60 שנה למאמר הסוציאליזם של אינשטיין

60 שנה למאמר הסוציאליזם של אינשטיין

 

בעידן הניו אייג’ ממנים שר אוצר שהוא דוקטור לפילוסופיה ולא דוקטור לכלכלה. והרי אותו דוקטור לפילוסופיה, ד”ר יובל שטייניץ, למד איתי במשך מספר שנים במכון כהן להיסטוריה ופילוסופיה של המדע באוניברסיטת תל אביב, ואחר כך היינו קולגות בחוג לפלוסופיה באוניברסיטת חיפה. לכן אני קודם כל רוצה לאחל לו הצלחה רבה כשר. 

וכמו שכתבתי בדה מרקר אתמול, אין מוכשר ממנו מבחינת ידע והשכלה אקדמיים נרחבים. איך ניוטון אמר לרוברט הוק ב-1676: 

If I have seen further it is by standing on ye [the] sholders of Giants

תמיד ידענו שללמוד היסטוריה ופילוסופיה של המדע זה הרי מאוד מועיל בחיים, ובטח שלעמוד על כתפי ענקים בתחום שלנו…. 

שהרי בסוף אחרי מחקרים על אריסטו, אפלטון, גלילאו, ניוטון ואינשטיין…. מגיעים הישר לאוצר של המדינה!

יובל, אני זוכרת איך היינו יושבים קבוע יחד אחד ליד השני בסמינר מחקר באוניברסיטת תל אביב ומדברים על פילוסופיה ועל מדע ועל כל מיני נושאים. עכשיו החבר’ה שלנו מהיסטוריה ופילוסופיה של המדע יוכלו לומר שיש לנו נציג בממשלת ישראל…

נראה שמשנתו של פרופ’ זאב בכלר – שכני בזכרון יעקב – היא מאוד חשובה להנהגת המדינה.

והרי שנינו היינו תלמידים מסורים של פרופ’ בכלר…

זאב בכלר כתב בחוברת מחשבות של צבי ינאי בערך לפני שלושים שנה את הדברים הבאים, שתוך התחשבות בכך שנכתבו לפני שנים רבות… אולי בכל זאת כדאי לשמור אותם בפתק בכיס לממשלת נתניהו… זאת בתקווה שההיסטוריה של אזורנו תכתב עתה מן היסוד כדי שיבוא על אזורנו שלום ושגשוג כלכלי. ואולי כאשר נדבר כאן על טעויות של ממשלות… ובאמת מבוצעות כאן טעויות פאטליות, נבין סוף סוף שבעצם הטעויות הן השקפות לא תקניות.

ובכן בכלר כתב:”במסגרת הפילוסופיה הרב-ערכית חייבת לכן ההסטוריה של המדע להכתב מחדש מן היסוד.

נקודות ציון מסורתיות בהסטוריה של המדע, כמו אישושים מפוארים, הפרכות הרסניות, ויכוחים עמוקים וחותכים וקירובים ההולכים וגדלים, מן ההכרח לחשוף אותם כאירועים דלים וקטנים מכפי שהוצגו: תיאומים קטנים של התאוריה ושל התצפיות – בעזרת גורמי קיזוז שונים, ויכוחים חסרי משמעות של חרשים, תאורים הסטוריים – מעוותים במזיד והחלטות שרירותיות כאריזמטיות. בדומה למצבן של תורת היחסות ופסיכולוגית הגשטאלט, ניתן עתה לראות את הבשורה של הפילוסופיה הרב-ערכית, הסגורה, כדרישה ליצירת לשון חדשה, וניתן לסכם זאת בחוק הטראנספורמציה הבא: כל דיבור על טעות (בכל מקרה שאין זו טעות לוגית) הכרחי לנסחו מחדש כדיבור על אודות השקפה לא-תקנית. ‘השקפה מוטעית’ הינה או ביטוי חסר משמעות או ביטוי המציין טעות לוגית (טריוויאלית בהכרח)”. 

ובהזדמנות זו ברצוני לספר לכם על המדען הגאון המפורסם ביותר שלנו, שהחליט לתת את דעתו על נושאי כלכלה בדיוק לפני 60 שנה. והוא הרי לכאורה אינו בא מתחום הכלכלה, אבל הוא כתב מאמר מפורסם ביותר בנושאים חברתיים וכלכליים “מדוע סוציאליזם?”, מאמר שלדעתי האישית היה רצוי ליישמו מן הסתם בעידן המיתון כאן ועכשיו בארץ כאשר יש גל של פיטורין…

אם כן בדיוק לפני 60 שנה, באפריל 1949 הופץ עלון פרסומת שהכריז על מגזין חדש שכותרתו ‘סקירות חודשיות’, ‘מגזין סוציאליסטי עצמאי’. הגיליון הראשון היה אמור לצאת כמהדורה של מאי 1949, כך שיכיל מאמר על ידי אלברט אינשטיין –”מדוע סוציאליזם?”.

אלברט אינשטיין ביצע צעד אידיאולוגי. הוא הסכים להצעה מהמגזין הסוציאליסטי החדש והקטן והוא השתלח כנגד הקפיטליזם ובכך הוא הראה כמה הוא כישלון. מאמרו המפורסם ,”מדוע סוציאליזם?” היה המאמר המוביל בגיליון הראשון במאי 1949. הוא קבע ש”האנרכיה הכלכלית של החברה הקפיטליסטית כפי שהיא קיימת היום, היא לדעתי, המקור האמיתי לרוע”. אינשטיין היה אדבוקט הסוציאליזם. אינשטיין לא ציפה שמאמרו זה יפיץ מהפך סוציאליסטי באמריקה. אבל בגלל הסחף לימין באמריקה ב-1949 הוא הרגיש שזה רגע חשוב להביע את השקפותיו בציבור. אדגר הובר מה-FBI מיד התנפל על המאמר של אינשטיין והמעקבים אחרי אינשטיין רק התגברו.

אינשטיין הפיזיקאי כתב מאמר חברתי-כלכלי וביצע קביעה כלכלית. ואולם אינשטיין בתחילת מאמרו ביקש רשות מקוראיו לעסוק בעניינים שלמעשה הוא לא ממש מבין בהם בהכשרתו המקצועית. ואכן הוא בכל זאת כתב מאמר חברתי-כלכלי בצורה מדעית, בעודו דוקטור לפיזיקה:

 

קטעים מהמאמר של אינשטיין “מדוע סוציאליזם?”

 

האם זה מומלץ עבור מישהו שהוא לא מומחה בנושאים כלכליים וחברתיים להביע את השקפותיו בנושא הסוציאליזם? אני מאמין שממספר סיבות זה כן.

הבה בתחילה נבחן את השאלה מנקודת המבט של המידע המדעי. יתכן שזה יופיע כך שאין כל הבדלים מתודולוגיים בין האסטרונומיה והכלכלה: מדענים בשני התחומים מנסים לגלות חוקים קבילים כלליים עבור קבוצה מוגבלת של תופעות, כדי לגרום להקשרים הפנימיים בין התופעות האלה להיות עד כמה שניתן מובנים. אבל במציאות כן קיימים הבדלים מתודולוגים כאלה. הגילוי של חוקים כלכליים בתחום הכלכלה נעשה קשה בגלל הנסיבות שהתופעות הכלכליות הנצפות לפעמים מושפעות על ידי גורמים רבים שמאוד קשה להעריכם בנפרד. בנוסף, החוויה שהצטברה מאז מה שנקרא התקופה התרבותית של ההיסטוריה האנושית, היא כידוע ברובה הושפעה והוגבלה על ידי סיבות שהן בשום אופן לא רק כלכליות בטבען. למשל, מרבית המדינות החשובות בהיסטוריה חייבות את קיומן לכיבוש. העמים הכובשים ביססו את עצמם, חוקית וכלכלית, כמעמד המועדף בארץ הכבושה. הם תפסו לעצמם מונופול על חזקת הארץ ומינו כמרים מבין מעמדם. הכמרים, שאחראים על החינוך, גרמו לחלוקת המעמדות בחברה למוסד קבוע ויצרו מערכת של ערכים שבאמצעותה האנשים כתוצאה, במידה רבה בצורה לא מודעת, הנחו את התנהגותם החברתית….

…האנרכיה הכלכלית של החברה הקפיטליסטית כפי שהיא קיימת כיום, היא לדעתי, המקור האמיתי לרוע… הון פרטי נוטה להתרכז בכמה ידיים…

התוצאה של התפתחויות אלה היא אוליגרכיה של הון פרטי, שלא ניתן לבדוק את הכוח העצום שלה ביעילות אפילו באמצעות חברה פוליטית המאורגנת בצורה דמוקרטית. זה נכון מכיוון שהחברים בגופים המחוקקים נבחרים על ידי מפלגות פוליטיות, שבמידה רבה ממומנות או אחרת מושפעות על ידי הון פרטי, ועבור כל המטרות המעשיות מפרידות את ציבור הבוחרים מבית המחוקקים. התוצאה היא שמייצגי העם למעשה לא מספיק מגוננים על האינטרס של השכבות הלא מיוחסות של האוכלוסייה. בנוסף, תחת התנאים הקיימים, בעלי הון פרטיים בהכרח שולטים, ישירות או בעקיפין, במקורות העיקריים של המידע (עיתונות, רדיו, חינוך). לכן זה מאוד קשה ואכן במרבית המקרים כמעט בלתי אפשרי לאזרח הבודד להגיע למסקנות אובייקטיביות ולבצע שימוש אינטליגנטי בזכויות הפוליטיות שלו…

היצור מתקיים על רווח, לא לשם השימוש. אין דאגה לכך שכל אלה שמסוגלים ורוצים לעבוד תמיד יהיו בעמדה למצוא תעסוקה. כמעט תמיד מתקיים “צבא של בלתי מועסקים”. העובד הוא בפחד מתמיד לאבד את עבודתו. מכיוון שעובדים בלתי מועסקים או שמשלמים להם מעט לא מספקים שוק רווחי, היצור של סחורות עבור הצרכן הוא מוגבל, ומתקבלת מצוקה גדולה. קדמה טכנולוגית פעמים רבות גורמת ליותר חוסר תעסוקה במקום להקלה במעמסה של העבודה לכולם. מניע ההכנסה, בצירוף לתחרות בין בעלי ההון, הוא האחראי לחוסר היציבות בהצטברות ובניצול של ההון ומוביל למיתון הולך וגדל. תחרות בלתי מוגבלת מובילה לבזבוז עצום של כוח עבודה, ולשיבוש הזה של המודעות החברתית של האינדיבידואלים שהזכרתיה מקודם.

אני מחשיב את השיבוש הזה באינדיבידואלים כדבר הגרוע ביותר של הקפיטליזם. מערכת החינוך שלנו כולה סובלת מרוע זה. גישה תחרותית מוגזמת מושרשת בסטודנט, ומאמנים אותו לסגוד להצלחה רכושנית כהכנה לקריירה העתידית שלו.

אני משוכנע שיש רק דרך אחת להשמיט את החוליים החמורים האלה, דהיינו באמצעות היסוד של כלכלה סוציאליסטית, שמלווה במערכת חינוך שתכוון לעבר מטרות סוציאליסטיות. בכלכלה כזו, האמצעים ליצור הם בבעלות החברה עצמה והם מנוצלים בצורה מתוכננת. כלכלה מתוכננת, שמתאימה את היצור לצרכים של הקהילה, תחלק את העבודה שיש לעשותה בין כל אלה שמסוגלים לעבוד ותבטיח פרנסה לכל הגברים, הנשים והילדים.

 

 

 

   

60 שנה לרשימות האוטוביוגרפיות של אינשטיין – בעית המדידה בקוונטים

60 שנה לרשימות האוטוביוגרפיות של אינשטיין מ-1949

מבוא לבעיית המדידה בתורת הקוונטים

 

לפני 60 שנה בדיוק, ב-1949 אינשטיין פרסם את הרשימות האוטוביוגרפיות שלו בהן כתוב:

“לדעתי תורת הקוונטים העכשווית מייצגת ניסוח אופטימאלי ליחסים, בהינתן מושגי יסוד קבועים מסוימים, שבסך הכל נלקחו מהמכניקה הקלאסית. אני מאמין, בכל אופן, שתורה זו לא מציעה כל נקודת תפנית להתפתחות עתידית. זוהי הנקודה שבה ציפיותיי סוטות בצורה הנרחבת ביותר מאלה של הפיזיקאים העכשוויים. הם משוכנעים שזה בלתי אפשרי להסביר את האספקטים העיקריים של התופעות הקוונטיות…. באמצעות תיאוריה שמתארת את המצב האמיתי של הדברים”…

אחת מהאירוניות הגדולות ביותר בהיסטוריה היא שאינשטיין שהניח את היסודות לתורת הקוונטים החל מ-1905 נהפך ברבות הימים למבקר החריף ביותר שלה. אינשטיין ידוע באמרה המפורסמת שלו למקס בורן מ-1926, “אלוהים לא משחק בקוביות”.

60 שנה אחרי והפיזיקאים באופן בסיסי מאמינים במה שאינשטיין התנגד לו כל כך, אך נותרים עם המוני שאלות פילוסופיות פתוחות. אולי אינשטיין בכל זאת צודק? להלן במספר מלים עיקרי הפרוש האורתודוקסי לתורת הקוונטים. המשך יבוא…

 

המדידה בתורת הקוונטים

 

כאשר תורת הקוונטים התפתחה, מפתחיה חיפשו אחר מסגרת מתמטית קוהרנטית שתעבוד. בהתחלה הפיזיקאים שפתחו את תורת הקוונטים לא נתנו את הדעת למשמעות העמוקה יותר של מושגי התיאוריה, שהפכו כך לתלושים מהמציאות שאותה התיאוריה ניסתה לתאר. המציאות עצמה החלה לקבל תפנית מוזרה ביותר עם התקדמות התיאוריה על ידי מכניקת הגלים של שרדיגר והפירוש ההסתברותי שניתן לה על ידי מקס בורן, תוך שהיה צורך להותיר מאחור את המושגים של התנועה הגלית הקלסית.

המדידה מונחת בלב הפורמליזם הקוונטי ויש לה תפקיד אקטיבי ומתערב בתכונות המערכות הקוונטיות ולא תפקיד פסיבי (רישום תכונות) כפי שזה בפיזיקה הקלאסית. השימוש במושגים קלאסיים מנוגדים – גלים וחלקיקים –  מונע מאיתנו, כך טען בוהר, מלדעת מה באמת קורה לחלקיקים הקוונטיים עד אשר הם נחשפים לצורה כלשהי של מכשיר המדידה. מכשיר זה פועל בעולם מקרוסקופי ובהתאם לעקרונות קלאסיים. לכן הבחירה שלנו במכשיר המדידה קובעת את סוג ההתנהגות שאותה אנו מצפים לראות. אם למשל, אנו בוחרים לחקור את המערכת הקוונטית בעזרת מכשיר שמתוכנן לחשוף אפקטים מסוג של התאבכות, נקבל התנהגות דמוי-גלית. החלקיקים הם לא “כאן” ולא “שם”, ובמקום אנחנו רואים פסי התאבכות. ללא המדידה התיאוריה למעשה ריקה מתוכן ואין זה משנה איך היא מנוסחת מבחינה מתמטית.

מקס בורן קבע שתורת הקוונטים הא במהות הסתברותית. כך שניתן לדעת רק את ההסתברויות של תוצאת המדידה ולא את הודאויות. אנו לא יודעים דבר בוודאות עד הרגע שבו צפינו במערכת ומדדנו אותה. במובן מסוים המדידה הקוונטית אחראית בעצמה ליצירת התוצאה. כי ישנה אינטראקציה בין המערכת הקוונטית למכשיר המדידה וזה יוצר תוצאות מדידה מסוימות. תהליך המדידה משנה את מצב המערכת ולפעמים אף הורס לגמרי את המערכת.

 

בעיית המדידה לפי פון נוימן

 

ב-1932 ג’ון פון נוימן בעבודתו היסודות המתמטיים של מכניקת הקוונטים, אמר שכאשר מערכת קוונטית היא באינטראקציה עם מכשיר המדידה, האינטראקציה הזו מתוארת ונתונה לחוקי מכניקת הקוונטים. ועל כן אין כל הבדל למעשה בין העולם הקוונטי לבין העולם הקלאסי המודד. אנו יכולים להגדיר את מכשיר המדידה בכל דרך שנרצה (כולל צופה אנושי). המערכת הקוונטית ותוצאות המדידה על ידי מכשיר המדידה, שאותן אנו מבצעים במעבדה, הם כולם מערכת קוונטית מכנית. אין לנו גישה למערכת הקוונטית ישירות. יש לנו רק גישה למערכת שהיא באינטראקציה עם מכשיר המדידה, ואנו מפרשים את התוצאות במונחים אלה. אם מכשיר המדידה הוא מערכת קוונטית, ותהליך המדידה מתואר על ידי משוואה קוונטית, אזי מכשיר המדידה הוא לא יותר מאשר קבוצה של הוראות לביצוע פעולות בחלקיקים קוונטיים.

נניח חלקיק קוונטי, אלקטרון או פוטון. הוא יכול להופיע או במצב זה או במצב אחר. לפני אקט המדידה המצב הקוונטי של החלקיק מתואר כסופרפוזיציה של שני מצבי מדידה אפשריים. לאחר המדידה, מסיקים שהחלקיק הוא במצב אחד ויחיד אפשרי. היכן שהוא לאורך הדרך המצב השתנה מכזה שמורכב משתי אפשרויות מדידה לאפשרות מדידה אחת. פון נוימן הבחין שהמדידה קשורה בשני סוגי התערבות שונים מהותית זה מזה. הראשונה, היא מעין קפיצה קוונטית: מעבר חד מיידי, לא רציף, לא דטרמיניסטי וסטטיסטי של מצב המערכת הקוונטית לפני המדידה למצב אחרי המדידה. תהליך זה קרוי “קריסת פונקצית הגל”. הסוג השני של ההתערבות הוא ההתפתחות הרציפה ולגמרי דטרמיניסטית וסיבתית של המערכת המודדת כתגובה לקריסה, שמתוארת על ידי משוואת הגלים של שרדינגר. שני סוגי התערבות אלה דרושים כדי לפרש את תהליך המדידה הקוונטי. קריסת פונקצית הגל מייצגת חידוד של הידע שלנו אודות מצב החלקיק הקוונטי. לפני המדידה החלקיק הוא או במצב זה או במצב אחר, והמדידה פשוט מכריעה איזה מבין המצבים. האם הסופרפוזיציה באמת משקפת את העובדה שמצב החלקיק הקוונטי הוא לגמרי לא נקבע בטרם תהליך המדידה? במקרה זה קריסת פונקצית הגל מייצגת יותר מאשר רק שינוי במצב ידיעתנו אודות המערכת. למעשה, אקט המדידה כאן לכאורה ממקם את המצב מתוך מצב בלתי מוגדר אל עבר כמות מוגדרת. בפיזיקה הקלאסית להיות מסוגל לקבל מידע אודות כמות פיזיקאלית אין פירושו שהכמות היא בלתי מוגדרת בטרם בוצע אקט המדידה.

ניתן ליצור שני מצבים קוונטיים חלקיקיים באמצעות האינטראקציה ההדדית או היצירה הסימולטאנית של שני חלקיקים בתהליך קוונטי מתאים. כתוצאה מהאינטראקציה והיצירה של שני מצבי חלקיק, החלקיקים אבדו את עצמאותם. ובתנאי שהם היו באינטראקציה בדרך כלשהי בזמן כלשהו בהיסטוריה שלהם, שני החלקיקים צריכים להיות מתוארים במונחים של מצב מרוכב עד אשר הגיע הזמן שבו אחד מהם או שניהם עוברים אינטראקציה כמו פעולת מדידה. נניח שנאפשר לחלקיקים לנוע ללא הפרעה לכיוונים מנוגדים, כך שהם נעשים נפרדים במרחק עצום זה מזה. בהגדרה אם לא מפריעים להם הם עדיין שזורים (באנטגלמנט) קוונטית –  כלומר עדיין קולקטיבית מתוארים על ידי מצב דו-חלקיקי v ו-h. אנחנו יודעים שאם מבצעים מדידה בחלקיק 1, ישנו 50:50 סיכוי שהמצב המרוכב מיד יקרוס למצב כלשהו v. פירושו של דבר שהמצב עבור חלקיק 2 צריך באותו האופן להצטמצם מיד למצב השניh , ולא משנה כמה רחוק חלקיק 2 מחלקיק 1, וזאת באותו רגע נתון בו מבצעים את המדידה על חלקיק 1. 

 

פשר קופנהגן – בוהר, הייזנברג ופאולי

 

באוקטובר 1926 נילס בוהר הזמין את שרדינגר להצטרף אליו ואל היזנברג בקופנהגן כדי להתווכח על תורת הקוונטים. שרדינגר לא בא. שרדינגר הציע את מכניקת הגלים ואילו היזנברג הציע מכניקה מטריציונית ושניהם נותרו בדעותיהם ובעקשנותם. בפברואר 1927 בוהר יצא לחופשת סקי בנורבגיה והיזנברג נשאר בקופנהגן, שם הוא כתב את המאמר המפורסם שלו על עקרון אי הודאות. כאשר בוהר חזר, הוא ראה את המאמר של היזנברג. הצטרף לויכוח וולפגנג פאולי. בוהר, היזנברג ופאולי פיתחו את מה שנהפך לפשר קופנהגן לתורת הקוונטים. יסודותיו הם: עקרון אי הודאות, דואליות חלקיק הגל והפירוש ההסתברותי של בורן לפונקצית הגל. פשר קופנהגן שם דגש רב על הצופה ועל מכשיר התצפית.

לפי פשר קופנהגן זה חסר משמעות לראות בחלקיק קוונטי כבעל תכונות משל עצמו שהן בלתי תלויות במכשיר המדידה. למרות שניתן לדבר על המהירות, הספין, התנע וכולי של האלקטרון, תכונות אלה שאותן אנו שיכנו לאלקטרון לשם נוחות, נהפכות ל”ממשיות” רק כאשר האלקטרון הוא באינטראקציה עם מכשיר שמתוכנן במיוחד לחשוף אותן. הסכמה בין התיאוריה לניסוי מאפשרת לנו לפרש מושגים אלה כאלמנטים של המציאות האמפירית. מושגים אלה מסייעים לנו להתאים ולתאר את התצפיות שלנו, אבל הם חסרי משמעות מעבר להיותם בעלי שימוש כאמצעים לקישור העצם הנדון עם המכשיר שבו משתמשים כדי לחקור אותו.

לפיכך אם מבצעים קביעה כמו למשל, “לפוטון יש קיטוב”, עלינו בנוסף להתייחס לסידור הניסויי שבאמצעותו הגענו לידע זה – או לפחות להיות מודעים לסידור זה. נשנה לכן את הקביעה שלנו להבאה: “הפוטון נוצר בדרך מסוימת והועבר דרך מקטב, כאשר צירו מכוון ביחס למערכת הייחוס של המעבדה. מעברו דרך המקטב אומת על ידי זה שנוצרה נקודה שחורה על סרט צילום”. מדגישים כאן את הפעולה בעבר: בוצעה מדידה, מצב הפוטון השתנה כתוצאה בצורה בלתי הפיכה. בוהר חשב שלא ניתן לומר דבר אודות החלקיק הקוונטי מבלי להתייחס לטבע המכשיר שבאמצעותו מבצעים את המדידה.

נניח שהמכשיר שלנו הוא מסך דו-חריצי, ואנחנו חוקרים את המעבר של פוטון דרכו. אנחנו יודעים שאנו יכולים להבין את הפיזיקה של האינטראקציה המכשיר-פוטון באמצעות מושג הגלים כפי שמבוטא בפונקצית הגל של הפוטון. אם לעומת זאת המכשיר שלנו הוא סרט צילום, אנו יודעים שאינטראקציה המכשיר-פוטון יכולה להיות מובנת במונחים של התמונה החלקיקית. ניתן לתכנן מכשירי מדידה כדי להדגים את התכונות הגליות של החלקיק או את תכונותיו החלקיקיות, אבל לא ניתן להדגים את שתי התכונות בו-זמנית. לפי פשר קופנהגן, הסיבה לכך היא לא חוסר יכולתנו להמציא כזה מכשיר, אלא מגבלת הטבע – מכשיר כזה לא יכול להיות מומצא.

בוהר סיכם את השקפותיו בהרצאה שאותה הוא העביר בפגישת פיזיקאים ב-1927 באגם קומו באיטליה. בהרצאה זו הוא הציג את המושג קומפלמנטריות כמשהו שמונע זה את הקיום של זה, משלים זה את זה, אך לא סותר זה את זה. היום מקובל לשייך את המושג לדואליות החלקיק-גל. עבור בוהר הקומפלמנטריות הייתה מונחת בלב העולם הקוונטי. עקרון אי הודאות נהפך לביטוי מתמטי להגבלות שנכפו על יכולתנו לבצע מדידות שמבוססות על מושגים קומפלמנטריים מהפיזיקה הקלאסית. הגדרת המיקום והתנע של החלקיק בדיוק מוחלט עשויה להראות אפשרית בעקרון, אבל היא נהפכת לבעייתית מיד כאשר בוחנים את המאפיינים הגליים של הישות הקוונטית. הפורמליזם המתמי של תורת הקוונטים הוא ניסיון לאגד תיאורים קומפלמנטריים של חלקיק וגל תחת תיאוריה כוללת אחת. אין זה אומר שהתיאוריה היא שגויה או בדרך כלשהי לא שלמה. להפך, זו הדרך הטובה ביותר שניתן והאופן הכי רחוק שניתן ללכת במסגרת המגבלות הקיימות.

 

טלפורטציה קוונטית ומסע בזמן

האם ניתן להשתמש בטלפורטציה הקוונטית למסע בזמן?

ערב סודי אחד, בערך לפני שלושה חודשים, ליונל וולאס סיפר לי את הסיפור הזה על דלת בקיר. ובאותו הזמן חשבתי שבכל שנוגע אליו היה זה סיפור אמיתי. הוא סיפר לי את זה בכזו כנות ישירה שלא יכולתי אלא להאמין לו. אבל בבוקר התעוררתי, בפשטותי, לאווירה אחרת…

לו לפחות הדלת בקיר הייתה דלת אמיתית, שמובילה דרך קיר אמיתי למציאויות נצחיות. לגבי זה אני די בטוח כעת. והיא הופיע לחייו די מוקדם, כאשר הוא היה ברנש צעיר בין חמש לשש. אני זוכר כיצד, בעודו יושב ומתוודה בפני בכבידה איטית, הוא הסיק והעריך את התאריך של זה. ‘היה’, הוא אמר, ‘צמח וירג’יניה מטפס בצבע ארגמן בתוכה’…

בעוד זכרונו אודות חוויה ילדותית זו חמק, למבט הראשון ביותר של דלת זו היה אמוציה מיוחדת, משיכה, שאיפה להשיג את הדלת ולפתוח אותה וללכת דרכה. ובאותו הזמן הוא היה משוכנע בבירור שאו שזה לא חכם או שזה שגוי מצידו להתמסר למשיכה זו – הוא לא יכל לומר איזה מביניהם…

‘אני מניח שהחוויה השנייה שלי עם הדלת הירוקה מציינת את עולם השוני שישנו בין החיים העסוקים של ילד בית ספר לאינסוף הפנאי של הילד. בכל אופן בפעם השנייה לא חשבתי להיכנס הישר פנימה…

אני יושב ונזכר במילותיו [של ליונל וולאס], בטונים שלו, ובערב הקודם הווסטמיניסטר גזט עדין מונח על הספה שלי, מכיל את ההודעה על מותו… הם מצאו את גופתו מוקדם מאוד אתמול בחפירה עמוק ליד תחנת קנסינגטון המזרחית. זה אחד משני הפירים שבוצעו כחיבור להרחבה לפס הרכבת לכיוון דרום. זה מוגן מחדירת הציבור על ידי מצבור על הכביש הגבוה, שבו חתכו פתח דלת קטנה לנוחיות כמה מהעובדים שעובדים בכיוון. פתח הדלת נעזב משוחרר בגלל חוסר הבנה בין מנהלי העבודה ודרכו הוא נכנס…

דלת בקיר, ה. ג. וולס.


 

הספר והסרט שמספר על טלפורטציה באמצעות חור תולעת. הגיבור מדמיין לאן הוא רוצה לנסוע ואז הוא משוגר בטלפורטציה לשם בכדור הארץ… הגיבור למעשה עובר טלפורטציה על ידי זה שהוא פותח סדק במרקם המציאות, וחולף דרך חור תולעת במרחב-זמן…

Image from the movie \'Jumper.\' Credit: 20th Century Fox

Image from the movie ‘Jumper.’ Credit: 20th Century Fox

 

אם האלקטרון יכול להיות משוגר כמו רוח רפאים האם גם אנחנו…?

 

הכל מתחיל ב-1935 במאמר המפורסם של אינשטיין, בוריס פודולסקי ונתן רוזן. באופן אירוני במאמרם הם הציעו את הניסוי הידוע – מה שמכונה ניסוי אפ”ר שקרוי על שם שלושתם – שנועד לשלול אחת ולתמיד את כניסת ההסתברות לתוך הפיזיקה. תורת הקוונטים זקוקה להסתברות בגלל שהמשוואות שלה לא בדיוק מתארות דברים כמו מיקום מדויק של החלקיקים. במקום זאת, הנוסחאות של מכניקת הקוונטים מתארות גלים שידועים בשם גלי שרדינגר. מה שקרוי בשם אמפליטודת הגלים האלה במיקום מסוים מתורגמים בדיוק להסתברות שהחלקיק ימצא בנקודה המסוימת הזו.

והנה ניסוי אפ”ר מציין, בהתאם לתורת הקוונטים, שאם שני חלקיקים – אלקטרונים, למשל – רוטטים בתחילה יחד במצב שקרוי קוהרנטיות, אזי מתרחש הדבר הבא. הם יכולים להישאר בסנכרון דמוי גלי אפילו אם הם מופרדים זה מזה במרחק עצום. שני אלקטרונים יכולים להיות מופרדים זה מזה בטריליוני קילומטרים או שנות אור, אבל ישנו עדיין גל שרדינגר בלתי נראה שמחבר ביניהם כמו מעין חבל טבור. אם משהו קורה לאלקטרון אחד, אזי חלק ממידע זה מידית משודר לאלקטרון האחר, וזאת מהר יותר ממהירות האור. מושג זה – חלקיקים אשר רוטטים להם בקוהרנטיות הם בעלי חיבור עמוק כלשהו – מכונה אנטנגלמנט קוונטי (שזירה קוונטית). אינשטיין בלגלוג מסוים כינה זאת לחברו מקס בורן ב-1947 “פעולה למרחוק של רוחות רפאים”. הוא החשיב זאת כמשהו ש”מוכיח” שתורת הקוונטים הייתה שגויה, מכיוון ששום דבר לא יכול לנוע מהר יותר ממהירות האור לפי תורת היחסות הפרטית.

 

האם הג’יני הקוונטי יוצא מתוך הבקבוק?

 

והנה כי כן, ב-1980 אלן אספקט והקולגות שלו בצרפת ביצעו את ניסוי אפ”ר תוך שהם השתמשו בפוטונים במצב שזירה שנפלטו מאטומי קלציום ושני גלאים שמוקמו במרחק של 13 מטרים זה מזה. התוצאות היו בהסכמה מדויקת עם תורת הקוונטים. האם אינשטיין טעה באומרו שמהירות האור היא הגבול העליון למהירויות ביקום? לא ממש. מכיוון שבניסוי של אספקט, המידע אכן נע מהר יותר ממהירות האור, אבל המידע היה רנדומאלי, ולכן חסר תועלת.

 

עומדים היו תחת עץ אחד, איש זרועו על צוואר רעהו, ותכף ומיד ידעה אליס להבדילם בשמותיהם: על צווארון האחד רקום היה “דאם” ועל צווארון השני “די”. מסתבר שכל אחד מהם רקום לו “טווידל” על גב הצווארון, אמרה לנפשה.

אליס בארץ המראה

האנטנגלמנט entanglement (שזירה) מתרחש כאשר חלקיקים קוונטיים של אנרגיה וחומר – כמו אטומים, יונים או פוטונים – הם באינטראקציה, והם בקשר ולא משנה כמה הם רחוקים זה מזה. כאשר שני עצמים הם בשזירה, תכונותיהם קשורות בצורה הדדית. ב-3 למרץ 1947 אינשטיין נחרד מאפשרות זו וכתב על כך לחברו מקס בורן את המשפט המפורסם: “…הפיזיקה צריכה לייצג מציאות בזמן ובחלל, חופשית מפעולה למרחוק של רוחות רפאים”.

 

השזירה פתחה את דלת הקסמים למה שמכונה היום טלפורטציה. ב-1993 מדענים מיב”ם, בהנהגתו של צ’רלס בנט, גיליס ברסרד, קלוד קרפו וריצ’רד ג’וסזה מאוניברסיטת מונטריאול ואשר פרס מהטכניון שלנו ו-ויליאם ק. ווטרס מויליאמס קולג’ הראו שזה אפשרי מבחינה פיזיקאלית לבצע טלפורטציה לעצמים לפחות ברמה האטומית תוך שימוש בשזירה או בניסוי אפ”ר. וקצת היסטוריה לא תזיק כאן. הם הראו שניתן לבצע טלפורטציה לכל המידע שמוכל בחלקיק. שני חלקיקים בעלי אותו המידע בדיוק הם זהים לחלוטין. על כן טלפורטציה למידע זה כמו טלפורטציה לחלקיק עצמו. מאז פיזיקאים היו מסוגלים לבצע טלפורטציה לפוטונים ולאטומי צזיום שלמים.

בניסויי הטלפורטציה האלה, הפיזיקאים מתחילים נניח בשני אטומים שמעולם לא היו במגע זה עם זה, אטום אלף ואטום גימל. נניח שאנחנו רוצים לבצע טלפורטציה למידע מאטום אלף לאטום גימל. אנחנו מתחילים מכך שיש לנו אטום שלישי, אטום בית, שמתחיל ממצב של שזירה עם אטום גימל. עכשיו אטום אלף בא במגע עם אטום בית, כך שתכולת המידע של אטום אלף מועברת לאטום בית. בגלל ש- בית ו- גימל היו במקור במצב של שזירה, המידע של אלף עתה עבר לאטום גימל. מישהו שבודק את אטום גימל לא יהיה בשום אופן מסוגל להבדיל בינו לבין אטום אלף. השזירה הורסת את המידע באטום אלף (כך שאין לנו שני עותקים אחרי הטלפורטציה). פירושו של דבר שכל מי שעובר טלפורטציה בדרך זו ימות בתהליך. אבל תכולת המידע של גופו מיד תופיע במקום אחר. כלומר הוא מת במקום אחד ונולד מחדש במקום אחר.

 

 

The Gedanken Experimenter

טלפורטציה קוונטית של אדם 

(הערה: לא לנסות בחצר האחורית, כי זה בלתי אפשרי היום וגם אולי לכן לא מומלץ?…אבל תרגיל מחשבה מעניין)

טלפורטציה של נוסע במרחבי החלל תתחיל בנוסע בחלל שעומד בתוך תא טלפורטר. הנוסע עומד בתוך מבחנה ענקית בגובה שני מטר. לצידו עומדת מבחנה זהה לחלוטין בגובה של שני מטר גם כן אך מלאה בחומר נלווה ירוק.

החומר הנלווה הירוק קודם לכן עבר שזירה יחד עם חומר אחר, נניח בצבע אדום, שמצוי במבחנה זהה בגובה שני מטרים שנמצאת בתחנה הקולטת או המקבלת – אליה הנוסע יגיע.

מבצעים מדידה משולבת בחומר הנלווה הירוק ובאדם הנוסע, וכך היא משנה אותם למצב קוונטי רנדומאלי ונוצרת כמות עצומה ומשמעותית של נתונים רנדומאליים – שני ביטים למצב אלמנטארי.

על ידי מה שאינשטיין כינה “פעולה למרחוק של רוחות רפאים” המדידה גם מיד משנה את המצב הקוונטי של החומר האדום המקביל בצד המקבל.

מדידת הנתונים נשלחת לתחנה המקבלת הקולטת באמצעים קונבנציונאליים. תהליך זה מוגבל במהירות האור, כאשר זה בלתי אפשרי לבצע טלפורטציה לאדם מהר יותר ממהירות האור.

הצד המקבל יוצר מחדש את הנוסע, עד למצב הקוונטי של כל אטום ואטום וכל מולקולה ומולקולה. זאת על ידי זה שמכוונים את המצב של החומר המקביל האדום בצד המקבל בהתאם למדידה הרנדומאלית שנשלחה מהתחנה הסורקת.

מתוך:Zeilinger, A., “Quantum Teleportation”, Scientific American, 2000  

 

 
צ’רלס פורט הראשון לחשוב על תיאורית טלפורטציה רוחנית
 

ב-2007 אשטון ברדלי וקבוצתו מהמרכז למועצת המחקר האוסטרלי למצוינות באופטיקה אטומית קוונטית בבריסבן הציעו שיטה אחרת לביצוע טלפורטציה, כאשר הם משתמשים בשיטה נוספת שאותה הציע אינשטיין, מצב חומר שקרוי קונדנסצית אינשטיין-בוז. זהו אחד ממצבי החומר הקרים ביותר ביקום, אולי מיליונית או מיליארדית המעלה מעל האפס המוחלט, טמפרטורה שמוצאים אותה רק במעבדות. כאשר סוגי חומר מסוימים מקוררים קרוב לטמפרטורת האפס המוחלט, האטומים שלהם כולם יורדים מטה למצב האנרגיה הנמוך ביותר, כך שכולם רוטטים יחד. הגלים הקוונטיים של כל האטומים הם חופפים, ובמובן מסוים, מצב קונדנסצית אינשטיין-בוז היא כמו מעין סופר-אטום ענקי. אינשטיין והפיזיקאי ההודי סטינדרה נטה בוז ניבאו ב-1925 מצב זה של החומר, אבל רק ב-1995 יצרו אותו סוף סוף במעבדה.

וכיצד פועל רכיב הטלפורטציה האוסטרלי? הוא פועל גם כן בנוסח ניסוי אפ”ר. מתחילים באטומי רובידיום סופר קרים במצב קונדנסצית אינשטיין-בוז. מיישמים אליהם קרן חומר, שגם כן עשויה מאטומי רובידיום. אטומים אלה רוצים לרדת למצב האנרגיה הנמוך ביותר, כאשר הם מסירים את האנרגיה העודפת שלהם בצורת פולס של אור. קרן אור זו אז נשלחת במורד סיב אופטי. היא מכילה כמובן את כל המידע הקוונטי שדרוש לתיאור קרן החומר המקורית (למשל, המיקום והמהירות של כל האטומים שלה). קרן האור פוגעת בעוד אטומי רובידיום סופר קרים במצב קונדנסצית אינשטיין-בוז, והיא ממירה אותם לקרן החומר המקורית.

בינואר השנה מדענים מאוניברסיטת משיגן והמכון הקוונטי באוניברסיטת מרילנד הצליחו לבצע ניסוי נוסף בטלפורטציה קוונטית. שתי קבוצות המדענים הצליחו להעביר מידע בין שני אטומים נפרדים של איטרביום במיכלים סגורים, ללא חיבור זה לזה ובמרחקים של מטר זה מזה. כל אטום איטרביום היה ברמת יסוד מסוימת והוקרן בפרץ גלי מיקרוגל, שכתב לזיכרון שלו את המידע שיש להעבירו בטלפורטציה. מיד אחר כך שני האטומים עוררו על ידי פולס של ליזר למשך זמן מאוד קצר והם פלטו רק פוטון אחד. הליך זה גרם לכל אטום לרדת חזרה לרמת היסוד שלו. המדענים זיהו מצב של שזירה בין שני האטומים. הם מדדו את האטום הראשון. בגלל שהמצב של האטום הראשון קשור בצורה בלתי הפיכה בזה של האטום השני, החוקרים ידעו בדיוק איזה פולס גלי מיקרו ליישם לאטום השני בכדי לשחזר את המידע המדויק שנכתב לאטום הראשון על ידי פרץ גלי המיקרוגל. בעושם כן הם קבלו את התוצאות בטלפורטציה המדויקת. שום מידע למעשה לא חלף בין האטום הראשון לשני. במקום זאת, המידע נעלם כאשר האטום הראשון נמדד והוא הופיע חזרה כאשר פולס המיקרוגל יושם לאטום השני.

 

שאלות על טלפורטציה עשרים שנה אחרי מוחו החדש של הקיסר של רוג’ר פנרוז

 

בהינתן התפתחויות אלה, אומר לנו מישיו קקו הפיזיקאי התיאורטי מאוניברסיטת ניו יורק, נשאלת השאלה, מתי נוכל לבצע טלפורטציה לעצמנו?

בטרם נחשוב בכלל להעביר יצור חי דרך מכונת טלפורטציה עתידית, יש לשאול האם הטלפורטציה היא  רצח, שהרי מפרקים יצור חי לפרודותיו? או שמא אולי היא כלי שימושי או אמצעי תחבורה נוח ויעיל במהירות לכאורה על אורית, ואילו תופעות לוואי יהיו לנסיעה שכזו, בהנחה כמובן שהיא תהיה אי פעם אפשרית? רוג’ר פנרוז תומך ברעיון המחשב הקוונטי שמושתת על בסיס השזירה הקוונטית והטלפורטציה הקוונטית בניסויים שתוארו. והרי אנו עושים טלפורטציה מידי יום ביומו למסמכים במכשיר הפקסימיליה. מדוע לא לקפץ צעד קדימה ולעשות טלפורטציה ליצורים חיים? ואולי אף למוחות שלנו, לתודעה שלנו? האם מכניקת הקוונטים מונעת אפשרות זאת? הבה נתבונן מעט בסיפורים…

 

מה ההבדל בין פקסימיליה לטלפורטציה?

במעבר פקסימיליה המקור נסרק כאשר מכשיר הפקסימיליה השולח מחלץ מידע אודותיו. במצב זה המקור נותר ללא פגע לאחר תהליך הסריקה. המידע נסרק ונשלח לתחנת הקבלה (מכשיר הפקסימיליה המקבל) ושם הוא מודפס.

זאת ועוד, שבטלפורטציה, ישנם שני גופים א’ ו-ג’. בתחילת התהליך הם מצויים במגע זה עם זה כמו בניסוי אפ”ר. אחר כך הם נפרדים. גוף ב’ אז מועבר לתחנה השולחת בעוד שגוף ג’ מועבר לתחנה המקבלת.

בתחנה השולחת גוף ב’ נשלח יחד עם גוף נוסף אותו נכנה בשם גוף א’. גוף ב’ משבש את המצב של גוף א’. המידע הנסרק נשלח מתחנת השולח אל תחנת המקבל. בתחנת המקבל משתמשים בו על מנת לטפל בגוף ג’.

אחר כך גוף ג’ נכנס למצב של שכפול מדויק של המצב הקודם של גוף א’.

אדוארד פייג’ מיטצ’ל כתב בסיפורו הבדיוני ב-1877, בעיתון הסאן הניו יורקי, האיש ללא הגוף, את הדברים הבאים: 

“‘הקשב’, הוא אמר, ‘במהלך הניסויים שלי עם הטלפון השתכנעתי שאותו העיקרון מסוגל להתפשטות אינסופית. החומר מורכב ממולקולות ומולקולות, שבתורן מורכבות מאטומים. האטום, אתה יודע הוא יחידת החיים… ההתפרקות שלהם יכולה להיות מושגת על ידי משיכה כימית או על ידי זרם חשמלי מספיק חזק…

לא הייתה כל סיבה מדוע החומר לא יוכל להיות מועבר בטלגרף, או אם להיות מדויק מבחינה אטימולוגית, ‘טלה-פמפום’. היה רק צריך להשפיע בקצה אחד של הקו על הדיסאינטגרציה של המולקולות לכדי אטומים ולהעביר את הויברציות לכדי פירוק כימי על ידי חשמל לקוטב האחר. שם אטומים אחרים יכלים להשפיע על ידי רקונסטרוקציה מתאימה. מכיוון שכל האטומים הם דומים, הסידור שלהם למולקולות מאותו הסדר, והסידור של המולקולות האלה לארגון דומה לזה המקורי יהיה מעשית שחזור של המקור. יהיה זה מטריאליזציה – לא במובן של הפיכה רוחנית, אלא בכל החומרה הלוגית והאמיתית של המדע”.

אבי שרלוק הולמס גם כן חשב על טלפורטציה, אך לשימושים בלשיים, משטרתיים וצבאיים בתחילת המאה השערים. פרופסור צ’לנג’ר היה במצב הומוריסטי הגרוע ביותר שלו בבוקר אחד. הוא סיפר לקונן דויל את המונולוג הבא.

“אדם מהמדע זכה להפרעה על ידי אידיוט כלשהו בקצה השני של קו הטלפון. ובכן הפרופסור קיבל פתק ולהלן תוכנו.

ישנו ג’נטלמן לטבי בשם תיאודור נמור שמתגורר לו במנסיון הדתי הלבן אשר בהמפסטד. הוא טוען שהמציא מכונה בעלת טבע יוצא מגדר הרגיל והיא מסוגלת לפרק כל עצם שממוקם בתוך ספירת השפעתה…

החומר מתפרק ושב למצבו המולקולארי והאטומי. על ידי הפיכת התהליך ניתן להרכיבו מחדש. הטענה נראית מוגזמת, ועדין ישנה עדות מוצקה שישנו בסיס כלשהו עבורה ושהאיש עלה על גילוי מזהיר…. 

‘אז תועילו בבקשה לעקוב אחרי’, אמר הממציא. הוא הוביל אותנו במורד המדרגות השטוחות על פני גינה שנמצאת מאחור. היה בנין גדול מבחוץ, שאותו הוא פתח ונכנסנו.

בתוכו היה חדר מסויד בעל אינספור חוטי נחושת תלויים בשרשראות מהתקרה, ומגנט עצום שמאוזן על מעמד. מקדימה לכל זה היה מה שנראה כמו מנסרה מזכוכית, באורך של מטר ובערך שלושים סנטימטר הקוטר. מימין לכל זה היה כסא שהיה מונח על במת אבץ ולו כיפת נחושת מצוחצחת שמונחת מעל. גם הכיפה וגם הכסא היו מחוברים בחוטים עבים, ומהצד היה מעין גלגל משונן בעל מספר חריצים וידית שמכוסה בגומי שהייתה כרגע מונחת על חריץ אפס…”

ארתור קונן דויל, מכונת הדיסאינטגרציה, 1928.  

ובכן, היום אומר מישיו קקו, פיזיקאים מקווים שהצעד הבא יהיה לבצע טלפורטציה למולקולות מורכבות. ואחרי זה אולי לבצע טלפורטציה למולקולת דנ”א או אפילו לוירוס תוך כמה עשורים. ומה בעצם מונע מאיתנו לבצע טלפורטציה לאדם שלם (אם ניקח בחשבון את כל הסיכונים)? כמובן שהבעיות הטכניות הן עצומות ונוראיות. על כן ייקח מאות בשנים אם לא יותר בטרם עצמים יעברו טלפורטציה, אם בכלל זה יתאפשר.

(ראיון עם פנרוז)

גלי וינשטיין – סיפור עלילותי בחרוזים

אני גלי דוקטורית מומחית לחדשנות ולאלברט אינשטיין ומורשתו

טיפסתי ועליתי למרומי הצמרות של בני האקדמיה בכל העולם ואשתו

הכנסתי את ראשי מבעד לפתח החוגים השייכים לראש השבט מתל אביב ועד חיפה

זולת הקוטב בקצה הכדור הצפוני ואולי הירח וגם הקרחונים באנטרקטיקה להוספה

ביקרתי בכנסים בסין והעיר האסורה ועד לאמריקה נוטפת השפע בה הייתי פוסעת…  

לו היה טורח פרופסור להמציא עבורי מכונה העשויה לגלות האושר בארץ הלא נודעת

אזי לא הייתי נתקעת במשרד הפטנטים של אלברט אינשטיין, ואליו ישר הייתי נוסעת 🙂

שאלתי את המדען והגיאוגרף מדוע העולם כולו והמדינה כולה 

נתקפים לפתע בבולמוס מטורף של בינוניות שמדביקה בשקיקה את הממשלה? 

בייאושי טיילתי ביערות היכן ששורצות חיות טרף מסוכנות ביותר בעולם ההשכלה

נמלטתי ממלתעותיהן של תולעי הספרים הירוקות הגדולות בחיפושי אחר התהילה

צעדתי למרחקים בין הרים ובין גבעות כדי לגלות את נצנוץ הזהב בסוף העלילה  

התהלכתי עם איורי וכתבותיי בג’ונגלים עבותים בסכנות העולם

בין הקרצפים, הפלנתרים, הברדלפים האיומים כולם 

ואסיים אולי היום בעידן המיתון והרכבת הממשלה של ביבי-אהוד ובזו הפרכא

מה נותר לנו היום לעשות זולת להרהר על מצבנו העגום ולחפש אחר טרחה? 

זמן

היו הייתה גברת שקראה במהירות הסילון בהגדה ובמזמור

ובהתאם למופתים ולאותות היא נעה מהר יותר מהאור

היא החלה שואלת קושיות על יציאת בני עמנו לחירות

אודות בני ישראל שעזבו את פרעה במהירות

ואז חזרה היא בליל האתמול למצרים הישר לעבדות.

 

חג פסח שמח!! 

עולמות הגוף – קונפליקט בין אומנות, אנטומיה לאתיקה

עולמות הגוף – קונפליקט בין אומנות, אנטומיה לאתיקה

 

פולמוס על תערוכת עולמות הגוף – החל מאפריל במדעטק, מוזיאון המדע בחיפה. התעורר ויכוח סביב המוסריות של הצגת גופות שעברו תהליך שימור פלסטי כדי להציג את האנטומיה שלהן בפני הקהל הרחב. היו כאלה שכינו את הפרופ’ לאנטומיה גונטר פון הגנס, המדען הגרמני שיצר את התערוכה בשם פרנקנשטיין. מבקרים שביקרו בתערוכה וראו גופות אמיתיות של אנשים שעברו פלסטיזיציה והן מוצגות באופנים המוזרים יותר העלו התנגדויות אתיות. ההתנגדויות עלו בגלל שהוסר מהגופות העור והאנשים ראו את האיברים הפנימיים – אפקט פסיכולוגי? חלק מהגופות הן גם מבותרות כדי שהמבקר יראה את האנטומיה שלהן ואת המתרחש בעולמן הפנימי. הועלו שאלות בנוגע לכבוד המת. יחד עם זאת, התערוכה נותנת הזדמנות נדירה לאנשים שאינם לומדים רפואה להציץ אל תוך נבכי שעורי האנטומיה של הסטודנטים לרפואה. המדע, הפסיכולוגיה, האתיקה והמומיה המצרית לדיון על תערוכת עולמות הגוף.

תמונות מתערוכת עולמות הגוף בבריטניה

 

מדעטק – מוזיאון המדע בחיפה עומד להציג את התערוכה המדוברת ביותר עולמות הגוףBody Works Körperwelten של גופות אנשים אמיתיים, גופות שלמות וחלקי גופות. כל הגופות היו שייכות לאנשים שהסכימו לשימוש בגוף שלהם לאחר מותם למטרות חינוכיות על ידי מקצוענים מתחום הרפואה וגם על ידי לא מקצוענים. תערוכת עולם הגופות משכה כבר יותר מ-14 מיליון מבקרים מאז הקמתה ב-1995 מרחבי העולם מאירופה ומאסיה: יפן (שם הוצגה לראשונה בטוקיו), גרמניה, אוסטרליה, בלגיה וארה”ב. ועתה היא מגיעה לישראל.

השאלה המדעית המעניינת כנראה היא כיצד הגופות נשמרות? הן משומרות בטכניקה שקרויה “פלסטיזציה” שלאחריה באה ספיגה בתא ואקום, טכניקה שהומצאה על ידי יוצר התערוכה הפרופסור הגרמני גונטר פון הגנס באוניברסיטת הידלבורג. זהו תהליך שמשמר את הרקמה האנושית בגומי סיליקון. בהתחלה חונטים את הגופה, העור מוסר כאשר כל השאר – השרירים, העצמות, האיברים, המיתרים, הגידים, כלי הדם, המוח וכולי נחשפים. השלב הבא הוא שנוזלי הגוף מנוקזים ומוחלפים באצטון. טובלים את הכל בתערובת פולימר נוזלי בתא ואקום. בתוך תא הואקום האצטון נהפך לגז שמוחלף בתערובת הפולימר. כאשר התערובת מתקשה, התוצאה היא דוגמית משומרת קבועה, יבשה ונטולת ריח.

הפלסטיזציה גורמת לדרגת קשיחות גבוהה עבור רקמות הגוף ומאפשרת לגופות להיות מוצגות בתנוחות שונות: זקופות, רצות, ישובות, ובפוזיציות יומיומיות. כל זאת כדי שהמבקרים יראו בתערוכה במוזיאון מוצגים דינאמיים ואת גוף האדם בצורתו הדינאמית ולא יראו תערוכה חולנית. לדוגמא מראים בתערוכה גופות ספורטיביות רצות ובמצב זה מוצגים השרירים שלהם מתוחים. או למשל מראים דמויות ישובות ובאי התערוכה יכולים בדיוק לצפות במבנה הפנימי של האדם היושב: השרירים בעת הישיבה והעצמות כפי שהן מסודרות בעת שהאדם יושב.

יחד עם שימור הגופות השלמות, שומרו גם חלקים בודדים של גופות וכל זאת למען מטרה דידקטית וחינוך ההמונים: כדי שבאי התערוכה יראו את הרגליו הרעים של האדם. דהיינו, התוצאות של הרגלי בריאות לקויים כמו עישון – ריאות מפוחמות ומושחרות של מעשנים כבדים או כבד הרוס משחמת כתוצאה משתייה כבדה של אלכוהול.

File:GuntherVonHagens Cologne2000.jpg
פרופ’ גונטר פון הגנס

 

שאלות מוסריות ואתיות

 

אולם יחד עם המסרים החינוכיים האלה, עולות מספר שאלות אתיות וגם משפטיות. העניין המשפטי שהתערוכה העלתה נדון רבות – בטרם התערוכה עלתה בפלורידה היא נדונה בערכאות המשפטיות. נקבע שזה לא חוקי לבצע פלסטיזציה לגופות של אנשים. התערוכה בפלורידה נפתחה למרות זאת לפני כמה שנים. הטענה הייתה שהגופות המשומרות והמבותרות בתערוכה היו שייכות לאנשים סינים והן לא נדרשו או לא היו מזוהות בבית הספר לרפואה בסין. המצביעים כנגד התערוכה אמרו שהם חשו לא בנוח עם הרעיון שלא בעלי הגופות ולא משפחותיהם הביעו הסכמה רשמית לכך שהם יוצגו במוזיאון:

הדיון על העניין מוסרי של התערוכה בפלורידה – מתוך סוכנות הידיעות.

 

כאשר התערוכה הוצגה בפריס דווח:

bodies can only be used after death for scientific purposes, even if the people gave their consent. “When you consider the way China respects human rights, what can consent mean? We would never used French bodies like that,”

הבעיה במטרה של התערוכה הייתה שהיא תערוכה חינוכית ובידורית כאחד, “בידוכית”, או כפי שפרופ’ גונטר פון הגנס עצמו תאר זאת, “אומנות אנטומית”. הגופות נתונות כמו מעין פסלים “חיים” במוזיאון, יותר מאשר גופות וזאת כדי שיהיה לנו המבקרים יותר קל לעכל את נוכחותם. ואז היו כאלה שכינו את פרופ’ גונטר פון הגנס, המדען הגרמני שיצר את התערוכה בשם פרנקנשטיין.  

כאן נכנס המתח בין המחקר המדעי לסוגיו השונים של הידע – במיוחד זה של הפנים הפיזיולוגי שלנו – ומנגד הציווי ההומניסטי לשמור על כבוד האדם באשר הוא. שני אידיאלים אלו לפעמים מתנגשים זה בזה בדמות האומנות האנטומית.

מבקרים שביקרו בתערוכה וראו גופות אמיתיות של אנשים שעברו פלסטיזיציה והן מוצגות באופנים המוזרים ביותר העלו התנגדויות אתיות בכל זאת ל”פסלים” האלה. ההתנגדויות היו מכך שהוסר מהאנשים העור, וחלק מהגופות מבותרות וכל זאת כדי שהמבקר יראה את האנטומיה שלהן ואת המתרחש בעולמן הפנימי. הועלו שאלות בנוגע לכבוד המת. האם התערוכה אכן יכולה להעלות בעיות אתיות ומשפטיות כאשר מוצגים גופות של אנשים? יש אנשים שטוענים שהתצוגה היא בכל זאת בחינה לא מוסרית ומקאברית של המתים.

יחד עם זאת, התערוכה נותנת הזדמנות נדירה לאנשים שאינם לומדים רפואה להציץ אל תוך נבכי שעורי האנטומיה של הסטודנטים לרפואה. ישנו מוטו אנונימי שחדר וחלחל אל המעבדות האנטומיות בבתי הספר לרפואה: ההנחה הבסיסית של האנטומיה היא שהמתים ילמדו את החיים. אבל אז בדיוק נשאלת השאלה למי צריכה להיות גישה לידע אודות הפעולה הפנימית והמורכבת של גופנו? כלומר מי רשאי ללמוד מהמתים? האם רק אלה שהם מוסמכים מבחינה אקדמית להכנס לחדרי הנתיחה או למוסדות חינוך, כלומר מדעני המחקר, רופאי העתיד והאנשים שיספקו לנו שירותי בריאות? או האם הידע הזה צריך להיות מסופק גם ובנוסף לציבור הרחב, בלא תלות במטרות ובכוונות החינוכיות? בנוסף, כמובן עולה בהקשר זה השאלה האתית והמשפטית: האם מותר להשתמש בגופות למטרות מדעיות בלבד גם אם אנשים נתנו את רשותם לשימוש בגופם בנוסף למטרות חינוכיות?

נשאלת בנוסף השאלה, מהי ההשפעה של חלקי גוף פנימיים של גופות אמיתיות על בני אדם ועל מבקרים מסוימים במוזיאון? יש הטוענים שישנו בכל זאת האפקט הפסיכולוגי על מבקרים שחולפים על פני תצוגה ואינם מסוגלים להפנים שהגופות שאותם הם רואים אלה הם המבנה הפנימי של עצמם. ואז אנו תוהים, האם סטודנטים לרפואה שמנתחים גופות רואים בהן את האנטומיה של עצמם?

ומה ההבדל אם כן, בין תערוכת עולם הגופות לתערוכת מומיות מצריות במוזיאון? שהרי הורגלנו כבר לראות מומיות חנוטות עד כה באינספור מוזיאונים בעולם…

ונשוב לשאלה המרכזית: האם התערוכה יכולה לגרום לרתיעה לאנשים מסוימים? למשל לאנשים דתיים בנוגע להלכות על אדם לאחר מותו? הגוף נתון לפירושים פילוסופיים ודתיים, פירושים בעלי חזונות לחיים טובים של קיום אחרי המוות בעולם טוב יותר בצורת גוף שמורה כלשהי.

התערוכה עשויה לעורר מחלוקת בנוגע לאתיקה וללגיטימיות של הצגת גופות מתות של האנשים שאולי לא לגמרי היו מודעים לתהליך הפלסטיזציה שאותו הם יעברו ולתנוחות בהן הם יוצגו בתערוכה במוזיאון. יתכן שאנשים הסכימו שגופם יתרם למטרות חינוכיות ברפואה בטרם מותם, אבל הם לא לגמרי היו מודעים שבסוף הם יסיימו את חייהם כמוצג שלם או מבותר שעבר פלסטיזציה במוזיאון. תמיהה שמחכה לדיון ולתשובה.    

ראו:

Anatomy of a Controversy

ננו-צינוריות – שרירים מלאכותיים – סופרמן הגיע לכאן!

סרטי ננו-צינוריות מפחמן שמתפקדים כשרירים מלאכותיים פותחו על ידי חוקרים מאוניברסיטת טקסס אשר בדלאס, וכיאה לננו-צינוריות, הם בעלי חוזק חומרים עצום. ניתן למתוח אותם כאילו היו גומי והם קלים יותר מהאוויר. הסרטים מורכבים מננו-צינוריות סבוכות ארוכות בעובי של 11 ננו-מטר, והם מסוגלים להימתח ליותר מפי שלושה מרוחבם הרגיל. ואולם הם קשיחים יותר וחזקים יותר מאשר פלדה נצורה. הם יכולים להימתח ולהתכווץ פי אלפי מונים ולסבול טמפרטורות בטווח של בין מינוס 190 מעלות צלסיוס ועד אפילו 1600 מעלות צליוס. ואף יותר מזה, הם בעלי מסה מינימלית ולכן כמעט קלים כמו האוויר עצמו. ואם לא די בכך, סרטי הננו-צינוריות שקופים, מוליכים וגמישים. ברוכים הבאים לעידן סופרמן! קחו כמה סיבי סרטים כאלו ותוכלו להרים את בנין האמפייר סטייט בילדינג בניו יורק?…. קורי העכביש של ספיידרמן כבר מזמן כאן…

סופרמן וספיידרמן

שרירי ננו צינוריות-פחמן

האיור מראה מה קורה כאשר מישמים חמישה קילו-וולט מתח לתוך רצועה ברוחב של שני מילימטרים של חומר ננו-צינורית אוורירית? היא מתרחבת לכדי פי שלושה מרוחבה המקורי. Ray Baughman, UT Dallas

לסרטים ראו כאן.

וגם כאן עוד סרט.

מהי ננוטכנולוגיה?

בשנים האחרונות הננוטכנולוגיה נהפכה לאחד מתחומי הפיזיקה, הכימיה, ההנדסה והביולוגיה החשובים והמרתקים ביותר. היא מראה הבטחה רבה בעתיד הקרוב בכך שתביא לנו פריצות דרך רבות שתשננה את כיוון ההתקדמויות הטכנולוגיות במגוון רחב של אפליקציות. מה זה בכלל ננוטכנולוגיה? המילה “ננו” פירושה מיליארדית או ביליונית. ובמספרים: 1x10-9. הננוטכנולוגיה עוסקת במגוון מבנים של החומר בעלי ממדים מסדר גודל של המיליארדית של המטר. כלומר, הננוטכנולוגיה מבוססת על ההכרה שחלקיקים קטנים יותר מגודל של 100 ננומטר (מיליארדית המטר) מקנים למבנים ננומטריים שבנויים מהם תכונות חדשות והתנהגות חדשה. זה מתרחש בגלל שהחלקיקים שהם קטנים יותר מהאורך האופייני שקשור לתופעות האופייניות לרוב מפגינים כימיה ופיזיקה חדשות! כימיה ופיזיקה חדשות אלה מובילות להתנהגות חדשה שהיא תלויה בגודל של המבנים הננומטריים. כך למשל המבנה האלקטרוני, המוליכות, התגובתיות, טמפרטורת ההמסה והתכונות המכניות – כן, כן כולן משתנות כאשר החלקיקים נעשים קטנים יותר מאשר הגודל הקריטי. התלות בהתנהגות בגודל של החלקיק יכולה לאפשר למהנדס לתכנן את תכונותיהם וכך לבנות רכיבים חדשים. ברוכים הבאים לעולם הטכנולוגיה החדשה של הננו-רכיבים.

לננו-רכיבים יש פוטנציאל אדיר לתרום להתקדמות על פני טווח נרחב ומגוון של תחומים טכנולוגיים שמתפרשים מיצירת חומרים חזקים יותר וקלים יותר ועד קיצור זמן תמסורת העברת התרופות לתוך הגוף – באמצעות קפסולות? בתוך מערכת הדם וגם הגדלת קיבולת האחסון של המדיה המגנטית ואספקה של מתגים מהירים יותר עבור מחשבים.

קצת היסטוריה לא תזיק נכון? ודאי שלא. לא ברור מתי אנשים גילו את היתרון של החומרים בגודל המזערי כל כך – הננו-חלקיקים. ידוע שבמאה הרביעית אחר הספירה יוצרי הזכוכיות הרומאים יצרו זכויות שהכילו מתכות בגודל ננו. נותר שריד מתקופה זו שמצוי במוזיאון הבריטי בלונדון – כוס – שמכיל ננו חלקיקים בין השאר מזהב. הצבע של הכוס משתנה מירוק לאדום כאשר מקור אור ממוקם בתוכה. המגוון הרחב של צבעים מרהיבים בחלונות של קתדרלות מימי הביניים הוא עקב הנוכחות של ננו חלקיקים מתכתיים בזכוכית. כמובן שנקפץ לנו פה על פני ההיסטוריה…

ב-1996 – כבר קפצנו כמעט למאה ה-21… מספר סוכנויות ממשלתיות בארה”ב שמובלות על ידי הקרן למדע לאומי פתחו במחקר לעמוד על המצב העולמי של המגמות, המחקר והפיתוח בננו-מדע ובננוטכנולוגיה.

שני ממצאים עלו מהמחקר:

1) ממצא ראשון:

חומרים יכולים להיות מעוצבים ברמת הננו כך שתתקבלנה תכונות חדשות ויתקבלו ביצועים חדשים. הפיזיקה והכימיה היסודיות להן הורגלנו במשך שנים מעולם המאקרו…הן משתנות כאשר הממדים של המוצק נעשים ברי השוואה לגודל בתחום הננומטרי. אחת מהדוגמאות החשובות ביותר היא מה קורה לחומר מוליך למחצה בגודל זה? המבנה האלקטרוני של המערכת לחלוטין משתנה. זהו הבסיס למה שקרוי הנקודה הקוואנטית בננוטכנולוגיה שמשמשת כיום לקריאת קומפט דיסקים.

הכח המניע מאחורי הננוטכנולוגיה הוא ההכרה שלחומרים הננוטכנולוגיים יכולה להיות פיזיקה וכימיה שונה בתכלית מזו של חומרי הגלם בעולם המאקרו או/וגם המיקרו והשאלה היא מהם ההבדלים בתכונות פיזיקאליות וכימיות אלה ומהן הסיבות להם? למשל האם חוק אוהם המפורסם והכל כך מבוסס בעולם האלקטרוניקה של המאקרו והמיקרו תקף בעולם הננומטרי? לא.

בנוסף, חומרים מעובדים שמורכבים מגרגרים בגודל ננומטרי הם בעלי תכונות מכניות לחלוטין שונות מאשר חומרים בעולם המאקרו והמיקרו.

2) ממצא שני:

ההכרה בטווח הרחב של תחומים שתורמים להתפתחות של תחום הננוטכנולוגיה. עבודה בתחום יכולה להימצא במחלקות כמו פיזיקה, כימיה, ביולוגיה, מדעי הסביבה, הנדסה וכדומה. הננוטכנולוגיה היא תחום אינטרדיסציפלינרי.

 

מהן ננו-צינוריות? 


ננו-צינורות: ניתן לחשוב על הננו-צינורית פחמן כמעין גיליון מגרפיט שמגולגל לצינור בעל שפות בסוף הגיליון שיוצרות את הקשרים שסוגרים את הצינור. מבנה הצינור נוצר מגלגול גיליון הגרפיט סביב צירו מקביל לקשרי ה-C-C (קשרי פחמן-פחמן). ננו-צינורית בעלת דפנות יחידים יכולה שיהיו לה קוטר של שני ננו מטרים ואורך של 100μmזה מה שהופך את הננו-צינורית אפקטיבית למבנה חד ממדי שקרוי nanowire

ישנם כמה מבנים לננו-צינוריות מפחמן, ומספר מבנים אלה הם בעלי תכונות שונות. למרות שננו-צינוריות מפחמן לא מורכבים מעשית מגלגול של גיליונות גרפיט, ניתן להסביר את המבנים השונים על ידי בחינה של הדרך שבה גיליונות גרפיט עלולים להתגלגל לצינורות. באופן כללי הננו-צינוריות סגורים בשני הקצוות, מה שמכניס סידור פנטגונאלי מבחינה טופולוגית לכל קצה של הגליל.

לננו-צינוריות מפחמן יש את התכונה המעניינת מאוד שהם מתכתיים או מוליכים למחצה, תלוי בקוטר ובכירליות של הצינור. הכירליות מתייחסת לאופן שבו הצינורות מגולגלים ביחס לכיוון הציר במישור הגרפיט. בדרך כלל הצינורות הם שני שליש מוליכים למחצה ושליש מתכתיים.

משתמשים במיקרוסקופ המנהור הסורק (ה-STM) כדי לחקור את המבנה האלקטרוני של הננו-ציוריות מפחמן. המיקום של מחט ה-STM ממוקמת מעל לננו-צינורית והמתח שבין המחט של ה-STM והדוגמית נסרקת בעוד זרם המנהור מבצע את הסריקה. בודקים את המוליכות הנמדדת. הגרפים של ה-STM שהמוליכות חזקה לאורך ציר הצינור, מה שגורם לננו-צינוריות לתפקד כחוטים קוואנטיים חד ממדיים. באופן כללי דפקטים במערכות חד-ממדיות גורמים ללוקליזציה של אלקטרונים. אבל, דפקט בננו-צינורית לא יגרום ללוקליזציה בגלל שהאפקט ממוצע על פני כל היקף הצינור.

במצב המוליך של הננו-צינורית, המוליכות של הננו-צינוריות היא מאוד גבוהה. מעריכים שהן יכולות לשאת מיליארד אמפר לסנטימטר מרובע. לעומת זאת, חוטי נחושת לא מצליחים לשאת מיליון אמפר לסנטימטר מרובע בגלל התחממות מתנגדת שממיסה את החוט. סיבה אחת למוליכות גבוהה של הצינורות הננו מפחמן היא שיש להם מעט מאוד דפקטים מבחינת פיזור האלקטרונים, ולכן התנגדות מאוד נמוכה. זרם גבוה לא מחמם את הצינורות באותו האופן שבו הוא מחמם את חוטי הנחושת. ננו-צינוריות הם גם בעלי מוליכות תרמית מאוד גבוהה, כמעט פי 2 יותר מאשר יהלום. פירושו של דבר שהם גם מוליכים מאוד טובים של חום.

בנוסף ננו-צינוריות הם מאוד חזקים מבחינה מכנית. אם משקל מחובר לקצות חוט דק שנעוץ לגג של חדר, החוט ימתח ובסוף יקרע. כאשר ננו-ציוריות מעוקמים הם מאוד גמישים. הם מתעקמים אבל לא נשברים, וניתן לישר אותם חזרה מבלי להרסם.

מרבית החומרים נשברים כאשר מעקמים אותם בגלל הנוכחות של פגמים כמו חריגות ושיבושים או פגמים בשפות החומרים. בגלל שננו-צינוריות מפחמן הם בעלי מינימום של דפקטים במבנה הדפנות שלהם, זה לא קורה. סיבה נוספת מדוע הננו-צינוריות לא נשברים היא הבאה. כאשר הם מעוקמים מאוד, הטבעות ההקסגונאליות מפחמן בדפנות משנות את צורתן, אבל לא נשברות. זוהי תוצאה ייחודית של תכונות של קשרי פחמן-פחמן והתעקמותם.

ננו-צינוריות ושרירים-מלאכותיים – סופרמן בדרך אלינו?

עתה פותחו סרטי ננו-צינוריות מפחמן על ידי חוקרים מאוניברסיטת טקסס אשר בדלאס, וכיאה לננו-צינוריות, הם בעלי חוזק חומר יותר מאשר פלדה וניתן למתוח אותם כאילו היו גומי. הסרטים מורכבים מננו-צינוריות סבוכות ארוכות בעובי של 11 ננו-מטר, והם מסוגלים להימתח ליותר מפי שלושה מרוחבם הרגיל. ואולם הם קשיחים יותר וחזקים יותר מאשר פלדה נצורה. הם יכולים להימתח ולהתכווץ פי אלפי מונים ולסבול טמפרטורות בטווח של בין מינוס 190 מעלות צלסיוס ועד אפילו 1600 מעלות צליוס. ואף יותר מזה, הם בעלי מסה מינימלית ולכן כמעט קלים כמו האוויר עצמו, והם שקופים, מוליכים וגמישים. ברוכים הבאים לעידן סופרמן! קחו כמה סיבי סרטים כאלו ותוכלו להרים את בנין אמפייר סטייט בילדינג בניו יורק?…. זהו שבדיוק בזה מדובר, בשרירים מלאכותיים!

החומר החדש שהוצג בכתב העת סאיינס אתמול למען האמת, פותח על ידי ריי בוגמאן, המנהל של המכון לננוטק באוניברסיטת דלאס, אותו מכון שמפתח סוגים שונים של ננו-צינוריות שמבוססות על מה שקרוי “שרירים מלאכותיים”, שמיועדים לאיברים תותבים ולרובוטיקה.

Ray H. Baughman

ריי בוגמאן

חומרים אלה משנים את צורתם ואת גודלם כתגובה לסיגנלים חשמליים וכימיים. תגובתיות שהיא אולי דומה לחומרים “הישנים” שקרויים חומרים פיזואלקטריים, אלא שהחומרים הפיזואלקטריים הם מה שנכנה מאקרוסקופיים, ואילו כאן מדובר בננו-צינוריות. המעבדה הננוטכנולוגית בדאלס פתחה עד כה חומרים חדשים.

עד כה המעבדה פתחה שרירים מלאכותיים מננו-צינוריות כאיברים תותבים שמתרחבים עד לאחוז אחד בלבד, ומפעילים עד לפי 100 פעם יותר כוח מאשר השריר האנושי על שטח מסוים. החוזק של הננו-צינוריות לכן לא ממוצה עד תום (שנת 2006).

Carbon-nanotube yarns such as this one can be used as powerful actuators.
Credit: Science

אולם עתה מסתבר שבאמתחתה של המעבדה הננוטכנולוגיה סרטי ננו-צינוריות שמתפקדים כשרירים מלאכותיים, או אקטואטורים, המתרחבים עד פי 200 אחוז ויוצרים כוחות קטנים ליחידת שטח, וכך הם מתאימים לרובוטיקה. או אולי בהחלט יכולים להתאים לאגדת סופרמן שירד מכוכב קריפטון ורוצה להרים את האמפייר סטייט בילדינג?…

שרירים מלאכותיים ויישומם לנאסא

מכיוון שסרטי הננו-צינוריות האלה הם אולטרא קלי משקל וניתן לטפל בהם בטמפרטורות קיצוניות, הם אולי יכולים להיות מאוד יעילים ליצירת חלקי רכבי חלל. כך לפחות מציע המדען הישראלי שלנו בנאסא ד”ר יוסף בר-כהן, חוקר בכיר במעבדה להנאה סילונית בקליפורניה. הרי בחלל התנאים הם מאוד קיצוניים כידוע, כמו למשל בפלנטות כמו מאדים ונגה. ניתן למשל לטפל באמצעות רובוט חלל במשטח של נגה בעל הטמפרטורה הקיצונית של 460 מעלות או בזה של מינוס 200 מעלות שמצוי בירח של צדק, אירופה. המסה הנמוכה של החומר החדש היא מאוד מושכת למשימות רובוטיות כאלה, אומר בר כהן.

המאמר:

Science 20 March 2009:
Vol. 323. no. 5921, pp. 1575 – 1578
DOI: 10.1126/science.1168312

 

Research Articles

Giant-Stroke, Superelastic Carbon Nanotube Aerogel Muscles

Ali E. Aliev, Jiyoung Oh, Mikhail E. Kozlov, Alexander A. Kuznetsov, Shaoli Fang, Alexandre F. Fonseca, Raquel Ovalle, Márcio D. Lima, Mohammad H. Haque, Yuri N. Gartstein, Mei Zhang,* Anvar A. Zakhidov, Ray H. Baughman

Improved electrically powered artificial muscles are needed for generating force, moving objects, and accomplishing work. Carbon nanotube aerogel sheets are the sole component of new artificial muscles that provide giant elongations and elongation rates of 220% and (3.7 x 104)% per second, respectively, at operating temperatures from 80 to 1900 kelvin. These solid-state–fabricated sheets are enthalpic rubbers having gaslike density and specific strength in one direction higher than those of steel plate. Actuation decreases nanotube aerogel density and can be permanently frozen for such device applications as transparent electrodes. Poisson’s ratios reach 15, a factor of 30 higher than for conventional rubbers. These giant Poisson’s ratios explain the observed opposite sign of width and length actuation and result in rare properties: negative linear compressibility and stretch densification.

The Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute, University of Texas at Dallas, Richardson, TX 75083, USA.

* Present address: Department of Industrial Engineering, Florida State University, Tallahassee, FL 32306, USA.

To whom correspondence should be addressed. E-mail: ray.baughman@utdallas.edu

 

צ’יטי צ’יטי בנג בנג מחלום למציאות

צ’יטי צ’יטי בנג בנג מחלום למציאות!

 

 

כמה פעמים נתקעתם בנתיבי איילון או בדרך חיפה תל אביב בלי יכולת לזוז ממש ואחרתם לעבודה? כמה פעמים חלמתם באותו הרגע ממש לעוף מעל לכל המכוניות מעלה… מעלה, ואז לפתע נזכרתם בסרט הילדות “צ’יטי צ’יטי בנג בנג” ובמכונית המעופפת?

ובכן העתיד כמעט כאן. המציאו לנו מכונית מעופפת כזו והיא כמעט מוכנה לשימוש ברחובות. תאמינו או לא. חברת Terrafugia יצרה מכונית מעופפת כזו, והתהליך של הטסתה לאוויר הוא ממש בעיצומו! כך לפחות לפי דוברי החברה.

המלצה: התחילו כבר לקחת שעורי נהיגה משולבים בשעורי טיס. כלומר, הטסט הבא שלכם יהיה טסט משולב בטסט טיס…

 

המכונית-מטוס היא פרי המצאתו של מיסד החברה קרל דיטריך, שהביא דגם שלה לתצוגה מוקדמת ביום חמישי כדי להראות את ביצועיה בפני כתב CBS שיש לו במקרה רישיון טיס.

המכונית שקרויה באנגלית “טרנזישן” Transition – כלומר, מעבר – יכולה לעבור מנסיעה לטיסה תוך שלושים שניות, שזה הזמן שלוקח לכנפיים להתפרס ולהינעל במקומן, כפי שדיטריך הדגים לכתב.

אם אכן הכל יתקדם כמתוכנן, הטרנזישן תצא לשוק המסחרי בסוף 2011. כדי להטיסה נצטרך מינימום רישיון טיס למטוס קל ספורטיבי דמוי ססנה. והמחיר של התענוג הזה?… ובכן יש כבר לפחות 40 איש שכבר שלמו מקדמה של 10,000 דולר כדי שישמרו להם את הדגמים הראשונים… המחיר הוא בינתיים 194,000 דולר. קצת פחות ממחיר של דירה בתל אביב. בינתיים אם כן בגלל המיתון כמובן אנחנו נצטרך להיתקע בפקקים…. מה גם שהטרנזישן צריכה בערך חצי קילומטר כדי להמריא. קצת בעיתי בפקקים שלנו, לא?

בכל מקרה רק לידיעת הטייקונים שלנו, אם נשארו עוד כאלו בכלל בעידן הפיטורים של היום, הטרנזישן מונעת על דלק ללא עופרת.

בתמונה הכנף הקדמית של המטוס משמשת גם כפגוש למכונית והכנפיים הצדדיות מתקפלות ולכן באשר למציאת מקום חניה? זה הרי לא בעיה. וגם לא צריך לתפוס מונית באמצע העיר. הטרנזישן פשוט עפה באוויר היישר לפגישת העסקים…