עד היום נחצבו ברחבי העולם <a href="http://www.gold.org/investment/why_how_and_where/faqs/">פחות מ-170,000 טונות של זהב</a>, וזו כמות קטנה מאוד יחסית למחצבים אחרים. צפיפות הזהב היא 19.3 גרם לסמ"ק, כלומר הנפח של כל כמות הזהב שהופקה מאז ומעולם עומד על מעט יותר מ-8,800 מ"ק. זהו נפח של קובייה שאורך המקצוע (צלע) שלה הוא 20.65 מטר, משהו כמו אולם ספורט טיפוסי בבית ספר. במילים אחרות: כל הזהב שנחצב מאז ומעולם יכול למלא רק אולם קטן אחד!<br />
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEja4hJzf8KKAmg22LYk-R39O6MGuZn16mQfvbvfqOakM5_sNQ5HMC9-53poaAEK27K88o4TMfsRhHiEm9j8lGyrOvuTb5QXeqMYR2bt-Gilsf3eXNIoMbOt930qCT2VPRfbc_0rulMRePME/s1600/Gold_nugget.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="265" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEja4hJzf8KKAmg22LYk-R39O6MGuZn16mQfvbvfqOakM5_sNQ5HMC9-53poaAEK27K88o4TMfsRhHiEm9j8lGyrOvuTb5QXeqMYR2bt-Gilsf3eXNIoMbOt930qCT2VPRfbc_0rulMRePME/s320/Gold_nugget.jpg" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-size: small;"><b>גוש זהב במשקל של כמעט 5 ק"ג שהתגלה בקליפורניה. מקור: <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stringer156_nugget.jpg">ויקישיתוף</a></b></span></td></tr>
</tbody></table>
<br />
קשה להעריך כמה זהב טמון עדיין באדמה, אבל גם אם שיטות מציאת הזהב ישתפרו ויעילות הפקתו תגדל, סביר להניח שהעתודות ידלדלו בחלוף הזמן ובסופו של דבר הזהב ייגמר. בכל הנוגע לעתודות הזהב על פני כדור הארץ יש חוסר ודאות, אך מחיר הפקתו כבר עלה באופן ניכר בעשר השנים האחרונות מסיבה אחרת. מניעת זיהום סביבתי עולה כסף והלחץ על יצרני הזהב כבר גרם לעלייה ניכרת בעלות ההפקה. עלות ההפקה הממוצעת עלתה מ-281 דולר לאונקיית טרוי (31.1 גרם) בשנת 2001 ל-655 דולר לאונקיית טרוי בסוף 2009.<br />
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjJQtNdHZZm927Mo44sT0ICBZR7KWfjhE7TArvTf8GQCYNk9bFshszZa-fTmAibv045UIa_TScbnlTUVctODEvWV3a9cJZpnRpHPXopIudaLMUoWdn5GQg54ddhv4ILelAS7bC4izSbZYgT/s1600/gold+miner.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="240" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjJQtNdHZZm927Mo44sT0ICBZR7KWfjhE7TArvTf8GQCYNk9bFshszZa-fTmAibv045UIa_TScbnlTUVctODEvWV3a9cJZpnRpHPXopIudaLMUoWdn5GQg54ddhv4ILelAS7bC4izSbZYgT/s320/gold+miner.jpg" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-size: small;"><b>מחפש זהב. מקור: <a href="http://www.geograph.org.uk/photo/184707">Alan Souter</a></b></span></td></tr>
</tbody></table>
<br />
אם תימצא דרך לייצר זהב באופן מלאכותי, תהיה לכך חשיבות כלכלית רבה, לא רק בגלל היותו חומר גלם מבוקש לתכשיטים, אלא גם משום שלזהב יש שימושים רבים במחקר ובתעשייה.<br />
<br />
אז מה לגבי החלום הישן של האלכימאים להפוך מתכת זולה לזהב? היום ברור שלא ניתן לייצר זהב ממתכת אחרת בתהליכים כימיים, אבל אולי בכל זאת האלכימאים לא טעו לגמרי.<br />
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhwj3tJpA8nOXW5ElGYEC9KtfhF667OAhU3lnO7bzjkyO757WBwG6C0a8fXr0C4P5UQxttJWOQEvHVfDjsSsTNgJHOlx3XG8-mKwRb0-BLZnf9Z27YGd_4MbWnplLsRjGosUCSEwRYA4KR7/s1600/Mary+the+jewess.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhwj3tJpA8nOXW5ElGYEC9KtfhF667OAhU3lnO7bzjkyO757WBwG6C0a8fXr0C4P5UQxttJWOQEvHVfDjsSsTNgJHOlx3XG8-mKwRb0-BLZnf9Z27YGd_4MbWnplLsRjGosUCSEwRYA4KR7/s1600/Mary+the+jewess.jpg" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-size: small;"><b>מרים היהודיה בת המאה השלישית לספירה נמנתה עם האלכימאים הראשונים. מיוחסת לה המצאת <a href="https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%9E%D7%91%D7%98_%D7%9E%D7%A8%D7%99%D7%9D">אמבט מרים </a>המשמש במחקר, בתעשייה וגם באומנות הבישול. ציור מהמאה ה-17. מקור: <a href="http://www.rsc.org/chemistryworld/Issues/2009/July/MarysBath.asp">Royal Society of Chemistry</a></b></span></td></tr>
</tbody></table>
<br />
אטום של יסוד בנוי מגרעין המכיל פרוטונים ונייטרונים ומאלקטרונים החגים סביב הגרעין. תהליכים כימיים מתרחשים ברמה האלקטרונית, כלומר מעורבת בהם החלפה של אלקטרונים, והקשרים הכימיים בין היסודות נובעים מאינטראקציה של האלקטרונים החיצוניים. תגובה כימית לא יכולה לשנות את זהות היסודות המגיבים, ולכן היא לא יכולה לשמש כאמצעי לייצור זהב מחומר שלא מכיל זהב כלל.<br />
<br />
לעומת זאת, תהליכים גרעיניים המתרחשים בגרעיני האטומים יכולים לגרום לשינוי של היסוד עצמו, משום שזהות היסוד נקבעת על פי מספר הפרוטונים בגרעין. תהליכים אלו, שבהם מעורבת בדרך כלל אנרגיה גבוהה יותר, יכולים לגרום לשינוי במספר הפרוטונים והנייטרונים בגרעין ואפילו לשינוי בזהות מרכיבי הגרעין - פרוטונים יכולים להפוך לנייטרונים ונייטרונים יכולים להפוך לפרוטונים. תוך כדי כך עשויה להיפלט אנרגיה רבה בצורת קרינה גרעינית על סוגיה השונים.<br />
<br />
אם כך, תהליכים גרעיניים יכולים להפוך יסודות ליסודות אחרים. אז כיצד ניתן לייצר בפועל זהב במעבדה?<br />
שאלה זו קשורה לשאלה מעניינת אחרת:<br />
כיצד נוצר הזהב שנמצא על פני כדור הארץ?<br />
<br />
מקור האנרגיה של הכוכבים נובע מתהליכי היתוך גרעיני. בהיתוך גרעיני שני גרעינים קלים מתאחדים ויוצרים גרעין כבד יותר. בתהליך הזה משתחררת אנרגיה שמקורה בהפרש המסות בין הגרעינים המקוריים לגרעין הנוצר, והפרש המסות שקול לאנרגיה לפי הנוסחה של איינשטיין <a href="http://www.codecogs.com/eqnedit.php?latex=E=mc%5E2" target="_blank"><img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?E=mc%5E2" title="E=mc^2" /></a>.<br />
<br />
כל זה טוב ויפה, אבל זהב לא יכול להיווצר בתהליכי היתוך גרעיני רגילים שמתרחשים בליבות הכוכבים, משום ששחרור אנרגיה בהיתוך גרעיני מתקיים כל עוד התוצר איננו כבד יותר מברזל. עובדה זו נובעת מכך שהפרוטונים והנייטרונים בגרעין הברזל קשורים חזק זה לזה, מה שגורם לגרעין הברזל להיות קל באופן יחסי למספר הפרוטונים והנייטרונים המרכיבים אותו. על מנת ליצור יסודות כבדים יותר יש להשקיע כמות גדולה של אנרגיה, ותהליך כזה לא יכול להתרחש באופן ספונטני במהלך חייו של כוכב.<br />
<br />
כשכוכב בגודל של השמש שלנו מכלה את מלאי הדלק הגרעיני שלו הוא משיל את המעטפת החיצונית ומסיים את חייו בתור ננס לבן קטן ודחוס. כוכבים מסיביים יותר עשויים לעבור פיצוץ סופרנובה בסוף חייהם ולהפוך לכוכבי נייטרונים או לחורים שחורים. בפיצוץ כזה משתחררת אנרגיה רבה מאוד בבת אחת ותהליכים גרעיניים שדורשים כמות גדולה של אנרגיה עשויים להתרחש.<br />
<br />
התהליך המדויק של יצירת זהב ויסודות כבדים אחרים עדיין לא ברור די צורכו. נראה שהוא קשור ללכידת נייטרונים על ידי גרעינים כבדים. נייטרונים חופשיים בעלי אנרגיה גבוהה פוגעים בגרעינים כבדים ויוצרים איזוטופים של יסודות כבדים יותר. תוך זמן קצר האיזוטופים הללו עוברים דעיכה רדיואקטיבית עד שהם הופכים לאיזוטופים יציבים. בתהליך כזה המכונה r-process, או בתהליכים גרעיניים דומים, נוצרו כנראה כל היסודות הכבדים. מה שאומר שמערכת השמש שלנו היא בוודאות דור שני לפחות של כוכבים, ומקורו של החומר המרכיב אותה הגיע מכוכב מסיבי מאוד שעבר סופרנובה. <br />
<br />
בשיטה דומה ניתן <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Synthesis_of_precious_metals">לייצר זהב</a> על פני כדור הארץ. לשם כך דרוש מתקן המיועד לניסויים גרעיניים - כור גרעיני או מאיץ חלקיקים. ניסויים כאלו אכן נערכו וב-1941 נוצרו לראשונה באופן מלאכותי איזוטופים של זהב על ידי הפגזת כספית בנייטרונים, אלא שאלו היו איזוטופים רדיואקטיביים קצרי חיים שדעכו חזרה לכספית תוך מספר ימים. יצירת זהב יציב היא משימה קשה יותר. <a href="http://www.springerlink.com/content/fw852271544n764x/">נטען שגלן סיבורג ועמיתיו הצליחו לייצר זהב יציב מביסמוט ב-1980 במאיץ חלקיקים אמריקאי</a>, וייתכן שהרוסים הקדימו אותו בכמה שנים <a href="http://chemistry.about.com/cs/generalchemistry/a/aa050601a.htm">ועשו זאת כבר ב-1972</a>. <br />
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhx0FXmSh3tFklmQLfCIu5FtJQGn4iFp-cXYhENY_j6CAH2fftzG9_g8d2X-tbKNCaCEfZSWubI50vAQ4PuDFAVtxfgrXTA8dW82yjXKXcLMfhoqserJUIAuqIpR5Q2it_8P0sYnI71A3QJ/s1600/LBL.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="206" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhx0FXmSh3tFklmQLfCIu5FtJQGn4iFp-cXYhENY_j6CAH2fftzG9_g8d2X-tbKNCaCEfZSWubI50vAQ4PuDFAVtxfgrXTA8dW82yjXKXcLMfhoqserJUIAuqIpR5Q2it_8P0sYnI71A3QJ/s320/LBL.jpeg" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-size: small;"><b>מאיץ החלקיקים ב-Lawrence Berkeley National Laboratory שבו הצליח גלן סיבורג לייצר זהב מביסמוט ב-1980. מקור: LBNL Image Library</b></span></td></tr>
</tbody></table>
<br />
בכל אופן, השיטה הזו לייצור זהב יקרה מאוד ורחוקה מלהיות משתלמת מבחינה כלכלית. עם זאת, ייתכן שיגיע היום בו מחיר חציבת הזהב יעלה באופן ניכר, ואילו עלות הפקתו בכורים גרעיניים ובמאיצי חלקיקים תרד, ואז נוכל להגשים את חלומם של האלכימאים לייצר זהב ממתכות זולות באופן שוטף.</div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com5tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-89001244535154058742011-06-09T03:35:00.006+03:002017-09-04T04:07:06.915+03:00התחזית האסטרולוגית הגרועה בהיסטוריה<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
גלילאו גליליי מוכר כאחד מאבות המהפיכה המדעית. השיטה שבה הוא דגל, ואשר הפכה לסימן היכר של המדע המודרני, היא בחינת תאוריות באמצעות ניסוי ותצפית. לגלילאו גליליי הייתה השפעה על דורות של מדענים והוא נחשב בצדק לאחד מאנשי המדע המוכשרים מאז ומעולם. אבל לא כולם יודעים שמלבד היותו פיזיקאי, אסטרונום, מתמטיקאי ופילוסוף היה גלילאו גם אסטרולוג.<br />
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhaEOKjg9eCinxJTKm8BQNXKNzSt9rXkyXyvSHUJdMZtKTWW4gQMZZtC-msGXegGnLeiuw3f2Il1nImJ5iXt6H2w3ZgoRzuR-Vqw0YUrj3VASUzEi32rddZZ48-VNJAHSLpPTQjswHf4J4J/s1600/Galileo.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhaEOKjg9eCinxJTKm8BQNXKNzSt9rXkyXyvSHUJdMZtKTWW4gQMZZtC-msGXegGnLeiuw3f2Il1nImJ5iXt6H2w3ZgoRzuR-Vqw0YUrj3VASUzEi32rddZZ48-VNJAHSLpPTQjswHf4J4J/s320/Galileo.jpg" width="221" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-size: small;"><b>גלילאו גליליי</b></span></td></tr>
</tbody></table>
<br />
גלילאו נחשב בימיו <a href="http://www.skyscript.co.uk/galast.html">למתמטיקוס</a> - אדם שעוסק במתמטיקה, אסטרונומיה ואסטרולוגיה. באותה תקופה, יש לומר, אסטרולוגיה נחשבה למדע מן המניין והעיסוק בה לא הוגדר בתור תחום "לא מדעי", כמו בימינו. קשה לדעת עד כמה האמין גלילאו בהשפעה של מיקום הכוכבים בשמים על חייהם של אנשים, אבל עובדה היא שגלילאו נהג לערוך הורוסקופים ולחזות את עתיד חייהם של אנשים חשובים ושל בני משפחה. אולי הוא רצה לספק את רצונותיהם של אותם אנשים לגלות את הטמון בגורלם? אולי הוא ראה בכך יישום נוסף של ידיעותיו האסטרונומיות? ואולי הוא התייחס לכך כאל שעשוע, ותו לא?<br />
<br />
בלי קשר לדעתו האישית של גליליי על אסטרולוגיה, ברור שכאשר פנתה אליו כריסטינה, הדוכסית הגדולה של טוסקנה, לברר את עתידו של בעלה פרדיננדו, לא יכול היה גלילאו לסרב. פרדיננדו הראשון לבית מדיצ'י, הדוכס הגדול של טוסקנה, עלה לשלטון ב-1587 לאחר מות אחיו. הוא נשא לאישה את כריסטינה שנתיים מאוחר יותר, ויחד הם תמכו באמנות ובמדע במשך כל שנות שלטונם. אגב, פרדיננדו היה זה שמינה בשנת 1589 את גלילאו למשרת פרופסור באוניברסיטה של פיזה, אף על פי שגלילאו מעולם לא השלים את לימודיו. מלבד זאת, היה פרדיננדו שליט מוצלח ונוח לבני עמו ולבני עמים אחרים. הוא עודד את הסוחרים היהודים <a href="http://www.jewishvirtuallibrary.org/jsource/History/medici.html">להתיישב בליבורנו</a> במטרה להפוך אותה לעיר מסחר מובילה, והוא הקים את בית הדפוס האוריינטלי שהיה מהראשונים שהדפיסו ספרים בערבית.<br />
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgPLa0dhbDLwL3EbmNxbCFBsMGTS1z91qlB32FQU2dzZQrD_hGu6U5gO9_Ti1AQA_zQcxR4itVPANt0NMCqJ87tHOBgveQuG75KXbFA9nGWziLfPhAPffRhbw7FHBJtIZ5p0Ikm0kT-Ykwa/s1600/Ferdinando_I_de_Medici.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgPLa0dhbDLwL3EbmNxbCFBsMGTS1z91qlB32FQU2dzZQrD_hGu6U5gO9_Ti1AQA_zQcxR4itVPANt0NMCqJ87tHOBgveQuG75KXbFA9nGWziLfPhAPffRhbw7FHBJtIZ5p0Ikm0kT-Ykwa/s320/Ferdinando_I_de_Medici.jpg" width="254" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-size: small;"><b>פרדיננדו הראשון לבית מדיצ'י</b></span></td></tr>
</tbody></table>
<br />
גלילאו שהה בפדובה כשהוא קיבל מכתב מכריסטינה ובו היא מספרת לו שפרדיננדו חולה. כריסטינה ביקשה מגלילאו <a href="http://www.illaboratoriodigalileogalilei.it/galileo/galapisa/galp-eng.htm">להכריע לגבי תאריך הלידה של בעלה</a> על מנת שיהיה ניתן לערוך עבורו הורוסקופ מדויק. במכתב שנשלח ב-16 בינואר 1609 עונה לה גלילאו בדבר תאריך הלידה הנכון לפי דעתו וחוזה לפרדיננדו שנים ארוכות ופעילות.<br />
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiWKvJdePD58s10Y7-tAvdD-wGxNi1hhj64DbcY17NWJxnehocr24oIE0nC0AkRvYDUb4XMM-sZIQY17PqRfe2eq3OkSvnWFnU4y9AglLpCU4VwgYs2B9818ozr1fFVT8S1Q6Hi5SAActUT/s1600/horoscope+galileo.gif" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiWKvJdePD58s10Y7-tAvdD-wGxNi1hhj64DbcY17NWJxnehocr24oIE0nC0AkRvYDUb4XMM-sZIQY17PqRfe2eq3OkSvnWFnU4y9AglLpCU4VwgYs2B9818ozr1fFVT8S1Q6Hi5SAActUT/s1600/horoscope+galileo.gif" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-size: small;"><b>הורוסקופ בכתב ידו של גלילאו</b></span></td></tr>
</tbody></table>
<br />
<span style="font-size: small;">פרדיננדו הראשון לבית מדיצ'י מת 22 ימים מאוחר יותר.</span><br />
<span style="font-size: small;"><br /></span>
<span style="font-size: small;">ידוע שכריסטינה לא שמרה טינה לגלילאו על התחזית הכושלת. גלילאו עצמו חזר ב-1610 לאוניברסיטה של פיזה בעקבות הזמנתו של קוזימו השני, הדוכס החדש, בנו של פרדיננדו המנוח, ומונה שם לשמש כפרופסור בכיר למתמטיקה. גלילאו וכריסטינה שמרו על קשר טוב, <a href="http://www.disf.org/en/documentation/03-Galileo_Cristina.asp">ובמכתב מפורסם שכתב לה גלילאו ב-1615</a> הוא מתאר את עיקרי התורה ההליוצנטרית, לפיה השמש נמצאת במרכז מערכת השמש. לתמיכה של גלילאו בתורה ההליוצנטרית נודעה חשיבות רבה בדורות הבאים, ומצד שני היא גם זו שגרמה לצרות שלו ולהסתבכות שלו עם הוותיקן.</span><br />
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhogM1uBSnsdFtdWuv1BqWDwsGqwlxhdFj6P5WxW-66bMurbcpIYwpP4mCadekxa6ktjpPnThDu_ilButcy0Fjemt05eTSS1PrXHW17uVC8mf-1RvcjdwfnAsQvCeeTGsRpm3i8lAWfb_y0/s1600/Christina.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhogM1uBSnsdFtdWuv1BqWDwsGqwlxhdFj6P5WxW-66bMurbcpIYwpP4mCadekxa6ktjpPnThDu_ilButcy0Fjemt05eTSS1PrXHW17uVC8mf-1RvcjdwfnAsQvCeeTGsRpm3i8lAWfb_y0/s320/Christina.jpeg" width="248" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-size: small;"><b>כריסטינה מלוריין, הדוכסית הגדולה של טוסקנה</b></span></td></tr>
</tbody></table>
<br />
מאז ימיו של גלילאו השתנתה הגישה לאסטרולוגיה וקשה למצוא כיום אנשי מדע שמאמינים באסטרולוגיה או נוהגים לפיה. אסטרולוגיה היא תחום שקשה לבדוק אותו בניסוי או בתצפית, וקשה למצוא דרך לאשש אותה. עובדה זו הפכה את האסטרולוגיה לתחום מוקצה בעיני רבים. עם זאת, יש כאן גם עניין של אופנה, ולכל הפחות ברור שכל עוד אסטרולוגיה הייתה באופנה היה קשה לומר עליה שהיא לא מדעית.<br />
<br />
לי אישית קשה לקבל את אמיתותה של תאוריה שלא יכולה להצביע על קשר סיבתי בין תופעה (מיקום הכוכבים בשמים) לתוצאה (גורל בני האדם). אי לכך אני לא מוצא טעם לבזבז זמן או כסף על אסטרולוגיה ועל הורוסקופים. אבל זו בהחלט העדפה אישית שלי.<br />
<br />
לסיום, שיר שמבטא די טוב את מה שאני חושב על הנושא. "סוד המזלות" של אביהו מדינה ומשה בן מוש ובביצוע של זוהר ארגוב.<br />
<br />
<iframe allowfullscreen="" frameborder="0" height="300" src="https://www.youtube.com/embed/8E8lSlw6TvU" width="400"></iframe><br />
<br /></div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com6tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-51298842517691472602011-04-13T06:47:00.000+03:002017-09-04T03:21:51.102+03:00מוקדמות פיימלאב 2011<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
זו השנה החמישית ברציפות שבה נערכת בישראל תחרות פיימלאב לתקשורת מדעית. המתחרים נדרשים לבחור נושא מדעי ולהעביר אותו לקהל תוך 3 דקות בלבד, וזו משימה לא פשוטה בכלל. בתור משתתף בתחרות הראשונה אני בהחלט יכול להמליץ על החווייה.<br />
<br />
בבתחילת מאי ייערכו המוקדמות ב-3 מרכזים ובהמשך ייתקיים הגמר שבו יטלו חלק מנצחי המוקדמות. המוקדמות יחלו ב-4 במאי בטכניון, ב-11 במאי ייערכו מוקדמות במוזיאון המדע על שם בלומפילד בירושלים וב-12 במאי בחמד"ע בתל אביב. הגמר ייערך בחמד"ע ב-19 במאי.<br />
<br />
<a href="http://www.hemda.org.il/template/default.aspx?maincat=14&catId=77&pageId=1177">על התחרות באתר של חמד"ע</a></div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com4tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-8658954153170789712011-03-26T14:44:00.011+02:002017-09-04T04:04:55.437+03:00קסם הוויסקי והמים<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
בהמשך לרשימת <a href="https://arie-science.blogspot.com/2011/03/blog-post.html">הסרטונים המזויפים האהובים עלי</a>, הנה עוד משהו נחמד. בסרטון הבא מוזגים וויסקי לכוסית אחת ומים לכוסית השנייה וגורמים לנוזלים להחליף מקום. הרעיון הוא שהמים צפופים יותר מוויסקי, שהוא בעיקרו תערובת של אלכוהול (אתנול) ומים, ובהתאם לעקרון הציפה של ארכימדס המים יורדים מטה לכוס התחתונה ואילו הוויסקי עולה לכוס העליונה.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<iframe allowfullscreen="" class="YOUTUBE-iframe-video" data-thumbnail-src="https://i.ytimg.com/vi/96NFH2Z7GSA/0.jpg" frameborder="0" height="266" src="https://www.youtube.com/embed/96NFH2Z7GSA?feature=player_embedded" width="320"></iframe></div>
<br />
<br />
במבט ראשון הסרטון נראה לי מזויף משום שאתנול ומים מסוגלים להתערבב, ולא נראה הגיוני שהם יחליפו מקום בצורה כזו מושלמת. חשבתי שאולי מדובר בנוזלים אחרים. ניסיתי לשחזר את הניסוי עם מים ושמן, אבל זה לא עבד כל כך טוב. מתח הפנים הגבוה של המים מנע מהם לרדת דרך החריץ הצר בין הכוס למחיצה. הוספתי למים קצת אתנול במטרה להקטין את מתח הפנים ואכן הצלחתי לגרום לנוזלים להחליף מקום. אבל עדיין משהו הפריע לי, כי הזרימה של השמן לא הייתה כל כך חלקה כמו בסרטון.<br />
<br />
אחרי כמה שעות של ניסיונות החלטתי לבדוק את מה שהייתי צריך לעשות מראש - לנסות לשחזר את הניסוי עם מים ועם וויסקי. הניסוי היה נהדר. ראשית, הזרם העדין של המים בוויסקי וזרם הוויסקי במים היו יפהפיים. ושנית, התוצאות הסופיות הפתיעו אותי - מידת הערבוב בין המים לוויסקי הייתה קטנה ממה שצפיתי, וכשטעמתי את המים אחרי הניסוי היה להם טעם חלש מאוד של ויסקי והצבע שלהם נשאר שקוף.<br />
<br />
הגעתי למסקנה שהחריץ הצר גורם להיווצרותם של זרמי מים וויסקי די קבועים ומונע ערבוב מהיר בין המים לוויסקי. אחרי 10 דקות הניסוי כמעט הושלם כשרוב המים אכן ירדו לכוס התחתונה ורוב הוויסקי עלה מעלה. אבל רק כמעט - <style type="text/css">
p { margin-bottom: 0.21cm; text-align: right; }
</style><span style="color: black;"><span style="font-weight: normal;">בחלק העליון של הכוס התחתונה נשאר וויסקי מעורבב עם מים ובחלק התחתון של הכוס העליונה נשארו מים מעורבבים עם וויסקי. ההפרדה לא הייתה מושלמת כמו בסרטון. חזרתי למחשב.</span></span><br />
<br />
<span style="color: black;"><span style="font-weight: normal;">צפייה מדוקדקת יותר בסרטון מגלה את הטריק. הם אכן השתמשו במים ובוויסקי והגיעו למצב שאותו תיארתי, ואז עברו לזווית צילום אחרת שבה לא רואים את הוויסקי שנשאר בכוס התחתונה ואת המים שנשארו בכוס העליונה. השוט האחרון של הסרטון אינו המשך ישיר של הניסוי. למענו מזגו מחדש מים לכוסית הירוקה וויסקי לכוסית השקופה. </span></span> <br />
<br />
לסרטון התפרסמו עד היום 18,293 תגובות. ברפרוף מהיר לא מצאתי תגובה שמתארת את מה שגיליתי, אז פרסמתי את ההשערה שלי כתגובה מספר 18,294...<br />
<br />
לסיום, שלוש תמונות מהניסוי שלי. הראשונה מראה את שתי הכוסיות כמה שניות אחרי תחילת הניסוי כשרוב המים עדיין בכוסית העליונה, בתמונה השנייה כחצי מהמים החליפו מקום עם הוויסקי והשלישית צולמה לאחר הניסוי. בתמונה השלישית רואים שרוב המים ירדו לכוסית התחתונה (השמאלית בתמונה) ורוב הוויסקי עלה לכוסית העליונה, ובכל זאת מעט וויסקי נותר בכוסית התחתונה בניגוד למה שמראים יוצרי הסרטון.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiPpB-wgpdQ8NhnTLMP10QUVc9vDMyLXCeUYCnyAlIoaIP1725B9aiDuRQg7LyzE-mOfB1e7LDsVdM0yABpKX3k8lAgWsQefNfqLb4nWfdLQrNoYQU9ScXMLQew0JqLRRUnYqUy4JuEox9N/s1600/Whisky1.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiPpB-wgpdQ8NhnTLMP10QUVc9vDMyLXCeUYCnyAlIoaIP1725B9aiDuRQg7LyzE-mOfB1e7LDsVdM0yABpKX3k8lAgWsQefNfqLb4nWfdLQrNoYQU9ScXMLQew0JqLRRUnYqUy4JuEox9N/s320/Whisky1.jpg" width="240" /></a></div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhw-lLt_SIGsNlFDuZUSPof8BtXlVproiuwvaFuLHeuhA_06Agaz6BQ0h2Y0auyBkvgkn8ec5ioYZcuZ8K7gtb8PcXgDCy60P8W6JkwlWff1kY8eIzsv_fB9OrML9hT9uU2go6x6n370Aq2/s1600/Whisky3.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhw-lLt_SIGsNlFDuZUSPof8BtXlVproiuwvaFuLHeuhA_06Agaz6BQ0h2Y0auyBkvgkn8ec5ioYZcuZ8K7gtb8PcXgDCy60P8W6JkwlWff1kY8eIzsv_fB9OrML9hT9uU2go6x6n370Aq2/s320/Whisky3.jpg" width="240" /></a></div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgMXS6gaJEcKUApT7CF0nUN3DwJCvCdCXPykFscGbNLe5if2SXCod_txzdRboYv2aUbIGUa6XNblHfH5bxEGOFBM1hXa-Xcrz8yoDOF_gQ9E_8VLN6w_8dCbU2ahBDZII-oWQDf83nBsOwN/s1600/Whisky6.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgMXS6gaJEcKUApT7CF0nUN3DwJCvCdCXPykFscGbNLe5if2SXCod_txzdRboYv2aUbIGUa6XNblHfH5bxEGOFBM1hXa-Xcrz8yoDOF_gQ9E_8VLN6w_8dCbU2ahBDZII-oWQDf83nBsOwN/s320/Whisky6.jpg" width="240" /></a></div>
</div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com4tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-43226523705552408782011-03-19T19:28:00.017+02:002017-09-04T04:02:48.238+03:00זיהום רדיואקטיבי<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
<a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Fukushima_I_nuclear_accidents">רצף הפיצוצים בכור הגרעיני בפוקושימה</a> שנפגע בעקבות רעידת האדמה החזקה שאירעה ביפן ב-11 במרץ 2011 מעורר דאגה ביפן ובמדינות נוספות. אני רוצה לעסוק באספקט אחד של הנושא ולספר על החומרים המסוכנים שאולי כבר דלפו מהכור ושעלולים לגרום לזיהום ארוך שנים באזורים נרחבים הסמוכים לכור.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiCVrMvShGZyfI9XDrsWWNaECcqnTDKvjrFxrqeJp91PwBj2sli_vwIvU7JzrxvyTrn49DGKZUHeXNi5YWZdQ3feRg7a9gHRnP06TuO1DjqvkI68-7XepQf3yrtbLOFJzMppO62OHMIsBp-/s1600/fukushima-nuclear-plant.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="213" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiCVrMvShGZyfI9XDrsWWNaECcqnTDKvjrFxrqeJp91PwBj2sli_vwIvU7JzrxvyTrn49DGKZUHeXNi5YWZdQ3feRg7a9gHRnP06TuO1DjqvkI68-7XepQf3yrtbLOFJzMppO62OHMIsBp-/s320/fukushima-nuclear-plant.jpg" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b> הכור הגרעיני בפוקושימה בימים טובים יותר</b></div>
<br />
חומר בקיע, דוגמת אורניום-235 (אורניום בעל 235 פרוטונים ונייטרונים בגרעין), משמש בכור גרעיני לקיום תגובת שרשרת גרעינית. כשנייטרון פוגע בגרעין של חומר בקיע, אותו חומר עובר ביקוע גרעיני, כלומר מתפצל לשני יסודות קלים יותר ופולט קרינה רדיואקטיבית. תוך כדי כך הוא משחרר נייטרונים נוספים שבתורם פוגעים בגרעינים נוספים של החומר הבקיע וממשיכים את תגובת השרשרת. החומרים שנוצרים בתהליך הביקוע הגרעיני ממשיכים לדעוך ותוך כדי כך משתחררת קרינה רדיואקטיבית נוספת.<br />
<br />
כל עוד התהליך מתרחש בתוך הכור הגרעיני, הקרינה כמעט שלא יוצאת מתחום הכור ואינה מסוכנת עבור התושבים. אבל בעת תאונה גרעינית, הדלק הגרעיני ותוצרי הביקוע עלולים להיפלט החוצה ולהוות סיכון מיידי לכל מי שנחשף לחומרים הרדיואקטיביים וסיכון ארוך טווח לכל היצורים החיים שנמצאים באזור הזיהום, שמגיעים אליו אחר כך או שצורכים מזון שמקורו באזור המזוהם. <br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhYknRGxMXpW8wQglCThXxXhzyvXDe_2Qc1Z5rN7JSjucQsu-HYfQqT77bwZ39krtOVjajuZkvQ2SRIKjqKV5ZqGmQ40kEqRKLYAFu2wvMnEn1O8FBqSfwexndNaGCzvdgn1FDPDbEPHDCA/s1600/fukushima_mar18_2011.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="208" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhYknRGxMXpW8wQglCThXxXhzyvXDe_2Qc1Z5rN7JSjucQsu-HYfQqT77bwZ39krtOVjajuZkvQ2SRIKjqKV5ZqGmQ40kEqRKLYAFu2wvMnEn1O8FBqSfwexndNaGCzvdgn1FDPDbEPHDCA/s320/fukushima_mar18_2011.jpg" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b>הכור הגרעיני בפוקושימה לאחר סדרת הפיצוצים שאירעה בו</b></div>
<br />
הסכנה בריכוז גבוה של חומרים רדיואקטיביים שחודרים לגוף או שנמצאים בסביבתנו היא אותה קרינה רדיואקטיבית הנפלטת מהם. האנרגיה של הקרינה הזו מספיק גבוהה על מנת ליינן אטומים, כלומר לשחרר מהם אלקטרונים ולהפוך אותם ליונים, ועל כן היא מסווגת בתור קרינה מייננת. קרינה מייננת עלולה לפגוע באטומים שונים בגוף האדם, ובפרט קרינה מייננת מסוגלת לפגוע באופן ישיר במולקולות דנ"א או ליצור רדיקלים חופשיים שאף הם מהווים סיכון גבוה לחומר הגנטי בגוף האדם. פגיעה בדנ"א באחד משני אופנים אלו עלולה להביא ליצירת כמות רבה של מוטציות בחומר הגנטי. המוטציות גורמות לייצור לא תקין של חלבונים ובמקרים מסוימים להתפתחות צורות שונות של סרטן או אפילו למוות מיידי אם מדובר בחשיפה לכמות גדולה של חומר רדיואקטיבי.<br />
<br />
בעקבות תאונות גרעיניות בעולם, ובמיוחד לאחר האסון הנורא בצ'רנוביל, נאסף מידע רב על החומרים הרדיואקטיביים המסוכנים אשר משתחררים בעת דליפה רדיואקטיבית מכור גרעיני. הפרמטר החשוב ביותר הקובע את אופי הסכנה הוא זמן מחצית החיים של החומר, כלומר משך הזמן שבו מחצית מהאטומים הרדיואקטיביים יתפרקו. זמן מחצית החיים מגדיר את קצב ההתפרקות: זמן מחצית חיים קצר, משמעו שהחומר ידעך בקצב גבוה במשך זמן קצר; ואילו זמן מחצית חיים ארוך, משמעו שהחומר ידעך בקצב נמוך במשך זמן רב.<br />
<br />
הגורמים העיקריים הנוספים שבעזרתם ניתן להעריך את מידת הסכנה מהחומר הם הכמות היחסית שלו כתוצר דעיכה של החומר הבקיע בכור (<a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Fission_product_yield">fission product yield</a>) והאנרגיה של הקרינה הרדיואקטיבית המשתחררת ממנו. מידת ההשפעה של החומר הרדיואקטיבי על בני אדם תלויה באופי החומר: גז יכול לסכן אותנו רק אם אנו נושמים אותו, חומר נדיף עוזב את הכור ויכול להתפזר על פני הקרקע בקרבת הכור או לנדוד לאורך מרחקים ארוכים, ואילו חומר לא-נדיף יישאר בכור ההרוס ולא יהווה סכנה מחוצה לו. החומרים הנדיפים נבדלים זה מזה ביכולת ההתמוססות שלהם - חומרים שמתמוססים היטב במים יזהמו מקווי מים ואילו חומרים שכושר ההתמוססות שלהם נמוך יישארו בקרקע. גורם חשוב לא פחות הוא יכולת הספיגה של החומרים השונים בצמחים ובגופם של בעלי חיים.<br />
<br />
בין האיזוטופים הרדיואקטיביים קצרי החיים, המסוכן ביותר הוא כנראה יוד-131. זהו חומר נדיף, בעל זמן מחצית חיים של 8 ימים, אשר נוצר בכור גרעיני בכמויות גדולות. יוד נספג בגוף ויש לו תפקיד חשוב בתפקוד בלוטת התריס. מכאן נובעת הסכנה העיקרית בחשיפה ליוד רדיואקטיבי - הוא עלול לגרום להתפתחות סרטן בלוטת התריס. האמצעי הטוב ביותר להקטין את מידת הספיגה של יוד רדיואקטיבי בגוף הוא שימוש בטבליות אשלגן יודי המכילות יוד-127 שהוא איזוטופ יציב ולא רדיואקטיבי. כשיש בבלוטת התריס כמות רבה של יוד יציב, היא תספוג פחות מהיוד הרדיואקטיבי שחודר לגוף. כאמור, זמן מחצית החיים הקצר של יוד-131 מצביע על כך שהחומר מהווה סכנה לאנשים שהיו קרובים לכור בעת התאונה, אך הוא כבר לא מהווה סכנה למי שמגיע לאזור מספר שבועות אחר האירוע.<br />
<br />
חומרים בעלי זמן מחצית חיים של אלפי שנים ומעלה אינם מהווים בדרך כלל גורם סכנה משמעותי בטווח השנים של חיי אדם. חומרים בעלי זמן מחצית חיים של שנים בודדות עד עשרות שנים הם הסכנה הראשית עבורנו, וביניהם יש שניים שנחשבים למסוכנים במיוחד: <a href="http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/fisfrag.html">סטרונטיום-90 וצסיום-137</a>. שניהם חומרים נדיפים, בעלי זמן מחצית חיים של כ-30 שנה, נוצרים בכמויות גדולות בכורים גרעיניים, פולטים קרינה אנרגטית בעת הדעיכה שלהם ומסוגלים להיספג בקלות יחסית בגופם של יצורים חיים. סטרונטיום דומה במבנה הכימי שלו לסידן, ולכן הוא עלול להחליף את הסידן בגוף, וצסיום דומה לאשלגן.<br />
<br />
מקרב שני החומרים הללו, צסיום מסוכן יותר בדליפות שמקורן בכורים גרעיניים - הוא נדיף יותר ומתפזר בטווח מרחקים גדול יותר. הוא היווה את הסכנה העיקרית לתושבי אוקראינה לאחר אסון צ'רנוביל, והוא אף הגיע לשטחים נרחבים באירופה יחד עם ענני החומרים הרדיואקטיביים שהשתחררו באירוע. עד היום הקרקע במרחק של עשרות קילומטרים מהכור בצ'רנוביל מזוהמת בצסיום-137 והחומר ממשיך להוות סכנה.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg7BMwXppr-l1Yj5uFu4_K0c6Fa5CVkQbCy7YAaBKO4V5YIObtf2mOZQBXgtLfHbk3_VDrQqMmTfUzECkaQqkNlrF7Vdb9C2HvsTE2OBR89zskabGGsFUYFklOSOf1GLVYggiYhSwmNCqB0/s1600/caesium137_fallout_Chernobyl.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="293" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg7BMwXppr-l1Yj5uFu4_K0c6Fa5CVkQbCy7YAaBKO4V5YIObtf2mOZQBXgtLfHbk3_VDrQqMmTfUzECkaQqkNlrF7Vdb9C2HvsTE2OBR89zskabGGsFUYFklOSOf1GLVYggiYhSwmNCqB0/s320/caesium137_fallout_Chernobyl.jpeg" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b> נשורת רדיואקטיבית של צסיום-137 אחרי אסון צ'רנוביל</b></div>
<br />
צסיום שנמצא בקרקע נספג בצמחים ובפטריות ובסופו של דבר עלול להגיע לגופנו לאחר כמה שלבים של שרשרת המזון. לחיות משק באזור צ'רנוביל סופק פיגמנט בשם <a href="http://www.fda.gov/Drugs/EmergencyPreparedness/BioterrorismandDrugPreparedness/ucm130337.htm">כחול פרוסי</a> שיכול להיקשר לצסיום במעיים ולשאת אותו אל מחוץ לגוף. זו שיטה יעילה גם בטיפול באנשים שבלעו כמות גדולה יחסית של צסיום. כחול פרוסי ואמצעים נוספים יכולים להקטין את כמות מקרי הסרטן המתפתחים באזור האסון, אולם טיפול יסודי בזיהום המסיבי וארוך הטווח הנוצר בעקבות דליפה גרעינית עדיין לא פותח.<br />
<br />
<iframe allowfullscreen="" frameborder="0" height="330" src="https://www.youtube.com/embed/7hLPskzbZSo" title="YouTube video player" width="400"></iframe><br />
<br />
לקריאה נוספת:<br />
<a href="http://mitnse.com/2011/03/16/radiation-introduction-and-radiation-status-for-fukushima/">Introduction to Radiation Health Effects and Radiation Status at Fukushima</a><br />
<br />
מקור למפה: <a href="http://www6.ufrgs.br/favet/imunovet/molecular_immunology/physicalcauses.htm">http://www6.ufrgs.br/favet/imunovet/molecular_immunology/physicalcauses.htm</a></div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com6tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-28319871028040252172011-03-15T13:35:00.008+02:002017-09-04T04:00:21.515+03:00הסרטונים המזויפים האהובים עלי<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
הסרטון הראשון קשור להליום. קבוצה של נערים צרפתים שואפים הליום, מנפחים בעזרתו מסטיק וממריאים לאוויר.<br />
<br />
<iframe allowfullscreen="" frameborder="0" height="330" src="https://www.youtube.com/embed/pTnwz6MqMl8" title="YouTube video player" width="400"></iframe><br />
<br />
הם עושים את זה ממש בסטייל, אבל חישוב פשוט מראה שהסרטון מזויף. <br />
<br />
הבסיס ליכולת הציפה של בלוני הליום נובע מכך שאוויר מורכב בעיקר מחנקן ומחמצן והליום פחות צפוף ממנו. לפי עקרון הציפה של ארכימדס בלון מלא בהליום יצוף באוויר כל עוד המשקל שמחובר אליו אינו גדול מדי. מבחינה זו אין הבדל בין ציפה בסביבה גזית ובין ציפה בסביבה נוזלית. מה שקובע זה רק הצפיפות של העצם יחסית לצפיפות התווך שבו הוא נמצא. <br />
<br />
עקרון ארכימדס אומר שכוח הציפה הפועל על הבלון כלפי מעלה שווה לתאוצת הכובד כפול נפח הבלון כפול צפיפות התווך, שהוא האוויר במקרה זה. כלפי מטה פועל משקל ההליום והוא שווה לתאוצת הכובד כפול נפח הבלון כפול צפיפות ההליום. צפיפות ההליום היא כ-0.2 גרם לליטר, וצפיפות האוויר עומדת על כ-1.2 גרם לליטר. לכן, ליטר של הליום יכול להרים בערך גרם אחד נוסף על משקלו העצמי. על מנת להרים אדם במשקל 60 ק"ג צריך להשתמש ב-60,000 ליטר של הליום.<br />
<br />
אז איך הם עשו את זה? הנה הפתרון:<br />
<br />
<iframe allowfullscreen="" frameborder="0" height="255" src="https://www.youtube.com/embed/VGNQzami2rQ" title="YouTube video player" width="400"></iframe><br />
<br />
ובאותו עניין, מילת אזהרה: שאיפת הליום לא פוגעת בבריאות ולא פוגעת במיתרי הקול, אבל עלולה לגרום לחנק אם לא מגיע חמצן לריאות לאורך זמן. לכן, מי שרוצה ליצור קולות מצחיקים, מספיק שייקח שאיפה קטנה מבלון גומי מלא בהליום. מומלץ מאוד להמתין כמה דקות בין שאיפה לשאיפה, ולעולם לא לשאוף הליום ישירות מבלון המתכת שבו ההליום נמצא בלחץ גבוה (אלא אם כן מחובר לבלון וסת שמוריד את הלחץ של הגז). בסרטון נראה שהם שואפים הליום ישירות מבלון מתכת ללא וסת. לדעתי הם עושים את זה בכאילו, כלומר לא שואפים הליום בכלל.<br />
<br />
הסרטון השני מראה איך אפשר להכין פופקורן בעזרת טלפונים ניידים.<br />
<br />
<iframe allowfullscreen="" frameborder="0" height="330" src="https://www.youtube.com/embed/V94shlqPlSI" title="YouTube video player" width="400"></iframe><br />
<br />
זו אחת <a href="https://arie-science.blogspot.com/2009/05/blog-post.html">המתיחות הקשורות לטלפונים ניידים</a>. טלפון נייד אכן עובד בתחום התדרים של קרינת המיקרוגל, אבל יחסית לתנור מיקרוגל ההספק שלו נמוך מאוד. הבדל נוסף בעוצמת הקרינה המגיעה לגרעיני התירס נובע מכך שתנור המיקרוגל בנוי כתא תהודה שמגביר את עוצמת הקרינה.<br />
בסרטון הזה הם השתמשו בעריכה דיגיטלית - ברגע שבו כביכול התפוצץ גרעין תירס, הם מחקו אותו מהתמונה והקרינו אחורה סדרת פריימים שבהם צולם פופקורן שנזרק אל השולחן. <br />
<br />
הסרטון הבא נעשה גם כן לצרכי פרסום, הפעם בתחום משקפי השמש.<br />
<br />
<iframe allowfullscreen="" frameborder="0" height="255" src="https://www.youtube.com/embed/KMT1FLzEn9I" title="YouTube video player" width="400"></iframe><br />
<br />
זיקית כידוע מחליפה צבעים, אבל לא בצורה כל כך מהירה והיא בכלל לא תחליף צבע בתגובה לחפץ קטן. אני יכול לומר בביטחון שהצבעים הוספו בעזרת תוכנה.<br />
<br />
ולסיום עוד מתיחה אחת, מרשימה במיוחד.<br />
<br />
<iframe allowfullscreen="" frameborder="0" height="255" src="https://www.youtube.com/embed/0v2xnl6LwJE" title="YouTube video player" width="400"></iframe><br />
<br />
רוב הסרטונים מהסוג הזה משתמשים בזוויות צילום מסוימות שמהן האשליה האופטית נראית אמיתית, ובכל זאת המים בסרטון משלימים מעגל, כלומר יש כאן עוד מרכיב, אולי משאבת מים. היוצר מבטיח לגלות בקרוב. שווה לחכות.</div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com7tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-28589818628409241142011-02-25T22:09:00.001+02:002017-09-04T03:55:53.951+03:00BioCast ופודקאסטים נוספים<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
אלעד טורצ'ין, מהקוראים הוותיקים של הבלוג, פתח יחד עם חבריו פודקאסט ששמו <a href="http://www.biocast.co.il/">BioCast</a>. בכל פרק מוצג סיפורה של אישיות מעניינת. הקשבתי לשלושת הפרקים הראשונים ונהניתי מאוד. הפרק הראשון הוקדש לאחד מאבות המהפכה המדעית - גלילאו גליליי, בפרק השני סופר סיפורו הצבעוני של מו ברג - שחקן בייסבול ומרגל מיוחד במינו, והפרק השלישי עסק בדמותו של רוברט אופנהיימר - אבי פצצת הביקוע הגרעיני.<br />
<br />
בהזדמנות זו אני רוצה להמליץ שוב על פודקאסט ותיק יותר - <a href="http://www.ranlevi.com/">עושים היסטוריה</a> של רן לוי, שכל פרק שלו הוא חוויה יוצאת דופן.<br />
<br />
שיהיה בהצלחה לשני הפודקאסטים הנהדרים הללו.<br />
<br />
עדכון: לאחר פרסום הפוסט יצא לי להאזין לפודקאסט חדש נוסף ששמו <a href="http://www.icast.co.il/default.aspx?p=Podcast&id=390552">פרורי מידע</a>. היוצר שלו תומר נויהאוזר מגדיר אותו כך: "פודקאסט שיוקדש לכל אותן עובדות קטנות, מוזרות ולעיתים מיותרות בהן אנו נתקלים. אותם פרטים קטנים שמקשטים את ההיסטוריה והופכים אותה לדבר הרבה יותר מעניין ומשעשע". נהניתי. יהיה מעניין לעקוב... </div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-51154692492988872252011-01-20T02:42:00.002+02:002017-09-03T14:09:19.396+03:00פעילויות מדע לילדי גן<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
בשנה האחרונה למדתי עד כמה יכולה להיות מאתגרת הכנה של פעילות מדעית לילדי גן. במשך חודשים רבים עמלתי יחד עם ג'ודי על הכנת <a href="https://sites.google.com/site/madapashut/kindergartens">סדרה של פעילויות מדע המיועדות לילדים בני ארבע עד שש</a>, וכעת אנו מנסים אותן בפועל בארבעה גנים. אני מרוצה מהתוצאות, ויותר מכך - אני מופתע לטובה מיכולת הקליטה של הילדים וממידת ההתלהבות שלהם ממדע.<br />
<br />
קיימות שתי מגבלות עיקריות שיש לקחת בחשבון בעת תכנון פעילות מדעית לילדים קטנים: יכולת ריכוז ויכולת מוטורית. בכל הקשור לבניית פעילות המותאמת ליכולת הקשב והריכוז של ילדי גן אני חושב שפגענו בול, כי הפעילויות שפיתחנו מבוססות על ניסויים אטרקטיביים שקל לילדים להתחבר אליהם. זו לפי דעתי גם הדרך הנכונה לבנות <a href="https://arie-science.blogspot.com/2009/12/blog-post.html">פעילויות מדע לילדים גדולים יותר</a>, וילדים קטנים זקוקים לפן החווייתי באופן מיוחד.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEis5so1k3tOIkHpYs6yyha4p-_mAp-XusH8h86HniB-wzIsWzfwLJX48v04mXof4tTvkj0uVArAQ-9i31WQLFS-H7w1cOjaJlVy0dVW_aDUPGhMXVgmtmbWsa0o29eK0o6KpGvHQlL3sPGv/s1600/giant+bubble.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="240" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEis5so1k3tOIkHpYs6yyha4p-_mAp-XusH8h86HniB-wzIsWzfwLJX48v04mXof4tTvkj0uVArAQ-9i31WQLFS-H7w1cOjaJlVy0dVW_aDUPGhMXVgmtmbWsa0o29eK0o6KpGvHQlL3sPGv/s320/giant+bubble.jpg" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b>בועת סבון ענקית על פני קערה עם מים וקרח יבש</b></div>
<br />
הופתעתי לגלות עד כמה גבוהה יכולת הקליטה של הילדים בגיל הזה. פעילות בעלת נושא פשוט ומוגדר, ורצף הגיוני וברור של ניסויים מאפשרים לילדים להישאר בעניינים לכל אורך הפעילות. הפידבק החיובי שאנו מקבלים מההורים שמספרים על השיח המדעי שהם מצליחים לנהל עם ילדיהם, והילדים עצמם שמצליחים להשתמש במושגים מדעיים (כמו טמפרטורה, גז, פחמן דו-חמצני ועוד הרבה), מוכיחים לי בצורה ישירה את מידת ההשפעה המיידית של הפעילויות.<br />
<br />
בטווח הקצר אני רואה גם יכולת מוגברת של הילדים להבין את הטבע ואת העולם שסביבם ורצון לחקור ואפילו להמציא ניסויים בכוחות עצמם. אני מאמין שהפעילויות שלנו יקנו לילדים הבנה בסיסית של מושגים מדעיים שתשמש אותם גם בטווח הארוך ותעודד אותם להרחיב את ידיעותיהם באופן מתמיד, וזאת על אף הרמה הנמוכה של לימודי מדע בבית הספר יסודי. לא קל לגרום לילדים החיים בעולם מלא בגירויים מידיים לאהוב מקצוע הדורש מאמץ מחשבתי. יחד עם זאת, אני מקווה שפעילויות המדע שפיתחנו ישאו פרי, לא רק בטווח הקרוב, ויסייעו לילדים לגבש גישה חיובית כלפי המדע והבנה לגבי חשיבותו. </div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com16tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-91432642403221648182011-01-03T00:55:00.007+02:002017-09-04T03:52:32.865+03:00ליקוי החמה של 1999<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
ביום שלישי הקרוב, 4 בינואר 2011, בשעות הבוקר, צפוי להתרחש ליקוי חמה חלקי שייראה בישראל. יואב לנדסמן <a href="http://nicecriticalmass.blogspot.com/2011/01/blog-post.html">מספר על הליקוי הצפוי</a> בבלוג הנהדר שלו <a href="http://nicecriticalmass.blogspot.com/">מסה קריטית</a>.<br />
<br />
לצערי, עוד לא זכיתי להגשים את החלום לראות ליקוי חמה מלא, אבל ראיתי כמה ליקויים חלקיים כאן בישראל. <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_eclipse_of_August_11,_1999">ב-11 באוגוסט 1999</a> עמדתי לקראת סיום שירות הקבע והחלטתי לנצל אחד מימי החופשה הרבים שהצטברו לי על מנת לנסוע לבית הורי ולהראות להם ליקוי חמה חלקי דרך מסנן מתאים שחוסם את מרבית אור השמש (לפרטים מדויקים אודות הציוד שבעזרתו ניתן לצפות בליקוי חמה אני ממליץ להיכנס לרשומה של יואב).<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi5SoyzbbxdqxywzBmLshjGn0QCA6bNG8we8_JKWXqjlbGkaTl16Kg43OJKm4lMIM2KNqxhdS9TwxRYM8G_nLBftzblYm2qhVzMoa4egMYOXsmND5A4Ye5tuoehj_DRBo1dd59Bx7Ee_CJY/s1600/SDO+solar+eclipse.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi5SoyzbbxdqxywzBmLshjGn0QCA6bNG8we8_JKWXqjlbGkaTl16Kg43OJKm4lMIM2KNqxhdS9TwxRYM8G_nLBftzblYm2qhVzMoa4egMYOXsmND5A4Ye5tuoehj_DRBo1dd59Bx7Ee_CJY/s320/SDO+solar+eclipse.jpg" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b>ליקוי חמה חלקי מהחלל כפי שצולם על ידי לוויין המחקר SDO. אין חפיפה בין המועדים שבהם נראה ליקוי חמה מהלוויין ובין המועדים שבהם נראה ליקוי חמה מכדור הארץ. (מקור: <a href="https://sdo.gsfc.nasa.gov/">SDO NASA</a>)</b></div>
<br />
בתחנת האוטובוס בבאר שבע חיכו כמה אנשים. האוטובוס איחר להגיע וראיתי שאחת הנשים עצבנית בטירוף. שאלתי אותה אם אני יכול לעזור, והיא הסבירה לי שהיא ממהרת הביתה בגלל הליקוי. שמחתי שמצאתי בת-שיחה ויש לנו נושא עניין משותף. התחלנו לדבר ואני סיפרתי לה על הכמות האסטרונומית של הטעויות שמצאתי בכתבות בעיתונים אודות הליקוי. אני זוכר שהכתבות הללו נתנו לקורא תחושה כאילו יש סכנה בליקוי עצמו. "אני מודעת לסכנה, ולכן אני ממהרת להגיע הביתה. אני צריכה לנעול את הילדים בבית עד שהליקוי ייגמר", היא אמרה. השמחה ההתחלתית הפכה לאכזבה. מה עוד שהיא לא הסכימה להקשיב לי כשניסיתי להסביר לה שאין שום סכנה, אלא אם כן מסתכלים ישירות על השמש, פעולה שאינה מומלצת בשום מקרה, גם כשאין ליקוי.<br />
<br />
הסכנה היחידה שאני יכול לחשוב עליה היא שאנשים יתפתו להסתכל ישירות על השמש על מנת לראות את ליקוי החמה החלקי. כשאנו מסתכלים על השמש, התגובה המיידית שלנו היא לעצום את העיניים, כך שנזק יכול להיגרם רק אם מתאמצים להסתכל על השמש עם עיניים פקוחות או שמסתכלים עליה בעזרת משקפת או טלסקופ. חבל שהעיתונים של אותם ימים לא בחרו לספק הסברים מדעיים אודות הליקוי ולהדריך את הקוראים כיצד ניתן לצפות בליקוי בבטחה, אלא העדיפו להפחיד את הציבור. כיום אני כבר כמעט שלא קורא עיתונים, כך שאני לא יודע מה בחרו לכתוב הפעם. אבל לפחות מעודד אותי לדעת שמי שבאמת מתעניין יוכל למצוא תשובות באינטרנט. יש את הבלוג של יואב לנדסמן שהזכרתי בפתיח ואת <a href="http://www.ynet.co.il/articles/0,7340,L-4006106,00.html">הטור של יגאל פת-אל</a> ב-ynet ובוודאי ניתן למצוא עוד כמה כותבים שמספקים מידע אמין לגבי הליקוי.<br />
<br />
כל הסיפור הזה מזכיר לי את אותם ליקויים היסטוריים שגרמו לפאניקה ולבהלה. המוכר ביותר הוא כנראה ליקוי הירח שאותו חזה קולומבוס בשנת 1504. תושבי ג'מייקה סיפקו מזון, ציוד וכוח אדם לקולומבוס ולאנשיו, אבל סבלו מיחס גרוע מצד הספרדים, ולכן הם החליטו להפסיק את אספקת המזון והציוד. קולומבוס ידע שבעוד כמה ימים יתרחש ליקוי לבנה והחליט לערוך הצגה. לפני שהחל הליקוי הוא אמר לתושבים המקומיים שהכל-יכול לא מרוצה מהיחס שלהם לקולומבוס ולאנשיו ועל כן החליט הכל-יכול להעלים את הירח. הירח אכן החל להיעלם. קולומבוס הסביר שאם הם יבטיחו לספק לו מזון וציוד הוא יבקש מהכל-יכול לבטל את רוע הגזירה. המקומיים הסכימו וקולומבוס המשיך בהצגה. אחרי זמן מה הוא הודיע שהכל-יכול החליט להחזיר את הירח. באותו רגע נגמר החצי הראשון של הליקוי והירח החל להתמלא מחדש.<br />
<br />
אם אתם חושבים שמדובר בתקופה רחוקה, ושהיום לא יכול לקרות דבר כזה, יש לכם טעות. <a href="http://news.bbc.co.uk/2/hi/africa/1110791.stm">בשנת 2001 פרצו מהומות בניגריה על רקע היעלמות הירח בעת ליקוי לבנה</a>. תושבים מוסלמים תקפו מטרות נוצריות משום שלדבריהם החטאים שלהם הביאו להיעלמות הירח.<br />
<br />
אני משוכנע שמרבית תושבי העולם, אפילו כיום, לא יודעים מה גורם לליקויי מאורות, ובקושי מכירים את מערכת השמש. לדעתי יש רק דרך אחת להילחם בבערות: <b>חינוך מדעי</b>. אני סבור שכל אדם זכאי לקבל חינוך מדעי בסיסי שייאפשר לו להבין, ולו באופן חלקי, את תופעות הטבע ואת העולם הטכנולוגי המודרני. זו הסיבה לכך שאני מקדיש את מרבית זמני לפיתוח תכניות מדעיות לילדים והרצאות לקהל הרחב, ושאני מתכוון לבלות את הבוקר של יום שלישי הקרוב בגני ילדים על מנת להסביר לחבר'ה הצעירים קצת על ליקוי חמה.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
</div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiJtkQxOV-SyhJa-wVwRx2MeEXHRt4XE1EVaWlI2OHeoBWwO2ZWE_Btml9_DtZrxCdXs-SBAMa9A_okMOOFXaI6WRPVm8sQgfif494A-gWgDF-SsZu-RULHKC38d-SCnkD6Cauoa_GxzSGH/s1600/SE2011Jan04P.gif" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiJtkQxOV-SyhJa-wVwRx2MeEXHRt4XE1EVaWlI2OHeoBWwO2ZWE_Btml9_DtZrxCdXs-SBAMa9A_okMOOFXaI6WRPVm8sQgfif494A-gWgDF-SsZu-RULHKC38d-SCnkD6Cauoa_GxzSGH/s1600/SE2011Jan04P.gif" /></a></div>
<br />
<div style="text-align: center;">
<b>מסלול <a href="https://eclipse.gsfc.nasa.gov/OH/OH2011.html#SE2011Jan04P">ליקוי החמה החלקי ב-4 בינואר 2011</a>. באזור האפור ייראה ליקוי חלקי, באיזור הכהה יהיה עדיין לילה ובאזור הבהיר יהיה יום ללא ליקוי. הזמן המצוין בצד ימין למעלה הוא שעון גריניץ' - בישראל יש להוסיף שעתיים. (יוצר האנימציה: A.T Sinclair עבור NASA</b><b>)</b></div>
<div style="text-align: center;">
<br /></div>
<div style="text-align: right;">
לקריאה נוספת: <a href="http://orenmada.net/archives/68021">שמש באיילון דום, וירח במצפה רמון</a> בבלוג <a href="http://orenmada.net/">מדע ושאר רוח</a> של אורן פרבר</div>
</div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-73076999168774342412010-12-20T13:23:00.003+02:002017-09-04T03:25:11.285+03:00מקרר פתוח ואוורור הבית<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgu7tQwdp4O8EedFDYebjipWiQULsOLBq-mUK0xL051Ju9oclHgDXynHUaE6Co_FP-moAC9ry2N5-SQyTlzloHCdiHkjvds3Py_hyzKf2-hf3cLS0QH6GEKop5zagoJnVb6xYCfs2HyPY2k/s1600/dog+and+refrigirator.jpg" imageanchor="1" style="clear: left; float: left; margin-bottom: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="139" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgu7tQwdp4O8EedFDYebjipWiQULsOLBq-mUK0xL051Ju9oclHgDXynHUaE6Co_FP-moAC9ry2N5-SQyTlzloHCdiHkjvds3Py_hyzKf2-hf3cLS0QH6GEKop5zagoJnVb6xYCfs2HyPY2k/s200/dog+and+refrigirator.jpg" width="200" /></a></div>
שוב תפסתי את עצמי מעיר לילדים על משהו שאני לא בטוח בו. "תסגור מיד את דלת המקרר, לפני שהוא מתקלקל", אמרתי לו. מזל שהפעם הוא לא שאל "למה?", וכך היה לי זמן לחפש תשובה.<br />
<br />
ראשית, כמה מילים על המושג המרכזי בפוסט הזה: <b>זרימת חום</b>. בלשון הדיבור המילה חום מתייחסת לטמפרטורה, אבל במדע יש הבדל בין השניים. בפיזיקה חום קשור תמיד למעבר של אנרגיה מעצם אחד לעצם אחר, ולכן יש לומר זרימת חום כשמתייחסים לחום באופן מדעי. מעבר האנרגיה הקרוי זרימת חום נובע מהפרשי טמפרטורות בין שני עצמים או בין אזורים שונים בעצם אחד. זו טעות להתייחס לחום ככמות אנרגיה שאגורה בעצם. לאנרגיה זו יש שם אחר - אנרגיה פנימית. לפי <a href="http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/firlaw.html">החוק הראשון של התרמודינמיקה</a> השינוי באנרגיה הפנימית שווה לחום שזרם פנימה פחות העבודה שנעשתה על ידי העצם. זהו בעצם חוק שימור האנרגיה בניסוח תרמודינמי. <br />
<br />
<a href="https://arie-science.blogspot.com/2009/07/blog-post_12.html">החוק השני של התרמודימיקה</a> מתייחס לכיוון זרימת החום. לפי החוק הזה, החום זורם באופן ספונטני מעצם חם לעצם קר. המקרר, לעומת זאת, מצליח לגרום לחום לזרום מתוכו החוצה, כלומר הוא מעביר חום ממקום קר למקום חם יותר. הפעולה הזו מנוגדת לחוק השני, והיא לא יכולה להתרחש באופן ספונטני. זרימת החום מהמקרר החוצה מתרחשת בזכות השקעה חיצונית של אנרגיה - החשמל שהמקרר צורך.<br />
<br />
מה קורה כשפותחים את דלת המקרר? חום זורם פנימה בשתי צורות: הולכה והסעה. ההולכה נובעת ממגע בין האוויר החם שבחוץ לאוויר הקר שבמקרר, וההסעה מתרחשת באמצעות זרימה של אוויר חם פנימה ואוויר קר החוצה. התוצאה היא התחממות החלל הפנימי של המקרר, וכעת המנוע שלו צריך לעבוד קשה יותר על מנת לקרר חזרה.<br />
<br />
השאלה המרכזית היא כמה חום זורם פנימה כשפותחים את דלת המקרר ובכמה מעלות משתנה הטמפרטורה. התשובה נעוצה במושג <b>קיבול חום</b>. קיבול חום הוא כמות החום הזורמת חלקי השינוי בטמפרטורה. קיבול החום ליחידת נפח של האוויר, ושל גזים בכלל, נמוך מאוד בגלל הצפיפות הנמוכה שלהם. המשמעות היא שהאוויר במקרר מתחמם מהר מאוד, אף על פי שכמות החום שנכנסה פנימה היא קטנה. קיבול החום של מוצקים ושל נוזלים גדול בערך פי אלף - זהו היחס האופייני בין צפיפות האטומים של מוצק לצפיפות האטומים של גז. המשמעות היא שאותו חום שנכנס לתוך המקרר כמעט שלא מחמם את מוצרי המזון בתוך המקרר, את המדפים ואת קירות המקרר.<br />
<br />
אם כך, פתיחת דלת המקרר, אפילו למשך חצי דקה או דקה, תחמם מעט מאוד את מוצרי המזון, ולאחר סגירת הדלת הם יקררו במהירות את האוויר במקרר מבלי שהמנוע יצטרך להתאמץ. ברור שפתיחת הדלת לפרק זמן ארוך, מספר דקות ומעלה, איננה מומלצת.<br />
<br />
הצורך לאוורר את הבית בחורף מציב בעיה דומה. נניח שחיממנו את החדר ואנו לא רוצים שהוא יתקרר, אבל רוצים שייכנס אוויר נקי מבחוץ. פתיחה של החלון לפרק זמן של כחצי דקה תאפשר החלפת אוויר מהירה בתהליך של דיפוזיה (פעפוע), אבל לא תגרום לזרימה גדולה של חום מתוך החדר. העצמים המוצקים בחדר, שכוללים במקרה זה את הרהיטים, חלק מעובי הקירות ולמעשה גם אותנו, לא יתקררו כמעט במשך אותה דקה. לאחר סגירת החלון אותם עצמים מוצקים יחממו במהירות את האוויר כמעט לטמפרטורה שבה הוא היה לפני פתיחת החלון. השארת חריץ צר בחלון לכמה שעות פחות יעילה מבחינה זו, משום שכמות החום המצטברת שתזרום החוצה עלולה להיות גדולה, והחדר יתקרר.<br />
<br />
המסקנה, אם כן, היא לא להתעצבן על הילדים המתלבטים שעומדים מול מקרר פתוח, ולא לצעוק על מי שרוצה לאוורר את החדר ביום חורף קר, ובכלל להיות רגועים... <br />
<br />
לקריאה נוספת:<br />
* <span style="font-size: small;"><a href="http://www.europhysicsnews.org/articles/epn/pdf/2009/06/epn20096p30.pdf">Physics in daily life: heating problems</a>, L.J.F. (Jo) Hermans</span><span style="font-size: small;"> </span><br />
<span style="font-size: small;">* <a href="http://nicecriticalmass.blogspot.com/2010/12/blog-post.html" style="font-weight: normal;">כמה חם היה? פוסט לכבוד חורף מבולבל</a><span style="font-weight: normal;">, בבלוג מסה קריטית של יואב לנדסמן</span></span><br />
<span style="font-size: small;"><span style="font-weight: normal;">* </span><a href="http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/dulong.html" style="font-weight: normal;">חוק דולון-פטי</a></span><span style="font-size: small;"><span style="font-weight: normal;"> (Dulong-Petit law) שבעזרתו ניתן להעריך את קיבול החום של חומרים שונים. לפי החוק הזה התרומה של אטום כלשהו לקיבול החום של החומר היא זהה, ללא תלות בזהות האטום. חקר הסטיות מהחוק הזה היוו צעד חשוב בהתפתחות הפיזיקה המודרנית.</span></span><br />
<br />
<span style="font-size: small;"><span style="font-weight: normal;">מיתוס אחר שכתבתי עליו: <a href="http://arie-science.blogspot.com/2009/05/blog-post_06.html">האם מסוכן לשבת קרוב לטלוויזיה?</a></span></span><br />
<br />
<span style="font-size: small;"><span style="font-weight: normal;">קרדיט לתמונה: <a href="https://www.army.mil/">צבא ארצות הברית</a></span></span></div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com19tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-55154529980298325112010-12-19T02:28:00.008+02:002017-09-03T23:58:15.927+03:00חינוך ביתי<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
בזמנו התבקשתי על ידי אחד מקוראי הבלוג לחוות את דעתי על חינוך ביתי. התמהמתי עם התשובה, בין היתר כי אני מתחבט בה לא מעט באופן אישי. אחרי התלבטות ארוכה, שלחנו את ילדינו לבית ספר רגיל. ההתלבטות נובעת מכך שמערכת החינוך בישראל באמת גרועה. כך היה כשאני למדתי בבית ספר וכך זה גם היום. מובן שיש מקומות ברמה גבוהה, אבל הם היוצאים מן הכלל. <br />
<br />
רמת ההוראה הממוצעת בבתי הספר נמוכה. הסיבה הראשונה היא הרמה הממוצעת של המורים: להרבה מורים אין את הכישורים הנדרשים להוראה ואין את הידע הדרוש. הסיבה השנייה קשורה לתנאי העבודה - המורים לא מקבלים בדרך כלל את הכלים הנדרשים. הם לא עוברים הכשרות מתאימות, אין להם מקום שקט בבית הספר שבו יוכלו להכין מערכי שיעור, אין להם אפילו מחשב אישי בעבודה, ובכלל אין להם ציוד עזר מתאים. מה גם שהכיתות גדולות מאוד והמורים לא מסוגלים לתת יחס אישי לתלמידים. יחס אישי לכל תלמיד, למשל בצורת פגישה שבועית אישית, הוא מצרך כל כך חשוב, ובלעדיו קשה לי לראות כיצד יכול מורה לקדם את התלמידים לפי צורכיהם.<br />
<br />
בעיה נוספת בבתי הספר היא האלימות. קיימת אלימות בין תלמידים וקיים מתח מתמיד. אני מאמין שאם בית הספר היה מקום מעניין יותר, מאתגר יותר ותומך יותר, רמת האלימות הייתה יורדת. אבל זה לא המצב. האלימות הפיזית והמילולית יוצרת מתח שלילי שמשפיע לרעה על הילדים גם בבית. חינוך ביתי, לעומת זאת, יכול להתקיים באווירה שלווה ונינוחה. יתרה מכך, בעיני הוא מהווה צעד חשוב של הורה שלוקח אחריות מלאה על חינוך ילדיו.<br />
<br />
יחד עם זאת, בחרנו לשלוח את ילדינו לבית הספר. הסיבה הראשונה היא שבית הספר מהווה מעין מגרש משחקים לחיים שאחר כך, והילד יכול לבנות בו כישורים חברתיים בתנאים שאנו לא יכולים להעניק לו בסביבה הביתית המוגנת. בית הספר הוא גם מקום שבו הילדים זוכים לעצמאות, והם מחויבים, לראשונה בחייהם, לפתור בעיות בכוחות עצמם. אפילו המפגש עם מורים רבים, חלקם טובים יותר חלקם פחות, מאפשר לילד להיחשף למגוון דרכי לימוד ולדעות שונות, דבר שעוזר לו לגבש את אישיותו. יתרונות נוספים של בית הספר קשורים לפעילויות העשרה, כמו טיולים, סיורים, הרצאות וכדומה - פעילויות שקשה להורה לארגן לבד.<br />
<br />
חוץ מזה, יש כמובן את הצורך של ההורים לעבוד, מה שעלול להיות קשה מאוד כשנמצאים עם הילדים כל היום. בנוסף לכך, אני צריך להודות שלי יש גם צורך לנוח מהילדים, כמו שלילדים יש צורך לנוח מההורים, ובית הספר מהווה פתרון מצוין למטרה זו. <br />
<br />
בסופו של דבר שלחתי את ילדי לבית הספר, אבל אני משקיע בהם שעות רבות אחרי הלימודים ובסופי שבוע, כך שחלק גדול מהחינוך ניתן להם בבית. אני לא סומך על בית הספר מבחינה לימודית, ובהיבט חשוב לא פחות - אני משוכנע שאין מישהו בצוות בית הספר שיכול לעזור להם בשעת צרה. לכן אני נהנה לעשות איתם בבית ניסויים מדעיים, לספר סיפורים היסטוריים, לקרוא יחד איתם בתנ"ך, לתת להם שאלות אתגר במתמטיקה, לקרוא באנגלית, לשחק כדורגל ובעיקר להקשיב.<br />
<br />
לקריאה נוספת:<br />
<a href="http://ootips.org/horut/hs-faq/index.html">שאלות ותשובות על חינוך ביתי</a><br />
<a href="https://arie-science.blogspot.com/2009/12/blog-post.html">המשימה: לעניין את התלמיד</a> (בבלוג זה)<br />
<a href="https://sites.google.com/site/madapashut/home_education">תכניות מדע שאנו מציעים לקבוצות של ילדים הלומדים בחינוך ביתי</a> </div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com7tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-84387176522313375822010-12-03T15:45:00.004+02:002017-09-04T03:19:18.308+03:00איך חקרו את החיידקים אוהבי הארסן?<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
<a href="https://arie-science.blogspot.com/2010/12/blog-post_02.html">ברשומה הקודמת</a> הבאתי את סיכום מסיבת העיתונאים של נאס"א ובה ההודעה לגבי מציאת חיידקים שמשתמשים בארסן במקום בזרחן לבניית מולקולות חיוניות.<br />
<br />
אני מקשר כעת לפרק בסדרה האמריקאית המצוינת "דרך חור התולעת" עם מורגן פרימן. בפרק הזה, ששודר ביולי 2010, מציגים פול דיוויס ופליסה וולף-סימון את המחקר שלהם ואת הרעיונות שלהם לגבי האפשרות שהחיידקים שהתגלו שייכים לעץ אחר מזה שאליו אנו ושאר היצורים המוכרים על פני כדור הארץ שייכים. המשמעות של ההשערה הזו היא שהחיים נוצרו על פני כדור הארץ מספר פעמים, ומכאן ניתן אולי להסיק שהיווצרות חיים איננה מאורע נדיר כל כך כפי שנהוג לחשוב. במאמרים קודמים העלו החוקרים השערה נוספת, לפיה ארסן שיחק תפקיד משמעותי על פני כדור הארץ בטרם נוצרו החיים, ולכן הייתה לו השפעה על יצירתם (<a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Prebiotic_arsenic">prebiotic arsenic</a>).<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<iframe allowfullscreen="" class="YOUTUBE-iframe-video" data-thumbnail-src="https://i.ytimg.com/vi/5YRKARvoWdU/0.jpg" frameborder="0" height="266" src="https://www.youtube.com/embed/5YRKARvoWdU?feature=player_embedded" width="320"></iframe></div>
<br />
<br />
אני מאמין שעוד נשמע על המחקר הזה ותהיה לו השפעה על הבנת החיים על פני כדור הארץ. עם זאת, אני חייב לסייג את ההתלהבות של החוקרים ולומר שבטרם יתברר המבנה של אותן מולקולות המכילות ארסן וייחקר הגנום של חיידקי GFAJ-1 שהתגלו באגם מונו בקליפורניה יהיה קשה לקבוע את הקשר (או אי-הקשר) האבולוציוני בינם ובין שאר היצורים החיים על פני כדור הארץ.</div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com7tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-47676830313972833312010-12-02T23:30:00.008+02:002017-09-04T03:08:33.990+03:00חיידק שמשתמש בארסן במקום בזרחן<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
להלן סיכום מסיבת העיתונאים של נאס"א מהיום בערב שעסקה בהצגת ממצאים אסטרוביולוגיים שעשויים להשפיע על חקר החיים מחוץ לכדור הארץ.<br />
<br />
<a href="https://arie-science.blogspot.com/2010/12/blog-post.html">כפי שצפיתי מראש בפוסט שפרסמתי היום בבוקר</a> הוצגו במסיבת העיתונאים תוצאות מחקר בחיידקים <a href="http://www.monolake.org/">מאגם מונו</a> בקליפורניה. החיידקים הללו יכולים לחיות בסביבה עשירה בארסן, יסוד רעיל למרבית היצורים על פני כדור הארץ. הרעילות של היסוד נובעת בעיקר מהדמיון שלו לזרחן, אחד היסודות הנחשבים כהכרחיים לקיום חיים. ארסן מסוגל להחליף את הזרחן במולקולות חיוניות, כמו מולקולת ה-ATP הדרושה לתהליכים פיזיולוגיים שצורכים אנרגיה, וכך לפגוע בפעילותן של המולקולות הללו ולגרום להרעלה.<br />
<br />
הדמיון בין ארסן לזרחן נובע ממבנה אטומי דומה - הם נמצאים באותה עמודה בטבלה המחזורית של היסודות. החיידקים מאגם מונו (<a href="https://en.wikipedia.org/wiki/GFAJ-1">GFAJ-1</a>) הצליחו לגדול בסביבה עשירה בארסן וענייה בזרחן דווקא בזכות הדמיון הזה בין ארסן לזרחן. בחיידקים אלו הארסן יכול להחליף את הזרחן במולקולות חיוניות, דוגמת דנ"א ו-ATP, ללא פגיעה בחיידק.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhM4C3O89KdWGrNDoEx0GYHipW6Q6bosMISM8UVMOblQzPLsYMFCYMzsOmslNvmHu_ibAEBnVUea2rhH_c447e3wez4KIBBMpjh2YDB2-Ayr-3gqTT8K3O-HCUfiphAA-nSNQPfrU3Ev3PE/s1600/GFAJ-1.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="198" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhM4C3O89KdWGrNDoEx0GYHipW6Q6bosMISM8UVMOblQzPLsYMFCYMzsOmslNvmHu_ibAEBnVUea2rhH_c447e3wez4KIBBMpjh2YDB2-Ayr-3gqTT8K3O-HCUfiphAA-nSNQPfrU3Ev3PE/s320/GFAJ-1.jpg" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b>חיידקי GFAJ-1 שגודלו במעבדה על מצע עשיר בארסן (מקור: <a href="https://www.nasa.gov/topics/universe/features/astrobiology_toxic_chemical.html">נאס"א</a>)</b></div>
<br />
בניסוי מעבדתי נמצא שהחיידקים שהתגלו מסוגלים לגדול באופן תקין בסביבה עשירה בזרחן, אך באופן מפתיע הם מסוגלים לשגשג גם בסביבה עשירה בארסן ולהשתמש בארסן כאבן בניין במקום הזרחן. יש בכך חידוש משום שעד עתה לא נמצאו הוכחות להיתכנות חיים ללא אחד מהיסודות פחמן, מימן, חמצן, חנקן, גפרית וזרחן. המחקר נמצא עדיין בראשיתו - טרם התברר המבנה המרחבי של המולקולות שבהן ארסן מחליף את הזרחן וטרם נחקר המידע הגנטי של החיידקים.<br />
<br />
מציאת המבנה המרחבי של המולקולות הללו הוא כיוון מחקר מעניין במיוחד. עקב גודל האטום, הארסן (הגדול יותר) פחות יציב מזרחן, והמולקולות שמכילות ארסן במקום זרחן לא אמורות להיות יציבות בטמפרטורות השוררות על פני כדור הארץ. מה עוד שהזרחן הוא זה שנותן את היציבות המרחבית למבנה הסליל הכפול של הדנ"א. בטמפרטורות נמוכות, כמו למשל אלו השוררות על פני טיטאן ירחו הגדול של שבתאי, מולקולות שמכילות ארסן צפויות להיות יציבות יותר. זו הסיבה לכך שצורת החיים החדשה שנמצאה יכולה לשנות את אופי חיפוש החיים באזורים הקרים של מערכת השמש. מעתה יהיה צורך לקחת בחשבון גם צורות חיים שמסוגלות לחיות בסביבה עשירה בארסן ואולי גם ביסודות אחרים שנחשבו עד עתה כבלתי מתאימים או לא נחוצים לקיום חיים.<br />
<br />
ייתכן שהחיידק החדש יסייע גם בחקר ראשית החיים. לא ברור עדיין אם היכולת שלו להשתמש בארסן במקום זרחן התפתחה במהלך האבולוציה או שהיא נוצרה בו מלכתחילה. חקר המבנה הפנימי שלו ופענוח המידע הגנטי יוכלו לשפוך אור על הקשר בינו ובין שאר היצורים החיים על פני כדור הארץ.<br />
<br />
לקריאה נוספת:<br />
<a href="https://www.nasa.gov/topics/universe/features/astrobiology_toxic_chemical.html">תקציר המחקר באתר של נאס"א</a><br />
<a href="http://www.sciencemag.org/content/early/2010/12/01/science.1197258.abstract">תקציר המאמר ב-Science</a><br />
<br />
רשומת המשך: <a href="https://arie-science.blogspot.com/2010/12/blog-post_03.html">איך חקרו את החיידקים אוהבי הארסן?</a> </div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com7tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-40381306110291860522010-12-02T02:56:00.011+02:002017-09-04T03:05:01.160+03:00חיים מחוץ לכדור הארץ - מסיבת עיתונאים של נאס"א<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
<a href="https://www.nasa.gov/">נאס"א</a> הודיעה שהיום בערב צפויה להתקיים <a href="https://www.nasa.gov/home/hqnews/2010/nov/HQ_M10-167_Astrobiology.html">מסיבת עיתונאים</a> בה יוצגו ממצאים אסטרוביולוגיים שישפיעו על חקר החיים מחוץ לכדור הארץ.<br />
<br />
אסטרוביולוגיה היא תחום מחקר העוסק בהיווצרות החיים, באבולוציה שלהם, בתפוצה שלהם ובעתיד שלהם ברחבי היקום. מטבע הדברים, אסטרוביולוגיה מתייחסת גם לחקר אפשרות קיומם של חיים תבוניים מחוץ לכדור הארץ, אבל לא נראה לי שזה יהיה נושא מסיבת העיתונאים. די ברור שאין צורות חיים תבוניות חוצניות במערכת השמש. יכול מאוד להיות שיצורים תבוניים מאכלסים כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש, אבל עדיין אין לנו את הכלים לקבוע בצורה ישירה שכך הדבר. למעשה, רק בשנים האחרונות החלו להתגלות כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש. הממצא המרכזי בתחום זה מתייחס לכך שחלקם נמצאים במרחק מתאים מהכוכב שלהם לקיום מים במצב נוזלי, כלומר הטמפרטורה על פניהם נמצאת בין 0 ל-100 מעלות צלזיוס. הימצאות מים במצב נוזלי נחשבת כתנאי מרכזי לקיום חיים, אבל עדיין לא נצפה שום סימן לקיומם של החיים עצמם.<br />
<br />
אני גם לא חושב שיוצגו במסיבת העיתונאים ראיות ישירות לקיום חיים מיקרוביאליים בכוכבי לכת אחרים במערכת השמש או בירחים שלהם, אבל אולי יוצגו ראיות עקיפות. אני חושב שמסיבת העיתונאים תתמקד בממצאים מכדור הארץ ובניסויים המדמים חיים מחוץ לכדור הארץ. אני מנחש שיוצגו התפתחויות חשובות בחקר מיקרובים שמסוגלים לצרוך כמויות גדולות של ארסן, יסוד רעיל למרבית היצורים החיים על פני כדור הארץ. <a href="http://www.speciation.net/News/Arseniceating-bacteria-rewrite-evolutionary-history-;%7E/2008/08/16/3763.html">מיקרובים כאלו נמצאו באגם מונו</a> שבקליפורניה לפני מספר שנים, והמחקר אודותיהם מסקרן מאוד. אולי יוצג ניתוח גנטי שלהם, ואולי תהיה התייחסות לאפשרות שהם נוצרו בנפרד מהקו האבולוציוני שאליו אנו ומרבית בעלי החיים על פני כדור הארץ שייכים.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjUs0u18Oo1wnuCXppmCQ87fG-mIp-7V6q1tVb8eNY2Qv98RVvoROjK7Ma9nzADRuGjWJcHJeYqsw6aRkXsbcU3H926ThZwEPEo2t9mbL2wU_rj06DeNNj7_z5yOwxykx5urNu4ecsUMchj/s1600/Mono+lake.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="248" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjUs0u18Oo1wnuCXppmCQ87fG-mIp-7V6q1tVb8eNY2Qv98RVvoROjK7Ma9nzADRuGjWJcHJeYqsw6aRkXsbcU3H926ThZwEPEo2t9mbL2wU_rj06DeNNj7_z5yOwxykx5urNu4ecsUMchj/s320/Mono+lake.jpg" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b>סלעי טופה (סוג של אבן גיר) באגם מונו שבקליפורניה (מקור: <a href="http://www.iay.org.uk/photography/epsint2001/evening_tufa.htm">Ian A. Young</a> באתר <a href="http://iay.org.uk/">iay.org.uk</a><code></code><a href="http://www.iay.org.uk/"><code></code></a>)</b></div>
<br />
אם אכן יתברר שיש על פני כדור הארץ צורות חיים כה שונות מהמוכר לנו, יהיה צורך להוסיף כלים לגשושיות שמיועדות לנחות על פני מאדים ועל פני גרמי שמים נוספים במערכת השמש שבהם ייתכנו חיים. הכלים של היום מתמקדים בחיפוש אחרי מיקרובים רגילים, ולא יכולים לאתר צורות חיים אחרות, למשל כאלו שצורכות ארסן ואולי לא זקוקות למים.<br />
<br />
אני מקווה שבמסיבת העיתונאים יוצגו גם תוצאות של ניסויים חדשים שבהם מנסים ליצור חיים יש מאין. למרות ההתקדמות מאז הניסוי הקלאסי של מילר ויורי, שנועד לדמות את התנאים בכדור הארץ הקדום ולבדוק את אפשרות היווצרותם של חומרים אורגניים, טרם הצליחו לאפיין את התנאים המדויקים הדרושים להיווצרות החיים וטרם הצליחו ליצור חיים באופן ספונטני במעבדה (באמצעים כימיים בלבד).<br />
<br />
מה שרשמתי כאן הוא ניחוש המבוסס על רסיסי מידע שהתפרסמו לפני כחצי שנה. אני מתכוון לצפות במסיבת העיתונאים דרך <a href="https://www.nasa.gov/multimedia/nasatv/index.html">האתר של נאס"א</a> ומבטיח לעדכן ולהרחיב בבלוג.<br />
<br />
להמשך קריאה:<br />
<b><a href="https://arie-science.blogspot.com/2010/12/blog-post_02.html">חיידק שמשתמש בארסן במקום בזרחן</a> - סיכום מסיבת העיתונאים</b> </div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com4tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-62752532080767974522010-11-27T01:17:00.001+02:002017-09-03T23:46:09.810+03:00נשיכת פיטבול<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
הבן שלי ננשך אתמול על ידי פיטבול. היה לנו מזל גדול ובזכות התושייה שלו ושל אשתי הוא יצא מזה בפציעה בלבד.<br />
<br />
שחר התלווה לג'ודי כשהיא הלכה להביא את שקד מהגן. במשעול המוביל אל הגן זינק עליו בפתאומיות פיטבול אימתני והפיל אותו על שיח בצדי השביל. תוך כדי כך נעץ הכלב את שיניו בירך של שחר. שחר לא איבד את העשתונות ונלחם חזרה, וג'ודי הגיבה באינסטינקטיביות והחלה לזרוק על הכלב אבנים. הנחישות שלהם עשתה את שלה, והכלב החליט לסגת לחצר של הבית ממנו הוא יצא. שחר רץ הביתה, ואני שהייתי בבית שטפתי מיד את הפצע עם מים וסבון במשך עשר דקות. זו פעולה חיונית בכל מקרה של נשיכה, שחייבת להתבצע כמה שיותר מהר. השלמנו את הטיפול הביתי באמצעות פולידין שמרחנו בנדיבות על הפצעים העמוקים.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiPbQXfPp0RRYAAvXTkjZJHbeN2IGJmQ3mkYW6o_RSm0REHCkuwDA9p-8XDdRJC8fcwna9ErWeF57RMkkPO7meB0ksi58Xeut9o4T57hRV5i8Oylk4nDasGsPQRqpuoWaPY_cgOp0Nz1jxj/s1600/American_Pitbull.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" data-original-height="1200" data-original-width="1600" height="240" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiPbQXfPp0RRYAAvXTkjZJHbeN2IGJmQ3mkYW6o_RSm0REHCkuwDA9p-8XDdRJC8fcwna9ErWeF57RMkkPO7meB0ksi58Xeut9o4T57hRV5i8Oylk4nDasGsPQRqpuoWaPY_cgOp0Nz1jxj/s320/American_Pitbull.jpg" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: center;">
<b>כלב פיטבול. מקור: <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:American_Pitbull_001.jpg">ויקימדיה</a></b></div>
<br />
אחר כך התקשרתי לווטרינר האזורי. זה מספר טלפון חשוב שכדאי לשמור בנייד. מי שגר בעיר יכול להתקשר למוקד העירוני בטלפון 106, אבל תמיד עדיף לדבר ישירות עם הווטרינר. הוא הגיע מהר ולכד את הכלב. העברת הכלב להסגר בן 10 ימים חשובה, משום שאם בזמן הזה הכלב מת מכלבת חובה לתת מיד סדרת חיסונים נגד כלבת לכל מי שננשך על ידו. כלבת היא מחלה נגיפית קטלנית שמועברת דרך הרוק בשלב הסופי שלה, שנמשך עד עשרה ימים. חשוב לדבר גם עם לשכת הבריאות המחוזית, אבל אותם לא השגתי. ננסה שוב ביום ראשון. אליהם צריך להגיע עם פנקס חיסונים. בינתיים נסענו למרפאת חירום של קופת החולים, שגם אליה צריך לבוא עם פנחס חיסונים. הילד קיבל חיסון נגד טטנוס והאחיות טיפלו בפצעים. האחיות והרופאה נבהלו מעומק הנשיכות. בסופו של יום ארוך נתנו עדות והגשנו תלונה במשטרה.<br />
<br />
אני מפרסם את הרשומה הזו משתי סיבות. ראשית, אני רוצה לעזור ולספק סדר פעולות למי שעובר חווייה דומה. ובנוסף לכך יש לי מסר להעביר. אני אוהב כלבים ואני מחשיב את עצמי כאדם שיודע ליצור קשר עם כלבים ובמקרים רבים לחזות את התנהגותם. אבל פיטבול ואמסטף הם כלבים בעלי התנהגות בלתי צפויה לחלוטין כלפי זרים. אפילו בעל הכלב, שמכיר את הכלב היטב, לא יכול לצפות את ההתנהגות שלו כשהוא יפגוש כלב אחר או אדם זר. הרבה פעמים הפיטבול מתנהג בחביבות עם זרים, אבל זה מטעה, כי הוא עלול לנשוך עובר אורח בצורה קטלנית מבלי לתת סימן מקדים כלשהו.<br />
<br />
יש כמה דרכים להתמודד עם כלב אגרסיבי שמאיים עלינו. להרים אבן ולזרוק במקרה הצורך הוא טריק יעיל מאוד שלמדתי מאבי שנהג לרוץ מרחקים ארוכים מדי יום והיה נתקל לא פעם בכלבים מאיימים. אשתי למדה ממני את השיטה ואתמול יישמה אותה בצורה מושלמת. שיטה נוספת היא לעצור ולצעוק על הכלב בקול סמכותי. בשום פנים לא לברוח בריצה. פעם בילדותי ברחתי מדוברמן של חבר והכלב רץ אחרי דרך ארוכה עד שהצליח לשרוט אותי. אם צריך להתרחק יש לעשות זאת בצעד מהיר ובטוח, אבל לא בריצה. קראתי פעם על שיטה נוספת - להתנהג בשיגעון. עדיין לא ניסיתי.<br />
<br />
הבעיה עם פיטבול ואמסטף שאיתם זה לא תמיד עובד. הם חזקים מדי ובלתי צפויים. אני מבין את אלו שאוהבים אותם, כי הכלבים הללו הם בדרך כלל חברים טובים של הבעלים שלהם, <b>אבל אני סבור שבטחון הציבור קודם ואין מקום להרשות החזקת כלבים אלו בישראל.</b><br />
<br />
קישור לאתר של משרד הבריאות: <a href="http://www.health.gov.il/Subjects/disease/Rabies/Pages/Treatment_after_the_bite.aspx">טיפול לאחר נשיכת כלב</a></div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com17tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-4019165432054583612010-11-22T01:03:00.002+02:002017-09-03T22:44:33.602+03:00כנס מאורות 2010<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
מייל שקיבלתי מגל חיימוביץ הנמנה עם הסגל המארגן את כנס "מאורות", אשר עוסק בגבול שבין מדע למדע בדיוני.<br />
<br />
האגודה הישראלית למדע בדיוני ולפנטסיה ונוער שוחר מדע שמחים להזמין אתכם להרפתקה שלא מן העולם הזה, בכנס המדע הבדיוני "מאורות 2010". השנה, לרגל שנת המגוון הביולוגי הבינלאומית, יערכו כל האירועים בסימן הנושא "החיים, היקום וכל השאר".<br />
<br />
הצטרפו אלינו להרצאות, לפאנלים ולסדנאות בנושאי מדע בדיוני, מדע וביולוגיה, ב-9 בדצמבר בקמפוס אדמונד י' ספרא (גבעת רם) של האוניברסיטה העברית בירושלים.<br />
<br />
בין האירועים בכנס: פאנל בנושא "אבולוציה מול אווילוציה", מועדון ויכוחים על גנטיקה ומוסר, הקרנת מקבץ סרטי מדע קצרים, ושלל הרצאות על חיידקים, הנדסת מזון, גנטיקה ואפיגנטיקה, מוח ואינטליגנציה, קסנוביולוגיה ועוד. רוב המרצים הם אקדמאים. כמו כן יתקיימו פעילויות של נוער שוחר מדע לאורך כל היום (בחינם).<br />
<br />
הכניסה לילדים ולבני נוער תינתן בהנחה משמעותית לכל האירועים.<br />
<br />
בינתיים, עד שהכנס יגיע, אתם מוזמנים להינות באתר הכנס מ"אלפבית עשוי סוילנט גרין" - פרויקט כתיבה בהשראת "מאל"ף עד תי"ו באלפבית עשוי שוקולד" של הסופר הארלן אליסון. במיוחד בשבילכם נביא מדי יום סיפורונים המוקדשים כל אחד לחייזר ששמו מתחיל באות אחרת של האלפבית העברי. כל סיפור מאת סופר ישראלי אחר. זאת ועוד, באתר הכנס.<br />
<br />
קישורים:<br />
<a href="http://meorot.sf-f.org.il/">אתר הכנס</a><br />
<a href="http://meorot.sf-f.org.il/?page_id=5">התכניה המלאה</a></div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-5633880353817387404.post-84319829173199139482010-09-25T04:06:00.002+02:002017-09-03T22:41:43.825+03:00איך נוצר הזמן?<div dir="rtl" style="text-align: right;" trbidi="on">
את השאלה הזו שלח לי דוד כפרי:<br />
<blockquote>
שמי דוד כפרי ואני אחד המנויים על הבלוג שלך, קורא בעניין רב. למרות שאני חובב מדע (ומד"ב) מילדות, אני לא מדען ולא ממש מקפיד להתעדכן בחידושים האחרונים, ולפעמים קורה שמתקילים אותי בשאלה שאין לי מושג איך לענות עליה. כשהמתקיל הוא בן אחי, בן תשע וחושב שאני יודע הכל, זה מביך במיוחד. השאלה בכותרת - "איך נוצר הזמן?" - הפילה אותי לגמרי. התחלתי לגמגם משהו על חץ הזמן, תרמודינמיקה ואנטרופיה, אבל לשאלה <b>איך הזמן נוצר</b> - לא מצאתי תשובה, לפחות לא כזו שאדם שאינו פיזיקאי יוכל להבין...</blockquote>
דוד, אתה בחברה טובה. אני לא חושב שיש אדם שיוכל לתת תשובה חד-משמעית לשאלה שהציג האחיין שלך. אני נוהג להציג את השאלה הזו לתלמידי י"א-י"ב בפעילות שפיתחתי ואשר עוסקת בנושא הזמן. יחד איתה אני מציג שאלות קשורות: <b>מתי נוצר הזמן?</b> <b>האם יש לזמן התחלה?</b> <b>האם יהיה לזמן סוף?</b> אלו שאלות שתמיד מעוררות דיון ומגרות את המחשבה. לא אתיימר לספק כאן תשובה מוחלטת, אלא אסתפק בניסיון להעלות כמה כיוונים ואפשרויות. <br />
<br />
ראשית יש לומר שתרבויות שונות מתייחסות לזמן באופן שונה, ובדרך שבה אנו תופסים את הזמן יש אלמנט תרבותי, אבל נדמה לי שבני כל התרבויות מסכימים על כך שזמן הוא מושג שריר וקיים. היחידים שמתנגדים לקיומו של מושג הזמן הם קומץ פילוסופים מבית מדרשו של ג'ון אליס מקטאגרט שפרסם ב-1908 חיבור בשם <a href="http://www.ditext.com/mctaggart/time.html">The unreality of time</a>. מבלי להיכנס כאן לטיעונים של מקטאגרט, אומר שלדעתי פילוסופיה צריכה להסביר את מה שאנו חווים ולא להסביר למה מה שאנו חווים אינו קיים.<br />
<br />
בהנחה שזמן הוא מושג מדעי שקיים ביקום שלנו, ניתן באופן תאורטי לחזור אחורה בזמן באמצעות חישובים ולבדוק אם הזמן החל בנקודה כלשהי או שהוא היה קיים תמיד. יש לנו ראיות רבות לכך שבראשיתו היה היקום קטן מאוד. זוהי תאוריית המפץ הגדול. הוקינג ופנרוז, שני פיזיקאים בריטים ידועים, הסיקו מתוך תורת היחסות שהמפץ הגדול חייב היה להתחיל בנקודה בודדת. כלומר מקורו של היקום המוכר לנו כיום מנקודה אחת. אין הכוונה לנקודה ביקום שניתן לאתר אותה, אלא לנקודה שהייתה כל היקום באותו רגע. כלומר, מקורו של כל דבר ביקום של היום באותה נקודה.<br />
<br />
אם ראשיתו של היקום בנקודה, הרי שבה לא יכלו להתרחש מאורעות, ולכן לא ניתן להתייחס לזמן בעת שהיקום היה נקודתי. מובן שגם למרחב לא הייתה שם משמעות. לפי גישה זו המרחב והזמן נוצרו במפץ הגדול. רק חבל שהגישה הזו מתקשה להסביר איך נוצרו הזמן והמרחב, או במילים אחרות: מהם התנאים הדרושים ליצירתם? האם זו בריאה יש מאין?<br />
<br />
למזלנו, אנחנו לא חייבים להתמודד עם השאלה הזו. תורת הקוונטים באה לעזרתנו. בתורת הקוונטים קיים עיקרון מרכזי שנקרא עקרון האי-ודאות, לפיו קיימת אי-ודאות במדידות מסוימות. שילוב מתוחכם של העיקרון הזה יחד עם תורת החורים השחורים נותן תובנות מעניינות לגבי הרציפות של הזמן והמרחב. כך למשל, מסתבר שלא ניתן להתייחס לזמנים קצרים מזמן קצרצר ומוגדר הקרוי זמן פלאנק. מדובר על פחות מ-<img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?10%5E%7B-43%7D" title="10^{-43}" /> שניות, וזה משך זמן הרבה יותר קצר מהדיוק שאנו יכולים לחלום עליו עם מכשירי המדידה של ימינו, אבל עדיין עצם המגבלה הוא עקרוני. בין היתר, המגבלה הזו קובעת שאין לנו אפשרות להתייחס למשך הזמן מרגע המפץ הגדול ועד לזמן פלאנק. כלומר, אפילו באופן תאורטי לא נוכל לדעת מה קרה שם. זו דרך אלגנטית להתחמק משאלת יצירת הזמן משום שאין משמעות פיזיקלית לאירועים שהתרחשו פחות מזמן פלאנק אחרי המפץ, ובעצם גם אין טעם להתעניין באירוע של המפץ הגדול עצמו.<br />
<br />
אבל תורת הקוונטים פותחת גם פתח מעניין. באמצעות שילוב של תורת הקוונטים עם תורת היחסות הכללית של איינשטיין, דבר שעדיין לא השכלנו לעשות בהצלחה, ייתכן שנגיע למסקנה שהיקום לא חייב היה להיווצר בנקודה. ייתכן למשל שהוא התקיים במשך זמן אינסופי במצב זעיר, ואז, לפני כ-13.75 מיליארד שנה, החל לתפוח במהירות עצומה. ומה בקשר למשפט של הוקינג ופנרוז לגבי מקור היקום בנקודה? ובכן, המשפט נשען על תורת היחסות בלבד, והוא לא בהכרח תקף בתאוריה כללית יותר, שתורת היחסות מהווה רק קירוב שלה.<br />
<br />
אפשרות אחרת, מעניינת במיוחד, מדברת על <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Cyclic_model">יקום מחזורי</a> שעובר מחזורים של קריסה ומפץ גדול. במקרה כזה הזמן יכול להיות אינסופי לכל כיוון, או לכל הפחות הוא לא חייב להתחיל במפץ הגדול הנוכחי. כיום, ברור שהגרסה הפשוטה של המודל, שבה קיים יקום ארבע-ממדי אחד (ארבעת הממדים הם שלושת ממדי המרחב וממד הזמן) שקורס ונוצר מחדש איננה נכונה, משום שאנו רואים שהיקום שלנו מתפשט בקצב גדל והולך ולא נראה שהוא הולך לקרוס בעתיד. גרסאות מודרניות של המודל מתייחסות לקיומם של ממדים נוספים ולתהליך קריסה מורכב. זו תאוריה שניתן יהיה לבדוק אותה בעתיד הקרוב, משום שעדויות על הגלגולים הקודמים של היקום אמורים להימצא ביקום הנוכחי.<br />
<br />
מכאן טבעי לעבור לעוד אפשרות אחת, קוסמת לא פחות. הבה נניח שאנחנו לא לבד, כלומר היקום שלנו אינו יחיד, אלא נמצא בתוך יקום גדול יותר. במקרה כזה יכול להיות שהזמן שלנו אכן החל במפץ הגדול, אבל זה קרה בגלל אירוע שהתרחש ביקום הרחב יותר, ואז יש גורם שבגללו נוצר הזמן שלנו. מהו אותו אירוע? קשה אפילו לנחש.<br />
<br />
דוד, אני רואה שהגענו רחוק, תרתי משמע. לדעתי יש כאן מספיק חומר למחשבה לאחיין שלך, וגם בשבילי... <br />
<br />
<object height="300" width="400"><param name="movie" value="https://www.youtube.com/v/zV6aQbnHSRo?fs=1&hl=en_US"></param>
<param name="allowFullScreen" value="true"></param>
<param name="allowscriptaccess" value="always"></param>
<embed src="https://www.youtube.com/v/zV6aQbnHSRo?fs=1&hl=en_US" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="400" height="300"></embed></object><br />
<br /></div>
אריה מלמד-כץhttp://www.blogger.com/profile/03049868299793733679noreply@blogger.com14