הסרטונים המזויפים האהובים עלי

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, ובכל זאת המים בסרטון משלימים מעגל, כלומר יש כאן עוד מרכיב, אולי משאבת מים. היוצר מבטיח לגלות בקרוב. שווה לחכות.

מדע פשוט - העסק

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

תאי גזע - הנקודה הישראלית

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 and Dave McCarthy

התגליות הפיזיקליות של המאה ה-21 - המשך

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.

הומוסקסואליות אצל בעלי חיים

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!

איך ללמוד ביולוגיה בכיף

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:

פרס נובל לכימיה 2009

שמחתי לשמוע על זכייתה של עדה יונת ממכון ויצמן בפרס נובל לכימיה לשנת 2009. במקרה או שלא במקרה התכוונתי לפני כמה שבועות לכתוב עליה ועל עבודתה בחקר מבנה הריבוזום כאן בבלוג. בסופו של דבר לא הספקתי בגלל שבאותו זמן עברתי דירה, ואחר כך שכחתי מזה וכתבתי על דברים אחרים. התכוונתי להזכיר את זה שהיא מועמדת טובה לזכות בפרס נובל באחת השנים הקרובות. טוב, אני מודה שזה לא היה הימור פרוע - מדברים על זה כבר כמה שנים. בעצם, אני זוכר מרצה שלי ממכון ויצמן (דן שחר - מרצה מעולה!) שאמר לנו בפירוש שהוא בטוח שהיא תזכה בפרס.

מעבר לזכייה האישית של עדה יונת, ומעבר לסיפוק שיש לי מכך שכמות גדולה יחסית של נשים זכו השנה בפרס (שתיים זכו בפרס נובל לרפואה), אני בטוח שהזכייה הזו תעודד את המדע הישראלי ותוסיף לו כבוד, וזה חשוב מאוד משום שעולם המדע בנוי על כבוד והערכה. זכייה כזו יכולה לסייע לחוקרים צעירים להשתלב בעבודה מחקרית במעבדות מובילות בעולם, וזו דרך טובה לצבור ידע שאולי יחזור בסופו של דבר לישראל. אני מקווה שהזכייה תסייע גם בהגדלת ההשקעה הממשלתית במדע, אבל בקשר לכך אני פחות אופטימי.

בשולי הזכייה אני רוצה להתייחס לנקודה שמהווה במידה מסוימת המשך לפוסט הקודם שלי שעסק בהבדלים בין ענפי המדע השונים ובקשרים ביניהם. העבודה של עדה יונת לא הייתה עבודה בכימיה, אלא בביולוגיה. לעבודה שלה יש השלכות חשובות על פיתוח תרופות, וגם אם היא השתמשה בשיטות כימיות ופיזיקליות, הרי שהעבודה שלה אינה עבודה כימית וכמובן גם לא עבודה פיזיקלית. הפרס המתאים לה הוא ללא ספק פרס נובל לפיזיולוגיה ולרפואה. בעצם, פרסי נובל לא תמיד מוענקים על עבודה בתחום שבו מוגדר הפרס, והדבר בולט במיוחד בכימיה: פרס נובל לכימיה הוענק פעמים רבות לעבודות בתחומי מדע אחרים. כך למשל, זכו בו פיזיקאים כמו ארנסט רתרפורד וביולוגים כמו מקס פרוץ. יש לי השערות, אבל אני לא סגור לגבי הסיבה לכך. בכל אופן, לא נראה לי שזה נובע ממחסור בתגליות כימיות. מה דעתכם?

מטיילת ישראלית חלתה במחלת השינה

השבוע שמענו על ישראלית שחלתה במחלת השינה במהלך טיול בטנזניה. היא נעקצה על ידי זבוב הצה-צה שיכול לשאת בגופו את הטפיל החד-תאי, טריפנוסומה ברוסיאי, הגורם למחלה.

אשתי ג'ודי כתבה אודות המחלה בגיליון 112 (דצמבר 2007) של גליליאו:
להשתיק את הטפיל - מחלת השינה

זבוב צה-צה מוצץ דם. מקור: Hill lab, UCLA

קשה לזהות את מחלת השינה בשלב הראשון שלה, כשהטפיל נמצא בדם, משום שהסימפטומים לא ייחודיים. המחלה מתבטאת בשלב זה בגלים של תסמינים מגוונים, כמו חום גבוה, כאבי ראש וכאבי מפרקים. הגלים, באורך של ימים אחדים כל אחד, קשורים לניסיונות של מערכת החיסון להתמודד עם הטפיל. מערכת החיסון מייצרת נוגדנים שמזהים את הגליקופרוטאינים (חלבונים שאליהם קשורים סוכרים) המרכיבים את השכבה החיצונית של הטפיל, אבל הטפיל משנה את אותם גליקופרוטאינים במהירות ותמיד נשארים פרטים שמערכת החיסון לא הצליחה להשמיד. לסימפטומים אלו קודם סימן אחד נוסף: כיב גדול סביב מקום העקיצה. הכיב הזה, שנרפא בעצמו, הוא בעצם פסולת תאית הנוצרת בעת התרבותו המהירה של הטפיל בשעה שהוא מתיישב בשכבת העור התחתונה.

הנקודה המוזרה בסיפור החדשותי של השבוע היא שלא הייתה תרופה למחלה בארץ. לא מובן לי מדוע לא מחזיקים כמות קטנה של תרופות למחלה המסוכנת הזו שנחשבת לקטלנית ללא טיפול תרופתי. נכון שהמחלה מופיעה רק באפריקה שמדרום לסהרה, אבל הרי ברור שמטיילים, אנשי עסקים או שליחים של ישראל במדינות אפריקה הטרופית עלולים להיעקץ.

בכל אופן, תרופה מתאימה בשם סוראמין (Suramin) אותרה בלונדון והוטסה במהירות לארץ. מדובר בתרופה ישנה מאוד, שפותחה לפני למעלה מ-80 שנה. היא מונעת מגורמי גדילה (חלבונים מסוימים) להיקשר לקולטנים המיועדים להם, וכך נמנעת התרבות הטפיל. נטילת התרופה, שמתאימה לשלב הראשון של המחלה, מלווה בתופעת לוואי.

הסיבה שלא פותחו תרופות מתקדמות יותר, עם פחות תופעות לוואי, קשורה כנראה לתפוצת המחלה: המחלה פוגעת רק במדינות עניות באפריקה ופיתוח תרופות למחלת השינה אינו משתלם מבחינה כלכלית.

המטיילת הישראלית חלתה בזן המזרחי של המחלה, שמתפשט בגוף במהירות רבה יותר. הטיפול בסוראמין מתאים לזן הזה והוא אמור לחסל את הטפיל ולהציל את חייה. בהזדמנות זו אני מאחל לה רפואה שלמה.

אם לא מטפלים במחלת השינה במהירות הטפיל עלול לחדור למערכת העצבים המרכזית. אז מתחיל השלב השני והקשה של המחלה. החולה לוקה בבלבול ובחוסר קואורדינציה, הוא מפתח סימנים של מחלות פסיכיאטריות ולוקה בשינה לא-סדירה המתאפיינת בנדודי שינה בלילה ובישנוניות ביום. כמעט שלא קיימות תרופות מתאימות לשלב השני. התרופה היחידה שהשתמשו בה באופן סדיר עד תחילת העשור הנוכחי היא מלרסופרול (Melarsoprol). זוהי תרופה המכילה ארסן ורעילותה גבוהה - עד 10% מהחולים מתים עקב תופעות הלוואי של התרופה עצמה.

אישה מטפלת בבעלה הלוקה במחלת השינה

למעשה, מאז 1950 פותחה רק תרופה אחת נוספת לשלב השני של מחלת השינה: אפלורניתין (Eflornithine). התרופה הזו פותחה לצורך טיפול בסרטן, ולאחר מכן התגלה במקרה שהיא יכולה לפגוע בזן המערבי של טפיל הטריפנוסומה. התרופה לא הייתה רווחית והחברה הצרפתית סאנופי-אוונטיס (Sanofi-Aventis), בעלת הזכויות, הפסיקה את ייצורה בשנת 1999. בעצם, לא לגמרי הפסיקה את הייצור, אלא נתנה זיכיון לחברה אחרת לייצר מוצר קוסמטי, משחה להרחקת שיער פנים לא-רצוי אצל נשים (VANIQA), המבוסס על אותו חומר כימי פעיל. הדבר נודע ל"רופאים ללא גבולות" ולחץ כבד הופעל על החברה. בסופו של דבר נאלצה חברת התרופות להמשיך לייצר את התרופה, ועל מנת לשקם את תדמיתה היא אף החליטה למכור אותה במחיר מינימלי, ללא רווח, לארגון הבריאות העולמי.

לקריאה נוספת: מאמר עיתונאי מרתק אודות מחלת השינה שזכה בפרס פוליצר

מוח ימני או מוח שמאלי

היום שמעתי נאום של איש מדע שדי הכעיס אותי. כבדרך אגב הוזכר בו קשר שיש כביכול בין תכונות ויכולות של אנשים לחצי מוח (המיספרה) דומיננטי. כתבתי על כך קודם כשסיפרתי על הרקדנית המסתובבת, ואני רוצה להדגיש שוב: מדובר במיתוס.

למדע אין בכלל כלים לקבוע אם למישהו יש חצי מוח ימני דומיננטי או חצי מוח שמאלי דומיננטי. כל מה שאנו יכולים לראות באמצעות מכשירי החישה וההדמאה זה אזורים פעילים במוח ולקשר אותם לביצוע פעולות מסוימות, ואכן יש לוקליזציה מסוימת במוח, כלומר אזורים שאחראים על פעולות מסוימות. הדוגמה המפורסמת ביותר היא של יכולת הדיבור וכישורי השפה שקשורים לאזור ברוקה (Broca) ולאזור ורניקה (Wernicke) המצויים בחצי המוח השמאלי. אזורים אלו התגלו כבר במאה ה-19 על ידי מציאת הקשר בין נזק מוחי באזור מסוים לקשיי דיבור ושפה.

היום ידוע שאצל רוב האנשים מרכזי הדיבור והשפה אכן נמצאים בחצי המוח השמאלי, אבל לא אצל כולם. מרכזי הדיבור והשפה נמצאים בצד שמאל אצל כ-90% מהימניים (בעלי יד ימין חזקה) ופחות מזה בקרב השמאליים. חוץ מזה, המיקום של מרכזי הדיבור והשפה אינו מוחלט - אזורים נוספים במוח נוטלים חלק בפעולות אלו. בפעולות אנושיות אחרות המצב בדרך כלל יותר מורכב. אזורים רבים במוח פעילים בעת ביצוע מרבית הפעולות, לרוב אלו אזורים משני חצאי המוח. כלומר, ברמת התפקוד של המוח קשה לקשר בין פעולה שאותה מבצע האדם לחצי מוח פעיל.

אני רוצה לסכם את מה שכתבתי ולהוסיף עוד כמה נקודות שמקשות על הגדרה של חצי מוח דומיננטי:

• אין כיום דרך למדוד דומיננטיות של חצי מוח ואפילו לא של אזור במוח. כל מה שאנו יכולים לעשות זה לבדוק אילו אזורים פעילים במוח בעת ביצוע פעולות אנושיות. לא נמצאו אנשים בריאים שאצלם חצי מוח אחד פעיל יותר מהשני.
  
• ידוע שאין לוקליזציה מוחלטת של מרכזים במוח (אזורים שאחראים על פעולות מסוימות). גם כשיש לוקליזציה מסוימת, כמו במקרה של מרכזי שפה ודיבור, קיימים אנשים רבים שהם יוצאים מהכלל ואצלם המרכז נמצא בחצי המוח השני. לפעמים מרכזים שאחראים לאותה פעולה נמצאים בשני חצאי המוח.
• לא ידוע איזה גורם במוח הופך אדם למוכשר יותר בתחום מסוים. גם אם אנו מזהים את האזור במוח שאחראי לכישורים אלו, עדיין לא ידוע מהם הגורמים החשובים: האם זו כמות תאי העצב, הקישוריות ביניהם, קישוריות לאזורים אחרים או שזו בכלל סיבה אחרת.
• קיימות רשימות של תכונות ופעולות שאחראי להן צד אחד של המוח. לרשימות כאלו אין שום תוקף מדעי מכמה סיבות. ראשית, המושגים הרשומים בהן בדרך כלל מעורפלים וקשה להכריע באופן אובייקטיבי למי יש תכונה זו או אחרת ולמי אין אותה. למשל, אני אוהב מאוד אמנות ויודע להעריך אותה, אבל אני לא יודע לצייר היטב - האם אני טיפוס אמנותי או לא? שנית, אין מניעה שאדם יהיה מפותח בכמה תחומים, למשל יעסוק במדע (פעמים רבות מיוחס לחצי מוח שמאלי) וגם יהיה לו דמיון מפותח (חצי מוח ימני). שלישית, בדקתי כמה רשימות כאלה ואין ביניהן התאמה.
  
• איך בכלל ניתן לכמת כישרון בתחום מסוים? הרי כל מבחן שנקבע תהיה בו הטיה מסוימת בהתאם לעולם המושגים של כותב המבחן. האם יש דרך אובייקטיבית לבדוק כישרון?

באותו הקשר, הטענה כאילו אנשים מנצלים רק 10% ממוחם היא מיתוס ואין בה שום גרעין של אמת. למעשה, כל חלקי המוח פעילים, אולי לא בו-זמנית, אבל בוודאי שיש צורך בכל חלקי המוח לצורך תפקוד נורמלי.