מדע פשוט

האם ניתן לראות את החומה הגדולה מהחלל?

2011-08-27T15:39:00.010+03:00

הטענה כי החומה הגדולה של סין היא העצם היחיד מעשה ידי אדם שניתן לראות אותו מהחלל מוזכרת בספרים, באמצעי תקשורות שונים וכמובן באינטרנט.

קטע מהחומה הגדולה של סין ליד בייג'ינג. צלם: נתי דינור

האם זה נכון? האם בכלל ניתן לראות את החומה הגדולה מהחלל?
בגדול, התשובה היא: כנראה שלא ניתן להבחין בה בעין, ללא טלסקופ.

למעשה, אם מתרחקים מכדור הארץ, גם טלסקופ לא יועיל. רוחבה של החומה הגדולה 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 אזור הנחיתה של אפולו 17). 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 האטמוספירה שלנו פוגעת בכושר ההפרדה.

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 תוואי החומה. 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.

קטע מהחומה הגדולה של סין בחלקה המזרחי. צלמת: Annie Lou

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.

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: נאס"א

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.

מצרים וישראל בלילה בצילום מתחנת החלל הבינלאומית. מקור: נאס"א

לקריאה נוספת: China's Wall Less Great in View from Space באתר של נאס"א

צירופי מקרים

2011-08-26T00:43:00.001+03:00

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.

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.

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.

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.

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.

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 חוק ליטלווד 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.

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 צירוף מקרים: תעלומה או עניין של הסתברות מתוך הבלוג רשימות מן התיבה הלבנה של יהודה בלו.

פעילות מדע בבית החולים

2011-06-28T00:06:00.003+03:00

כשהקמתי עם ג'ודי את המיזם החינוכי שלנו מדע פשוט 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.

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.

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.

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.

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.

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...

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.

אני וג'ודי יצאנו מבית החולים מרוצים מאוד, בידיעה שאנו הולכים להמשיך להתנדב שוב בסורוקה ובמקומות אחרים.

חלומו של האלכימאי

2011-06-11T19:21:00.011+03:00

האלכימאים חלמו להפוך עופרת לזהב. הייתה לכך סיבה כלכלית - כמות הזהב בעולם קטנה ומחירו גבוה. עד היום נחצבו ברחבי העולם פחות מ-170,000 טונות של זהב, 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!

גוש זהב במשקל של כמעט 5 ק"ג שהתגלה בקליפורניה. מקור: ויקישיתוף

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.

מחפש זהב. מקור: Alan Souter

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.

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.

מרים היהודיה בת המאה השלישית לספירה נמנתה עם האלכימאים הראשונים. מיוחסת לה המצאת אמבט מרים המשמש במחקר, בתעשייה וגם באומנות הבישול. ציור מהמאה ה-17. מקור: Royal Society of Chemistry

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.

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.

אם כך, תהליכים גרעיניים יכולים להפוך יסודות ליסודות אחרים. אז כיצד ניתן לייצר בפועל זהב במעבדה?
שאלה זו קשורה לשאלה מעניינת אחרת:
כיצד נוצר הזהב שנמצא על פני כדור הארץ?

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 .

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.

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.

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.

בשיטה דומה ניתן לייצר זהב 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. נטען שגלן סיבורג ועמיתיו הצליחו לייצר זהב יציב מביסמוט ב-1980 במאיץ חלקיקים אמריקאי, וייתכן שהרוסים הקדימו אותו בכמה שנים ועשו זאת כבר ב-1972.

מאיץ החלקיקים ב-Lawrence Berkeley National Laboratory שבו הצליח גלן סיבורג לייצר זהב מביסמוט ב-1980. מקור: LBNL Image Library

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.

לקריאה נוספת: על התהליכים המתרחשים בסוף חיי כוכב, מאת John F. Hawley

התחזית האסטרולוגית הגרועה בהיסטוריה

2011-06-09T03:35:00.006+03:00

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.

גלילאו גליליי

גלילאו נחשב בימיו למתמטיקוס - 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?

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 להתיישב בליבורנו במטרה להפוך אותה לעיר מסחר מובילה, והוא הקים את בית הדפוס האוריינטלי שהיה מהראשונים שהדפיסו ספרים בערבית.

פרדיננדו הראשון לבית מדיצ'י

גלילאו שהה בפדובה כשהוא קיבל מכתב מכריסטינה ובו היא מספרת לו שפרדיננדו חולה. כריסטינה ביקשה מגלילאו להכריע לגבי תאריך הלידה של בעלה 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.

הורוסקופ בכתב ידו של גלילאו

פרדיננדו הראשון לבית מדיצ'י מת 22 ימים מאוחר יותר.

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, ובמכתב מפורסם שכתב לה גלילאו ב-1615 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.

כריסטינה מלוריין, הדוכסית הגדולה של טוסקנה

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.

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.

לסיום, שיר שמבטא די טוב את מה שאני חושב על הנושא. "סוד המזלות" של אביהו מדינה ומשה בן מוש ובביצוע של זוהר ארגוב.

מוקדמות פיימלאב 2011

2011-04-13T06:47:00.000+03:00

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.

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.

על התחרות בטכניון
על התחרות באתר מוזיאון המדע בירושלים
על התחרות באתר של חמד"ע

קסם הוויסקי והמים

2011-03-26T14:44:00.011+02:00

בהמשך לרשימת הסרטונים המזויפים האהובים עלי, 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.

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.

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.

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 - 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.

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.

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...

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.

זיהום רדיואקטיבי

2011-03-19T19:28:00.017+02:00

רצף הפיצוצים בכור הגרעיני בפוקושימה 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.

הכור הגרעיני בפוקושימה בימים טובים יותר

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.

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.

הכור הגרעיני בפוקושימה לאחר סדרת הפיצוצים שאירעה בו

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.

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.

הגורמים העיקריים הנוספים שבעזרתם ניתן להעריך את מידת הסכנה מהחומר הם הכמות היחסית שלו כתוצר דעיכה של החומר הבקיע בכור (fission product yield) 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.

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.

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: סטרונטיום-90 וצסיום-137. 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.

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.

נשורת רדיואקטיבית של צסיום-137 אחרי אסון צ'רנוביל

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 כחול פרוסי 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.

לקריאה נוספת:
Introduction to Radiation Health Effects and Radiation Status at Fukushima

מקור למפה: http://www6.ufrgs.br/favet/imunovet/molecular_immunology/physicalcauses.htm

הסרטונים המזויפים האהובים עלי

2011-03-15T13:35:00.008+02:00

הסרטון הראשון קשור להליום. קבוצה של נערים צרפתים שואפים הליום, מנפחים בעזרתו מסטיק וממריאים לאוויר.

הם עושים את זה ממש בסטייל, אבל חישוב פשוט מראה שהסרטון מזויף.

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.

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.

אז איך הם עשו את זה? הנה הפתרון:

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.

הסרטון השני מראה איך אפשר להכין פופקורן בעזרת טלפונים ניידים.

זו אחת המתיחות הקשורות לטלפונים ניידים. 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.
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.

הסרטון הבא נעשה גם כן לצרכי פרסום, הפעם בתחום משקפי השמש.

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.

ולסיום עוד מתיחה אחת, מרשימה במיוחד.

רוב הסרטונים מהסוג הזה משתמשים בזוויות צילום מסוימות שמהן האשליה האופטית נראית אמיתית. הנה סרטון אנימציה בהשראת תמונת "מפל המים" המקורית של הצייר אשר:

ברור שיש חשיבות לזווית הצילום, ובכל זאת המים בסרטון עם הדגם של מפל המים משלימים מעגל, כלומר יש כאן עוד מרכיב, אולי משאבת מים. היוצר מבטיח לגלות בקרוב. שווה לחכות.

BioCast ופודקאסטים נוספים

2011-02-25T22:09:00.001+02:00

אלעד טורצ'ין, מהקוראים הוותיקים של הבלוג, פתח יחד עם חבריו פודקאסט ששמו BioCast. 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.

בהזדמנות זו אני רוצה להמליץ שוב על פודקאסט ותיק יותר - עושים היסטוריה של רן לוי, שכל פרק שלו הוא חוויה יוצאת דופן.

שיהיה בהצלחה לשני הפודקאסטים הנהדרים הללו.

עדכון: לאחר פרסום הפוסט יצא לי להאזין לפודקאסט חדש נוסף ששמו פרורי מידע. 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...

פעילויות מדע לילדי גן

2011-01-20T02:42:00.002+02:00

בשנה האחרונה למדתי עד כמה יכולה להיות מאתגרת הכנה של פעילות מדעית לילדי גן. במשך חודשים רבים עמלתי יחד עם ג'ודי על הכנת סדרה של פעילויות מדע המיועדות לילדים בני ארבע עד שש, וכעת אנו מנסים אותן בפועל בארבעה גנים. אני מרוצה מהתוצאות, ויותר מכך - אני מופתע לטובה מיכולת הקליטה של הילדים וממידת ההתלהבות שלהם ממדע.

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 פעילויות מדע לילדים גדולים יותר, וילדים קטנים זקוקים לפן החווייתי באופן מיוחד.

בועת סבון ענקית על פני קערה עם מים וקרח יבש

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.

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.

ליקוי החמה של 1999

2011-01-03T00:55:00.007+02:00

ביום שלישי הקרוב, 4 בינואר 2011, בשעות הבוקר, צפוי להתרחש ליקוי חמה חלקי שייראה בישראל. יואב לנדסמן מספר על הליקוי הצפוי בבלוג הנהדר שלו מסה קריטית.

לצערי, עוד לא זכיתי להגשים את החלום לראות ליקוי חמה מלא, אבל ראיתי כמה ליקויים חלקיים כאן בישראל. ב-11 באוגוסט 1999 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).

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: NASA)

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.

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 הטור של יגאל פת-אל ב-ynet ובוודאי ניתן למצוא עוד כמה כותבים שמספקים מידע אמין לגבי הליקוי.

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. הם החליטו להפסיק את אספקת המזון והציוד. קולומבוס ידע שבעוד כמה ימים יתרחש ליקוי לבנה והחליט לעשות 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.

אם אתם חושבים שמדובר בתקופה רחוקה, ושהיום לא יכול לקרות דבר כזה, יש לכם טעות. בשנת 2001 פרצו מהומות בניגריה על רקע היעלמות הירח בעת ליקוי לבנה. תושבים מוסלמים תקפו מטרות נוצריות משום שלדבריהם החטאים שלהם הביאו להיעלמות הירח.

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: חינוך מדעי. 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.

מסלול ליקוי החמה החלקי ב-4 בינואר 2011. 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)

לקריאה נוספת: שמש באיילון דום, וירח במצפה רמון בבלוג מדע ושאר רוח של אורן פרבר

מקרר פתוח ואוורור הבית

2010-12-20T13:23:00.003+02:00

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.

ראשית, כמה מילים על המושג המרכזי בפוסט הזה: זרימת חום. 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 החוק הראשון של התרמודינמיקה השינוי באנרגיה הפנימית שווה לחום שזרם פנימה פחות העבודה שנעשתה על ידי העצם. זהו בעצם חוק שימור האנרגיה בניסוח תרמודינמי.

החוק השני של התרמודימיקה 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.

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.

השאלה המרכזית היא כמה חום זורם פנימה כשפותחים את דלת המקרר ובכמה מעלות משתנה הטמפרטורה. התשובה נעוצה במושג קיבול חום. 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.

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.

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.

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...

לקריאה נוספת:
* Physics in daily life: heating problems, L.J.F. (Jo) Hermans
* כמה חם היה? פוסט לכבוד חורף מבולבל, בבלוג מסה קריטית של יואב לנדסמן
* חוק דולון-פטי (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.

מיתוס אחר שכתבתי עליו: האם מסוכן לשבת קרוב לטלוויזיה?

קרדיט לתמונה: צבא ארצות הברית

חינוך ביתי

2010-12-19T02:28:00.008+02:00

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. בזמנו, 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.

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.

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.

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.

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.

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.

לקריאה נוספת:
שאלות ותשובות על חינוך ביתי
המשימה: לעניין את התלמיד (בבלוג זה)
תכניות מדע שאנו מציעים לקבוצות של ילדים הלומדים בחינוך ביתי

איך חקרו את החיידקים אוהבי הארסן?

2010-12-03T15:45:00.004+02:00

ברשומה הקודמת הבאתי את סיכום מסיבת העיתונאים של נאס"א ובה ההודעה לגבי מציאת חיידקים שמשתמשים בארסן במקום בזרחן לבניית מולקולות חיוניות.

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 (prebiotic arsenic).

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.

חיידק שמשתמש בארסן במקום בזרחן

2010-12-02T23:30:00.008+02:00

להלן סיכום מסיבת העיתונאים של נאס"א מהיום בערב שעסקה בהצגת ממצאים אסטרוביולוגיים שעשויים להשפיע על חקר החיים מחוץ לכדור הארץ.

כפי שצפיתי מראש בפוסט שפרסמתי היום בבוקר הוצגו במסיבת העיתונאים תוצאות מחקר בחיידקים מאגם מונו 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.

הדמיון בין ארסן לזרחן נובע ממבנה אטומי דומה - הם נמצאים באותה עמודה בטבלה המחזורית של היסודות. החיידקים מאגם מונו (GFAJ-1) 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.

חיידקי GFAJ-1 שגודלו במעבדה על מצע עשיר בארסן (מקור: נאס"א)

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.

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.

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.

לקריאה נוספת:
תקציר המחקר באתר של נאס"א
תקציר המאמר ב-Science

רשומת המשך: איך חקרו את החיידקים אוהבי הארסן?

חיים מחוץ לכדור הארץ - מסיבת עיתונאים של נאס"א

2010-12-02T02:56:00.011+02:00

נאס"א הודיעה שהיום בערב צפויה להתקיים מסיבת עיתונאים בה יוצגו ממצאים אסטרוביולוגיים שישפיעו על חקר החיים מחוץ לכדור הארץ.

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.

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. מיקרובים כאלו נמצאו באגם מונו 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.

סלעי טופה (סוג של אבן גיר) באגם מונו שבקליפורניה (מקור: Ian A. Young באתר iay.org.uk)

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.

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).

מה שרשמתי כאן הוא ניחוש המבוסס על רסיסי מידע שהתפרסמו לפני כחצי שנה. אני מתכוון לצפות במסיבת העיתונאים דרך האתר של נאס"א ומבטיח לעדכן ולהרחיב בבלוג.

להמשך קריאה:
חיידק שמשתמש בארסן במקום בזרחן - סיכום מסיבת העיתונאים

נשיכת פיטבול

2010-11-27T01:17:00.001+02:00

הבן שלי ננשך אתמול על ידי פיטבול. היה לנו מזל גדול ובזכות התושייה שלו ושל אשתי הוא יצא מזה בפציעה בלבד.

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.

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.

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.

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.

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, אבל אני סבור שבטחון הציבור קודם ואין מקום להרשות החזקת כלבים אלו בישראל.

קישור לאתר של משרד הבריאות: כיצד מטפלים בנשיכת כלב
קרדיט לתצלום הפיטבול: ויקימדיה

כנס מאורות

2010-11-22T01:03:00.002+02:00

מייל שקיבלתי מגל חיימוביץ הנמנה עם הסגל המארגן את כנס "מאורות", אשר עוסק בגבול שבין מדע למדע בדיוני.

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".

הצטרפו אלינו להרצאות, לפאנלים ולסדנאות בנושאי מדע בדיוני, מדע וביולוגיה, ב-9 בדצמבר בקמפוס אדמונד י' ספרא (גבעת רם) של האוניברסיטה העברית בירושלים.

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).

הכניסה לילדים ולבני נוער תינתן בהנחה משמעותית לכל האירועים.

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.

קישורים:
אתר הכנס
התכניה המלאה
מאורות בפייסבוק

איך נוצר הזמן?

2010-09-25T04:06:00.002+02:00

את השאלה הזו שלח לי דוד כפרי:

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 איך הזמן נוצר - לא מצאתי תשובה, לפחות לא כזו שאדם שאינו פיזיקאי יוכל להבין...

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: מתי נוצר הזמן? האם יש לזמן התחלה? האם יהיה לזמן סוף? אלו שאלות שתמיד מעוררות דיון ומגרות את המחשבה. לא אתיימר לספק כאן תשובה מוחלטת, אלא אסתפק בניסיון להעלות כמה כיוונים ואפשרויות.

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 The unreality of time. מבלי להיכנס כאן לטיעונים של מקטאגרט, אומר שלדעתי פילוסופיה צריכה להסביר את מה שאנו חווים ולא להסביר למה מה שאנו חווים אינו קיים.

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.

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?

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- 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.

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.

אפשרות אחרת, מעניינת במיוחד, מדברת על יקום מחזורי 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.

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.

דוד, אני רואה שהגענו רחוק, תרתי משמע. לדעתי יש כאן מספיק חומר למחשבה לאחיין שלך, וגם בשבילי...

שאלות בנושא גלי אור

2010-09-24T04:43:00.001+02:00

שלוש שאלות בנושא גלי אור שקיבלתי במייל מדוד.

שאלה ראשונה - אני מבין שאומרים שאור מתנהג כמו גל ויש לו מספר תכונות של גל, אבל אני גם יודע שהאור שיוצא כרגע מהמסך אליך לעין לא באמת מבצע תנועה גלית, אז איך באה לידי ביטוי התנועה שלו והאורך גל? מה שונה בתנועת הפוטון של אור אדום והפוטון של אור סגול?

תשובה: גלי אור הם סוג של גלים אלקטרומגנטיים. אתה צודק - שלא כמו גלים במים, הגל האלקטרומגנטי אינו גורם לשינוי בתווך (החומר שבתוכו הוא נע). גל אלקטרומגנטי מתאפיין בשדה חשמלי ובשדה מגנטי מאונכים זה לזה שמשתנים באופן מחזורי. הגליות באה לידי ביטוי בשינוי של שני השדות הללו, ואורך הגל נמדד כמרחק שבו השדה החשמלי או השדה המגנטי משלימים מחזור אחד שלם. באיור הבא השדה החשמלי מיוצג על ידי החצים האדומים והשדה המגנטי על ידי החצים הכחולים.

קרינה אלקטרומגנטית. מקור: אוניברסיטת ליידן

ההבדל בין אור אדום לאור סגול מתבטא בתדר שונה, כלומר קצב שינוי הגל בנקודה קבועה. התדר של האור הסגול גבוה יותר. האנרגיה של פוטון יחסית לתדר, ולכן האנרגיה של פוטון אור סגול גדולה יותר. העין מבדילה בין הצבעים באמצעות האנרגיה של הפוטונים הפוגעים בתאי הרשתית הרגישים לאור.

שאלה שנייה - אתמול בהרצאה (במסגרת "חכמים גם בלילה" במכון ויצמן) הסברת לי בקצרה על קרינה (קרינת גמא). אני יודע שקרינת אלפא היא בעצם קרינה של חלקיקים (גרעינים של הליום), וקרינת בטא פולטת אלקטרונים. מהי קרינת גמא, איך היא משפיעה ומה היא עושה?

תשובה: קרינת גמא היא סוג נוסף של קרינה אלקטרומגנטית. היא מתאפיינת בתדרים גבוהים מאוד, ועל כן הפוטונים של קרינת הגמא נושאים אנרגיה גדולה. קרינה זו, הנפלטת בדרך כלל מחומרים רדיואקטיביים, יכולה ליינן אטומים. לכן היא מסווגת כקרינה מייננת שעלולה לסכן חיים כאשר כמות גדולה של פוטונים כאלו פוגעים בגוף.

שאלה שלישית - טוענים שפוטון הוא נשא של כוח אלקטרומגנטי. כאשר אני מזרים זרם בתוך מוליך - האם זה אומר שיש פוטונים שמעבירים את האלקטרונים בין קליפה של אטום אחד לשני?

תשובה: אכן פוטונים הם נשאי הכוח האלקטרומגנטי, אך מדובר בפוטונים וירטואליים, כלומר כאלו שמתקיימים לזמן קצר ולא ניתן לגלות אותם. אנו יודעים שהם קיימים בזכות מכלול של תופעות המוסברות היטב בעזרתם. אני מקווה להרחיב על חלקיקים וירטואליים באחד הפוסטים הבאים.

מדע פשוט - העסק

2010-09-23T13:37:00.002+02:00

בשעה טובה אני וג'ודי הקמנו עסק עצמאי. שמו של העסק מדע פשוט, כשם הבלוג שלי, ובמסגרתו אנו מתכוונים לעסוק באופן אינטנסיבי בפיתוח תכניות לימודים, הרצאות וסדנאות מדעיות לבני נוער ולמבוגרים והעברת חוגים לילדים ופעילויות לכיתות.

הקמת עסק עצמאי איננה דבר קל, במיוחד למי שלא מכיר מראש את כל הפרוצדורות הדרושות מול רשויות המס. הכנה טובה איפשרה לנו לעבור את השלב הראשוני בשלום, וכעת ההתנהלות מול הרשויות נראית פשוטה יותר. עסק עצמאי לא מתאים לכל אחד. הוא דורש השקעת זמן גדולה ונטילת סיכונים, אבל שתי סיבות עקרוניות דחפו אותנו בכל זאת לקחת את הסיכון: הרצון לנהל את זמן העבודה שלנו באופן עצמאי כך שנוכל להמשיך ולהשקיע שעות איכות רבות עם הילדים מדי יום והרצון להביא לפועל רעיונות חדשניים בתחום החינוך.

אנו מאמינים שניתן לשנות את מצבו של החינוך המדעי בארץ ואנו מציעים דרך חדשה לקרב את הילדים ואת בני הנוער למדע ולהקנות להם אוריינות מדעית בסיסית. אנו מציעים לתלמידים התנסות חווייתית בעזרת ניסויים מדעיים שהם עורכים איתנו ולבד. בעקבות ניסיון של שנים בפיתוח תכניות לימודים ותכניות העשרה מצאנו שזו הדרך היחידה לגרום להם להתעניין עד לרמה שהם צמאים להבין את התהליכים ואת ההסברים שמאחורי התופעות. וחשוב מכך: הם ממשיכים לקרוא ולחקור בבית. העברת שיעור מוצלח איננה משימה פשוטה, ודרושה לשם כך הכנה מעמיקה ומרצים מצוינים. אבל התמורה, בצורת ילדים מתעניינים שרוצים לשאול עוד ולהבין יותר, שווה את כל המאמץ.

עוד על התכניות שאנו מציעים ועל ה"אני מאמין" החינוכי שלנו באתר אינטרנט נפרד שאנו מתכוונים להקים בחודשים הקרובים. בינתיים, אני פונה למנהלי בתי ספר, מורים, מנהלי מתנ"סים ומארגני הרצאות למבוגרים לפנות לג'ודי (052-4553279) על מנת לתאם שיעור ניסיון.

לקריאה נוספת:
המשימה: לעניין את התלמיד

היום האחרון של פומפיי

2010-08-29T03:41:00.010+03:00

אם יש לכם שעה פנויה אני ממליץ על סרט של ה-BBC המתאר את היום האחרון של העיר פומפיי, שנחרבה בהתפרצות הר הגעש וזוב בשנת 79 לספירה. הסרט מבוסס על שחזור מדויק של האירועים הוולקניים, ושזורים בו קורותיהם הדמיונייים של מספר תושבים ששרידיהם נמצאו בחפירות העיר. בעזרת השרידים הללו הרכיבו יוצרי הסרט תיאור של היום האחרון בחייהם.

לסרט שישה חלקים:

אחד הגיבורים של הסרט הוא פליניוס הזקן שיצא לחלץ את ידידיו מהתופת. אחיינו, פליניוס הצעיר, נשאר במיסנום וצפה בהתפרצות מרחוק, עד שענן האפר הגעשי הגיע גם לשם והוא נאלץ לברוח. שנים מאוחר יותר הוא כתב תיאור מפורט של האירועים בשני מכתבים שאותם שלח לידידו ההיסטוריון קורנליוס טקיטוס (המכתב הראשון והשני).

התיאור של ההתפרצות המופיע במכתביו של פליניוס הצעיר הפך למעין תיאור סטנדרטי של סוג מסוים של התפרצות געשית. התפרצות כזו, המכונה התפרצות פליניאנית, מתאפיינת בעמוד של גז ואפר געשי המגיע לגובה של עשרות קילומטרים. הסכנה לתושבים המתגוררים במרחק של עשרות קילומטרים מהר הגעש נובעת משתי תופעות שמתרחשות אחרי ההתפרצות הראשונית. התופעה הראשונה היא גשם של אפר ושל סלעים קלים ונקבוביים הקרויים פומיס, והשנייה היא זרם פירוקלסטי הרסני המורכב מגזים ומסלעים חמים מאוד. הזרם הפירוקלסטי יוצא מהר הגעש, מתגלגל במורד ההר ומתקדם במהירות רבה על פני הקרקע, ותוך כדי כך משמיד כל מה שנמצא בדרכו. מרבית תושבי פומפיי ושאר הערים שנפגעו מההתפרצות של 79 נהרגו כנראה בגלל הזרמים הפירוקלסטיים.

מיפוי של הר הגעש וזוב וסביבתו באמצעות מכ"ם שהוצב על מעבורת החלל אנדוור. מקור: NASA

ולגבי השאלה המסקרנת והחשובה אם אסון בסדר גודל כזה יכול להתרחש שוב, התשובה היא כן. הווזוב עדיין פעיל וסביר מאוד שתתרחש התפרצות חזקה בעתיד. נכון שיכולת החיזוי שלנו לגבי התפרצות הר הגעש השתפרה מאז ימי פומפיי, וניתן לצפות את ההתפרצות כמה ימים מראש, אבל לא בטוח שזמן זה יספיק על מנת לפנות את מיליוני האנשים החיים בנאפולי ובסביבתה. עוד על כך בסרט מעניין מ-2007 העוסק בהר הגעש וזוב.

בפומפיי פזורים העתקי גבס של אנשים כפי שנראו ברגע מותם. ההעתקים הוכנו על ידי מילוי חללים בקרקע שמקורם באותם אנשים שכוסו באפר געשי. התצלום נעשה על ידי בעת ביקור בפומפיי ב-1999.

מנגנון היצירה של חורים שחורים סופר-מסיביים

2010-08-27T02:42:00.025+03:00

מדע האסטרונומיה עבר התפתחות מרשימה במהלך עשרים השנים האחרונות והידע שלנו אודות היקום בכלל ואודות היקום הקדום בפרט התרחב באופן ניכר. אחת התגליות החשובות בתקופה זו היא ההבנה שבמרכזה של כל גלקסיה נמצא חור שחור סופר-מסיבי. מדובר בחורים שחורים בעלי מסה שקולה למיליוני מסות שמש לכל הפחות (למשל בשביל החלב), ובמקרים לא מעטים אפילו מיליארדי מסות שמש.

בילדותי הרביתי לקרוא על אסטרונומיה, ואני זוכר כיצד הוקסמתי מתיאור הקוואזרים האדירים. אז לא היה הסבר לקרינה החזקה הנפלטת מהם וזה רק הוסיף לסקרנות שלי. היום ידוע שמדובר בחורים שחורים סופר-מסיביים הנמצאים במרכזן של גלקסיות רחוקות. הקרינה שמגיעה מהם נפלטה ביקום הצעיר, וקוואזרים אלו, יחד עם חורים שחורים סופר-מסיביים נוספים שהתגלו בשנים האחרונות, שופכים אור על הרכבו של היקום הקדום. בעזרת התצפיות הללו ידוע שהגלקסיות הקדומות נוצרו ביקום בן מאות מיליוני שנה בלבד, וכי חורים שחורים סופר-מסיביים נוצרו בערך באותה תקופה.

אילוסטרציה של חור שחור סופר-מסיבי שנוצר לפני כ-13 מיליארד שנה (גיל היקום הוא כ-13.7 מיליארד שנה).

מקור: NASA

מנגנון יצירתם של החורים השחורים הענקיים נותר בגדר תעלומה. כפי שכתבתי בפוסט אודות התגליות הפיזיקליות של המאה ה-21 - אני סבור שהבנת מנגנון יצירתם והבנת הקשר בינם ובין גלקסיות האם שלהם הן מטרות חשובות של המחקר האסטרונומי בימינו. ובכן, ייתכן שרמז ראשון התגלה זה עתה: בעזרת כלי סימולציה הצליחו מדענים להסביר את מנגנון יצירתם. כך מדווח אתר ScienceDaily המתאר מאמר של קבוצת חוקרים מארצות הברית, שווייץ וצ'ילה (L. Mayer, S. Kazantzidis, A. Escala & S. Callegari) שהתפרסם בנייצ'ר.

מקורם של חורים שחורים, הנוצרים בימינו, בכוכבים מסיביים שמסיימים את מלאי הדלק הגרעיני שלהם וקורסים לתוך עצמם בהשפעת כוח הכבידה שלהם. משערים שמרבית הכוכבים ביקום הקדום היו ענקיים - המסה שלהם הייתה גדולה פי כמה מאות ממסת השמש שלנו. למרות זאת, קריסה כבידתית של כוכבים כאלו (metal-free stars, population III stars) שסיימו את מלאי הדלק הגרעיני שלהם לא מצליחה להסביר את היווצרותם של קוואזרים בעלי מסות הרבה יותר גדולות. מסה אופיינית של קוואזר גדולה פי למעלה ממיליון ממסה של כוכב קדום גדול וקשה להסביר את יכולת איסוף החומר המהירה של החור השחור לאחר היווצרותו.

אפשרות נוספת, סבירה יותר, היא קריסת כמויות גדולות של גז במרכזי הגלקסיות הראשוניות. אולם, מודל כזה לא מסביר מדוע ענני הגז קרסו לחור שחור מבלי שנוצרו כוכבים קודם לכן. הרי גם כוכב עשוי מענן גז שנדחס בהשפעת כוח הכבידה של עצמו.

קבוצת החוקרים בחרה לבדוק השערה אחרת. באמצעות מחשבי-על הם הריצו תסריט של התנגשות שתי פרוטו-גלקסיות (קדם-גלקסיות) - ענני גז ענקיים שמהם התפתחו הגלקסיות. הסימולציה הראתה שהתנגשות כזו יכולה להביא ליצירה של חור שחור ענקי, משום שהיא מאפשרת ריכוז כמות גדולה מאוד של גז בנפח קטן שקורסת במהירות לחור שחור. במילים אחרות, אירוע אלים של התנגשות גלקסיות עשוי להביא לדחיסה מספקת של גז לשם יצירת חור שחור, מבלי שייווצרו לפני כן כוכבים חדשים.

מחקר מעניין, אבל ברור שהוא עדיין לא מהווה סוף פסוק. ראשית, צריך לבדוק אם קצב התנגשויות קדם-הגלקסיות היה מספיק גדול על מנת להסביר את היווצרותו של חור שחור בכל גלקסיה. ושנית, כלי המחקר שנעשה בו שימוש אינו מספיק על מנת לתת תשובה סופית. סימולציה היא כלי חזק וחשוב בפיזיקה בכלל ובאסטרופיזיקה בפרט, והיא מאפשרת בדיקה של תהליכים מורכבים. אולם, ללא תצפית ניסויית ישירה, שאלת היווצרותם של חורים שחורים סופר-מסיביים נותרת עדיין פתוחה.

סיפורו של ג'ורג' דנציג

2010-08-22T12:56:00.014+03:00

זוכרים את הסרט "סיפורו של וויל האנטינג" (Good Will Hunting)? באחת הסצינות בתחילת הסרט משאיר המרצה בעיה על הלוח מחוץ לכיתה ומגלה שאלמוני הצליח לפתור אותה. המרצה משאיר בעיה קשה עוד יותר על אותו לוח, ולאחר השיעור הוא תופס על חם את וויל האנטינג, איש הניקיון, פותר את הבעיה השנייה. במציאות מוכר מקרה דומה - מדהים עוד יותר - שאולי שימש כהשראה לסצינה הנהדרת הזו. זהו סיפורו של ג'ורג' דנציג. אבל לפני כן, בכמה מילים על הבעיות שאותן פתר וויל האנטינג בסרט.

שתי הבעיות שייכות לתחום הקרוי תורת הגרפים, ולמען האמת הן לא מסובכות. גדי אלכסנדרוביץ' הציג בבלוג שלו את פתרון הבעיה הראשונה, ואני אתייחס בקיצור לבעיה השנייה. תורת הגרפים עוסקת באובייקטים המורכבים מקודקודים ומצלעות. הקודקודים מיוצגים על ידי נקודות והצלעות מחברות בין קודקודים. עץ הוא סוג של גרף המתאפיין בכך שיש בו קישוריות בין כל הקודקודים ואין בו מעגלים. המרצה מבקש בבעיה זו למצוא את כל העצים שיש להם 10 קודקודים ושאין בהם קודקודים המתחברים לשתי צלעות בלבד. הפתרון מוצג בסרטון הבא:

ג'ורג' דנציג (George Dantzig) נולד ב-1914 בפורטלנד למשפחה ענייה. הוריו קראו לו ג'ורג' ברנרד בתקווה שיהיה סופר מפורסם כמו ג'ורג' ברנרד שו, ואילו אחיו הצעיר זכה לשם הנרי פואנקרה בתקווה שיהיה מתמטיקאי דגול. בסופו של דבר הלכו האחים בעקבות אביהם, טוביאס דנציג, ושניהם הפכו למתמטיקאים. ג'ורג' אהב מתמטיקה ומדעים כבר בתיכון אבל לא כל כך הצליח בלימודים. הוא החליט לשפר את הישגיו ופתר בתקופה זו אלפי בעיות בהנדסה שנתן לו אביו. לאחר סיום התיכון נרשם ג'ורג' ללימודי מתמטיקה ופיזיקה באוניברסיטת מרילנד וסיים את לימודי התואר הראשון בגיל 22. כעבור שנה קיבל תואר שני במתמטיקה מאוניברסיטת מישיגן. אחרי סיום הלימודים פנה דנציג לעבוד כסטטיסטיקאי בלשכת הסטטיסטיקה של מחלקת העבודה של ארצות הברית.

באחד הימים התבקש דנציג לסקור מאמר של יז'י ניימן. דנציג התלהב מהמאמר ומהגישה הלוגית של ניימן למדע הסטטיסטיקה ופנה אליו בבקשה לעשות אצלו דוקטורט. ניימן הסכים ודנציג הגיע לאוניברסיטת ברקלי בשנת 1939. ג'ורג' לקח שני קורסים שאותם העביר המנחה שלו ובאחד מהם קרה לו אותו מקרה מדהים. הוא הגיע מאוחר לאחד השיעורים, ראה על הלוח שתי בעיות מהתחום של בדיקת היפותזות, והעתיק אותן למחברתו כשהוא סבור שאלו הם שיעורי הבית. הבעיות היו קשות מהרגיל, אך ג'ורג' עמד במשימה ופתר אותן תוך כמה ימים. הוא הגיע למשרדו של ניימן, התנצל על האיחור בהכנת שיעורי הבית ושאל אם עדיין יש טעם להגיש את הפתרונות. ניימן אמר לו להשאיר אותם על השולחן, וג'ורג', מתבונן בשולחן העמוס והמבולגן, עשה זאת בידיעה שקיים סיכוי נמוך מאוד שהוא יראה את הדפים שלו שוב.

שישה שבועות מאוחר יותר, יום ראשון, שמונה בבוקר. ג'ורג' ואשתו מתעוררים לשמע דפיקות בדלת. המנחה שלו מתפרץ פנימה בהתרגשות: "כרגע כתבתי את המבוא לאחד המאמרים שלך. קרא אותו כדי שאוכל לשלוח את המאמר מיד לפרסום". לג'ורג' אין מושג על מה מדובר. רק אז התברר לו שהמנחה שלו רשם על הלוח באותו שיעור שני משפטים בסטטיסטיקה שטרם הוכחו, ושהוא היה הראשון שמצא את ההוכחות.

התזה של ג'ורג' דנציג התבססה על שני הפתרונות והוא יכול היה להגיש אותה כבר ב-1941, אלא שאז נכנסה ארצות הברית למלחמת העולם השנייה ודנציג החליט לסייע למאמץ המלחמתי. הוא שימש במהלך המלחמה כסטטיסטיקאי עבור חיל האוויר. כעבור חמש שנים חזר דנציג לברקלי והגיש את עבודת הדוקטורט. לאחר מכן פנה לעבוד עבור משרד ההגנה ושם פיתח ב-1947 את שיטת הסימפלקס לפתרון בעיות אופטימיזציה, שיטה שהקנתה לו את פרסומו. בשיטה זו ניתן לפתור בעיות של תכנות לינארי - מציאת מקסימום לביטוי לינארי מוגדר תחת אילוצים לינאריים. ביטוי לינארי מכיל רק קבועים ומשתנים בחזקה ראשונה, למשל 5x+4y, והאילוצים יכולים להופיע בבעיה כשוויונות או כאי-שוויונות. האלגוריתם של דנציג הוא אחד החשובים במדעי המחשב והוא משמש באופן נרחב ביותר עד ימינו אלו. רבים סבורים כי ועדת פרס נובל טעתה כשלא הכלילה אותו עם מקבלי הפרס בכלכלה בשנת 1975 שניתן לחלוצי התכנות הלינארי. אגב, הייחוד בשיטה של דנציג לפתרון הבעיה הוא הגישה ההנדסית - ייתכן שאלפי הבעיות שהוא פתר בילדותו עזרו לו לחשוב בכיוון זה. דנציג בילה שנים רבות באקדמיה: ב-1960 הוא קיבל משרת פרופסור בברקלי וכעבור שש שנים עבר לאוניברסיטת סטנפורד שבה נשאר עשרות שנים. הוא נפטר בשיבה טובה בשנת 2005.

הכומר רוברט שולר (Robert Schuller) הכליל את סיפור פתרון הבעיות "הבלתי-פתירות" על ידי דנציג באחד מספריו, והוא כנראה המקור לתפוצה הרחבה שזכה לה המקרה. על אף שדיבר עם דנציג, שינה שולר את הפרטים על מנת להכניס נופך דרמטי לסיפור. על פי שולר, רשם המרצה לפני מבחן בעיות שאפילו איינשטיין לא הצליח לפתור. הסטודנט המאחר חשב שהן חלק מהמבחן ופתר אותן. שולר רצה להדגים את הכוח של חשיבה חיובית - הסטודנט הצליח כי לא ידע שהן בעיות לא-פתורות והאמין בכוחו להתמודד עמן. אני לא יודע עד כמה המסקנה הזו נכונה באופן כללי. רבים מאתנו נמשכים דווקא לאתגר של בעיות קשות או אפילו בעיות פתוחות, ויש כאלו המשקיעים בהן שנים על גבי שנים. ויחד עם זאת סיפורו של דנציג אכן מעורר השראה.

לקריאה נוספת:
האם דמותו של וויל האנטינג מבוססת על חייו של ויליאם סיידיס? - ויליאם סיידיס (William Sidis) הוא גאון אמריקאי שחי במחצית הראשונה של המאה העשרים.
מאמר אודות ג'ורג' דנציג (pdf)
אתר לזכרו של ג'ורג' דנציג - הקרדיט לתמונה המצורפת שייך לאתר זה.

פרסקטי, פיזור בהאבהא וימיו המוקדמים של האינטרנט

2010-07-18T23:55:00.003+03:00

בסתיו 1999 השתחררתי משירות הקבע והתלבטתי אם לעשות תואר שני בפיזיקה או בהנדסת אלקטרוניקה. דיברתי עם פרופ' אמנון מועלם מהמחלקה לפיזיקה באוניברסיטת בן-גוריון והוא הציע לי הצעה שלא ניתן לסרב לה: לבלות את הסמסטר הראשון במאיץ חלקיקים שנמצא במכון מחקר בפרסקטי, שליד רומא. אמרתי לו שאני רוצה לחשוב, והוא שאל: "מה, אתה נשוי?". עניתי שלא. "אז על מה יש לך לחשוב?", הוא אמר. הוא צדק, ולמחרת אמרתי לו שאני מסכים, תשובה שלא הפתיעה אותו בכלל. תוך ימים ספורים התארגנתי ויצאתי בטיסה לרומא.

למרות שפיספסתי את הסמסטר הראשון של התואר השני והיה לי די קשה בסמסטר הבא, במבט לאחור ההחלטה שלי הייתה נכונה. זו הייתה הזדמנות נהדרת עבורי להכיר באופן בלתי-אמצעי את התחום שבו עסקתי בעשר השנים הבאות, וחוץ מזה הכרתי קצת איטליה ואת האוכל האיטלקי שהוגש לנו מדי יום בארוחת הצהריים.

משום מה הקולגות שלי במכון המחקר האיטלקי היו בטוחים שאני דוקטורנט עם ניסיון בפיזיקת חלקיקים, ולכן הם התפלאו בכל פעם ששאלתי שאלות בסיסיות. החלטתי לשאול רק על נושאים מתקדמים ולנסות להשלים את החסר לבד בספרייה של מכון המחקר או בעזרת האינטרנט שהיה אז שונה מאוד מאיך שהוא נראה כיום.

מושג אחד שדי נתקעתי בו נקרא "פיזור בהאבהא" (Bhabha scattering). "האם לקחת בחשבון את פיזור בהאבהא?", הייתי שומע בכל פגישת עבודה. "פיזור בהאבהא יכול להסביר את זה", הם נהגו לומר זה לזה כשהוצגו תוצאות ראשוניות של הניסוי, וכמעט בכל פעם שהתקבלו תוצאות לא צפויות, שלא התאימו לתחזית, היה מי שצעק: "ואולי זה בגלל פיזור בהאבהא?".

לא מצאתי ספר שמסביר מה זה פיזור בהאבהא. מאמרים דווקא מצאתי, אבל ההנחה של הכותבים הייתה תמיד שהקורא מכיר את המושג. ניסיתי את כוחי באינטרנט, אבל למרות שעות של חיפושים לא הצלחתי למצוא אפילו רמז, מלבד מה שהיה ידוע לי כבר קודם: המושג קשור לפיזיקת החלקיקים. באותם ימים נהגתי לרשום לעצמי על פתק מושגים שאני רוצה להבין - בפיזיקה ובתחומים אחרים. פיזור בהאבהא עלה בגאווה לראש הרשימה.

באחת מפגישות העבודה שבהן השתתפתי דיברנו על התוצאות שהתקבלו זה עתה. אני לא זוכר את כל הפרטים, אלא רק שהתוצאות היו ממש מוזרות. בשלב מסוים השתרר שקט שנמשך כדקה. "אולי זה נובע מפיזור בהאבהא?", אמרתי בשקט. הם לא היו רגילים לשמוע אותי, וכולם הסתובבו מיד לעברי. אחרי כמה שניות מישהו אמר: "אני חושב שכן". "נכון", "בהחלט", אמרו שאר המשתתפים והמשתתפות, ואני הרגשתי גאווה, אבל את המושג עדיין לא הבנתי. למעשה, ביררתי את משמעותו רק כשחזרתי מאיטליה.

פיזור בהאבהא הוא אינטראקציה בין אלקטרון לפוזיטרון (אנטי-אלקטרון) שבסופה נשאר אלקטרון אחד ופוזיטרון אחד. בניסוי KLOE שבו השתתפתי גורמים להתנגשויות אנרגטיות בין אלקטרונים לפוזיטרונים, ופיזור בהאבהא הוא אחד התהליכים הנפוצים שמתרחשים שם. הוא מהווה רעש רקע לתהליכים הנדירים יותר שאותם מעוניינים לחקור, ועל כן יש עניין לדמות אותו בצורה הטובה ביותר בעזרת תוכנות הסימולציה ולהבין אם מה שאנו רואים הוא אכן התהליך הנדיר שאותו מחפשים או פיזור בהאבהא הפחות מעניין. בגלל שהתחזית לגבי פיזור בהאבהא מדויקת, משתמשים בכמות האירועים שנמצאו כמתאימים לפיזור זה גם על מנת למדוד את עוצמות קרני החלקיקים (luminosity), גודל שמשתמשים בו עבור כל תוצאה המתקבלת בניסוי.

נזכרתי בסיפור הזה היום כשחשבתי על כך שאני כבר לא משתמש בפתקים על מנת לרשום מושגים לא מוכרים, אלא מוצא את התשובה מיד. אני חושב שיש לכך שלוש סיבות:

האינטרנט מכיל היום הרבה מידע בצורות שונות - אתרים, בלוגים, אנציקלופדיות, מאמרים וספרים - וכל אלו מאפשרים גישה למקורות שקודם היה קשה להגיע אליהם. אחד הדברים שהאינטרנט יצר הוא שיתוף של ידע שנמצא אצל סתם אנשים בעולם, והשיתוף הזה מאפשר למצוא תשובות למגוון גדול של שאלות. אני מקווה שיותר ספרים יעלו לרשת. זה ישפר מאוד את נגישותו של מידע רב-ערך שכיום שמור בעיקר בספריות.
מנועי החיפוש מאפשרים, תוך שימוש במילות חיפוש נבונות, למצוא מידע ביעילות ובמהירות. ולמרות הביקורת שיש לי על גוגל, אין ספק שהחבר'ה הללו עשו מהפכה.
עם הזמן רכשתי ניסיון בסינון מידע וכיום אני יכול במהירות יחסית לדעת אם מדובר במידע אמין או לא. לדעתי צריכים לשים על זה יותר דגש בבתי ספר, ולנסות ללמד את הילדים לסנן מידע. הרי האינטרנט עתיד לתפוס מקום גדול עוד יותר בחיינו.

סימפוניה לוובוזלה

2010-07-15T16:58:00.011+03:00

הזכייה הראשונה של ספרד, פול התמנון והוובוזלות המטרידות הם סיכום טוב למונדיאל שהסתיים זה עתה. בסך הכל נהניתי, לפחות עד שלב רבע הגמר שבו כשלו שתי הנבחרות האהובות עלי. זו הסיבה לכך שאת המשחקים האחרונים ראיתי בלב שקט, ואפילו היה לי פנאי נפשי להתעמק קצת בנושא הוובוזלה. מתברר שוובוזלה יכולה להיות יותר מכלי מונוטוני משעמם, ועל כך אני רוצה לכתוב בפוסט הזה, שצפוי להיות מוזיקלי באופן מיוחד.

אני רוצה לפתוח עם הבולרו של רוול בביצוע של שתי וובוזלות:

אני מודה שזה נשמע פחות טוב מבולרו בביצוע של תזמורת. אבל בכל זאת, איך הם עושים את זה?

ובכן, הוובוזלה שייכת למשפחה של כלי נשיפה הקרויים brass instruments. בתרגום מדויק זה יישמע "כלי נגינה מפליז", וחצוצרה או טרומבון מפליז הם אכן נציגים מוכרים ממשפחה זו. המונח העברי המקובל הוא "כלי נשיפה ממתכת", אבל גם הוא לא מדויק משום שגם כלים מעץ, מפלסטיק (הוובוזלה) ואפילו השופר נמנים עם קבוצה זו. יותר מדויק להגדיר אותם ככלי נשיפה שדרוש רטט של השפתיים על מנת ליצור בעזרתם קול.

כאשר נושפים דרך שפתיים צמודות, האוויר פותח את השפתיים, ומיד אחר כך הן חוזרות במהירות חזרה בגלל הקפיציות שלהן ובגלל שנוצרת יניקה עקב לחץ האוויר הנמוך משני צידי השפתיים. ירידת הלחץ נובעת מזרימת האוויר: לפי עקרון ברנולי עלייה במהירות הזרימה מקטינה את הלחץ. התהליך חוזר על עצמו מאות פעמים בשנייה ומתקבל גל קול בתדר של מאות הרץ שניתן לשמוע אותו. שינוי במתיחות השפתיים גורם לשינוי בתדר משום ששפתיים מתוחות יותר חוזרות מהר יותר למצבן הסגור והתוצאה היא תדר גבוה יותר.

אנו לא יכולים להבחין בתנועה שהקצב שלה עומד על מאות פעמים בשנייה, אבל מצלמה מהירה יכולה לקלוט אותה, והתוצאה המפתיעה נראית כך:

הרטט של השפתיים חיוני להפקת צליל מהכלים הללו, אבל התדר של הצליל נקבע על ידי תכונות הכלי, ולתדר של רטט השפתיים השפעה עקיפה יותר. התדר הבסיסי של כלי הנשיפה נקבע בראש ובראשונה על ידי אורכו. גם לפעמון (הפתח הרחב בקצה הפתוח של הכלי) יש השפעה, ובאופן כללי הוא מזיז את התדר מעלה. הנקודה המעניינת היא שבכלי נשיפה ממתכת, כמו בכלי נגינה אחרים, התדר הבסיסי מלווה בהרמוניות שהן כפולות של התדר הבסיסי. העוצמה היחסית של ההרמוניות משפיעה על גוון הצליל (timbre) וזו הסיבה המרכזית לכך שכלי נגינה שונים נשמעים אחרת גם כשמנגנים בהם את אותו תו.

לפעמון השפעה נוספת: הוא מגביר את עוצמת ההרמוניות הגבוהות, בתחום תדרים של קילו-הרצים בודדים, וזה בדיוק התחום שבו הרגישות שלנו לגלי קול היא הגבוהה ביותר. עקב כך, כלי נשיפה עם פעמון נשמע לנו חזק יותר. כך למשל, עוצמת גלי הקול בפתח הוובוזלה עומדת על 125 דציבל, וזה קרוב לסף הכאב. המסקנה היא שאם הגעתם למגרש ולידכם נגן וובוזלה נלהב, כדאי לתפוס מרחק. הספקטרום של הוובוזלה, כלומר תמונת התדרים שיוצאים ממנה, מראה שהתדר הבסיסי עומד על 242 הרץ, וההרמוניות שלו, שהן כאמור כפולות של התדר הבסיסי, חזקות יחסית.

שתי וובוזלות - באדיבות אלעד טורצ'ין

כעת, חזרה לשאלה המקורית של הפקת תווים שונים מוובוזלה. האופן שבו משתמש הנגן בשרירי הפנים, בלשון ובשפתיים קרוי אמבושיור (Embouchure). הצליל המופק מהשפתיים חלש מדי, אך הוא מעורר את כלי הנשיפה לרעוד בתדרים הטבעיים שלו. התדר הנמוך ביותר בסדרה של הרמוניות המופק מהכלי קובע את התו המוזיקלי, ועליו ניתן לשלוט באמצעות האמבושיור. הכלל הוא זה: על מנת ליצור תו המתאים לתדר מסוים, על הנגן להפיק מהשפתיים צליל בתדר נמוך מעט מהתדר הזה. תחום התדרים של הצליל המופק מהשפתיים רחב יחסית והוא מכיל גם את התדר הטבעי של הכלי. כך נוצר מצב של תהודה - הכלי מגביר באופן ניכר את גלי הקול שמגיעים אליו מהשפתיים על ידי יצירת גלים עומדים, שהם גלים שנעים קדימה ואחורה בתוך הכלי ומגבירים זה את זה באמצעות התאבכות בונה. אגב, רק חלק קטן מגל הקול, מבחינת עוצמה, יוצא החוצה דרך הפתח, מתפזר ומגיע לאוזניים שלנו, מכאן שעוצמת הגל בתוך הצינור הרבה יותר גדולה.

על מנת להסביר איך ניתן ליצור סדרת תווים שימושית בכלי נשיפה צריך לקחת בחשבון שהגדלת התדר פי שניים מעלה את הצליל באוקטבה אחת. עלייה באוקטבה פירושה שהתו לא משתנה, כך למשל: התדר של תו A (לה) באוקטבה הנמוכה ביותר הוא 27.5 הרץ, באוקטבה הבאה התדר כפול ועומד על 55 הרץ, על מנת להגיע לתו A הבא יש להכפיל שוב את התדר ולהפיק צליל שתדרו 110 הרץ ואחר כך 220 הרץ, 440 הרץ וכך הלאה. כאמור, באמצעות האמבושיור אנו יכולים להפיק בכלי נשיפה סדרת תדרים שהם כפולות של התדר הבסיסי. אם לצורך הדוגמה יש לנו כלי שמפיק תדר בסיסי של 27.5 הרץ, אז באמצעות שינוי מתיחות השפתיים נוכל ליצור את כל הכפולות שלו: 55 הרץ, 82.5 הרץ, 110 הרץ, 137.5 הרץ, 165 הרץ וכן הלאה. סדרת התדרים הזו קרויה סדרה הרמונית והיא מאפשרת לנגן יצירות מורכבות. הסיבה היא זו: המרווח המוזיקלי בין ההרמוניות הגבוהות קבוע מבחינת הפרש תדרים, אך קטן מבחינת המרווח המוזיקלי ולעתים הוא מתאים בדיוק רב לתווים ספציפיים.

לסיכום הנושא, ניתן באמצעות האמבושיור להפיק תווים שונים. כלי נשיפה מתכתיים מודרניים, שיש בהם שסתומים, מאפשרים לשנות את אורך הצינור על ידי לחיצה על השסתומים, וכך הם משנים את התדר הבסיסי של הכלי. לכל תדר בסיסי סדרה הרמונית משלו, ובצורה זו ניתן להגיע למגוון תדרים גדול יותר.

אם כך, מתיחות השפתיים קובעת את התדר הנמוך ביותר המופק מהכלי, והוא זה שקובע את התו המוזיקלי, אך לגורמים נוספים יש השפעה על הצליל. כל נגן חצוצרה יודע שעוצמת הנשיפה משנה את הגוון של הצליל - היא מגבירה את התדרים הגבוהים. הגברה של תדרים מסוימים בלבד כתגובה לשינוי בעוצמת האות בכניסה קרויה תגובה לא לינארית. הסיבה לתגובה הלא לינארית של כלי הנשיפה טרם התבררה סופית: ייתכן שהסיבה נעוצה בשפתיים שנסגרות חזק בכל מחזור של הרטט ועקב כך יוצרות גל המכיל תדרים גבוהים רבים אשר מוגברים בכלי, וייתכן שמדובר בתגובה לא לינארית של הכלי עצמו.

בדיג'רידו, הנמנה עם אותה קבוצה של כלים שבהם דרוש רטט של השפתיים, הסיפור מורכב עוד יותר משום שניתן לשלוט בו גם באמצעות הלשון ומיתרי הקול. למען האמת הכלי הזה חביב עלי במיוחד ואני מקווה להרחיב עליו בפעם אחרת. בינתיים אני מצרף קטע מדהים של ויליאם ברטון (William Barton), אחד מנגני הדידג' הטובים בעולם:

ולסיום ביצוע מרשים של "התקווה" בעזרת שופר. כמו בקטע הפתיחה עם הוובוזלות הפקת התווים השונים נעשית על ידי שינוי תדר רטט השפתיים שקובע את התו שיוצא מהשופר.

לקריאה נוספת:
Brass instrument (lip reed) acoustics: an introduction, באתר של האוניברסיטה האוסטרלית UNSW.

אחרי פרסום הרשימה הפנה אותי חבר לפרט היסטורי מעניין: החצוצרות הקדומות, למשל שתי החצוצרות מבית המקדש השני המופיעות על שער טיטוס ברומא (בצד ימין), נראות ממש כמו וובוזלות.

תאי גזע - הנקודה הישראלית

2010-05-28T23:35:00.027+03:00

ישראל חזקה מאוד בחקר תאי גזע ומדענים ישראלים השתתפו בכמה מהמחקרים החשובים בתחום. אני רוצה להתמקד באחד המחקרים הללו ותוך כדי כך לגעת גם בהשפעה של חילופי השלטון בארצות הברית על חקר תאי הגזע.

אבל ראשית, מה הם תאי גזע? ההגדרה היא פשוטה ומבוססת על שני מרכיבים. החלק הראשון בהגדרה אומר שאלו תאים שיכולים לעבור התמיינות. במילים אחרות, תרבית של תאי גזע יכולה, בתנאים הנכונים, להפוך לתרבית של תאים אחרים. ברור שבעובר יש תאים כאלו. הרי מקורו של האדם בתא אחד - ביצית מופרית - ומובן שלפחות לאותו תא יש פוטנציאל להתמיין לכל אחד מתאי הגוף. גם לתאי העובר בשלבי ההתפתחות הראשונית יש עדיין פוטנציאל התמיינות גבוה, והוא קטן במהלך ההריון. בסופם של שלבי ההתמיינות הראשוניים נשארת בעובר בן מספר חודשים כמות קטנה יחסית של תאים לא-ממוינים.

החלק השני בהגדרה אומר שתאי גזע יכולים להישאר במצבם הלא-ממוין ללא הגבלת זמן, כל עוד תנאי הגידול יהיו מתאימים. דווקא התאים הראשוניים בעובר לא נשארים במצב לא-ממוין לאורך זמן, משום שתנאי הסביבה בתוך העובר גורמים להם להתמיין, אבל אם נחשוב על תאי גזע בגוף הבוגר נראה שיש הגיון בהנחה שקיימים תאים מסוימים שנשארים במצבם הלא-ממוין. כך למשל, במח העצם מתקיימת אוכלוסייה קבועה של תאי גזע המטופויאטיים שמהווים מקור לתאי הדם השונים. באופן קבוע חלק מאותם תאי גזע מתמיינים ומפצים על איבוד תאי דם בזמן פציעה, מחלה או מוות ספונטני של תאים, אך רובם נשאר במצב לא-ממוין. תאי הגזע הללו שמצויים בגוף אדם בוגר קרויים תאי גזע סומטיים, וזאת בניגוד לתאי הגזע העובריים שמקורם בעובר בן ימים ספורים. אגב, גם הדם הטבורי, שניתן לאסוף בעת הלידה, מכיל תאי גזע שמייצרים תאי דם ובעצם אותם תאי גזע מתפקדים כמו תאי הגזע במח העצם.

לאחר למעלה ממאה שנות מחקר תאורטי ומעשי על תאי גזע הצליחו בשנת 1998 חוקרים מאוניברסיטת ויסקונסין להפיק תאי גזע עובריים, מעובר אנושי בן חמישה ימים (בלסטוציסט), שצורתו כדור חלול ובו קבוצת תאים. על מנת להפיק את התאים הללו היו צריכים החוקרים לנקב את המעטפת ולהוציא משם את התאים הפנימיים. אותם תאים פנימיים, שיש להם פוטנציאל להתמיין לכל אחד מתאי הגוף, הועברו לצלחות פטרי ובתנאי הגידול המתאימים נשארו באותו מצב לא-ממוין עד היום. הם מתחלקים כל הזמן, כך שניתן בקלות לקחת מהם תרבית קטנה ולספק לה תנאים מתאימים להתמיינות. כלומר, נוצר כאן מעין מפעל לתאי גוף חדשים, בהם גם סוגי תאי גוף שכמעט לא מתחדשים בגוף האדם, כמו תאי עצב. מכאן נובע הפוטנציאל הגבוה של תאי הגזע העובריים ברפואה - ניתן לאפשר להם להתמיין ולהשתיל את התאים הספציפיים בגופם של חולים. אך יש לומר שהליך השתלת התאים לא תמיד פשוט ובשלב זה גם לא נחשב בטוח לגמרי. למעשה, מלבד אותם תאים ממח העצם או מדם טבורי, שאיתם יש לרפואה כבר הרבה ניסיון, לא הושתלו עד היום תאי גזע בגוף האדם. הניסויים הקליניים הראשונים היו צפויים להתחיל בארצות הברית לפני כשנה אבל נדחו מסיבות של בטיחות רפואית, או במילים אחרות סכנת התפתחות גידולים.

אני חוזר למחקר של 1998. בראש המחקר עמד ג'יימס תומסון, מועמד ודאי בעיני לזכייה בפרס נובל לרפואה בשנים הקרובות. היחיד ששותף לאותו מאמר היסטורי ואינו שייך לאוניברסיטת ויסקונסין הוא פרופ' יוסף איצקוביץ-אלדור מהטכניון ובית החולים רמב"ם, שהיה גם זה שסיפק את העוברים הזעירים מתורמים ישראלים. תאי הגזע העובריים שהופקו אז היוו את המקור לשורות תאי הגזע האנושיות הנחקרות ביותר בעשר השנים האחרונות. שורת תאי גזע היא בעצם תרבית תאי גזע יציבה שמקורה ברקמה בודדת של אדם אחד או, כמו במקרה הזה, עובר אחד.

הבעיה בכל הסיפור הזה היא כמובן בעיה אתית. הפקת תאי הגזע העובריים גורמת להפסקת התפתחותו של העובר, כלומר למותו. אם נצא מתוך נקודת הנחה שתחילת החיים ברגע ההפריה, אז יש כאן בעיה. מצד שני, מדובר באוסף תאים שקשה להתייחס אליהם כאדם. הרי אפילו אין לו תאי עצב בשלב זה, כלומר אין לו תחושות שאותן אנו מזהים עם מערכת העצבים. יתרה מכך, מקורם של תאי הגזע העובריים המשמשים במחקר בעוברים שלא עתידים להיוולד. אלו עוברים עודפים מהפריות חוץ-גופיות שההורים לא רוצים להשתמש בהם להריונות נוספים והם עתידים להיזרק לפח, או שאלו עוברים שהתגלה בהם פגם גנטי שעלול להפוך לליקוי משמעותי שימנע מהם חיים נורמליים ועל כן הוחלט שלא להעבירם לרחם.

במדינות מסוימות, כמו בריטניה, ניתן ליצור עוברים למטרת מחקר בלבד בתנאי שלא ייעשה בהם שימוש אחרי התפתחות בת שבועיים. זה קצת יותר בעייתי בעיני רבים, משום שאין מדובר בעוברים עודפים, אלא ביצירת עוברים בכוונה תחילה. מאידך, אסור לשכוח את המטרה החשובה בחקר תאי גזע - הצלת חיים וטיפול במחלות חשוכות מרפא. אם לסכם, יש כאן בעיה אתית סבוכה הקשורה, לדעתי, לבעיה האתית של יצירת עוברים עודפים בהפריה חוץ-גופית.

ג'ורג' בוש התנגד למחקר בתאי גזע עובריים, אך נאלץ להגיע לפשרה. הוא לא יכול היה לכפות את הפסקת המחקר באמצעות חקיקה, ולכן הגביל את העברת כספי המחקר הפדרליים, והשאיר את ההחלטה לגבי איסור המחקר לכל אחת מהמדינות החברות בארצות הברית. הוא אישר העברת סכומים קטנים יחסית לחוקרים המשתמשים ב-21 שורות תאי הגזע שהופקו לפני ההצהרה שנתן באוגוסט 2001. יתר המחקרים התבססו על השקעות פרטיות. נוצר מצב מגוחך שבו מעבדות נאלצו לסמן בתוויות שונות שורות תאי גזע שמקבלות מימון פדרלי ושורות תאי גזע שמקבלות מימון פרטי בלבד, וחוקרים היו מחויבים לחקור שורות תאי גזע מסוימות בתלות במקורות המימון שלהם.

אחד הדברים הראשונים שעשה אובמה בבית הלבן היה ביטול ההחלטה של בוש, כלומר מעתה כל שורות תאי הגזע עשויות לזכות במימון פדרלי נדיב, אלא שהוא הטיל מגבלה אחת, לא קטנה. שורות תאי הגזע שיזכו במימון יצטרכו לעמוד ברשימה של קווים מנחים, ואלה אכן נוסחו תוך זמן קצר. הנקודה העיקרית בקווים המנחים היא שמקור תאי הגזע צריך להיות מעוברים עודפים שנוצרו בהפריה חוץ-גופית, ולא כאלו שנוצרו למטרת מחקר מלכתחילה. נקודה נוספת עוסקת בתמורה להורים התורמים, או ליתר דיוק בכך שאסור לשלם להם בצורה כלשהי בעד התרומה, גם אם ייעשה שימוש מסחרי עתידי בתאי הגזע העובריים שהופקו מהעובר שלהם.

המצב כעת קצת מוזר משום שעברה כבר כמעט שנה ושורות תאי גזע רבות לא אושרו. בחלק מהמקרים ברור לחוקרים שהשורות לא יאושרו בהתאם לקווים המנחים החדשים, משום שהתרומה שנעשתה בזמנו לא בוצעה לפי הכללים הללו, והם בכלל לא מתכוונים להגיש אותם. בחלק אחר המצב לא ברור. זה הדין באותן שורות תאי גזע היסטוריות מ-1998, שבאופן אירוני זכו למימון פדרלי בתקופת בוש וכעת עלולות שלא לקבל תמיכה כספית מהממשל. העניין ברובו בירוקרטי, ולמשל במקרה של העוברים מישראל היה צריך לתרגם את המסמכים שההורים חתמו עליהם מעברית לאנגלית ולבקש מההורים לאשר שהם מודעים לכך שלא יקבלו תמורה כספית גם אם ייעשה בתאי הגזע הללו שימוש מסחרי - פרט שבזמנו אף אחד לא חשב עליו. לפי ידיעה שמופיעה בנייצ'ר עדיין לא ידוע מתי יאושרו שורות התאים החשובות הללו, וכל העסק הבירוקרטי גוזל המון זמן מיותר. חבל.

תא גזע עוברי אנושי המגודל בתרבית על מצע של תאי פיברובלסט. צולם בעזרת מיקרוסקופ אלקטרוני סורק על ידי Annie Cavanagh & Dave McCarthy

המים שאנו שותים

2010-05-27T13:27:00.004+03:00

שיחת טלפון אמיתית מאתמול בערב:

הוא: יש לי הצעה שלא תוכל לסרב לה.
אני: כן, אני רוצה לשמוע.
הוא (מופתע): אז, ככה. אתה מקבל את העיתון הנפוץ במדינה במשך שלושה חודשים בחינם ללא התחייבות. איך זה נשמע לך?
אני: מצטער, לא אוהב את העיתון ובכלל למי יש זמן לעיתונים.
הוא: טוב, אז בדיוק בשבילך יש לי משהו אחר.
אני: כן, מה?
הוא (לא מאמין שאני עדיין על הקו): מתקן מים מינרליים זכים וצלולים לשלושה חודשים בחינם וללא התחייבות.
אני: אני שותה מים מהברז.
הוא: מה???? זה מסוכן... יש בזה אבנית.
אני: תשמע, זה מינרלים, דווקא טוב לגוף.
(אשתי עוד לא מבינה אם אני מדבר עם חבר או עם איש מכירות בטלפון)
הוא: לא שמעת שאתמול מת מישהו ששתה מים מהברז.
(אני שותק)
(שנינו מתחילים לצחוק בטירוף)
הוא: טוב, תודה אחי. שיהיה לך ערב טוב.
(אשתי עדיין לא מבינה עם מי דיברתי)

אני זוכר שפעם התלבטתי אם כדאי לקנות מתקן כזה, אבל למזלי הצטרפתי בתור אסיסטנט לפעילות לתלמידי תיכון שג'ודי פיתחה. באתי בתור מבקר כי ג'ודי רצתה לראות אם יש מה לשפר, אבל כל כך התלהבתי שההערה היחידה הייתה "אולי אפשר להאריך ולעשות עוד ניסויים?"

הרעיון המרכזי של התכנית הוא לעשות בדיקה מיקרוביאלית למים ממקורות שונים. באופן די קונסיסטנטי וצפוי יוצא שמי שלולית מזוהמים יותר בחיידקים מכל היתר ואילו מים מזוקקים נקיים. המאבק בין מי ברז למים מינרליים היה צמוד. לפני כמה שנים מי הברז הובילו בגדול, אבל מאז כנראה עשו משהו עם המים המינרליים וכעת הם שווים פחות או יותר מבחינת כמות חיידקים. דווקא הגיוני שמים מינרליים יהיו עשירים יותר בחיידקים בגלל המגע שלהם עם הקרקע במעיין, ואילו מי ברז כידוע מטופלים בכלור שהורג את החיידקים.

אני מאמין שכעת עושים טיפול כלשהו גם למים המינרליים. אני מנחש שמדובר באחת משתי השיטות הנפוצות לטיהור מים: קרינה אולטרה-סגולה שפוגעת בדנ"א של החיידקים כשהיא גורמת ליצירת קשרים בין בסיסים שונים ומשנה את המבנה של המולקולה, או טיפול בכלור שפוגע בדופן התא של חיידקים ושל מחוללי מחלות נוספים וכנראה פוגע גם בתהליכים פנימיים חיוניים בתוך היצורים החד-תאיים הללו.

רק להעיר שיש סכנה במי ברז אם הם נשאבו מאזור שבו חדרו מתכות כבדות ושאריות של כימיקלים או תרופות למי התהום. ועדיין אין שום הצדקה למחירים הגבוהים כל כך של בקבוקי המים המינרליים. טוב, אני מודה שגם אני קונה איזו שישיה פעם בחצי שנה, אבל זה רק בשביל לחדש את מלאי הבקבוקים - אני צריך אותם לטיולים ולהדגמות מדע.

התגליות הפיזיקליות של המאה ה-21 - המשך

2010-05-11T11:34:00.014+03:00

בפוסט הקודם הצגתי תחזית אישית לגבי התגליות הפיזיקליות הגדולות של המאה ה-21. כעת אני מביא את המשך הפוסט ובו יש ייצוג בולט יותר לאסטרונומיה, לקוסמולוגיה ולאסטרופיזיקה, עם נגיעה קלה גם במדעי החיים.

6. ייצור או גילוי חורים שחורים זעירים ותחילת השימוש בהם כמקורות לייצור אנרגיה. אני חייב להודות שלא הייתי שם את כל כספי על ההימור הזה, כי כרגע אין שום ראיות או רמזים לכך שחורים שחורים כאלו קיימים. מצד שני, תגלית כזו תהיה עצומה בחשיבותה, הן בצד התאורטי והן בצד היישומי. הכוונה לחורים שחורים בגודל תת-פרוטוני שאולי נוצרים בעת פגיעת קרניים קוסמיות באטמוספירה ואולי נוכל אפילו לייצר אותם במאיצי חלקיקים. צריך להדגיש שבשלב זה אין ודאות כי חורים שחורים כה קטנים קיימים. ברור לנו שיש חורים שחורים כוכביים שנוצרו בעת קריסה כבידתית של כוכבים מסיביים מאוד שסיימו את חייהם, אבל לא ידוע מהי המסה המינימלית של חורים שחורים.

לצורך הדיון נניח כי חורים שחורים זעירים, בגודל תת-פרוטוני, קיימים, ונניח שהאנרגיה של הקרינה הקוסמית ואולי אפילו של מאיץ החלקיקים LHC (האנרגיה שלו קטנה מזו של החלקיקים האנרגטיים ביותר בקרינה הקוסמית) או של מאיצים עתידיים תספיק ליצירת חורים שחורים כאלו. במקרה כזה, ובהנחה שהם לא יציבים ומתפרקים במהירות לחלקיקים אחרים, הגילוי של החורים השחורים לא אמור להיות מסובך. ברמה התאורטית הגילוי שלהם יצביע על קיומם של ממדים נוספים מלבד ממד הזמן ושלושת ממדי המרחב המוכרים, וכמו כן הוא יספק אישוש ראשוני לתחזיות מסוימות של תורת המיתרים.

ברמה המעשית נוכל להשתמש בהם לייצור אנרגיה בצורה דומה למה שמתרחש בחורים שחורים גדולים - חומר זורם לכיוון החור השחור, מסתחרר סביבו בדיסקת ספיחה וחלקו לא נכנס פנימה אלא בורח בצורת סילונים מהירים מאוד. כלומר החור השחור מאיץ את החומר שזורם לעברו, וחלקו בורח ולא נבלע בתוכו. הרעיון הוא להשתמש בסילונים הללו על מנת להניע טורבינות זעירות. אני חייב להודות שכרגע זה נשמע קצת כמו מדע בדיוני, אבל מי יודע? טוב, בואו קודם נגלה אותם ונוודא שהם לא יציבים, כלומר לא מסוכנים.

7. הבנת מנגנון היצירה של הגלקסיות ושל החורים השחורים הענקיים שנמצאים במרכזן. הגלקסיות הראשונות נוצרו בשלב מוקדם יחסית של היקום, מאות מיליוני שנה בלבד לאחר המפץ הגדול. מנגנון היצירה שלהן לא ידוע. אנו יודעים דווקא פרטים על היקום הקדום יותר ויכולים אפילו לדעת את פיזור החומר ביקום בן מאות אלפי שנה בעזרת מדידת קרינת הרקע הקוסמית, אבל טרם הצלחנו לצפות במקורות אור מ"התקופה האפלה" ("dark ages") שבין רגע יצירת האטומים (כ-400,000 שנה אחרי המפץ הגדול) ובין יצירת הגלקסיות הראשונות.

הבנת תהליך היווצרות הגלקסיות יחייב פיתוח תאוריה מספקת ומציאת דרכים לבדוק אותה בתצפית לעבר אותה תקופה אפלה, כלומר לעבר עצמים רחוקים מאוד. בהקשר זה מעניין להבין איך ומתי התפתח החור השחור הענקי שנמצא כנראה במרכזה של כל גלקסיה. זה קרה די בהתחלה, זמן קצר יחסית אחרי שהגלקסיה נוצרה או אפילו במקביל ליצירתה, אבל איך הוא בדיוק נוצר? (האם זו קריסה כבידתית?) והאם יש לו קשר ליצירת הגלקסיה שבה הוא יושב ולהתפתחות שלה? אלו שאלות מסקרנות במיוחד.

8. הבנת הרכב היקום. המדע נמצא במצב מוזר: אנחנו יודעים שחומר אפל ואנרגיה אפלה ממלאים את היקום, בכמות הרבה יותר גדולה מהחומר הרגיל המוכר לנו מתצפיות ישירות בכוכבים ובגלקסיות, אבל אין לנו מושג מהו אותו חומר אפל ומהי אותה אנרגיה אפלה. הראיות לקיומם מוצקות למדי. הגלקסיות מסתובבות מהר מכפי שהיינו מצפים אם היה בהם רק החומר הרגיל שאנו צופים בו, ומכאן ניתן להסיק לגבי קיומו של חומר אפל. מהו אותו חומר אפל? אנו לא יודעים בוודאות, אבל יש מועמדים לא רעים, ויכול להיות שבניסויי מאיצי חלקיקים נצליח לייצר חומר אפל באופן מבוקר ולחקור את תכונותיו, כך שיש סיכוי...

כעת לאנרגיה אפלה: תצפיות על גלקסיות רחוקות הראו שהיקום מאיץ את התפשטותו, ולכן לא יכול להיות שכבידה היא הכוח היחיד שקובע את המבנה של היקום. הרי הכבידה היא כוח משיכה והיא נוטה להאט את קצב ההתפשטות. המסקנה היא שיש ביקום מין אנטי-גרוויטציה, והיא זו שמכונה אנרגיה אפלה. מהי אותה אנרגיה אפלה? קצה החוט היחיד שיש לנו הוא קבוע שאיינשטיין הכניס למשוואות תורת היחסות הכללית - הקבוע הקוסמולוגי. אבל גם אם יתברר שהאנרגיה האפלה מתאימה בדיוק להשפעה של אותו קבוע, ואיינשטיין צדק למרות שחשב שטעה, עדיין יש צורך להבין מהי אותה אנרגיה ומנין נובעות תכונותיה המוזרות, כמו למשל הצפיפות הבלתי משתנה שלה ביקום מתרחב המחייבת עלייה בכמות הכוללת של האנרגיה האפלה לאורך זמן.

9. פיתוח תורה מאוחדת של כבידה ותורת הקוונטים. תורת הקוונטים נבדקה באלפי ניסויים ונמצאה מדויקת להפליא - נראה שהיא מסבירה בצורה מצוינת תופעות מיקרוסקופיות. מצד שני, תורת היחסות של איינשטיין מסבירה בצורה מצוינת תופעות הקשורות לכוח הכבידה שבדרך כלל באות לידי ביטוי במערכות גדולות. קשה יותר לבדוק את תורת היחסות הכללית, אך בכל זאת היא נבדקה במספר ניסויים בלתי תלויים ונמצאה מדויקת גם כן. הבעיה היא שיש סתירה בין תורת היחסות לתורת הקוונטים שמתבטאת בפרדוקס EPR: תורת הקוונטים מאפשרת תופעות שמתרחשות באופן מיידי במרחקים גדולים, ואילו תורת היחסות לא מאפשרת תופעות שכאלו.

תורת כבידה קוונטית אמורה לתת ניסוח שמתאים ליחסות ולקוונטים ובכך לאפשר את איחודן. באותה הזדמנות היא צריכה להסביר מדוע כוח הכבידה כה חלש יחסית לכוחות יסוד אחרים כמו הכוח האלקטרומגנטי. יש כמה מועמדים לתורה מאוחדת, למשל תורת המיתרים, אבל צריך גם לבדוק אותן בניסוי, וזה טרם נעשה. בכל הקשור לתורת המיתרים - עדיין לא נמצא לה בדל של ראיה ניסיונית משום שרוב התופעות שהיא חוזה נצפות באנרגיות גבוהות בלבד, אבל אני מאמין שניתן לחשוב על ניסויים מתוחכמים שיאפשרו בדיקה שלה גם באנרגיות נמוכות, ובמהלך המאה הנוכחית כבר נדע אם היא "הגביע הקדוש" של הפיזיקה או שאלפי מדענים בזבזו עליה את זמנם.

10. פיתוח שיטות מתמטיות ופיזיקליות לניתוח מערכות מורכבות, כמו למשל מערכות ביולוגיות. הפיזיקה נוטה פעמים רבות לתת הסברים פשוטים ולהשתמש במשוואות בסיסיות פשוטות, וזה מתכון מוצלח מאוד לתיאור חוקי היסוד של הטבע. אבל מערכות רבות אינן פשוטות, ולצורך הבנתן יש צורך בכלים אחרים, שרובם עדיין לא קיימים. מערכת מורכבת מכילה מספר גדול יחסית של גורמים שמשפיעים זה על זה, וכתוצאה מכך ההתפתחות שלה בזמן קשה לחיזוי.

אם ההתפתחות לאורך זמן תלויה מאוד בתנאי ההתחלה אז המערכת נקראת כאוטית. מערכת מזג האוויר היא דוגמה למערכת כאוטית. למעשה, הכאוטיות שלה מסבירה למה קשה מאוד לתת תחזית מדויקת ליותר מארבעה ימים קדימה. עם זאת, מערכות מורכבות אינן בהכרח כאוטיות, וכאלו הן בדרך כלל המערכות הביולוגיות. מאפיין מובהק של המערכות הביולוגיות הוא קיום מערכת סבוכה של משובים המספקים בקרה על התהליכים השונים. לדעתי, פיתוח כלים להתמודדות עם מערכות מורכבות, משימה מסובכת לכל הדעות, יאפשר פריצת דרך בביולוגיה בכלל ובהבנת האבולוציה בפרט.

לסיכום, במבט כולל על מה שכתבתי ברשומה הזאת ובקודמת, אני מודה שכל זה קצת יומרני והמטרות גדולות. רשמתי עשר מטרות שנראות לי גדולות וחשובות מהיבטים שונים. בדרך לשם יהיו המון גילויים ופיתוחים קטנים ובינוניים, כמו למשל הבנה טובה יותר של תכונות חומרים, גילוי חלקיקים חדשים (בוזון היגס, חלקיקים סופר-סימטריים), גילוי גלי כבידה, פיתוחים בתחום הננו-טכנולוגיה ועוד הרבה. שווה לעקוב.

התגליות הפיזיקליות של המאה ה-21

2010-05-10T04:01:00.019+03:00

בפוסט הקודם סיפרתי על המאמר שכתבתי בזמנו אודות התגליות הגדולות בכל הזמנים בפיזיקה ובאסטרונומיה. נזכרתי בו כשמצאתי מסמך במחשב אודות גילויים עתידיים. לא זכורה לי הסיבה המדויקת שלשמה הכנתי אותו, אבל לפי מצבו מובן לי שהוא נשאר בגדר טיוטה ראשונית. הנה המסמך לאחר שהשקעתי בו עוד כמה שעות היום וביצעתי הרחבות קלות. אין ספק שכל אחד מהנושאים המופיעים בו ראוי להרחבה משמעותית יותר. בינתיים אני מפרסם אותו במצב גולמי למדי, אבל מבטיח להרחיב ולפרט בעתיד. אם כן, זו רשימת התחזיות שלי לגבי גילויים בפיזיקה ובאסטרונומיה (וגם קצת טכנולוגיה) במאה ה-21, לא לפי סדר חשיבות:

1. מציאת הסבר אינטואיטיבי לעקרונות תורת הקוונטים. ניסויים רבים מאוד מאששים את תורת הקוונטים וברור לנו שזו תאוריה מדויקת במיוחד. עם זאת, שלא כמו בענפי פיזיקה אחרים, עקרונות תורת הקוונטים קשים להבנה. כדוגמה ניתן להביא את בעיית המדידה - בעת ביצוע מדידה מערכת יכולה לעבור ממצב המהווה סכום של מצבים שונים (סופרפוזיציה) למצב בודד המתאים לערך הנמדד (מצב עצמי המתאים לערך עצמי). אומרים שבתהליך המדידה מתרחשת קריסה של פונקציית הגל של המערכת, אך מנגנון הקריסה וחלקו של המודד בתהליך זה אינם ניתנים להבנה אינטואיטיבית בכלים שיש לנו היום. אני מאמין שהבנה אינטואיטיבית שכזו תאפשר את הבנת פעולתה של תורת הקוונטים גם במערכות גדולות שמכילות מספר גדול של אטומים או מולקולות, ובאותה הזדמנות נקבל פתרון לפרדוקס החתול של שרדינגר.

2. פיתוח מחשבים קוונטיים גדולים. המחשבים הדיגיטליים הרגילים, המוכרים לכולנו, מבוססים על ביטים, כלומר יחידת הזיכרון הבסיסית יכולה להימצא באחד משני מצבים - 0 או 1. מחשב קוונטי מבוסס על קיוביטים (ביטים קוונטיים) שכל אחד מהם יכול להימצא במצב 0 או 1 וגם בסופרפוזיציה של שני המצבים הללו. התוצאה היא שאוסף של n קיוביטים נמצא ב-2 בחזקת n מצבים בו-זמנית, וניתן לבצע פעולות על כל המצבים הללו במקביל. הדבר יאפשר ייצור של מחשבים מהירים מאוד שגודלם הפיזי קטן. מחשבים קוונטיים קטנים, שיש בהם מספר בודד של קיוביטים כבר יוצרו, אבל ייקח עוד זמן עד שיפותח מחשב קוונטי שיחליף את המחשב הביתי ואף יעלה עליו. זו תהיה קפיצת מדרגה בכל הנוגע ליכולת החישוב ולמהירות החישוב, מה שישמח במיוחד את אנשי התוכנה, החוקרים ויותר מכולם את ה...גיימרים.

3. פיתוחים מגוונים בתחום החומרים. למשל, ייצור חלליות מחומרים קלים, חזקים ובעלי יכולת לחסום קרינה, שיהפכו את המסע בחלל למשימה בטוחה, פשוטה ויומיומית. אני סבור שהפיתוחים בתחום החומרים ישפיעו על חיינו כמעט בכל אספקט, וכך למשל כבר בעשור הקרוב נראה טלפונים ניידים בעלי צורה משתנה או שנקנה בגדים שניתן לשנות בהם את המידות והצבעים בהתאם לצורך. גם מטא-חומרים מהווים כר פורה לפיתוחים עתידיים, ולא רחוק היום שבו אפשר יהיה לקנות לפורים גלימת הארי פוטר ההופכת את הלובש אותה לבלתי נראה.

4. הבנת מנגנון הפעולה של מוליכי-על הפועלים בטמפרטורות גבוהות וייצור מוליכי-על הפועלים בטמפרטורות קרובות ל-0 מעלות צלזיוס. מוליכי-על הם חומרים שמשנים באופן חד את תכונותיהם בטמפרטורות נמוכות. ההתנגדות החשמלית שלהם אפסית ויש להם עוד כמה תכונות חשמליות ומגנטיות ייחודיות. מרבית מוליכי-העל פועלים בטמפ' קרובות לאפס המוחלט (273.15- מעלות צלזיוס), ואת אופן פעולתם אנו יודעים להסביר באמצעות תאוריה הקרויה BCS על שם מגליה. בנוסף להם התגלו מוליכי-על שפועלים בטמפ' של עשרות מעלות מעל האפס המוחלט, אולם אופן פעולתם לא מובן בשלב זה. לדעתי, הבנה כזו היא משימה תאורטית אפשרית, והיא תסלול את הדרך לייצור של מוליכי-על בטמפ' הרבה יותר גבוהות, קרוב ל-0 מעלות צלזיוס. מוליכי-על כאלו יוכלו לשמש למגוון מטרות, כמו למשל בניית רשת חשמל כלל-עולמית שאין בה איבודי אנרגיה. אני הולך להשתמש בהם למטרה חשובה עוד יותר: הדגמות פיזיקליות משעשעות...

5. הפיכת היתוך גרעיני לשיטה מרכזית לייצור אנרגיה. כ-85% מהאנרגיה המיוצרת כיום מבוססת על שריפת דלקי מאובנים. לשיטה זו מספר חסרונות: השריפה גורמת לזיהום קרקע ואוויר (מלבד גז טבעי), נפלט פחמן דו-חמצני שעלול להגביר את אפקט החממה, המשאבים ייגמרו יום אחד ועד אז אנו נהיה תלויים במדינות עשירות במחצבי דלקי מאובנים. בהקשר זה, רצוי שהשיטות החלופיות שיכנסו לשימוש יהיו נקיות, מתחדשות וזולות. אנרגיה גרעינית המבוססת על ביקוע של גרעינים כבדים, כמו אורניום, היא פתרון חלקי, משום שהיא מותירה תוצרי לוואי רדיואקטיביים. אני מאמין שאנרגיית רוח, אנרגיה סולארית, אנרגיה הידרואלקטרית, אנרגיה כחולה ושיטות נקיות נוספות יתפסו מקום רב יותר בשוק האנרגיה של המאה ה-21.

אבל ההבטחה האמיתית היא פיתוח כורי היתוך גרעיני שמאפשרים יצירת אנרגיה כשגרעינים של אטומים קלים (למשל איזוטופים של מימן) נפגשים ומתאחדים לגרעין כבד יותר. תהליך כזה מתרחש בשמש ובכוכבים אחרים. על מנת שהגרעינים יתקרבו למרחק מספיק קטן זה מזה, כך שיתרחש היתוך, יש צורך להתגבר על הדחייה החשמלית ביניהם (הם טעונים במטען חיובי). לשם כך יש להקנות להם מהירות גבוהה, כלומר להשתמש במתקן שבו הגרעינים מחוממים לטמפ' גבוהה מאוד. עד היום לא הצליחו לבנות כור היתוך שמפיק יותר חשמל ממה שמשקיעים בו, אבל בעשורים הקרובים המצב עשוי להשתנות. הכור הניסיוני ITER צפוי להיות השלב הראשון בדרך לייצור מסחרי של אנרגיית היתוך גרעיני. אבל זה ייקח עוד זמן, והחבר'ה הרציניים ולמודי ההבטחות בתחום זה משערים שלא נראה כורי היתוך מסחריים לפני 2050.

המשך ברשומה הבאה...

התגליות הגדולות מכולן

2010-05-09T19:21:00.005+03:00

הגיליון ה-100 של גליליאו (דצמבר 2006) הוקדש לבחירת התגליות הגדולות בתחומי המדע השונים. הוצע לי לכתוב את המאמר העוסק בתגליות הגדולות בפיזיקה ובאסטרונומיה. הבחירה הייתה קשה. תחילה רשמתי לי 22 תגליות, ואז התחלתי לצמצם, עד שנשארו עשר בלבד.
הנה הפתיחה ואחריה שתי התגליות הראשונות. אגב, לא סידרתי לפי סדר חשיבות, אלא משיקולי רצף קריאה.

התגליות הגדולות בפיזיקה ובאסטרונומיה

סקרנות היא הדלק שמניע את גלגלי הפיזיקה, והפיזיקה לא מסתפקת בשאלות טריוויאליות, אלא מנסה להסביר תהיות מהותיות: מה הן אבני היסוד של החומר? איך בנוי היקום? איך הכול התחיל? ואיך זה יסתיים? ניסיון צנוע להשיב לשאלות אלו ניתן בחמש התגליות שחותמות רשימה זו. המדען, מצדו, מעלה שאלות נוספות ומנסה להבין את התהליכים עצמם, לפתח תאוריות ולא פחות חשוב - לבדוק אותן בניסוי. חמש התגליות הראשונות עוסקות בשאלות כאלו, ויחד הן משלימות תמונה מורכבת של הפיזיקה ושל האסטרונומיה, שבה ניסוי ותאוריה שזורים זה בזה. עשר התגליות המובאות להלן הן בעיני נקודות חשובות בזמן ובהבנה, וכל אחת מהן פותחת צוהר לעולם מופלא ומגוון של ידע, תעוזה ויותר מכל - סקרנות.

1. חוקי ניוטון

את המסע שלנו לעבר התגליות הגדולות של הפיזיקה נתחיל עם גלילאו גליליי (1564-1642), מגדולי המדענים בכל הזמנים. אמנם גלילאו לא היה הראשון שמתח ביקורת על התפישה של אריסטו, ולפיה גוף יכול לנוע רק בתנאי שפועל עליו כוח, ועם זאת הוא היה הראשון שהצליח להבין לעומק את מושג ההתמדה (אינרציה) ולנסח אותו בצורה המוכרת כיום בתור החוק הראשון של ניוטון: גוף יתמיד במהירותו ובכיוון תנועתו, אלא אם כן יפעל עליו כוח חיצוני.

החוק השני של ניוטון, החוק הבסיסי של המכניקה, מגדיר את מושג המסה. ניוטון טען שתכונה זו, הייחודית לכל גוף, קובעת את יכולתו להתנגד לשינוי מהירות בהשפעת כוח חיצוני. על-פי החוק השלישי, חוק הפעולה והתגובה, הפעלת כוח על גוף אחר תלווה תמיד בכוח הפוך בכיוונו ושווה בגודלו. חוקי ניוטון, שפורסמו בשנת 1687, מספקים לא רק הבנה אינטואיטיבית של גדלים פיזיקליים בסיסיים, אלא גם מהווים כלי דידקטי ממעלה ראשונה, ויתרה מכך, הם מאפשרים לראשונה לבצע חישובים מכניים מדויקים.

ראוי לחתום פרק זה במשפט של אייזק ניוטון, המהווה לדעתי את תמצית המדע: "אני רואה את עצמי כילד המשחק על חוף הים, ומשתעשע, פעם באבן חלקה יותר ופעם בצדף יפה יותר, בעוד האוקיינוס הענק של האמת משתרע מול עיניי וצופן את סודותיו". גלילאו וניוטון יככבו גם בתגלית השנייה, שתעסוק בתורת הכבידה, אלא שהפעם יצטרף אליהם לא אחר מאשר אלברט איינשטיין.

2. תורת היחסות הכללית

גלילאו היה הראשון שהבין את "עקרון השקילות", שלפיו מסה כבידתית, הגורמת למשיכה בין שני גופים, זהה למסה האינרציאלית, המוגדרת בחוק השני של ניוטון. הניסוי המפורסם שבו גליליאו מפיל שני גופים ממגדל פּיזה, האחד כבד מהשני, ושניהם מגיעים יחד לקרקע, היה כנראה ניסוי מחשבתי בלבד, משום שגליליאו הבין שהתנגדות האוויר תמנע ממנו לערוך את הניסוי כהלכה. בכל זאת, רעיון זה הוא הביטוי הראשון לעקרון השקילות, וחשיבותו בכך שסתר את הגישה האריסטוטלית, שלפיה גוף כבד נופל מהר יותר.

נדלג שלוש מאות שנה קדימה. בשנת 1907, בעודו יושב במשרד הפטנטים בברן, עלתה בראשו של איינשטיין מחשבה, שאותה הוא תיאר לימים בתור "המחשבה המאושרת בחיי". "אדם שנופל מגג של בניין, לא מרגיש את המשקל של עצמו", הסיק איינשטיין מעקרון השקילות, ובעזרת רעיון נוסף, הקרוי עקרון מאך, שלפיו כל גוף ביקום נמצא בנפילה חופשית יחסית לשאר הגופים, הצליח איינשטיין בתוך שמונה שנים לגבש את תורת היחסות הכללית. על רגל אחת, תורה זו אומרת, שהמרחב-זמן קובע כיצד המסה תנוע, ואילו המסה קובעת איך המרחב-זמן יתעקם, ואידך זיל גמוֹר...

הבדלים משמעותיים בין הכבידה של ניוטון ובין תורת היחסות הכללית באים לידי ביטוי רק עבור כבידה חזקה, כמו למשל בחורים שחורים, אותם גופים שאפילו אור לא יכול להשתחרר משדה הכבידה שלהם, וקיומם מוסבר רק על ידי תורתו של איינשטיין. אולם, כאשר דרוש דיוק גבוה אז גם בתנאי כבידה חלשה יש להתחשב ביחסות כללית, ולכן לוקחים אותה בחשבון בעת תכנון מסלולי חלליות ואפילו במערכת ה-GPS. מכאן נפנה לכוח בסיסי אחר, שבדומה לכבידה טווח פעולתו אינסופי - הכוח האלקטרומגנטי.

תמונה שצילמתי בפיזה ובה נראה מגדל הפעמונים הנטוי של העיר, שעל פי הסיפור גלילאו גליליי זרק מראשו גופים שונים על מנת להוכיח את עקרון השקילות

המשך המאמר: עשר התגליות הגדולות בפיזיקה ובאסטרונומיה
פרויקט אבני דרך - בחירת התגליות הגדולות בתחומי המדע השונים

נזכרתי היום במאמר כשחיפשתי מסמך שהכנתי כמה חודשים מאוחר יותר ובו רשימת התגליות הפיזיקליות העתידיות, שלפי הערכתי עשויות להתגלות במהלך המאה ה-21. על כך בפוסט הבא.

הכדורסל שהגיע רחוק

2010-05-07T03:40:00.019+03:00

טכנוראש היא אחת מתחרויות המדע המקוריות, המאתגרות והמשעשעות שיש לנו בישראל. השנה נדרשו המתמודדים לבנות מתקן שיחובר למטוטלת גדולה. המטוטלת עשויה מחבל באורך של 10 מטרים, וקצה החבל מגיע לגובה של מטר וחצי מעל פני הקרקע כשהמטוטלת נמצאת במצב אנכי. כל מתמודד מחבר את המתקן שבנה אל החבל של המטוטלת באמצעות טבעת וחוט ומביא את המטוטלת לזווית של 30 מעלות יחסית לאנך. זוהי נקודת שיא הגובה של המטוטלת. המתמודד משחרר את המתקן המחובר למטוטלת מנקודת שיא הגובה, והחוט המחבר את המתקן אל המטוטלת משתחרר כשהמטוטלת מגיעה למצב אנכי, כלומר במצב של גובה מינימלי יחסית לקרקע ומהירות אופקית מקסימלית. המתקן ינוע זמן מה באוויר, ואחר כך הוא חייב לנוע לפחות מטר וחצי על פני הקרקע. המנצח הוא זה שהמתקן שלו מגיע למרחק המקסימלי מהמטוטלת.

הסרטון הבא מראה אנימציה של המטוטלת ששימשה את המתחרים:

אנסה לנתח את ביצועי המתקן הזוכה, אך לפני כן סרטון שמסכם את התחרות:

מתקן המבוסס על כדור או גלגלים הוא בחירה הגיונית, משום שחפץ עגול יכול לנוע על פני הקרקע למרחק גדול יחסית. הסיבה לכך היא שגלגל אידאלי לא מאבד אנרגיה כתוצאה מחיכוך, כל עוד הוא מתגלגל ואינו מחליק. אומנם, קיימת התנגדות לגלגול, הנובעת מכך שהגלגל עובר דפורמציה מסוימת בעת המגע עם הקרקע והוא כבר אינו עיגול מושלם, אך התנגדות זו קטנה בדרך כלל. לעתים גם הקרקע עוברת דפורמציה, למשל אם מדובר בקרקע לא קשיחה. גורם נוסף שיש לקחת בחשבון הוא שקרקע לא ישרה תגרום להתנגדות גבוהה יותר לגלגול. כפי שניתן לראות בסרטון, חלק גדול מהמתחרים אכן ניסו לבנות מתקן המבוסס על גלגלים או כדורים, כלומר הם הניחו שההתנגדות לגלגול קטנה מחיכוך רגיל.

לדעתי, בהתחשב בתנאי התחרות יש יתרון לכדור על פני גלגל ואפילו על פני זוג גלגלים. זאת משום שכדור ינחת בוודאות במצב שיאפשר לו להמשיך להתגלגל, ואילו מערכת המבוססת על גלגלים עלולה לנחות בזווית שתגרום לעצירה מיידית. המנצח, אלק ליסיאנסקי, אכן בחר בכדור, או ליתר דיוק בכדורסל. הרעיון שלו נהדר: הוא בנה מתקן שמקנה לכדורסל מהירות סיבובית בנוסף למהירות הקווית שהוא מקבל מהמטוטלת. הכדורסל של אלק הגיע למרחק של כמעט 42 מטרים מהמטוטלת - הישג מרשים שהקנה לו את המקום הראשון ביתרון של 5 מטרים על פני המקום השני.

המתקן של אלק מזכיר את משחק היו-יו שמקבל מהירות סיבובית כשמשחררים אותו מהיד. למתקן כזה שני יתרונות מרכזיים: הוא מאפשר גלגול במהירות אופטימלית כשהכדור מתייצב על הקרקע, והוא מקנה לכדור יציבות גירוסקופית. יציבות גירוסקופית היא הנטייה של עצם שמסתובב במהירות גדולה לשמור על ציר הסיבוב, ובמקרה שלנו להמשיך להתגלגל בקו ישר קדימה מבלי לסטות לכיוון הדשא.

אני חוזר ליתרון הראשון של המתקן הזוכה. אם רדיוס הכדור הוא r מטרים ומהירותו הסיבובית היא w (ביחידות של רדיאנים לשנייה), אזי מהירותו הקווית (ביחידות של מטרים לשנייה) היא: v=wr. אם המתקן בנוי בצורה אופטימלית, המהירות הסיבובית והמהירות הקווית של הכדורסל בעת הנחיתה על הקרקע יתאימו לנוסחה זו. אחרת, תתרחש בשלב הראשון החלקה, הגוררת איבוד אנרגיה, עד שהכדור יגיע למצב שבו הנוסחה מתקיימת. במילים אחרות, כדור שמסתובב מהר מדי יאבד אנרגיה בצורת האטת מהירות הסיבוב, ואילו כדור שמסתובב לאט מדי יאבד אנרגיה בצורת האטת המהירות הקווית.

נקודה מעניינת נוספת היא הבחירה בכדורסל. כדורסל הוא כדור אלסטי שקופץ לפני שהוא מתחיל להתגלגל. היות שההתנגשות אינה אלסטית לחלוטין, כל קפיצה גורמת להפסד אנרגיה. מצד שני, במקרה הנוכחי יש יתרון לקפיצה על פני גלגול, משום שהמשטח עשוי ממרצפות, והרי משטח לא אחיד גורם לאיבודי אנרגיה בעת גלגול. בסופו של דבר הכדור מפסיק לקפוץ ומתחיל להתגלגל. אני מתאר לעצמי שאם המשטח היה ישר לגמרי, ללא מהמורות, עדיף היה להשתמש בכדור פחות אלסטי שיתחיל להתגלגל עם המגע הראשוני שלו בקרקע.

נקודה אחרונה שחשבתי עליה אחרי שראיתי את המתקן המנצח: עדיף היה, לדעתי, להשתמש בכדור בעל מומנט אינרציה קטן יותר, כלומר כדור שהמסה שלו מרוכזת במרכז, ולא על פני ההיקף כמו בכדורסל. גוף בעל מומנט אינרציה נמוך יותר נע מהר יותר, משום שמרבית האנרגיה הפוטנציאלית ההתחלתית הופכת לאנרגיה קינטית קווית ולא לאנרגיה קינטית סיבובית. זו הסיבה לכך שגליל מלא נע מהר יותר במורד מגליל חלול (בקישור ניתן לראות את החישוב במקרה של גליל).

כעת, עוד משהו נחמד לסיום. הזכרתי את משחק היו-יו. המתקן הזוכה של אלק פועל בצורה דומה למה שקורה בתרגיל walk the dog - תרגיל בסיסי לחובבי היו-יו:

ראיון עם רוני עתידיה זוכת פיימלאב 2010

2010-05-06T16:39:00.004+03:00

שלחתי לרוני כמה שאלות במייל. הנה השאלות והתשובות.

רוני, אנא הציגי את עצמך וספרי לנו איך הגעת לנושא שבחרת לדבר עליו בגמר (מירוץ החימוש האבולוציוני בין טורפים ונטרפים).

שמי רוני עתידיה, ואני סטודנטית לתואר שני בזואולוגיה, באוניברסיטת תל אביב.
המעבדה בה אני עובדת עוסקת בהתנהגות בעלי חיים, בעיקר מנקודת מבט אבולוציונית. כך הגעתי לדבר על "עקרון המלכה האדומה", שהוא עיקרון אבולוציוני שבאמת מושתת על המרוץ של עליסה והמלכה האדומה בארץ המראה.
כיוון שייקח לי הרבה יותר משלוש דקות לנסח בקצרה את מה שאמרתי, אני פשוט אשמח שמי שמעוניין יציץ בהרצאה שתועלה ליו-טיוב ממש בקרוב, או לפחות ככה אמרו לי. גם אני סקרנית לראות את זה...
חוצמזה, הרבה יותר מעניין לראות את כל הדברים האלה מקרוב ולכן אני מזמינה בחום לבקר במוזיאון המדע בירושלים, שם עבדתי שנים רבות, וגם בגן הזואולוגי של אוניברסיטת תל אביב, שם אני עובדת כיום (בגן הזואולוגי צריך לתאם סיור/הדרכה דרך "קמפוס-טבע" http://campusteva.tau.ac.il/campus/ ).

איך גיבשת את ההרצאה? ספרי לנו קצת על הגמר עצמו.

ההכנות לתחרות, ובכלל כל מה שהיה כרוך בה, היו התנסות ממש נחמדה. למעשה זו הייתה עבודה הרבה יותר קשה ממה שציפיתי. להצליח להעביר נושא בשלוש דקות, באופן שיהיה מספיק ברור וכמובן שידבר לקהל ויהיה משעשע (לכולם, כולל לי...) - זה אתגר רציני. באמת שחשבתי על כל מילה. קצת (טוב, הרבה) שיגעתי כל מיני אנשים סביבי תוך כדי, אבל בסוף כולנו עמדנו בכך בגבורה, והיה באמת מאוד כיף. הכי נהניתי להתאמן עם חבריי, לקבל עצות ושיפורים, ולראות את כל מי שהגיע להיות קהל בתחרות עצמה. היו הרצאות מעולות. לרובן הקשבתי בריכוז, אבל מודה שאיפשהו נדדו מחשבותיי ל"האם אני זוכרת מה אני רוצה להגיד?" או "רגע, שוב, מה משפט הפתיחה שלי?" או סתם התרכזתי בלנשום בקצב נורמלי...

מהי לפי דעתך הדרך לקרב את הציבור למדע?

אני חושבת שהתחרות משיגה את מטרתה, אבל לצערי בקנה מידה קטן ממה שאולי היה ניתן. זה באמת אירוע חוויתי גם למשתתפים וגם לצופים, אבל משום מה הוא אינו מגיע לידיעתו של קהל מאוד רחב. אני מקווה שעם השנים זה ילך ויצבור תאוצה... אבל בלי להישאר במקום :)

גמר פיימלאב 2010

2010-05-06T11:37:00.005+03:00

לצערי לא יכולתי להגיע לגמר פיימלאב עקב אילוצי עבודה ולכן אני מפנה אתכם לידיעה אודות התוצאות באתר הידען של אבי בליזובסקי. הזוכה בתחרות השנה היא רוני עתידיה שדיברה על מירוץ החימוש האבולוציוני בין טורפים ונטרפים. למקום השני והשלישי הגיעו יאיר בן חורין ובן הורוביץ. תיאור מפורט של הרצאות הגמר ניתן למצוא בידיעה של אבי.

זו גם הזדמנות טובה עבורי להגיד מילה טובה לאבי בליזובסקי שמלווה את אירועי המדע בארץ ובעולם במשך שנים רבות ומביא באתר שלו ידיעות, דעות וסיקורים מהשטח. כל הכבוד!

עדכון: ההרצאות של רוני עתידיה ושל יאיר בן חורין מופיעות כעת באתר ynet - "מה הקשר בין אבולוציה לעליזה בארץ הפלאות?", ידיעה של שי זמיר.

הטלפון הנייד של העתיד

2010-05-02T03:22:00.008+03:00

תוצאות מחקר מעניין אודות החשיבות של הטלפון הנייד בחיי בני הנוער מתפרסם בבלוג תנועת הנוער של עומר קפלן. באופן לא מפתיע, המחקר מראה שהטלפון הנייד הוא גורם חשוב ומרכזי בחיי הנערים האמריקאים שהשתתפו בסקר. אני משער שהמצב בארץ דומה. אני זוכר שיחה מעניינת עם מורה שהסביר לי איך התלמידים בוחנים אותו לפי סמלי הסטטוס, ובראשם הטלפון הנייד שלו, ואני זוכר פעם אחרת כשתלמיד ששמע הרצאה שלי נדהם לראות אותי מוציא מהכיס (אחרי השיעור) טלפון נייד מדגם מיושן. הבחור ממש רדף אחרי והתעקש לראות את "המוצג הפרהיסטורי" (שהיה בערך בן חמש שנים בסך הכל).

כבר כתבתי על כך שמערכת החינוך חייבת להבין ולהכיר את המצב החדש ואת בני הנוער של היום, שעולם המושגים שלהם שונה מאוד מעולם המושגים של המורים. רק כך ניתן יהיה להגיע אליהם ולזכות בהקשבה במהלך השיעורים. החוכמה היא להבין שהטלפון הנייד נמצא ויישאר כאן, ואולי אפילו לחפש דרכים להשתמש בו על מנת לזכות בקשב ובעניין. אני, למשל, משלב את הטלפון הנייד בהדגמות שונות. הדגמה נחמדה שכזו היא בדיקת הקיטוב של האור שיוצא מטלפון בעל מסך LCD באמצעות מקטב. ארחיב על כך בפעם אחרת. כעת אני רוצה לגעת בנקודה שונה ולנסות את כוחי בעתידנות.

אני רוצה לעשות משחק ניחושים של "איך ייראה הטלפון הנייד בעוד עשר שנים?", ואתם מוזמנים לעזור לי. אז הנה הניחושים שלי - טלפון העתיד יכלול:

אמצעים לשימוש אישי במדיה דיגיטלית. למשל: חיבור פשוט למשקפי וידאו שיסופקו עם הטלפון, אוזניות קטנות יותר.
GPS עם יכולת הכוונה ידידותית בעזרת מפות, צילומי רחובות, צילומי לוויין וצילומי אוויר.
חיבור לטלוויזיה בלוויין.
חיבור ישיר ומהיר לאתרים ספציפיים באינטרנט על מנת להוריד קבצים ביעילות, למשל אתרי שיתוף קבצים. בצורה זו ניתן יהיה להוריד שיר באופן כמעט מיידי, כמה שניות אחרי שחשבנו שיהיה נחמד לשמוע את השיר הזה.
אפליקציות חברתיות חדשות בסגנון פייסבוק. אני מנחש שיפותחו רשתות חברתיות שיפעלו בעיקר או רק בטלפונים ניידים. הן יהיו דיסקרטיות יותר ויאפשרו נוחות רבה יותר בשיתוף חוויות וקבצים עם חברים. יכול להיות שיהיה גם אתר שיהיה ניתן לגשת אליו מהאינטרנט הרגיל, אבל לב המערכת יהיה בטלפונים הניידים.
מערכת לאיתור טלפונים של חברים/ילדים על מנת לדעת היכן הם נמצאים בכל רגע נתון. למרות הבעייתיות הנובעת מכך, אני חושב שיש דרישה של הורים שרוצים לדעת איפה הילדים ושחברים או בני זוג יסכימו לוותר על הפרטיות ולגלות באופן אוטומטי את מקום הימצאם במקרים מסוימים.
שליטה באמצעות קול על כל פעולות המכשיר.
יצירת הודעות קול והודעות וידאו ממוחשבות שאותן ניתן לשלוח ללקוחות אחרים. למשל, יצירת סרטון אנימציה מצחיק בטלפון עצמו בעזרת הוראות פשוטות, או הודעה קולית ממוחשבת כשרוצים להודיע שמתעכבים.
יצירת רינגטונים על ידי הלקוח באמצעים פשוטים, כלומר המכשיר ינחש מה הלקוח רוצה וינסה להתאים לו מנגינה חדשה.
שימוש בחומרים גמישים בגוף הטלפון יאפשרו עיצוב אישי של הצורה החיצונית.
מערכת שמאתרת סימני מצוקה רפואיים אצל הלקוח ומדווחת על כך ישירות לשירותי הרפואה המהירה.
יכולת זיהוי ותשלום כמו של כרטיס אשראי.

והנה מה שנוקיה חושבים על טלפון העתיד:

מה שבטוח: סקר שייערך בעוד עשר שנים יראה שבני הנוער לא רואים את עצמם בלי טלפון הכולל את כל החידושים האחרונים...

משתתפי גמר פיימלאב 2010

2010-04-30T16:43:00.012+03:00

פניתי למשתתפי גמר תחרות פיימלאב ישראל 2010 וביקשתי מהם לספר קצת על עצמם ועל הדרך שבה הם מתכוננים לגמר. הנה התשובות שקיבלתי.

קוראים לי קרין ארדון דרייר, אני בת 31 ואני דוקטורנטית באוניברסיטת תל אביב בחוג לגיאופיזיקה ומדעים פלנטריים ובבית הספר ללימודי סביבה על שם פורטר. אני עוסקת במטאורולוגיה, בתחום של גרעיני קרח – אלה בעצם החלקיקים שבזכותם יש קרח בעננים וגם גשם.

הרצאת חצי הגמר שלי עסקה בהשפעה של זיהום אוויר על כמות הגשם. יש המון מחקרים שמראים שבעננים חמים ללא קרח זיהום האוויר גורם להיווצרות כמות גשם קטנה יותר. המשפחה, החברים והמנחה שלי היו מאוד שמחים לשמוע שעליתי לגמר. האמת שהיו לי חששות להגיע בכלל למוקדמות. ראיתי את ההרצאות באינטרנט וחשבתי את מי מעניין מה שאני חוקרת...

לגמר אני מתכוננת בקריאה של חומר מדעי נוסף ובניסיון להתגבר על פרפרי הבטן. אני מניחה שאם אזכה, אשתדל לייצג בכבוד את המדינה ואת המוסד שממנו אני מגיעה. אם לא אזכה, לא נורא, זו הייתה חווייה והסדנה לימדה אותי הרבה. בכל אופן, אני לא חושבת שהתוכניות העתידיות שלי ישתנו בין אם אזכה או לא אזכה. בנימה אישית – חבל שאין מודעות בארץ לתחרות הזו. המון סטודנטים מהאוניברסיטה שלי בכלל לא ידעו עליה.

המתחרה השני הוא אופיר רייך. נושא ההרצאה שלו בשלב חצי הגמר היה תורת רמזי: איים של סדר (או "מה אני אומר לאמא שלי כשהיא אומרת שהחדר שלי הוא בלאגן מוחלט"). הוא מספר שהמשפחה שלו לא הייתה מעורבת בעובדה שיש שלבים וגמר וכאלה, אז התגובה כשהוא עלה לגמר הייתה פושרת יחסית. "הם עדיין לא מאד מעורבים בנבכי התחרות", הוא אומר.

לשאלתי לגבי הדרך שבה הוא מתכונן לגמר עונה אופיר:

הכי חשוב לבחור נושא טוב. שברתי את הראש, דיברתי עם כל מי שאני מכיר בתחומי ואני מעריך את דעתו, וחיפשתי בנרות נושא טוב להרצאה. צריך שההרצאה תהיה על נושא לא חרוש, פשוטה מספיק בשביל הקהל הרחב ועם עומק כך שהקהל ירגיש שהוא למד משהו כללי וחשוב.

בתשובה לשאלה האחרונה שלי "מה תעשה אם לא תזכה?", אומר אופיר:

מה השאלה הזו? התחרות הזו היא לא כל חיי, למעשה חלק יחסית קטן. אמשיך בחיי הרגילים ואזכור את הזיכרון הנחמד. אולי גם אשתלב בקבוצת בוגרי פיימלאב שמרצה על נושאים מדעיים לילדים ונוער ברחבי הארץ. נראה...

יאיר בן חורין מגיע לתחרות מירושלים. יש לו תואר ראשון בפיזיקה ופילוסופיה מהאוניברסיטה העברית, והוא מדריך במוזיאון המדע בירושלים. בחצי הגמר ענה יאיר על השאלה "מדוע אנשים נופלים באוטובוס?! על כוחות מדומים ועקרון ד'אלמבר".

כיצד אתה מתכונן לגמר?

אני מחפש את השעון שבו 3 דקות זה הכי הרבה זמן...

ומה תעשה אם לא תזכה?

אפסיק לעבוד על המבטא הבריטי שלי... אבל ברצינות: אמשיך לעשות את מה שאני אוהב - להדריך; לחשוף אנשים למדע, ללמד אותם דברים מעניינים ולהראות להם שזה יכול להיות כיף גדול.

שאר המתחרים הם גיא רוזנצווייג, עודד שפיר, בן הורוביץ, אירה צ'רקס, רוני עתידיה וחנה ארצי.

פיימלאב ישראל 2010

2010-04-30T03:09:00.004+03:00

פיימלאב (Famelab) היא תחרות של הרצאות מדעיות קצרות שנערכת בישראל זו השנה הרביעית. הרעיון הוא להעביר נושא מדעי בשלוש דקות בלבד. משימה די מסובכת, למען האמת. הגמר יתקיים בשבוע הבא - יום רביעי, 5 במאי, 7 בערב, בחמד"ע בתל אביב. מי שרוצה להגיע ולצפות צריך להירשם באתר התחרות.

אני השתתפתי בגמר הראשון שנערך ב-2007, וכל העניין היה עבורי חווייה נהדרת. השתתפתי בחצי גמר בן שני שלבים במכון ויצמן, הופעתי בתכנית הבוקר של ערוץ 2, נטלתי חלק בסדנה מרתקת בת יומיים בנושא פעילויות מדע לקהל הרחב ושיפור היכולת הרטורית, וכמובן - הגמר עצמו. לא זכיתי, אבל נהניתי מאוד.

אורי אביב, ממארגני התחרות, כתב לי את הדברים הבאים:

מטרת תחרות פיימלאב היא להעניק למדענים צעירים (בעיקר מכוון למאסטרנטים ודוקטורנטים) כישורי תקשורת ומדיה, כמו: עמידה מול קהל, בניית חומרים להעברה לציבור הרחב ועבודה מול התקשורת. העניין העקרוני יותר הוא בהבהרת והטמעת חשיבות השיח בין המדע לציבור אצל המדענים המשתתפים, וחשיבות היכולת של מדענים לפשט רעיונות ולהעביר אותם לקהל רחב, ישירות או דרך התקשורת.

המובילה העולמית בתחום התקשורת המדעית היא בריטניה. בעקבות משבר אמון חמור במדע, שנבע ממקרי מוות ממחלת הפרה המשוגעת בתחילת שנות התשעים, נבחרי הציבור הבריטיים החליטו בצורה יזומה ואגרסיבית להעלות את אמון הציבור במדע, ככוח מניע וחיובי בחברה. ניזומו הרבה מאוד תכניות ציבוריות בנוגע למדע – מפגשים עם מדענים בבתי קפה ובפאבים ("Café Scientifique"), כנסים, פסטיבלים וגם התחרות הזו, שניזומה מתוך אחד מפסטיבלי המדע הגדולים בבריטניה, פסטיבל המדע של צ'לטנהאם.

מספר נושאים לדיון בהקשר הזה הם מצב האוריינות המדעית בישראל בכלל, ובפרט התמיכה הציבורית במיזמים מדעיים (עד כמה הציבור בישראל בוטח במדע כגורם חיובי בחייו), ונושא חשוב לא פחות – היעדרה של כתיבה מדעית בעיתונות ובתקשורת היומית. כך למשל, בכנס שנתי בינלאומי לתקשורת מדעית שמתקיים בבריטניה, אליו מוזמנים כ-700 כתבי מדע רשומים מכל העולם, לא נשלח ולו נציג ישראלי מטעם עיתון ישראלי אחד מאז ומעולם. לעומת זאת, כדוגמה, תא כתבי המדע המצרי מונה 16 עיתונאים במשרה מלאה...

קיבלתי מאורי את שמות תשעת המרצים שעלו לגמר השנה. אכתוב עליהם בפוסט הבא.

זיקוקים ומהירות הקול

2010-04-30T00:53:00.004+03:00

נדמה לי שלא שמתי לב לזה עד ליום העצמאות האחרון: רואים את הזיקוק מתפוצץ לפני ששומעים את הפיצוץ. לטובת מי שלא מכיר את התופעה או שלא יודע את ההסבר אני מביא כאן פוסט קצר על שיטה פשוטה למדוד את מהירות הקול.

העניין באמת פשוט. מהירות האור היא גבוהה מאוד - 300 אלף ק"מ לשנייה, ואילו מהירות הקול הרבה יותר נמוכה. נניח שאנו מרוחקים כמה מאות מטרים מהזיקוק המתפוצץ באוויר. הזמן שייקח לאור להגיע אלינו אפסי, ואילו הקול, האטי יותר, מגיע אלינו אחרי שניות ספורות. באמצעות הקשר הפשוט בין מרחק, זמן ומהירות (מרחק שווה לזמן כפול מהירות) ניתן להסיק שהמרחק ממקום הפיצוץ שווה בערך לזמן שעובר מהרגע שרואים את הפיצוץ עד לרגע ששומעים אותו כפול מהירות הקול.

השנה ראיתי מופע זיקוקים נחמד מאוד, ממש מהבית. אני גר בליבנה, יישוב קטן ומקסים, והבית שלי מרוחק בערך 300 מטר ממרכז היישוב. הילדים נרדמו בשעה מוקדמת, אז יצא שאני וג'ודי ראינו את המופע מהגינה. המדידות שלי עם שעון עצר הראו הפרש של שנייה בערך בין רגע הפיצוץ הנראה בעין לבין הבום הנשמע. המסקנה הייתה שמהירות הקול היא בסדר גודל של 300 מטר לשנייה, לא רחוק מהערך המדויק שעומד על כ-340 מטר לשנייה (תלוי בטמפרטורה).

חישוב דומה ניתן ליישם בסופת ברקים: אנו רואים את הברק לפני הרעם, ובהנחה שהברק מגיע לעיניים שלנו תוך זמן אפסי, ניתן לחשב את המרחק אל הברק כמכפלת מהירות הקול בזמן שעובר מהרגע שמופיע הברק עד לרגע שנשמע הרעם. בכל סופת ברקים אני עושה את המדידות האלו, והשיא שלי הוא הפרש של כחצי שנייה בין הברק לרעם, כלומר הייתי מרוחק פחות ממאתיים מטר ממקום פגיעת הברק, שאותו אכן ראיתי פוגע בקרקע בערך במרחק כזה ממני.

שני בלוגים מדעיים שאני מאוד אוהב

2010-04-10T23:21:00.005+03:00

והפעם המלצה על שני בלוגים שאני עוקב אחריהם כבר זמן רב.

הראשון הוא הבלוג של לוטם מדע וחיות אחרות. לוטם כותבת בעיקר על ביולוגיה וסוקרת מחקרים מעניינים, בהם מחקרים חדשים "ישר מהתנור". אני יודע שזה לא קל למצוא את המחקרים המעניינים מתוך מאות המחקרים שמתפרסמים מדי שבוע, והיא עושה את זה בצורה מעולה כך שכל פוסט מעניין ומלהיב.

הבלוג השני הוא מדע ושאר רוח של אורן פרבר. אורן כותב על מדע מהיבטים שונים ומעשיר את הפוסטים גם בידע הרב שיש לו בתחומים אחרים, כמו קולנוע, קומיקס ועוד. קריאה של פוסט חדש שלו ממש עושה לי את היום.

בנוסף, אני רוצה להפנות את הקוראים לאתר של מוזיאון המדע בירושלים שמלקט כתבות ופוסטים על מדע ממקורות שונים ומציג אותם בדף מדע מעודכן באינטרנט.

המפגש שלי עם ההומיאופתיה

2010-04-09T03:18:00.008+03:00

יוסי לוי מעלה לבלוג "נסיכת המדעים" קישורים לפוסטים ישנים שלו ולכתבות אודות הומיאופתיה. לא קראתי את הכול, אבל ממה שקראתי - החכמתי. הנקודה הבולטת שעולה מטיעוני המתנגדים להומיאופתיה, וגם מטיעוני התומכים בה, היא שלא מובן איך זה עובד. צריך לומר שיש גם תרופות רגילות שמנגנון הפעולה שלהן לא מובן די צורכו בשלב הראשון, אבל מדע הרפואה עושה מאמצים להבין את מנגנון הפעולה, וזו מטרה ראשית של חוקרים רבים. בשלב הבא ניתן לפתח תרופות יעילות יותר שמבוססות על הבנת המנגנון. כך למשל, המחקר של עדה יונת על מבנה הריבוזום, איפשר הבנה מעמיקה של פעולת אנטיביוטיקות שתוקפות ריבוזומים של חיידקים ופיתוח אנטיביוטיקות חדשות ויעילות יותר. אוסיף ואומר שכיום ללא הבנה של מנגנון הפעולה עדיף, לדעתי, לא לאשר תרופה לשימוש. האם יש הומיאופתים שמנסים להבין את אופן הפעולה של התכשירים שהם מציעים? אינני יודע.

תרופות הומיאופתיות מבוססות על חומרים שבריכוז גבוה גורמים לסימפטומים דומים לאלו שמאפיינים את המחלה ואשר נמהלים באופן כזה שהריכוז שלהם בתכשיר כבר אינו מסוכן. אבל האם זה מרפא? על פניו תכשירים שלא מכילים חומר בכמות שיכולה לרפא אינם אמורים לרפא. מכאן שיכולת הריפוי המיוחסת להם חייבת לנבוע מהשפעה פסיכולוגית, כלומר מכך שהחולה מאמין שהוא נוטל תרופה שמרפאת אותו. העובדה שהאינטראקציה בין המטופל למטפל נחשבת למרכיב מרכזי בטיפול ההומיאופתי רק מחזקת את הטענה הזו.

הטוענים כנגד ההומיאופתיה אומרים שהיא אינה שונה מאפקט פלצבו שלפיו תרופה שלא מכילה בכלל חומר מרפא משפיעה לטובה על מצבו של החולה. לדעתי תוצאות חיוביות של טיפול הומיאופתי ושל אפקט פלצבו (אם הוא נכון) רק מוכיחות שלגוף יש יכולת גבוהה לרפא את עצמו. אני זוכר מקרים שבהם הבנתי שהרופא רושם לי תרופה מיותרת והעדפתי לא לקחת אותה, אלא להמתין שהגוף יתגבר בעצמו על המחלה. אין כאן עניין של כוחות ריפוי נסתרים או ריפוי באמצעות כוח רצון עז, אלא תהליכים רגילים שבעזרתם הגוף מצליח להתמודד עם מחלות קלות. בתור אבא לילדים קטנים כבר נכוויתי עם אנטיביוטיקות מיותרות שניתנו למחלות נגיפיות - תרופות שהיו מיותרות לחלוטין. היום אני כבר מזהה מיד מחלות נגיפיות קלות ולא טורח לקחת את הילדים לרופא כשמובן לי במה מדובר. במילים אחרות, אני לא לקוח טוב של תעשיית התרופות, קל וחומר שאינני מתכוון לבזבז גרוש על תרופות הומיאופתיות, שיכולת הריפוי שלהן כלל לא ברורה. אבל פעם עשיתי טעות.

לא נעים להודות, אבל אז, לפני שמונה שנים בערך, לא ידעתי מה זה הומיאופתיה. יש לי מחלת נסיעה, ועל מנת לא להרגיש בחילה בטיסה אני משתמש בגלולות טרבמין, תרופה ללא מרשם רופא שאני מכיר אותה היטב מזה שנים רבות. נכנסתי לבית המרקחת לקנות חפיסת גלולות טרבמין והרוקח ניסה להציע תחליף. הוא שאל אם אני מאמין בהומיאופתיה. התבלבלתי וחשבתי שמדובר בתרופות המבוססות על צמחי מרפא - נושא שמעניין אותי. התעניינתי בתכשיר, ולמרות המחיר היקר רכשתי אותו. אני לא רוצה לפרט על אי הנעימות שנגרמה לי בטיסה בגלל התכשיר ההומיאופתי. בואו נאמר שלא רק שהוא לא עזר למנוע את הבחילה, אלא הטעם הדוחה שלו גרם לי להרגשת בחילה עוד לפני שהמטוס המריא. כשחזרתי ביררתי מיד מה זה הומיאופתיה. כשהבנתי במה מדובר כעסתי בעיקר על עצמי ועל כך שבזבזתי כמה עשרות שקלים על התכשיר המגעיל והלא מועיל. אני לא רואה את עצמי כלוחם נגד הומיאופתיה, אבל באופן אישי זה נראה לי כאמצעי לבזבוז כסף ללא תמורה.

מנוע החיפוש שהייתי רוצה לראות

2010-04-02T03:34:00.004+03:00

יש לי בעיה עם גוגל. הוא מנוע חיפוש טוב, הכי טוב שאני מכיר, אבל עבורי הוא ממש לא מספק. בסופו של דבר אני מוצא את מה שאני צריך (כמעט תמיד), אבל זה לוקח יותר מדי זמן. צריך להודות שמנועי חיפוש אחרים שניסיתי בעבר אכזבו אותי משום שהם מפספסים אתרים חשובים, וגם הכלים שהם מספקים פחות טובים מאלו של גוגל (למשל האפשרות לחפש בתוך אתר ספציפי). אני רוצה לסייג את עצמי, משום שיש שיפור גם במנועי החיפוש המתחרים לגוגל, כמו למשל Ask.com.

לדעתי, הבעיה העיקרית של גוגל היא זו: יש לו הטייה לטובת אתרים פופולריים, וכך הוא מפספס מאמרים איכותיים שמכילים מידע רב-ערך, אך לרוע מזלם הם נמצאים באתרים פחות פופולריים. זו לא הטייה מכוונת לדעתי, אלא היא נובעת משיטת הדירוג של האתרים על פי גוגל - PageRank. על אף שאני לא מכיר את כל הפרטים של השיטה (וזה כמובן סוד מסחרי שמור), אני רואה שאתרים מסוימים זוכים לעדיפות גם אם המידע שאני מחפש מוזכר שם בצורה לא ידידותית או שגויה. הדוגמה הכי טובה היא ויקיפדיה, שכמעט תמיד תופיע בין הראשונים, גם אם המאמר הספציפי גרוע. הדבר נובע מהפופולריות הרבה שיש לאתר הוויקיפדיה כולו, בלי קשר למאמר הנדון.

אני מתגבר על הבעיה הזו באופן חלקי בשתי שיטות: היכרות טובה עם אתרים רבים וחיפוש בעזרת מספר גדול של מילות חיפוש שיכוונו אותי לאתרים הרצויים לי. כך למשל, אני מכיר את ויקיפדיה היטב כי כתבתי עבורה מאמרים בעבר, וההיכרות הזו נתנה לי כלים להעריך את איכותו של כל מאמר, אבל זה לוקח זמן. בנוסף, אני מכיר את האנציקלופדיות המובילות, את המילונים הטובים ואת הבלוגים המדעיים העיקריים באנגלית ובעברית והרבה פעמים אני מעדיף לחפש בתוך אתר שאני סומך עליו ולא לבצע חיפוש כללי. כשאני מבצע חיפוש כללי אני משקיע קצת מחשבה בבחירת מילות החיפוש ובשימוש בגרשיים שנועדו לחפש צירוף מילים. עדיף להיות כמה שיותר ספציפי, משום שאז יש סיכוי טוב יותר שהמידע הרלוונטי ביותר יופיע בין החיפושים המובילים. שיטה נוספת היא חיפוש של תמונות שלפעמים מכוונות אותי טוב יותר למה שאני רוצה או חיפוש בעזרת Scholar שמוביל בעיקר למאמרים אקדמיים.

איזה מנוע חיפוש הייתי רוצה לראות? קודם כל שיהיו לו את כל הכלים של גוגל וכלים נוספים, כמו חיפוש במילונים בלבד ובאנציקלופדיות בלבד, חיפוש ברשימת אתרים מוגדרים מראש (למשל הסימניות שלי), חיפוש בקורסים של אוניברסיטאות, חיפוש בין תרגילים שניתנו כשיעורי בית, חיפוש באתרים של מדענים מתחום מסוים, חיפוש באתרי ספריות, חיפוש מתכונים, חיפוש מילות שירים, חיפוש ביצועי שירים ועוד. אני מאמין שניתן להשיג את כל זה בעזרת קטלוג מתאים של האתרים. בעצם צריך לעשות קטלוג של כל דף בכל אתר משום שהרבה אתרים מכילים דפים מתחומי עניין שונים. במקביל הייתי רוצה שתוצאות החיפוש ימויינו בין הקטגוריות השונות (אנציקלופדיות, מילונים, אתרים חברתיים וכו) כברירת מחדל, ושלא יופיע לי סלט של סרטונים עם שירים, הגדרות מילוניות, מאמרים מדעיים ומתכונים בכל פעם שאני מבצע חיפוש.

בנוסף, הייתי רוצה שהמנוע יהיה חכם יותר וידע לכוון אותי למאמר טוב באתר זניח, אך ימנע מלכוון אותי למאמר גרוע באתר מוביל. אני מתאר לעצמי שזו משימה קשה יותר, אבל אני לא חושב שהיא בלתי אפשרית. אני מאמין שהדור הבא של מנועי החיפוש יהיה חכם יותר, משום שגוגל הפיקה כמעט את המקסימום מאלגוריתם לא חכם, המבוסס בעיקר על פופולריות ועל קישוריות.

פעולת החיסור

2010-03-24T01:50:00.006+02:00

לא בטוח שלמדתי את זה או שפשוט שכחתי והילדים הגדולים שלי הצליחו להזכיר לי - פעולת החיסור היא אחד הנושאים המסובכים ביותר עבור התלמידים בכיתות הנמוכות. הסיבה לכך היא שמגוון גדול של סוגי בעיות ניתן לפתור בעזרת חיסור, וההבנה שאין התאמה בין פעולת החיסור לסוג אחד בלבד של בעיות היא מסובכת. לכן, עבור כל סוג של בעיות כאלו צריך להסביר למה הוא מוביל לחיסור ולהדגיש מיהו המחוסר בבעיה ומיהו המחסר. החישוב עצמו הוא החלק הקל יותר.
עשיתי לי רשימה של כמה סוגי בעיות שכולן מובילות לחיסור:

גריעה - נתונה כמות של עצמים ולוקחים ממנה מספר עצמים. כמה נשאר?
הפרדה - נתונה קבוצה של עצמים שמתוכה חלק הם עצמים מסוג אחד. כמה עצמים בקבוצה הם מהסוג השני?
השוואה - בכמה קבוצת עצמים אחת גדולה/קטנה מהשנייה?
השוואת נפח או משקל - בכמה הנפח/המשקל של עצם אחד גדול/קטן מזה של עצם אחר?
תנועה אחורה - הולכים דרך מסוימת בכיוון אחד ואז חוזרים מרחק מסוים אחורה. באיזה מרחק מנקודת ההתחלה אנחנו נמצאים?
ירידה - עלינו לקומה מסוימת ואז ירדנו מספר קומות. באיזו קומה אנחנו עכשיו?
הפרש מרחקים - מהו הפרש המרחקים בין שתי נקודות שממוקמות לאורך הדרך? כמה קומות מפרידות בין קומה אחת לאחרת?
משך זמן - כמה זמן נמשכה פעולה שהתחילה בשעה מסוימת והסתיימה בשעה אחרת?
הפרש זמנים - מהו הפרש הזמנים בין שני שעונים המצביעים על שעות שונות? או בין שני זמנים שונים?
עודף - שילמנו סכום הגדול מערכו של המוצר. כמה עודף מגיע לנו?
פעולה הפוכה לחיבור - שימושי במשוואות אלגבריות.
חיבור של מספר שלילי.

אגב, ההתמודדות עם בעיות מחיי היומיום וההבנה שניתן לפתור אותן בעזרת חישובים חשבוניים היא לדעתי הבסיס של החינוך המתמטי הראשוני. חשוב שהבעיות יהיו מעולמו של הילד, ושיהיה בהן עניין עבורו, ומניסיוני - אם ניתן לשלב את הבעיה בפעילות כמו הצגה או משחק - זה יכול ממש להקל על קליטת החומר.

אני מתאר לעצמי שחלק מהקוראים של הפוסט הזה הם הורים שמנסים לעזור לילדים שלהם, ועבורם יש לי טיפ נוסף הקשור לחישוב עצמו: רצוי לתת לילדים אפשרות להתנסות עם ביצוע חיבור וחיסור בצורות שונות. למשל, ספירה עם אצבעות, ציור של עצמים, ציור של קווים, תנועה על ציר המספרים (מצויר על דף נייר או על גבי סרגל), שינון לוח החיבור, חיבור וחיסור בטור ואפילו מחשבון. בעיני, הענקת מגוון הכלים הללו לילד במהלך גן חובה וכיתה א' יכולים להשפיע על ההישגים במתמטיקה לאורך שנים רבות.

לקריאה נוספת בבלוג: על מתמטיקה, פיזיקה ופוליסמנטיות

מומלץ לקרוא גם את: המשמעויות השונות של החיסור ותרומתן לפיתוח החשיבה מאת תלמה גביש

על בקוגנים, גוגוסים וגוגואים

2010-03-23T17:22:00.011+02:00

מדהים באיזו מהירות מצליחים להחדיר אופנות חדשות אצל הילדים. לא הייתי מודע לכך עד לשנה זו, בה שני הילדים הגדולים שלי עלו לכיתה א'. בתחילת השנה הם השתגעו על הבקוגנים, מין צעצוע עגול עם מגנט שנפתח כשהמגנט נמשך למתכת. לא עברו יותר מכמה ימים מהרגע שבו שמעתי את המילה בקוגן לראשונה בחיי עד שהבנתי שלכל החברים בכיתה כבר יש אוסף של בקוגנים, והילדים שלי מרגישים מקופחים. מי שהצילה את המצב הייתה אמי שקנתה מיד חפיסת בקוגנים. הילדים זיהו את נקודת החולשה שלה והחלו לנהל איתה שיחות יומיומיות על בקוגנים.

היא לא כל כך עמדה בלחץ ואחרי חקירה מאומצת נודע לי שהיא עומדת לקנות כמות מסחרית של בקוגנים שתספיק לנו עד סוף בית הספר היסודי, לפחות. עצרתי אותה ברגע האחרון לפני שהיא יצאה מהבית לכיוון חנות הצעצועים. פשוט, הילדים הביאו הביתה קלפי סופר-גול עם תמונות של כדורגלנים ומיד הבנתי שהבקוגן כבר אאוט. הבקוגנים המסכנים מצאו את עצמם זרוקים בחדר. אחרי שבוע של לחץ כבד הייתה זו אשתי שנכנעה ונסעה לקנות חפיסת קלפי סופר-גול לכל ילד. בינתיים תכננתי לפרק את המגנט של אחד הבקוגנים השבורים לצורך הדגמות שאני מבצע, אבל הילדים תפסו אותי על חם והסבירו לי שאסור לי בשום פנים ואופן לפגוע בבקוגן, אפילו אם הוא שבור או חלילה מזויף.

בקוגן עם מגנט על קלף מיוחד שמכיל בתוכו משטח מתכתי

אמרתי לג'ודי לא לקנות יותר מחפיסה אחת וצדקתי. ראשית - הם הרוויחו המון קלפים מהחברים, ושנית - האופנה הזו נמשכה פחות מחודש, כפי שבוודאי ניחשתם. לצעצוע הבא כבר הייתי מוכן. "אבא תקנה לי גוגוסים". "אין בעיה, אם תתקדם עשרה עמודים בספר המתמטיקה תקבל חבילה של הדבר הזה שאמרת". חשבתי שזה היה תרגיל מתוחכם מצידי - הרי ממילא אצטרך לקנות אותם בסופו של דבר... אבל, בעצם, אולי הם אלו שעבדו עלי, כי הם ממילא אוהבים לפתור את התרגילים מהספר.

בכל אופן, את עשרת העמודים הם סיימו בצ'יק, והגיעה שעת התשלום. ג'ודי נסעה עם ראם ויחד הם קנו חבילת גוגוסים לכל אחד מהבנים. ראם עצמו נזכר שהוא פתר רק תשעה עמודים ולא הסכים לפתוח את החבילה עד שישבנו באותו ערב ופתרנו עמוד נוסף, ועוד כמה ליתר ביטחון. זו הייתה חווייה לראות אותם שמחים כל כך עם הגוגוסים. למחרת התעקש ראם ללמד אותי איך משחקים בזה. ניסיתי להתחמק, אבל עכשיו חופשת פסח ואין לאן לברוח, אז הסכמתי. מתברר שיש המון משחקי גוגוסים עם חוקים שונים ומשונים. מאוד חשובה ההכרזה בתחילת המשחק - לצירופים: "על אמת" ו"עם החזרות" יש משמעויות דקות שטרם הבנתי לעומק. אבל המשחקים עצמם נראו לי מוכרים - הם היו כמעט זהים למשחקי הגוגואים ששיחקתי בילדותי.

גוגוסים

"האם במקרה השם גוגוסים כל כך דומה לגוגואים?", שאלתי את עצמי. הילד לא הבין על מה אני מדבר, ואילו אני חשבתי על הימים שבהם המשחק הזה היה בחינם, וכל מה שהיה צריך זה לאכול משמשים. "בעוד חודשיים אני אביא לך משחק שאין לאף אחד בכיתה", אמרתי לראם והעיניים שלו נדלקו. עכשיו נשאר לחכות ולראות אם התוכנית הזדונית שלי להחזרת הגוגואים תצליח. מצד אחד הגוגואים נראים קצת מיושנים, אבל מצד שני האופנות הרי מתחלפות כל כך מהר, אז מי יודע?

גוגואים

קרדיט לתמונות:
onecrazyweasel ב-Flickr
WissensDürster בוויקישיתוף
Fir0002 בוויקישיתוף

טורניר הכספות 2010

2010-03-18T12:34:00.007+02:00

בשעה טובה הסתיים טורניר הכספות של מכון ויצמן. אני מביא כאן עדכון קצר למי שמתעניין ולא נכח אתמול בטקס הכרזת התוצאות.

במקום הראשון זכתה כספת מטורונטו שבקנדה בראשות ג'וש מרטו (Josh Martow). בכספת שתי חידות - בראשונה יש להאט נפילה של מגנט דרך גליל חלול באמצעות שימוש בחוק לנץ. הפורצים צריכים להציב מסביב לגליל הזה גליל של נייר אלומיניום. המגנט מייצר זרמי ערבולת באלומיניום, שבתורם מייצרים שדה מגנטי שמאט את נפילת המגנט. בחלק השני יש לבנות רובה גאוס ולהציב אותו במקום הנכון. אף אחד לא פרץ את הכספת הקנדית והם עצמם פרצו כמעט את כל הכספות שהם ראו. בנוסף לכך, הם זכו לציונים גבוהים מהקבוצות המתחרות. בקיצור, הם בלטו במרבית הקטגוריות.

הכספת של הקבוצה הזוכה מטורונטו. רואים בתצלום את החידה הראשונה המבוססת על חוק לנץ

צופים מתרשמים מהכספת של טורונטו בתערוכת הכספות שנערכה למחרת יום התחרות

למקום השני הגיעה כספת מבית ספר אוסטרובסקי ברעננה בראשות אחינועם סורוקר. הקרב על המקום השלישי היה מאוד צמוד ושלוש קבוצות קיבלו ניקוד כמעט זהה. הוחלט להעניק להן מקום שלישי משותף. הקבוצות שזכו במקום השלישי הן קבוצה של בנות ממונטריאול, קבוצה מחמד"ע בתל אביב ותיכון הנדסאים בהרצליה.

בתואר הפורצים המצטיינים זכו הבנים מטורונטו ואחריהם תיכון אחד העם מפתח תקוה. שלוש כספות לא נפרצו - טורונטו, אוסטרליה ושדה בוקר. חביבי הקהל, כלומר הזוכים בציונים הגבוהים ביותר משאר המתחרים, הם נציגי אום אל פאחם שקיבלו ציון מקסימלי כמעט מכל הקבוצות היריבות.

ברכות לזוכים ולשאר המשתתפים.

המשפחה שלי הגיעה גם כן לתערוכה והילדים זכו להסבר מפורט על כל כספת

קרדיט לתמונות: מחלקת הצילום של מכון ויצמן

אוקסידלק - Oxyfuel

2010-03-13T03:32:00.020+02:00

85% מהאנרגיה בעולם מופקת על ידי שריפת דלקי מאובנים - בעיקר נפט, פחם וגז טבעי - ויש עם זה כמה בעיות. ראשית, לשריפת נפט ופחם יש תוצרי לוואי מזהמים שגורמים לזיהום אוויר וקרקע. מהבחינה הזו, גז טבעי נקי לחלוטין, משום שתוצרי הלוואי היחידים של שריפתו הם פחמן דו-חמצני ואדי מים. פחמן דו-חמצני ואדי מים, הנפלטים בשריפה של כל חומר אורגני, ובפרט דלקי מאובנים, אינם יוצרים זיהום אוויר, אך הם מהווים גזי חממה מרכזיים המשפיעים על עוצמת אפקט החממה. עליית ריכוז הפחמן הדו-חמצני באוויר נחשבת כגורם עיקרי להתחממות פני כדור הארץ במהלך המאה ה-20. בנוסף לכך, דלקי המאובנים הם משאב מתכלה ועל כן התבססות כמעט מוחלטת עליהם עלולה ליצור בעיה כשהמלאי שלהם יקטן. ובאותו הקשר - התלות בהם כמקור דלק עיקרי יוצרת תלות במדינות שמספקות אותם, ותלות אנרגטית כזו היא מצב לא בריא למדינה, במיוחד למדינה כמו ישראל שהיא מבודדת למדי.

אני משער שבמהלך המאה ה-21 יגבר כוחם של פתרונות אנרגיה חלופית, כמו אנרגיה הידרואלקטרית, אנרגיית רוח ואנרגיית שמש, אבל צריך לזכור שלדלקים מאובנים יש שני יתרונות עיקריים שעדיין ישאירו אותם בתמונה, גם אם חלקם היחסי יקטן. היתרון הראשון הוא צפיפות אנרגיה גדולה, או במילים אחרות - תחנות הכוח ששורפות דלקי מאובנים קטנות יחסית. היתרון השני הוא מחיר נמוך יחסית לשיטות אחרות, אבל ייתכן שהמצב ישתנה, או לפחות יתרחשו תנודות גדולות במחיר. ראינו את זה במחירי הנפט במהלך העשור הראשון של המאה ה-21.

מצד שני, הלחץ הפוליטי שנוצר באירופה ובמקומות נוספים, כולל ארצות הברית, יביא לחיפוש פתרונות ידידותיים יותר לסביבה, גם בכל הקשור לשריפת דלקי מאובנים. אוקסידלק הוא רעיון כזה, ויישום רחב שלו ברחבי העולם יכול להקטין באופן ניכר את זיהום האוויר. חלק גדול מהמזהמים הנפלטים כתוצאה מבעירת דלקי מאובנים מכילים חנקן. החנקן נמצא באוויר בכמות גדולה (כ-78% מנפח האוויר), אבל הוא לא דרוש לבעירה. לכן, שימוש בחמצן בלבד בתהליך שריפת הדלק יכול להוריד את זיהום האוויר לרמה נמוכה. בשיטת אוקסידלק מפרידים את האוויר לחנקן וחמצן (החמצן מהווה כ-21% מנפח האוויר), ומשתמשים רק בחמצן בתהליך הבעירה. התוצרים שנפלטים לאוויר הם בעיקר אדי מים ופחמן דו-חמצני, וכאמור, שני אלו אינם מהווים זיהום אוויר. הבעיה העיקרית היא שתהליך ההפרדה בין חנקן לחמצן הוא בעצמו תהליך זולל אנרגיה, וזה מקטין את היעילות הכוללת של תחנה שעובדת בשיטת אוקסידלק. בעיה נוספת היא ייצורם של מזהמים שלא מכילים חנקן, כמו גופרית דו-חמצנית, שאותם צריך לסלק לאחר שריפת הדלק.

המבנה הכללי של תחנת הכוח הגרמנית Schwarze Pumpe, הראשונה בעולם שעובדת בשיטת אוקסידלק. האוויר מופרד לחמצן וחנקן, והפחם נשרף בעזרת חמצן נקי שמוזרם לתא הבעירה. השריפה נועדה לחימום מים והפיכתם לקיטור, וזאת לטובת התעשייה המקומית. גז הפליטה עובר סינון להרחקת מזהמים, והפחמן הדו-חמצני הנותר אמור להידחס עד שיהפוך לנוזל. הנוזל יוטמן מתחת לפני הקרקע.

אם רוצים לעשות את זה כמו שצריך, רצוי שלא לפלוט את הפחמן הדו-חמצני לאוויר על מנת שלא להגביר את אפקט החממה. ניתן לאסוף את הגז הזה ולהעביר אותו לתעשייה שזקוקה לו או להזרים אותו לחוות לגידול אצות שמהם יפיקו אחר כך ביודלק. האצות, כמו צמחים ירוקים אחרים, משתמשות בפחמן דו-חמצני בתהליך הפוטוסינתזה (הטמעה). אפשרות אחרת היא לאסוף את הפחמן הדו-חמצני, לדחוס אותו עד שיהפוך לנוזל ולקבור אותו מתחת לפני האדמה. זאת הייתה התוכנית בעת הקמת תחנת הכוח הראשונה בעולם שפועלת בשיטת אוקסידלק - שוורצה פומפה (Schwarze Pumpe) שבגרמניה. מדובר בתחנה בעלת הספק של 30 מגה ואט ששורפת פחם ומייצרת קיטור לשימוש התעשייה המקומית. התחנה הוקמה בשנים האחרונות ועובדת בצורה טובה, חוץ מבעיה אחת - נכון להיום הם לא מטמינים מתחת לפני האדמה את הפחמן הדו-חמצני שנאסף. לכן, מרבית הפחמן הדו-חמצני בכל זאת נפלט לאטמוספרה, וייקח זמן עד שיימצא הפתרון הביורוקרטי שיאפשר הטמנת פחמן דו-חמצני נוזלי במקומות המתאימים. חבל.

תחנת הכוח Schwarze Pumpe. שריפת הפחם בעזרת חמצן וללא חנקן מתבצעת במבנה (1) והרחקת מזהמים כמו גופרית דו-חמצנית מתבצעת במבנה (2). במבנה (3) עוברים אדי המים עיבוי והפחמן הדו-חמצני אמור להידחס על מנת שיהפוך לנוזל שאותו ניתן יהיה להטמין מתחת לפני הקרקע.

מקורות לתמונות: חברת האנרגיה השבדית Vattenfall שמפעילה את תחנת הכוח Schwarze Pumpe.

אלימות נגד נשים וחינוך

2010-03-06T22:52:00.004+02:00

התוודעתי לאחרונה לשני בלוגים מעניינים שעוסקים באלימות נגד נשים. האחד הוא הבלוג של ענת גור, פסיכולוגית שמטפלת בנשים שנפגעו מאלימות, והשני הוא בלוג מרגש ביותר של אישה שנפגעה מאלימות קשה - החיים שאחרי האלימות המתמשכת. לא קל לקרוא את העדות האישית הזו ולהתוודע לכל הסבל שהיא עברה במשך שנים ארוכות של אלימות קשה שהופנתה כלפיה על ידי גברים רבים, אבל מעודד לדעת שהיא מצליחה איכשהו להתמודד ולכתוב על כך. אני מבין עד כמה שזה קשה.

אלימות נגד נשים היא אחד הצדדים המכוערים של החברה ואני מתקשה להבין מאיפה זה מגיע. נראה לי שקיבלתי חינוך נאיבי ותמיד חשבתי שגבר צריך להיות ג'נטלמן ותפקידו להגן על נשים בכלל ועל האישה שלצידו בפרט. אולי זו הסיבה לכך שאני מזדעזע בכל פעם מחדש כשאני קורא על מקרים של אלימות נגד נשים בכלל ואלימות מינית בפרט.

אז מאיפה זה מגיע? קשה לומר. אין ראיות חד-משמעיות לכך שאלימות נובעת מסיבות ביוכימיות או גנטיות. כך למשל, אין ראיות לקשר ישיר בין רמת הטסטוסטרון לבין נטייה לאלימות. אלימות כלפי נשים שיש עמן היכרות מוקדמת, שזה המקרה הרווח, מוזרה עוד יותר. ההגיון אומר שדווקא במקרים כאלו אמורה להופיע מידה רבה יותר של חיבה ובוודאי שלא אלימות.

אני משתכנע יותר ויותר שנטייה לאלימות נוצרת במהלך החיים, עקב סיבות חברתיות, ושהיתר לפגוע בנשים גם הוא היתר חברתי. למיטב הבנתי יש סיכוי גבוה יותר שילדים אשר חוו אלימות או ראו אלימות בבית יהפכו לאלימים בבגרותם. במקביל לכך, ירידת המעורבות של ההורים בחיי הילדים, עקב עומס עבודה למשל, פותחת פתח רחב יותר להשפעה חברתית.

אני סבור שהפתרון צריך להגיע מכיוון של חינוך, ומלבד טיפול פרטני ורגיש באלו שנפגעו מאלימות, יש מקום לחשוב עוד על שילוב תכנים במערכת החינוך. אני יודע שנעשים מאמצים, אבל לא נראה לי שיש הצלחה, ולדעתי הדבר נובע מכך שכיום תלמידים פחות קשובים למסרים שמועברים אליהם על ידי המערכת. אני חושב שבימינו אין ברירה אלא לחפש דרכים יצירתיות להגיע אליהם. זה בדיוק מה שאני מנסה לעשות בתחום אחר - חינוך מדעי (על כך בפוסט המשימה: לעניין את התלמיד).

לפני כמה ימים נתקלתי בסרטון שהפיק יעקב דניאל, חבר שלי מימי בית הספר. זמן רב לא ראיתי אותו ולא הייתי מעודכן לגבי הפעילויות שלו. ידעתי שהוא עזב את התחום שלמד - אלקטרוניקה - ופנה לתחום שאהב - תיאטרון - אבל מעולם לא צפיתי בהופעות שלו. הסרטון ביוטיוב היווה הזדמנות מצוינת עבורי להתעדכן ולהתרשם. ומה הקשר לפוסט הנוכחי? ובכן, יעקב עוסק בתיאטרון פלייבק שבו הצופים מספרים על אירוע מחייהם והשחקנים משחקים אותו. סיטואציה כזו מעבירה בצורה חזקה את מה שהתרחש מזמן ולפי תגובות הצופים נראה שהיא מותירה רושם עמוק. ואני שואל את עצמי: למה לא לשלב תיאטרון פלייבק, ורעיונות דומים, בחינוך בכלל, ובחינוך למניעת אלימות נגד נשים בפרט.

הומוסקסואליות אצל בעלי חיים

2010-03-04T15:07:00.001+02:00

בגיליון החדש של גליליאו (מרץ 2009) מופיע מאמר מעניין של ד"ר אבי ארבל הדן בנושא הומוסקסואליות בקרב בעלי חיים. ארבל מלווה את המאמר בשלל דוגמאות ומראה שהתופעה נפוצה יותר ממש שאולי חושבים. במשפט מפתח בכתבה אומר ארבל:

נמצאו מינים אחדים שבקרבם רק קשר זוגי הומוסקסואלי הוא קבוע ואילו הקשרים ההטרוסקסואליים הם בעלי אופי זמני וחולף!

כתבה מרתקת ומומלצת.

יש לומר שלא מרבים ללמד את הנושא הזה שיש לו חשיבות לגבי התנהגות בעלי חיים, ואם אני זוכר נכון באופן אישי מצאתי אזכור מפורש של הומוסקסואליות בקרב בעלי חיים רק בספר אחד שקראתי לפני שנים ושמו נשתכח ממני. אני מתאר לעצמי שהדבר נובע מהחשש שהתנהגות שכזו בטבע תיתן לגיטימציה להתנהגות הומוסקסואלית בקרב בני אדם. בתור אחד שלא רואה בהומוסקסואליות סטייה כלשהי אלא נטייה טבעית אצל אנשים רבים הגישה הזו נראית לי מגוחכת.

כפי שמזכיר אבי ארבל במאמר גם אצל כלבים קיימת הומוסקסואליות. כשגרתי בתל אביב הייתי יוצא הרבה עם הכלב שלי, שאקי, להסתובב בשכונה ויצא לי להכיר כלבים בעלי נטיות רבות ושונות. היו זכרים שהעדיפו נקבות, היו כאלו שהתעניינו רק בזכרים והיו כאלו שגם וגם. היו גם נקבות שנטלו את תפקיד הזכר, ובאינטרנט מצאתי לא מזמן שיש אפילו כלבים שמחפשים חתולים.

מעניין לא פחות להתבונן בבעלי הכלבים. פעם אחת יצאתי מהדירה, ירדתי במדרגות, ובכניסה לבניין עמד כלב קטן, קשור ברצועה, שמיד ניסה לטפס על הכלב שלי. "תעזוב אותה", אמרה בעלת הכלב לכלב שלה. היא הייתה לבושה בהידור ודיברה במבטא אירופאי מיושן. "זה לא היא, זה הוא", אמרתי לה בחיוך, אך היא התעלמה ממני ומשכה בכוח את הכלב שלה שהיה מרוכז מאוד במשימתו. "אל תתעסק יותר עם כלבות רחוב", שמעתי אותה מפטירה לעברו כשהתרחקו מעט. "זה לא היא, זה הוא", צעקתי אליה מרחוק בכעס, אבל היא התעלמה שוב. ועל כן אני יוצא כעת בפנייה נרגשת לבעלי הכלבים: אנא, הכירו בנטיות של הכלבים שלכם!

רעידת האדמה בצ'ילה

2010-02-27T15:18:00.014+02:00

רעידת האדמה שהתרחשה הבוקר בצ'ילה היא אחת החזקות בהיסטוריה המתועדת של רעידות האדמה. עוצמתה עומדת על 8.8, מה שמציב אותה במקום השישי. המפה הבאה, שנלקחה מאתר USGS, מציגה את 14 הרעשים החזקים מאז 1900, ללא רעידת האדמה של צ'ילה מהיום. באתר מופיע פירוט לגבי רעידות האדמה הללו.

הרעש החזק בהיסטוריה המתועדת (עוצמה של 9.5), שמסומן במספר 1, התרחש גם הוא בצ'ילה, בשנת 1960. הוא גרם למותם של 1,655 אנשים. הנזק קשור כמובן לעוצמה, אך הוא תלוי בגורמים נוספים, כמו עומק מוקד הרעש, המרחק בין האפיצנטר למרכזי האוכלוסין ואיכות הבנייה (עוד על כך בפוסט על רעידת האדמה בהאיטי). לזה צריך להוסיף שכאשר רעידת האדמה מתרחשת בים, כמו רעידת האדמה הנוכחית בצ'ילה, הסכנה העיקרית היא גלי צונאמי אדירים שיכולים לשטוף חופים גם במרחק של אלפי קילומטרים. כך למשל, מספר ההרוגים ברעידת האדמה השלישית בעוצמתה, שהתרחשה בדצמבר 2004 ליד חופי סומטרה, היה גדול במיוחד (כ-200,000 איש) בגלל גל הצונאמי האדיר שנוצר.

פרט בולט במפה הוא מיקומן של כל רעידות האדמה החזקות - בשולי האוקיינוס השקט, לאורך הקו הקרוי טבעת האש. זה לא במקרה. באופן כללי, האוקיינוס השקט נמצא בתהליך של סגירה, כלומר שוליו שוקעים אט-אט תחת היבשות שמסביבו. האזורים הללו שבהם לוח טקטוני אחד נע לעבר לוח אחר ושוקע מתחתיו נקראים אזורי הפחתה והם מהווים אזורים מועדים לרעידות אדמה.

בצ'ילה מתקיים מצב מיוחד. בדרום המדינה קיים צומת משולש (triple junction): שני לוחות ימיים, לוח נסקה והלוח האנטארקטי, מתרחקים זה מזה, ושניהם שוקעים מתחת ללוח הדרום-אמריקאי היבשתי. זה מקרה נדיר שבו רכס מרכז-אוקייני, רכס ההרים הנוצר מתחת לים בעת התרחקות שני לוחות זה מזה, שוקע בעצמו מתחת ללוח אחר. צומת משולש מסוג זה, שאין כמוהו בשום מקום אחר בעולם, מהווה מוקד לרעידות אדמה חזקות. גם אזור מרכז צ'ילה, שמצפון לצומת, מועד לרעידות אדמה בעוצמה גבוהה. שם מתנגש לוח נסקה במהירות גבוהה יחסית (כ-8 ס"מ לשנה) בלוח היבשתי של דרום אמריקה, והאנרגיה המצטברת כתוצאה מההתנגשות המתמדת משתחררת מדי כמה שנים בצורת רעידת אדמה. רעידת האדמה של 1960 ורעידת האדמה הנוכחית התרחשו שתיהן במרכז צ'ילה.

מקור לאיור: The Chile Margin Triple Junction

לא רחוק מאתנו, באפריקה, נמצא צומת משולש מסוג אחר. במשולש אפאר, המהווה את נקודת המפגש בין אתיופיה, אריתריאה, ג'יבוטי וסומליה, קיים מפגש בין שלושה רכסים, כלומר קווים שלאורכם הלוחות מתרחקים זה מזה. אחד מהם נמצא בים סוף, השני במפרץ עדן והשלישי הוא החלק האפריקאי של השבר הסורי-אפריקאי, שיגרום בסופו של דבר לחציית יבשת אפריקה לשני חלקים ולכניסת מים בין אפריקה המזרחית לשאר היבשת. בכל מקרה, צומת משולש מסוג כזה פחות מסוכן בכל הנוגע לרעידות אדמה מהצומת המשולש הצי'ליאני.

הטיל וכלבי השמש

2010-02-24T04:24:00.027+02:00

לפני שבועיים, ב-11 בפברואר, שיגרה נאס"א לחלל את ה-SDO - לוויין שאמור לחקור בשנים הקרובות את האטמוספרה של השמש, כלומר את השכבה החיצונית שלה. בעת השיגור ארע אירוע יוצא דופן, שככל הידוע לא ניצפה עד היום, ולמרות שעברו כמה ימים מאז השיגור לא נמצא לו הסבר מלא.

אנא צפו בסרטון הבא שצולם על ידי אחת הצופות בשיגור.

התופעה המעניינת מתרחשת החל מדקה וארבעים שניות אחרי תחילתו של הסרטון (קצת פחות מ-75 שניות אחרי השיגור).

בצד ימין רואים כלב שמש (sundog) - תופעה אופטית אטמוספרית הנגרמת עקב שבירת קרני השמש בגבישי קרח משושים הנמצאים בגובה רב (כ-10 ק"מ). גבישי הקרח נמצאים בדרך כלל בענני צירוס דקים ושקופים למחצה. לפי סידור הצבעים ניתן להבין שזה כלב השמש השמאלי מבין השניים, כלומר השמש נמצאת מימין לתמונה. לאחר שטיל השיגור עובר את שכבת העננים מופיע בבת אחת מין גל בענני הצירוס אשר הורס את כלב השמש למשך מספר שניות (כאן וכאן ניתן לראות שכלב השמש מופיע שוב).

תצלום של הרגע שבו מופיע הגל (קרדיט: George Privon). העובדה שהגל הופיע בבת אחת על פני חלק גדול מהענן מרמזת על כך שהוא נוצר באופן מתמשך על ידי הטיל והופיע כאשר חלקים שונים שלו פגעו יחד בענן.

הגעתי למסקנה שהטיל כבר עבר את שכבת העננים משום שרואים קודם לכן שהוא נבלע בתוך עננים, והיות שרואים אותו בהמשך, גם דרך העננים, ניתן להסיק שזו שכבת עננים דקה למדי. בנוסף לכך ניתן לראות פרט מעניין בסרטונים אחרים של אותו שיגור. אלו סרטונים של נאס"א שמאגדים צילומים ממספר מצלמות שהוצבו סביב אתר השיגור. כאן וכאן רואים מין סילון שחור שמופיע באופן פתאומי לכיוון שמאל-למעלה ומיד אחר כך נוצר הגל המסתורי. לדעתי הסילון הזה הוא בעצם הצל של הטיל אשר מוטל על שכבת ענני הצירוס שמתחתיו. בצד ימין-למטה ניתן להבחין בעשן שחור שמקורו בטיל (ניתן להבחין בו גם בסרטונים נוספים, למשל כאן). אינני יודע למה נוצר העשן, אבל הוא לא קשור לצל. אגב, בהמשך רואים את שובל ההתעבות (contrail) האופייני לטילים ולמטוסים הטסים בגובה רב. צבעו לבן והוא מורכב מאדי המים הנפלטים מהמנוע אשר מתקררים והופכים לגבישי קרח.

תצלום מסך מאחד הסרטונים של נאס"א. ניתן לראות את הצל של הטיל על הענן שמתחתיו ואת העשן השחור הנפלט מהמנוע. פחות משנייה אחר כך מופיעים הגלים המסתוריים על הענן.

תופעה מעניינת נוספת המתלווה לאותו גל היא התעבות של טיפות מים סביב הטיל, בחלקו הקדמי. ניתן לצפות בה בכל הסרטונים. ההתעבות הזו נגרמת כתוצאה מתופעה אווירודינמית הקרויה סינגולריות פראנטל-גלאוארט ואשר מופיעה במהירות טרנס-קולית (קרובה למהירות הקול). אם כך, הגל שלנו נוצר קצת לפני שהטיל עבר את מהירות הקול, אבל אני לא מוצא קשר ישיר בין השניים. עצם שנע במהירות על-קולית יוצר גל הלם בצורת חרוט, ואכן מספר אתרי אינטרנט שהתייחסו לאירוע הזה כתבו שמדובר בגלי הלם, אבל אני לא מזהה כאן מאפיינים של גל הלם - הוא דומה יותר לגל רגיל שנוצר במים על ידי מקור נקודתי. במקרה הזה יש לנו מועמד טוב למקור הגל - המנוע של הטיל שמייצר גלי קול באופן מתמשך.

באופן כללי, אני מסכים עם מה שרשום באתר של נאס"א לגבי הרס כלב השמש על ידי הגל. גל אקוסטי (גל קול) שמקורו בטיל פגע בסידור הגבישים בענן, וכתוצאה מכך נעלם כלב השמש לזמן מה, עד שהגבישים הסתדרו מחדש. אבל לגבי השאלה מהו אותו גל אקוסטי ומה מקורו המדויק - לא מצאתי תשובה משכנעת באינטרנט.

החלטתי להעריך את אורך הגל על ידי השוואה לגודלו של טיל השיגור (אטלס 5). אורך הטיל עומד על כ-58 מטר, והמרחק בין שיא לשיא בגל הנראה בסרטון די קרוב לאורך הטיל, כלומר אורך הגל הוא בסדר גודל של עשרות מטרים. הורדתי את הסרטון למחשב שלי ובעזרת מעבר בין פריימים בודדים הערכתי את מהירות הגל - מצאתי שהיא קרובה למהירות הקול באוויר (בערך 300 מטר לשנייה בגובה של 10 ק"מ), ולכן אני מסיק שככל הנראה מדובר בגלי קול. חלוקת מהירות הגל באורך הגל נותנת את התדר. מתקבל תדר נמוך מאוד, פחות מעשרה הרץ. אלו תדרים שיכולים להופיע במנוע הטיל (למשל רעידות מכניות) ובהחלט ייתכן שמקור הגל במנוע, והוא נראה רק כשהוא פוגע בשכבת ענני הצירוס הדקה ומניע את גבישי הקרח הלוך ושוב למרחק של עשרות מטרים.

לסיכום, אלו הן המסקנות שלי:

מנוע הטיל ייצר באופן מתמשך גלי קול בתדרים נמוכים מאוד וכאשר הם פגעו בשכבת ענני הצירוס ניתן היה לראות אותם עקב תזוזת גבישי הקרח בענן. התזוזה הרסה את סידור הגבישים וכלב השמש נעלם עד שהגבישים חזרו למקומם. הטיל היה קרוב למהירות הקול, ולכן הגלים שהוא ייצר הגיעו לענן בערך ביחד איתו. הרגע שבו מופיע הגל בסרטונים הוא פחות או יותר הרגע שבו חזית הגלים פוגעת בענן.

האיור הבא מתאר חזית של גלי קול שנוצרים על ידי מטוס שטס במהירות נמוכה ממהירות הקול (שמאל) ושווה למהירות הקול (ימין). במקרה של תנועה במהירות הקול החזית מהווה גל הלם - שינוי חד בלחץ האוויר הנובע מהצטברות גלי קול רבים על קו אחד. לדעתי במקרה שלנו התופעה מופיעה לפני שהטיל מגיע למהירות הקול והיא לא קשורה להיווצרות גל הלם.

אני לא בטוח שההסבר שלי נכון, אבל לפחות כרגע הוא נראה לי הגיוני. מצד שני, מדוע לא ראו את התופעה בשיגורים קודמים? האם מעולם לא התבצע שיגור דרך שכבת ענני צירוס? האם היה משהו מיוחד בטיל הזה שגרם להיווצרות של גלי קול חזקים במיוחד בתדרי תת-שמע?

לקריאה ולצפייה נוספת:
על השיגור באתר APOD
סרטון נוסף של נאס"א

החלקיק האלוהי

2010-02-24T01:22:00.015+02:00

לא קל להסביר מדע, במיוחד כשהמושגים מסובכים ולא אינטואיטיביים. בשנים האחרונות קבעתי לי כמה כללים ואני מנסה לא לסטות מהם:

ההסבר צריך להיות מדויק.
ההסבר צריך להיות ברור.
ההסבר לא חייב להיות מלא - ניתן להימנע מפרטים שאינם הכרחיים ורק מסבכים.

במיוחד למדתי להיזהר מהשוואות ואנלוגיות. אני משתמש באנלוגיה לתופעה אחרת רק אם האנלוגיה מדויקת לחלוטין ואם אני בטוח שהתופעה השנייה מוכרת לשומעים ויש להם הבנה טובה לגביה. במילים אחרות אם אני אומר שתופעה א' דומה לתופעה ב', אבל כל אחד מבין אחרת את תופעה ב' - הסתבכתי. כמו כן, אני מנסה להמעיט בתיאורים ובסופרלטיבים, ולהימנע מכינויים כמו "הכי חשוב", "מפורסם מאוד", "קטלני ביותר" או "עוצמתי".

למה הקדמתי את כל זה לנושא שרציתי לכתוב עליו? כי יש לי בעיה עם "החלקיק האלוהי". לא, לא עם בוזון היגס עצמו, אלא עם הכינוי שהדביקו לו. לפני שבוע שברתי את הראש איך להסביר לקבוצת תלמידים מה זה החלקיק הזה ולמה הוא מעניין כל כך את המדענים. בסוף ההרצאה נשאלתי: "האם דיברת על החלקיק האלוהי?". אני עונה "כן", ואז שאלת ההמשך: "האם הוא באמת החלקיק החשוב ביותר בטבע?", ומישהו אחר מוסיף: "למה הוא קשור לאלוהים?". ניסיתי לומר שאני לא רואה שום קשר בין החלקיק ובין אלוהים, לא בהיבט הפיזיקלי ולא בהיבט הפילוסופי, אבל לא בטוח ששכנעתי. לפעמים קשה לעקור קישור שנוצר בהבנה שלנו, וזו סיבה נוספת להמעיט באנלוגיות. בעיני עדיף שכל אחד יעשה את הקישור לתופעות דומות לפי הבנתו האישית.

כשהגעתי הביתה החלטתי לבדוק מי אשם בכל הסיפור, או במילים אחרות את מי אני צריך לקלל בכל פעם ששואלים אותי על האלוהות של חלקיק ההיגס. להפתעתי גיליתי שמדובר בלא אחר מלאון לדרמן, חתן פרס נובל לפיזיקה של שנת 1988, שכתב חמש שנים מאוחר יותר ספר פופולרי הנושא את השם המחייב:

The God Particle: If the Universe Is the Answer, What is the Question?

או בתרגום לעברית: "החלקיק האלוהי: אם היקום הוא התשובה, מהי השאלה?"

אני כנראה לא היחיד שלא אוהב את השם "החלקיק האלוהי" ובמשאל בין פיזיקאים נבחר שם חדש: בוזון בקבוק השמפניה. לשם הזה יש משמעות, כי צורת התחתית של בקבוק שמפניה (ובקבוקי יין אחרים) דומה לצורת פוטנציאל שדה ההיגס. צורה זו מכונה גם פוטנציאל הכובע המקסיקני, ויש לה חשיבות רבה בהבנת תפקידו של בוזון ההיגס במודל הסטנדרטי של החלקיקים היסודיים. אבל אני חייב להודות שהשם המוצע לא כל כך קליט וקשה לי להאמין שהוא יתפוס.

פיטר היגס עצמו, אחד מאבות בוזון ההיגס, לא אהב את הכינוי שהודבק לחלקיק שלו. בראיון שנערך לפני שנה וחצי אמר היגס: "אני חושב שזה מביך, ולמרות שאני עצמי אדם לא מאמין, אני חושב שזה מסוג השימושים הלא נכונים בטרמינולוגיה שעלולים לדעתי לפגוע בחלק מהאנשים". בהמשך הראיון התבדח היגס והוסיף שלדרמן רצה להתייחס לחלקיק בכינוי "goddamn particle" (החלקיק הארור), אך העורך של הספר התנגד. ואולי זה דווקא רעיון טוב: אקרא לו מעכשיו "החלקיק הארור" - לפחות יש לי סיפור משעשע על מקור השם...

ההפעלה של מאיץ ה-LHC ב-2010

2010-02-23T03:30:00.004+02:00

עדכון קצר לגבי ה-LHC:

החדשות הטובות הן שהמאיץ יופעל מחדש בעוד שבועות ספורים והכוונה היא להפעיל אותו ברציפות במשך קרוב לשנתיים. החדשות הרעות הן שבמהלך השנתיים הללו האנרגיה של ההתנגשויות תהיה מחצית מהאנרגיה המתוכננת, כלומר 7TeV (טרה אלקטרון-וולט = מיליון מיליוני אלקטרון-וולט) בכל התנגשות, במקום 14TeV כמתוכנן. אלקטרון-וולט היא יחידת מידה לאנרגיה: זו האנרגיה שמקבל חלקיק טעון במטען של אלקטרון אחד המואץ על ידי מתח חשמלי של וולט אחד.

היות שמדובר בהתנגשויות של פרוטונים, שאינם חלקיקי יסוד, לא כל האנרגיה הזו זמינה ליצירת חלקיקים חדשים. למעשה, במרבית ההתנגשויות בכלל לא מתרחשת אינטראקציה בין מרכיבי הפרוטונים. התנגשויות אלו פחות מעניינות משום שכל מה שקורה בהן זה סטייה של הפרוטונים ממסלולם המקורי, מה שנקרא פיזור של פרוטונים. מהתנגשויות כאלו ניתן ללמוד על גודלו של הפרוטון, אך לא נוצרים בהן חלקיקים חדשים.

בחלק קטן מההתנגשויות, תתרחש אינטראקציה בין מרכיבי הפרוטון - קווארקים וגלואונים. לעתים יווצרו כתוצאה מכך חלקיקים חדשים משום שהאנרגיה המשתחררת בהתנגשות יכולה להפוך בחלקה למסה של חלקיק חדש בהתאם לנוסחה של איינשטיין . מערכת הסינון של הגלאים (trigger system) אמורה לזהות במהירות את ההתנגשויות המעניינות הללו ולשמור את המידע עליהן בזכרון, כלומר לרשום את הנתונים הנמדדים של כל החלקיקים שהתגלו בגלאי ואשר משויכים לאותן התנגשויות. האנרגיה הזמינה ליצירת החלקיקים תלויה באנרגיה שנושאים מרכיבי הפרוטון שנטלו חלק בהתנגשות, והאנרגיה שלהם היא מספר אקראי בעל התפלגות ידועה בדיוק לא רע (parton distribution function). זה אומר שאנו לא יודעים מראש אלו חלקיקים יטלו חלק בכל התנגשות ואנו לא יודעים את האנרגיה שלהם, אך אנו יכולים לדעת מה ההסתברות שזה היה גלואון או קווארק מסוים ומה ההסתברות שהייתה לו אנרגיה מסוימת. על כך מבוססות כל תכניות הסימולציה המדמות את ההתנגשויות במאיץ.

השורה התחתונה היא שרק בחלק קטן מאוד מההתנגשויות ייווצרו חלקיקים בעלי מסה גבוהה מאוד, ולכן הסיכוי לזהות חלקיקים לא מוכרים במשך השנתיים הקרובות נמוך למדי.

אגב, שאריות הפרוטונים, לאחר האינטראקציה בין מרכיביהם, מתגלות בגלאים, ובמידה רבה מפריעות לניתוח התוצאות. הן לא קשורות לחלקיקים החדשים שנוצרו, וחלק לא מבוטל מעבודת הפיזיקאים שמנתחים את תוצאות הניסוי היא לזהות בין מאות החלקיקים הנוצרים בכל התנגשות את אלו השייכים לשאריות הפרוטונים. באיור הבא אני מתאר באופן סכמטי את מה שקורה בהתנגשות בה מתרחשת אינטראקציה בין שני קווארקים - אחד מכל פרוטון. לצורך הפשטות ציירתי שלושה קווארקים בכל פרוטון. בפועל מתווספים אליהם קווארקים וגלואונים רבים שנוצרים ונעלמים כל העת.

האמת על ההתחממות העולמית

2010-02-23T01:46:00.001+02:00

הפעם פוסט בנימה הומוריסטית.

את התמונה הבאה צילם אנדי רוס (Andy Rouse), אחד מצלמי הטבע הטובים בעולם. היא צולמה במצר ברנספילד, בין אנטארקטיקה לאיי שטלנד הדרומיים. ביקשתי מאנדי, וקיבלתי את רשותו לפרסם את התמונה כאן בבלוג, וזו גם הזדמנות טובה להמליץ על האתר הנהדר של אנדי רוס, ועל הבלוג שלו.

נשאלת כמובן השאלה אם ההתחממות העולמית אחראית ליצירת הצורה המיוחדת של הקרחון :-)

ובאותה הזדמנות, הנה סרטון שמראה את האמת מאחורי ההתחממות העולמית:

איך ללמוד ביולוגיה בכיף

2010-01-31T22:26:00.002+02:00

אני חושב שהלכתי ללמוד פיזיקה כי רציתי להבין את החוקים הבסיסיים של הטבע, אבל תמיד אהבתי גם ענפי מדע אחרים, במיוחד ביולוגיה. אולי הפחיד אותי עניין השינון ולכן לא ניסיתי מעולם ללמוד ביולוגיה במסגרת מסודרת. בשיטוטי באינטרנט מצאתי את הסרטון הנהדר הבא:

מעבר לכך שהוא משעשע במיוחד ומועיל כאמצעי שינון לקראת מבחן, אני חושב שיש כאן נקודה נוספת, שאותה הזכרתי ברשימה "המשימה: לעניין את התלמיד". בימינו על מנת לגרום לתלמידים ללמוד צריך למצוא דרכים יצירתיות. אז, ראשית, אני חושב שכיף ללמוד ואפילו לשנן באמצעות צפייה בסרטון כזה, אבל מעבר לכך - הכנת אמצעי עזר ללמידה יכולה להיות מטלה נהדרת. לדעתי, תלמיד שיעשה סרטון כזה, או משהו יצירתי אחר, יבין את החומר טוב יותר ממי שלומד רק על מנת להצליח במבחן. אני בכלל חושב שמבחנים הם אמצעי גרוע למדי להערכת תלמידים, אבל כעת לא ארחיב על כך, אלא אצרף סרטון משעשע ומחכים נוסף של אותו יוצר:

טכנוראש

2010-01-30T21:13:00.004+02:00

לפני כמה ימים קיבלתי מכתב מקסים מיעל - מורה וקוראת של הבלוג. תודה רבה, כיף לקבל מכתבים כאלו.
בין היתר, יעל הפנתה אותי לאתר מעניין במיוחד של הטכניון - טכנוראש. החברים מהטכניון מארגנים מדי שנה תחרות הנדסית-מדעית-יצירתית. לא הכרתי והופתעתי לטובה מכך שעושים בארץ דברים נהדרים כאלו. מתוך אתר התחרות:

תחרות הטכנוראש, באדיבות ד"ר רוברט שילמן (ד"ר בוב) ולזכר ניב-יה דורבן יוזם התחרות, הינה תחרות הנדסית-יצירתית, הנערכת מדי שנה כמסורת בטכניון בחיפה. בכל תחרות מוצגת משימה הנדסית חדשה, עבורה נדרש למצוא פתרון מיטבי העומד בדרישות.
הפתרונות השונים מוצגים באירוע רב-משתתפים הנערך בלב הקמפוס. הפתרונות נבחנים על ידי צוות מדענים ומהנדסים בכירים, על פי מדדים הנדסיים מוגדרים. הפתרונות הנבחרים מזכים את בעליהם בפרסים יקרי ערך. יוזם רעיון תחרויות הטכנוראש הוא ניב-יה דורבן ז"ל - סטודנט ובוגר מצטיין של הטכניון, קצין בצה"ל, אשר נרצח על ידי חייל שיכור שרצה לגנוב את מכוניתו, בשובו לביתו מטיול. התחרויות נערכות לזכרו.

התחרות השנה נקראת אינדיפנדולום וההרשמה עד סוף פברואר 2010. ההרשמה פתוחה לקבוצות של עד שלושה משתתפים שחייבים להיות סטודנטים במוסדות אקדמיים או תלמידי תיכון. האמת שגם לי מתחשק להשתתף... חבל שאני כבר לא סטודנט :-(

לצפייה באוסף סרטונים מתחרויות קודמות: ערוץ טכנוראש ביוטיוב
על הזוכה בטכנוראש 2010: הכדורסל שהגיע רחוק

התאבכות בונה בבריכה

2010-01-22T19:34:00.007+02:00

איך ניתן ליצור גל גדול בבריכה קטנה?
פשוט מאוד! כל מה שצריך זה קרש שחייה וחוש קצב טוב.

אני מראה את הסרטון הזה בפעילות על גלים שפיתחתי בשנים האחרונות. זו הדגמה נהדרת של התאבכות בונה. הבחור נותן מכה למים, כלומר יוצר גל חדש, בכל פעם שהגל הקיים חוזר משולי הבריכה למרכז. הוא מתחיל את המכה כשהגל במרכז נמצא בשיא הגובה ומשקיע כוח כלפי מטה עד שהגל מגיע לשפל. הגל החדש שהוא יוצר מצטרף לגל הקיים, והיות שהם באותה פאזה, כלומר השיא שלהם והשפל שלהם מופיעים באותו זמן ובאותו מיקום, הם מתחברים זה לזה. לתופעה הזו קוראים התאבכות בונה.

אם לא היה לא חוש קצב טוב והוא היה מתחיל את הדחיפה בזמן לא נכון, לא הייתה נוצרת התאבכות בונה. במקרה הגרוע ביותר, אם הוא היה מתחיל לדחוף מטה כשהגל מגיע לשפל במרכז, הגל שלו היה מתחסר מהגל הקיים. לזה קוראים התאבכות הורסת.

ניתן לקשר את הסרטון גם למושג של גלים עומדים ולמושג התהודה. הגלים נעים מהמרכז לשולי הבריכה וחזרה, אך הואיל והבחור יוצר אותם בקצב הנכון, הגלים מתחברים זה לזה באופן שנראה כאילו הם עומדים במקום. אלו הם גלים עומדים. אורך הגל שלהם ששווה לקוטר הבריכה הוא אורך הגל המתאים ליצירת גל עומד. בבריכה שהשוליים שלה גמישים יתקבל גל עומד שעולה ויורד במרכז ובשוליים, ואילו לאורך מעגל שרדיוסו שווה למחצית מרדיוס הבריכה מתקבל קו של נקודות צומת שלאורכו פני המים לא משנים את גובהם. ניתן לומר שלאורך המעגל הזה מתקיימת התאבכות הורסת בין הגל שמגיע מהמרכז ובין הגל שחוזר מהשוליים, ואילו במרכז ובשוליים מתקיימת התאבכות בונה.

בדומה למה שמתרחש בסרטון שבירת הכוס, שגם אותו אני מראה בפעילות, מתקיימת כאן תהודה. הבחור משקיע מעט כוח בקצב הנכון (בתדר המתאים) והגל גדל בעוצמתו עם הזמן.

כיום אני מעביר את הפעילות כתוכנית העשרה בת יום אחד שמטרתה להראות לתלמידי תיכון כיצד גלים שונים - גלי קול, גלי ים, גלים אלקטרומגנטיים ואפילו גלים סייסמיים (גלי רעידת אדמה) - מופיעים בחיי היומיום וכיצד אנו יכולים להשתמש בהם. לקח לי המון זמן לפתח את הפעילות, ורבים עזרו לי במשימה זו. כל אחד מהמדריכים שעבדתי איתם הוסיף מהידע שלו ומניסיונו, המורים שלחו לי פידבק, והתלמידים לימדו אותי בעזרת השאלות וההערות שלהם. אבל הפידבק הכי חזק הוא התגובה של התלמידים במהלך השיעור. אם יש משהו משעמם או מיותר - פשוט רואים עליהם. לא ויתרתי על הקטעים העיוניים, אבל צמצמתי את החלק הזה, ושילבתי אותו יחד חלקים מלהיבים יותר. המטרה שלי היא שהתלמידים ייצאו מהפעילות עם הבנה עיונית בסיסית במקביל להיכרות בלתי אמצעית ואינטואיטיבית עם עולם הגלים. אני מנסה להשיג היכרות כזו בעזרת סיפורים, סרטונים והדגמות. פעילות בודדת לא יכולה להביא להבנה מעמיקה, אבל היא יכולה לעורר את הסקרנות.

לקריאה נוספת: המשימה: לעניין את התלמיד (בבלוג הזה)

רעידת האדמה בהאיטי

2010-01-19T12:53:00.022+02:00

לפני שבע שנים וחצי נסעתי עם ג'ודי לאיים הקריביים. זה היה ירח דבש הרפתקני למדי - בחרנו להתאכסן במלונות פשוטים ולהסתובב ברגל בערים, בהרים ובחופים על מנת להכיר את המקומות ואת התושבים. התחנה הראשונה שלנו הייתה הרפובליקה הדומיניקנית, שכנתה של האיטי על האי היספניולה. חששנו בעיקר מההוריקנים, ואכן יצא לנו לפגוש סופה טרופית שהיא מין מיני-הוריקן. לסכנת רעידות האדמה באזור לא היינו מודעים אז.

רעידות אדמה הן אחת התופעות הבלתי-צפויות ביותר על פני כדור הארץ. עם זאת, ניתן לפחות לדעת היכן רעידות לא יקרו - הן לא יתרחשו במקום בו לא קיים העתק (קו שבר). העתק הוא קו המפריד בין שני גושי סלעים על קרום כדור הארץ. כוחות פנימיים מניעים את הגושים האחד יחסית לשני, אולם התנועה הזו לא חלקה - ייתכן מצב שבו הגושים תקועים ולא זזים עד שמצטברת אנרגיה מספיק גבוהה. במצב זה, האנרגיה משתחררת בבת אחת בצורת רעידת אדמה כשהגושים מתחילים לנוע. יש להעיר שגם במקומות אחרים, שאינם קרובים להעתקים, תיתכן רעידת אדמה חזקה, אבל לשם כך צריכה להשתחרר כמות גדולה של אנרגיה, למשל עקב נפילת אסטרואיד או פיצוץ פצצה אטומית. פעולות אנושיות נוספות יכולות לגרום לרעידות אדמה חלשות או להעצים רעידות אדמה טבעיות.

האיטי, וגם ישראל, שוכנות באזורים בהם יש פעילות סייסמית רבה, כלומר באזורים שבהם רעידת אדמה חזקה יכולה להתרחש בכל רגע. רבים ניסו למצוא דרך לחזות רעידות אדמה מבעוד מועד, אך עד היום לא נמצאה דרך מוכחת, בעלת אחוזי הצלחה גבוהים, לעשות זאת. רוב השיטות מבוססות על סימנים מקדימים שמגיעים לפחות כמה שעות לפני הרעידה. אני הייתי מציע לנסות להבין טוב יותר את מנגנון אגירת האנרגיה בהעתקים ולנסות לכמת את כמות האנרגיה המצטברת, או לחילופין למצוא דרכים לשחרר את האנרגיה באופן מבוקר, אבל זה עדיין בגדר מדע בדיוני. בכל אופן, מציאת "תרופה לרעידות אדמה", כפי שהגדיר זאת תלמיד בפעילות שהעברתי לפני שבוע, היא ללא ספק אחת המטרות החשובות של המדע בימינו.

בהיספניולה קיימת מערכת מורכבת של שברים. רעידת האדמה בהאיטי בשבוע שעבר, שמקורה בתזוזה לאורך העתק פנימי בתוך הלוח הקריבי (Enriquillo-Plantain Garden Fault), הייתה קטלנית במיוחד עקב שלוש סיבות עיקריות. הגורם המרכזי הוא איכות הבנייה במדינה - מרבית המבנים בהאיטי לא מסוגלים לעמוד ברעידת אדמה חזקה. בימינו, ללא יכולת חיזוי של רעידות אדמה, נושא הבנייה הוא האמצעי המרכזי בכל ניסיון ממשלתי להקדים תרופה למכה. לגורם זה, שעליו יש לאדם שליטה מסוימת, חברו כאן שני גורמים שאין עליהם שליטה. ראשית, עיר הבירה הצפופה של האיטי, פורט-או-פרנס, קרובה מאוד לנקודת המוקד העילית של רעידת האדמה הנוכחית. נקודה זו, הקרויה אפיצנטר, מוגדרת כנקודה על פני השטח שנמצאת מעל מוקד הרעש. ברעידת האדמה בהאיטי המרחק בין האפיצנטר לעיר היה 15 ק"מ בלבד. שנית, מוקד הרעש היה סמוך לפני השטח - עומקו עומד על 13 ק"מ בלבד. זו נקודה חשובה, משום שהגלים הסייסמיים ההרסניים ביותר נעים על פני השטח.

רעידת אדמה יוצרת ארבעה סוגי גלים שניתן להבדיל ביניהם בקלות בסייסמוגרף, מכשיר מדידה המיועד לרישום רעידות אדמה. שני סוגי גלים מסוגלים לחדור לתוך כדור הארץ. המהירים יותר, גלי P, הם גלי אורך, כלומר ההפרעה מתרחשת בכיוון תנועת הגלים. גלים אלו יכולים לעבור במוצקים ובנוזלים וכל רעידת אדמה מהווה מקור של גלים כאלו שמגיעים לכל נקודה על פני כדור הארץ. העוצמה שלהם קטנה יחסית, וייתכן שבעלי חיים, כמו כלבים, שמתחילים לנוע בחוסר שקט זמן קצר לפני רעידת אדמה חשים את הגלים הללו, בעוד שאנו בדרך כלל לא מרגישים אותם. אם כך, תנועה עצבנית של בעלי חיים יכולה להוות סימן טוב לרעידת אדמה קרובה מאוד. גלי S, שמגיעים זמן קצר אחרי גלי P, הם גלי רוחב, שבהם ההפרעה מאונכת לכיוון ההתקדמות. הם נעים רק במוצקים, ובעזרתם הבינו שבתוך כדור הארץ קיים אזור נוזלי גדול - הגלעין החיצוני. בשנת 1910 הבחינו, שבניגוד לגלי P, גלי S לא מגיעים לצד השני של כדור הארץ, והמסקנה הייתה שאזור הצל הזה נובע מחסימה שלהם בשכבה נוזלית בתוך כדור הארץ.

שני סוגי גלי השטח שנובעים מרעידות אדמה, איטיים יותר והרסניים יותר יחסית לגלי P וגלי S. המהירים יותר מבין גלי השטח, גלי לאב (love), הם גלי רוחב. אחרונים מגיעים גלי ריילי (Rayleigh) שצורתם דומה לגלי ים (גם גל רוחב וגם גל אורך), אלא שהם נעים בקרום המוצק של כדור הארץ ולא במים. גלי ריילי גורמים, בדרך כלל, למרבית הנזק. כאמור, שני סוגי הגלים הללו הם גלי שטח, כלומר הם לא יכולים לחדור לתוך פנים כדור הארץ. העוצמה הגדולה שלהם היא הסיבה העיקרית לכך שרעידות אדמה רדודות, שהמוקד שלהן לא עמוק, נחשבות למסוכנות יותר. עוצמת הגל נחלשת עם המרחק, ולכן הקרבה לאפיצנטר היא גורם מרכזי נוסף המשפיע על מידת הנזק.

ומה קורה בארץ? העתק ים המלח, שבשטח ישראל ממוקם בין עמק החולה בצפון לאילת בדרום, מפריד בין הלוח הערבי (עבר הירדן) שנע צפונה ובין הלוח האפריקאי. ההעתק מהווה מקור ראשי לרעידות אדמה באזורנו - רעידות אדמה חזקות התרחשו לאורכו בעבר ואין ספק שרעידות חזקות יתרחשו גם בעתיד. בהיבט כלל-ארצי, הדרך הטובה ביותר להיערך לסכנות היא חיזוק המבנים. כבר קיימת תוכנית מפורטת כיצד לעשות זאת, תמ"א 38, אלא שבפועל הביצוע נערך באטיות רבה. בערי הפריפריה, כמו טבריה ובית שאן שנמצאות באזור סיכון ראשי, התוכנית רחוקה מאוד מתחילת ביצוע. הרעיון הכלכלי מאחורי תמ"א 38 הוא שהקבלן ישפץ את הבניין, יגדיל את גודל הדירות, יבנה חניון ויתקין מעליות בחינם, ובתמורה יקבל זכות לבנות דירות על גג הבניין שיישארו בבעלותו. מבחינת הקבלנים עסקה כזו משתלמת מאוד במרכז, היכן שמחירי הדירות בשמיים, אבל במקומות כמו טבריה או קריית שמונה הדירות שהם מקבלים לא שוות את מחיר חיזוק הבניין והשיפוץ. להערכתי, בלי התערבות ממשלתית אין סיכוי שהתכנית תבוצע באזורים שבהם באמת צריך אותה.

עד שהבניינים בארץ יחוזקו, אם בכלל, כל שנותר הוא לזכור כמה כללי התנהגות בסיסיים בעת התרחשות רעידת אדמה. כאמור, אנו וחיות הבית עשויים להרגיש את הרעידה הראשונית הנובעת מגלי P ו-S בטרם מגיעים גלי השטח ההרסניים יותר. לכן, אם יש אפשרות להגיע לשטח פתוח, רחוק ממבנים, תוך מספר שניות - רצוי לעשות זאת. אולם, יש לשים לב שחוף ים עלול להוות מלכודת מוות עקב סכנת גלי צונאמי. מי שנוסע ברכב צריך לעצור במקום פתוח, לא מתחת לגשר או בסמוך למבנה או מתלול, ולהישאר ברכב. מי שנמצא בבית ולא יכול להגיע לשטח פתוח תוך מספר שניות צריך להגיע למקום הבטוח ביותר בבית, לפי סדר העדיפות הבא: ממ"ד, חדר מדרגות, מתחת לשולחן כבד, פינה פנימית רחוקה מחלונות וממדפים.

לא כולם מודעים לסכנה המוחשית מאוד של רעידת אדמה חזקה בישראל, ואני מקווה שכעת תהיה התעוררות, אם כי אני לא בטוח שהאייטם של האיטי יחזיק מעמד זמן רב בכותרות. כבר מזמן נוכחתי לדעת שללא עניין תקשורתי, קשה לקדם תכניות שעולות כסף רב. אבל, לפחות מבחינת המחקר הגאולוגי והעניין המדעי, אזורים שבהם קיים סיכון גבוה לרעידת אדמה, כמו ארץ ישראל, יישארו תמיד האזורים המעניינים ביותר.

קרדיטים לתמונות:

עדכון: מתברר שלפני שנתיים הבחינו מדענים בעליית הלחץ לאורך ההעתק שעובר ליד פורט-או-פרנס וחזו אפשרות של רעידת אדמה קרובה בעוצמה של 7.2. הם לא טעו בהרבה: רעידת האדמה בהאיטי הייתה בעוצמה של 7.0. (הידיעה באתר physorg)

סידני לוב

2010-01-07T00:45:00.028+02:00

נזכרתי בסידני לוב (Sidney Loeb), אבי שיטת האוסמוזה ההפוכה, כשקראתי מאמר אודות התפלת מים מאת עידן ישראל פייביש שהתפרסם בגיליון 136 של גליליאו (דצמבר 2009). זכיתי להכיר אותו לפני קצת יותר משלוש שנים כשאני וג'ודי התחלנו לכתוב על אנרגיה חלופית עבור גליליאו. המאמר הראשון עסק בשיטה לא כל כך מוכרת של הפקת אנרגיה על ידי ניצול הפרשי מליחות - אנרגיה כחולה.

הרעיון מאחורי שיטת PRO, אחת משתי השיטות של אנרגיה כחולה, הוא זה: נניח שיש לנו מיכל עם שני תאים המופרדים על ידי ממברנה שחדירה רק למים אך לא ליוני מלח (ממברנה חדירה למחצה). אם מכניסים לתא אחד מים מתוקים (בעלי מליחות נמוכה) ולתא השני מי ים (בעלי מליחות גבוהה), מים יעברו מהצד של המים המתוקים וימהלו את מי הים. לתופעה הזו קוראים אוסמוזה, והיא נובעת מהנטייה של תמיסות להשוות ריכוזים באמצעות פעפוע (דיפוזיה) כשהן באות במגע. הפקת האנרגיה נעשית באמצעות ניצול המים שעברו לתא השני לצורך הנעת טורבינה. מדינות עשירות במי נהרות הזורמים לים, כמו נורבגיה, חוקרות אפשרות לייצר אנרגיה בשיטה זו, וייתכן שהשיטה תהיה רלוונטית גם עבור ישראל אם תיכרה תעלת הימים ויתקיים מגע בין מי ים רגילים למי ים המלח. הפרשי המליחות הם הגורם המכריע כאן.

כשהתקדמנו בתחקיר ראינו שם אחד שחוזר שוב ושוב במאמרים המדעיים הנוגעים ליישומים השונים של מתקני אנרגיה כחולה, ולהפתעתנו גילינו שהאיש חי בארץ ועדיין עוסק במדע בגיל 89. זה היה סידני לוב: פרופסור, מהנדס כימיה וממציא מוכשר, שהגה את אחת השיטות של האנרגיה הכחולה, שכלל את השנייה, ולא פחות חשוב - הוא היה הראשון שהצליח ליישם מתקן התפלת מים באמצעות אוסמוזה הפוכה. כיום זו השיטה המועדפת בעולם להתפלת מי ים.

המשותף לאוסמוזה הפוכה ולאוסמוזה רגילה הוא שימוש באותה ממברנה חדירה למחצה, אלא שהפעם ממלאים רק תא אחד במי ים. כשמפעילים לחץ על מי הים, עוברים מים דרך הממברנה לתא השני. המים הללו הם מים מתוקים טובים לשתייה. על מנת ליצור את הלחץ צריך להשקיע הרבה אנרגיה, אבל נראה שאין ברירה - במקומות רבים בעולם, כולל ישראל, מים מותפלים הפכו למצרך הכרחי.

למזלנו, הצלחנו לקבוע פגישה עם פרופ' סידני לוב, וזכינו לשוחח עמו במשך כמה שעות. זו הייתה חווייה מעשירה ומרתקת עבורי. אני זוכר אותו כאדם צנוע, אדיב וסבלני, בעל שילוב נדיר של גישה הנדסית עם גישה מדעית. מצד אחד היה חשוב לו לספק לנו הסבר מדעי מדויק לכל שאלה ומצד שני הוא התעמק בפרטים הטכניים, שהם בעצם אלו שמאפשרים הפיכת עיקרון מדעי ליישום מוצלח.

סיפור מעניין אחד קשור להמצאה הגדולה שלו - ממברנה חדירה למחצה יעילה במיוחד. הוא ועמיתו ניסו מגוון ממברנות. אחת מהן, עשויה מצלולוז-אצטט, נתנה ביצועים מרשימים בבדיקה הראשונה, אך בבדיקה השנייה הביצועים היו עלובים. הם המשיכו לחקור וגילו ששני הצדדים שלה שונים ויש חשיבות לכיוון שבו שמים את הממברנה: הצד הדק צריך להיות מופנה כלפי התא שממנו עוברים המים לצד השני. "לפעמים אני תוהה אם היינו ממשיכים לבדוק ממברנה זו, אילו הניסוי הראשון שלה היה נכשל", אמר לנו פרופ' לוב כשפגשנו אותו.

אני מביא כאן קטע מהמאמר "אנרגיה כחולה" שהתפרסם בזמנו בגיליון 99 של גליליאו (נובמבר 2006).

את פרופ' לוֹבּ בן ה-89 אנו פוגשים בביתו ביישוב עומר, ליד באר-שבע, בו הוא מתגורר כבר למעלה משלושים שנה. לראשונה הוא הגיע לבאר-שבע בשליחות אונסק"ו, בשנת 1967, על-מנת להקים מפעל התפלה בקיבוץ יטבתה וללמד את טכנולוגיית האוסמוזה ההפוכה בישראל. ההזמנה הייתה לשלושה חודשים, אך לוֹבּ נשאר שלוש שנים, שבסיומן הוא שב לארצות-הברית רק כדי לחזור ולעלות לארץ באופן רשמי. הוא החל לחקור וללמד באוניברסיטת בן-גוריון שזה עתה נוסדה. מתקן האוסמוזה ההפוכה הראשון בישראל להתפלת מי תהום מלוחים אכן הוקם ביטבתה, אם כי בתחילה הקיבוצניקים חששו מהמים המותפלים, ובעצם, הקיבוצניקיות היו אלה שעשו את הצעד הראשון ומצאו שימוש למים הרכים - חפיפת ראש. ותיקי הקיבוץ עוד זוכרים, שכדי לשכנע אותם לנסות וללגום מהמים, הביא פרופ' לוֹבּ את ד"ר ברלין מבית החולים סורוקה, שהצליח להפחיד אותם כהוגן לגבי הנזקים בשתיית מים מלוחים.

פרופ' לוֹבּ מספר שבמשפחתו לא היו מדענים, וגם לו לא היו שאיפות בתחום. הוא סיים לימודי הנדסה כימית באוניברסיטת אילינוי והלך לעבוד בתעשייה הצבאית והאזרחית בקליפורניה. אחרי 16 שנה התעורר בו שוב חיידק הלימודים והוא נרשם ללימודי תואר שני ושלישי באוניברסיטת UCLA. יחד עם שותפו למחקר, סריניווסה סורירג'אן (Sourirajan), שאיתו הוא שומר על קשר עד היום, התוודע סידני לוֹבּ לרעיונות של פרופ' ריד (Reid) מפלורידה, לגבי האפשרות להתפיל מים בעזרת אוסמוזה הפוכה. את פרסומו העולמי קנה לוֹבּ בזכות היישום המוצלח הראשון של השיטה. זה קרה בשנת 1965, בקואלינגה (Coalinga), עיירה קטנה ושכוחת אל בקליפורניה, בה הוקם בשנה זו המפעל המסחרי הראשון להתפלת מים בשיטת האוסמוזה ההפוכה. הוא נזכר בחיוך, שלמבחן המסכם שלו בלימודי הדוקטורט, שנה קודם לכן, ביקשו ממנו הבוחנים להביא שלטים עם שאלות, משום שכבר אז הוא היה המומחה מספר אחד בעולם לאוסמוזה הפוכה.

בעקבות עליית מחירי הנפט, הגה פרופ' לוֹבּ את רעיון האנרגיה הכחולה בשנת 1973. "לקחתי תהליך התפלה שבו משקיעים אנרגיה, ופשוט הפכתי אותו", הוא מסביר. הרעיון המקורי היה להשתמש בהפרשי המליחות בין נהר הירדן לים המלח, ואם לא בישראל אז לפחות בנהר ירדן אחר – זה שנשפך לימת המלח ביוטה. כיום, עשרים שנה מאז פרישתו לגמלאות, הוא ממשיך במחקר תיאורטי של ממברנות ובתכנון מתקני אנרגיה כחולה. "כשהוא עובד על מאמר, סידני לא ישן ולא אוכל כמה ימים" – מתלוננת רעייתו בנושא זה. לפני שש שנים, כאשר ביקר בחברת Statkraft בנורבגיה, קיבל פרופ' לוֹבּ הצעה מפתה לשמש כיועץ בשכר. למרות גילו, הוא סירב להצעה, רק משום שהתבקש לחתום על הסכם סודיות. עם זאת, הוא עדיין שומר על קשר עם הנורבגים ומתעדכן לגבי התקדמות מחקר הממברנות שלהם. הוא אופטימי בקשר לאנרגיה כחולה ומעריך שתוך עשרים שנה היא תחליף שיטות אחרות במדינות חוף שופעות מי נהר.

השנה נסגר מבחינתו מעגל, עת הוענק הפרס הראשון על שמו, בכנס בצרפת. את הפרס יזמה פרופ' מרים בָּלַבַּן, עורכת כתב העת Desalination, אותו כתב-עת שבגיליון הראשון שלו פורסם המאמר המקורי של סידני לוֹבּ על אוסמוזה הפוכה, לפני למעלה מארבעים שנה.

פרופ' סידני לוב נפטר ב-12 בדצמבר 2008, בגיל 92. יהי זכרו ברוך.