מכונית רובוטית ללא נהג. אומנות, מדע וטכנולוגיה

מכונית רובוטית ללא נהג

המכונית הרובוטית משוטטת בכבישים

 כבר הרבה זמן שאנשים חולמים על מכונית שתנהג בעצמה בכביש המהיר ובכלל בעיר. מה שקרוי מכונית רובוטית או רובו-מכונית. למרות שהנהיגה במכונית פעמים רבות יכולה להיות מהנה, בכל זאת אנחנו מבזבזים מאות ואף אלפי שעות בנהיגה בכבישים ובייחוד בהמתנה מורטת עצבים בפקקים. כך יוצא, שבערך עשרה אחוזים מזמן העבודה למעשה מתבזבז בכבישים והנהיגה עצמה היא מעייפת ומעצבנת.

נשאלה לכן השאלה, אולי מישהו או בעצם משהו ינהג במקומנו? יש לכך יתרון רב. זאת לא רק כדי שהנהג ינוח בפקקים בעת שהמכונית מנווטת בכבישים, הבקרה האוטומטית של הרובו-מכונית תוכל לעקוף את המכוניות בגלל חיישנים שיזהו את הדרכים המהירות ביותר ובשל תחכומים נוספים. אלא אולי בעיקר בגלל תאונות דרכים. תאונות דרכים הן גורם מרכזי בפציעות ומוות. נראה, שמכונית הנוהגת בעצמה יכולה להפחית את מספר תאונות הדרכים. ההשערה היא, שהגורם האנושי יופחת כאשר נכניס לכביש מכונית שנוהגת בעצמה ומונחית ומנווטת על ידי תוכנה.

הטכנולוגיה של מכונית רובוטית לכן לא ממש מיועדת לנהיגה ללא נהג, אלא מיועדת לצרכים בטיחותיים. כאשר הנהג נרדם, או אם הוא לא מרוכז, קורה לו משהו. אבל היא טומנת בחובה גם אלמנט של ג’אדג’ט ונסיעה ללא נהג. אמרנו ג’אדג’ט? מבחינה הנדסית וכבעיה במחשבים, לבנות רובו-מכונית זה מאוד מסובך.

מטרד ידוע נוסף שקשור במכונית הוא בעית החניה: כניסה לחניה צרה וביחוד מציאת חניה. מה דעתכם על מכונית שנוהגת בעצמה וגם מוצאת לכם חניה בגלל שיש לה אלמנט ניווט מיוחד לשם כך? היא מחפשת לבד מקום חניה ברחובות או במגרשי חניה שמותאמים לניווט אוטונומי של מכונית רובוטית. הנהג עוזב את המכונית ונותן לה פקודה ממוחשבת: “יקירתי, מצאי מקום חניה בתל אביב הפקוקה…” והמכונית משוטטת ברחובות דיזינגובה פינת ארלוזרובה ובחניונים המותאמים לכך ומחפשת… למעשה, המכונית מצוידת בחיישן ובמערכת חדישה והנהג יכול לקרוא לה: “היי, אני זקוק שתבואי לקחת אותי עכשיו מהעבודה”. במצב עניינים זה, עדיף שהמכונית תחנה בפרוורי העיר ולא בתוכה. כאשר היא מקבלת קריאה מבעליה לבוא לקחת אותו, היא באה ממקום החניה מחוץ לעיר. נשמע מדע בדיוני?

אמרנו כבר שמכונית רובוטית יכולה לפתור את בעית הפקקים. כיצד? המכונית הרובוטית מסוגלת לקבל תשדורת על מצב הפקקים (כלומר, מפת הרכבים על הכבישים) והיא כבר תבחר את הנתיב המהיר ביותר בסינכרון מלא עם הרמזורים. זאת מכיוון, שבנוסף, היא מקבלת מידע מלא על זמני הרמזורים. היא תבחר את הרחוב הטוב ביותר והמתאים ביותר לנסיעה, זה בעל הכי פחות עצירות ושיש לו מספר מינימאלי של פניות ועיקולים. המכונית הרובוטית תסרוק באמצעות לייזר את הכביש כדי לחוש בבליטות ובעליות וירידות. וכך היא תתאים את נסיעתה לתנאי הכביש. מסתבר אם כן… שלהיות נהג (טכנית לפחות) זה בכלל לא פשוט. בכל זאת ישנן פעולות שמכונית רובוטית יכולה לעשותן ונהג אנושי לא יכול, מפאת הדיוק והתכונות האנושיות.

נגיד שאתם צריכים לעצור ולרדת בעבודה ואתם ממש ממהרים, כי הבוס כועס כבר שאתם מאחרים. המכונית תעצור, תוריד אתכם ותמשיך הלאה לבדה. אתם לא מחכים בתור בשום מקום כי המכונית תנהג לה ברחובות ותסע לה לסידורים. סליחה, סידורים?? כן שמעתם נכון, סידורים… הסידורים של המכונית הם הבאים: היא תכנס לתחנת דלק ותמלא לבדה דלק. או אם מדובר במכונית חשמלית, היא תטעין את עצמה ואז אחר כך, תחנה או תעצור במקום כלשהו. בתחנת הדלק ישרתו אותה רובוטים כמוהה. על המכונית יש DGPS ותוכלו למצוא אותה בקלות.

תדמיינו את עצמכם עכשיו עומדים בפינת הרחוב, מרימים את היד ומזמינים מונית. אבל לא מדובר בסתם מונית, אלא במונית שקרויה robotaxi. המונית הרובוטית עוצרת לידכם והיא נוהגת בעצמה. שמים בתוכה כסף כמו בעגלה של הסופר, מכניסים חמש שקל והיא נוסעת…

ישנן לא מעט בעיות ביישום טכנולוגית המכוניות הרובוטיות, מעבר לבעיות ההנדסיות שקשורות בבנית המכונית הרובוטית. למשל, זיהוי אדם שמתפרץ לכביש. כיצד מכונית רובוטית יכולה לזהות הולך רגל? היא תזהה משהו בלתי רגיל בדרכה. היא תצטרך לעצור בזמן. יתכן שיצטרכו לבנות מסלולים מיוחדים בכבישים למכוניות רובוטיות. למשל, אולי יצטרכו להשתיל כבל מתחת לכביש לכל אורכו באמצע כדי שהרובוט יוכל לעקוב אחריו. ישנם המציעים סימונים מיוחדים בצידי הדרך, שיסייעו לראית-המכונה במכונית, כדי שהרובוט יוכל למצוא את הדרך. אולי יצטרכו לשרדג את כל התמרורים ושלטי הדרכים: לשים על כל תמרור ושלט סימונים וקודים מיוחדים. במצב עניינים זה המכונית הרובוטית תוגבל לנתיבים מסויימים וזה לא יעיל. לכן יש להשתמש במאגר נתונים ממוחשב של הכבישים וכך המכונית הרובוטית תוכל לנוע בכל מקום.   

פעם חשבו שמכונית מעופפת היא מדע בדיוני והיום נראה שהיא קרובה למציאות. אז נעוף בשמים ויהיו שם פקקים, וכאשר ננחת חזרה לרחובות העיר הסואנת נצטרך שוב לקפל את הכנפיים ולחפש חניה.  אבל מכונית שנוהגת לבדה? מכונית רובוטית כזו, שנוהגת בעצמה, בכלל נראתה מאז ומתמיד חלום רחוק. מסתבר שמכונית כזו היא על גבול המימוש וזאת לאחר שהצליחו להתגבר על המכשולים הטכנולוגיים.

DARPA והמכונית הרובוטית

המכונית הרובוטית היא עוד רעיון והצעה מבית Defence Advanced Research Projects Agency ,DARPA, סוכנות המחקר הצבאית המדעית של הפנטגון. DARPA כזכור העלתה את רעיון בנית המכונית המעופפת והיא גם זו שהעלתה את הרעיון לבנית המכונית הרובוטית – והכל בגלל צרכים צבאיים. ל-DARPA ישנם רעיונות מדעיים על גבול המדע בדיוני והמחקרים שלה לא פעם מכונים Blue skies research. סוכנות DARPA מכונה blue-sky research arm והיא לא מחפשת להרוויח כמו חברה פרטית. לכן היא יכולה להשקיע כסף בניסיונות חדשניים. ככלות הכל היא הובילה להמצאת האינטרנט, ה-GPS ועכבר המחשב ותמיד אפשר לשוב על הצלחות אלה… DARPA הוקמה על ידי הנשיא דוויט אייזנהאור בפברואר 1958 כסוכנות מחקר שמטרתה הראשונית הייתה למנוע הפתעה מצד הרוסים. הרוסים הפתיעו את האמריקאים עם ספוטניק והכלבה לייקה בחלל והאמריקאים לא יכלו לסבול זאת. מאז ל-DARPA יש פרויקטים מוזרים וביחוד חדשניים, כמו פרויקט שמיועד לגדל מחדש איברים של חיילים שנפצעו בקרב. לפני שנה מדענים הצליחו להפוך עור של אדם למקבילה של בלסטמה – מסה של גושי תאים שיכולים להתפתח לחלקי גוף חדשים. החוקרים התקדמו כדי להפוך את גוש התאים האלה לרקמת שרירים. המטרה היא לגמרי להחליף את השריר שאבד בקרב, כולל התפקוד של הרקמות, השריר, העצבים, העור והאיבר כולו – וכל זאת לאחר פציעה טראומטית בשדה הקרב. באותו הזמן, DARPA יצאה ברעיון נוסף לפתח מיקרוטכנולוגיה חדשה. DARPA חשבה על דור חדש של רכיבים ניידים ורובוטים, שיהיה זמין על מיקרוצ’יפים. למערכת ניווט, לחיישן רדאר, חיישן מגנטי, מערכות קשר זעירות ולכל מערכת אחרת במעבדה תהיה מקבילה אלקטרונית בגודל זעיר. DARPA שואפת להקטין רכיבים חדשים והיא רוצה רכיבים בגודל של “קופסת גפרורים”. היא רוצה לבצע אינטגרציה לרכיבים השונים כדי שהטכנולוגיות הנוזליות, הפוטוניות והרדיו-מיקרוגל יעבדו יחד על אותו הצ’יפ. DARPA רוצה מצלמת וידאו באינפרא אדום ששוקלת רק עשרה גרם למטוסים לא מאויישים ולמשימות ליליות. או שעון אטומי על צ’יפ, רדאר על צ’יפ, רכיבים פוטוניים, חיישנים אטומיים שימדדו טמפרטורה, לחץ ושדות מגנטיים וגורמים סביבתיים. ולכן DARPA רוצה לכל זה גם בטריות אטומיות זעירות בגודל של פחות מסנטימטר מעוקב ושיפיקו משהו כמו 35 מיליווטים. הבעיה היא שהיום מכשירים רבים הם צ’יפים בתוך מעבדה ולא מעבדות על צ’יפים.

לגבי המכונית הרובוטית האוטונומית, הצבא זקוק למכוניות ורכבים שיכולים לנסוע בצורה אוטונומית, כמו המל”ט כרכב טייס, כך זקוקים לרכב קרקע שיסע בצורה אוטונומית. וזה הרי ברור. בעת מלחמה ולחימה באזורים מסוכנים, זקוקים לשלוח ציוד ברכבי שטח רובוטיים מבלי לסכן חיי אדם. ככה אם המשאית הרובוטית היא ממולכדת ועולה על מוקש אף אחד לא נהרג. DARPA ארגנה בתחילה תחרות מכוניות לחברות שהציעו מודלים העונים על ההגדרה של מכוניות רובוטיות צבאיות. אולם בתחילה המודלים לא היו במיוחד מוצלחים. הדרישה של DARPA הייתה שהרכבים יוכלו לקפץ בחולות ובשטחים בעייתיים, בכבישים מפותלים ולדעת להתמודד עם מכשולים. DARPA ארגנה מרוצים ב-2005 וב-2007. במירוץ האחרון הרכבים נהגו ברחובות העיר והיו יותר מוצלחים. הרכבים השתמשו ברדאר, בחיישנים ובמצלמות כדי לעקוב אחרי הכביש במהירויות יחסית נמוכות ובמסלולים סגורים ומבוקרים.

מכונית רובוטית דגם 2010

בית הספר להנדסה באוניברסיטת סטנפורד וחברת פולסוואגן בארה”ב (Volkswagen Group of America, Inc. ,VWGoA) בנו מכונית רובוטית חדשה robocar, Pikes Peak Audi TTS, מכונית ללא נהג פרי התכנון של המעבדה הקרויה:  Volkswagen Automotive Innovation Laboratory (VAIL). האאודי TTS 2010 – המוכנית הרובוטית של סטנפורד שפותחה במעבדות פולסוואגן בארה”ב היא בסגנון מכונית מירוץ. היא מבוססת על שני דגמים שניצחו בתחרויות של DARPA מ-2005 ו-2007.

המכונית היא הרחבה של כמה אלמנטים שמצויים במכונית רגילה, כמו למשל ה-cruise control הידוע, שאפשר למכונית להיות לגמרי אוטונומית. על המכונית מותקנת מערכת ניווט דיפרנציאלית- DGPS, שעוקבת אחרי מיקום המכונית בטווח של 2 סנטימטרים. חיישנים ומד תאוצה בודקים את מהירות הגלגלים. ג’ירוסקופ מפקח על שיווי המשקל ועל הכיוון. ישנה כמובן מערכת ממוחשבת ששולטת במכונית ואלקטרוניקה חדשנית. בהדגמה המכונית האיצה ל-65 קמ”ש והפעילה ברקסים כאשר היא הגיעה לסיבוב. בכביש מפותל המכונית נסעה במהירות של 40 קמ”ש. ואילו בכביש הפתוח היא דהרה ב-209 קמ”ש כיאה למכונית ספורט אמיתית.

האחורה של המכונית – האלקטרוניקה

 

הפנים של המוכנית

תמונות ומידע מכאן – Wired

המכונית היא בשלבי בדיקה, אבל היא מתוכננת לצאת לשוק כבר בסוף השנה הזו.

האומנות, המדע והטכנולוגיה חברו יחד

Doctor Who Travels Through Wormhole on London Bus

דיויד טנט (ד”ר הו מספר 10) והכותב ראסל ט. דיוויס מסבירים מה קורה לאוטובוס לונדוני כאשר הוא נוסע דרך חור תולעת, ומדוע האפקטים המיוחדים של ד”ר הו קשורים במשהו שהוא קצת יותר מאשר יצירה בבית הספר.

 

האוטובוס הבריטי שנוסע בחור תולעת – wired

 

‘Alice in Wonderland’ Director on 3-D

 

Through the Looking Glass: The Tech Behind Alice

איך יצרו את הסרט אליס בארץ הפלאות החדש

 

New Tron Legacy trailer

היכונו לשובו של הסרט האגדי “טרון” מבית דיסני. דיסני שחררה טריילור חדש בתלת-ממד כמובן, כאשר היא יוצרת יקום סייבר דיגיטאלי חדש לחלוטין. הסרט יצא לאקרנים בארה”ב ב-17 לדצמבר, 2010, ויגיע אלינו…?

Advertisements

לאונרדו דה וינצ’י הגאון– תערוכה מקיפה ביותר שמקשרת בין מדע לאומנות

לאונרדו דה וינצ’י  הגאון– תערוכה מקיפה ביותר שמקשרת בין מדע לאומנות

בימים אלה מוצגת תערוכה בשם “לאונרדו דה וינצ’י הגאון”. Da Vinci – The Genius Exhibition

התערוכה מוצגת בכמה מקומות בעולם. מתי היא תגיע לישראל? המקום הקרוב ביותר אליכם הוא בריטניה. התערוכה מוצגת במנצ’סטר, במוזיאון המדע והטכנולוגיה.

אם מי מכם, קוראים יקרים, במקרה מבקר באנגליה עד אמצע יוני, מומלץ מאוד-מאוד לבקר במוזיאון המדע והטכנולוגיה במנצ’סטר. במוזיאון מוצגת כעת תערוכה מיוחדת זו שמוקדשת כולה ללאונרדו דה וינצ’י. היה מי שחשב שלאונרדו דה וינצ’י הוא גם אינשטיין, גם פיקסו וגם דוקטור הו, שמשייט לו במכונת הזמן בין פה לשם… כלומר גם אמן וגם מדען וגם יש בו משהו מהמדע הבדיוני.

בתערוכה ניתן לראות אנימציות תלת-ממדיות של היצירות המפורסמות ביותר של לאונרדו, של פסליו ושל המכונות שלו – כפי שנבנו על ידי אומנים איטלקיים בני ימינו. ישנם מעל 200 פריטים בתצוגה, מה שהופך את התערוכה לתערוכה המקיפה ביותר על לאונרדו דה וינצ’י.

היצירה המפורסמת ביותר בעולם, המונה ליזה, עומדת במרכז התערוכה.

בתערוכה ניתן לראות תצלום אינפרא אדום ענק בגודל של 4 מטר על 3 מטר שמראה פרטים של היצירה, פרטים שטרם נראו כמותם קודם לכן. ניתן לראות בתערוכה תצלומים במצלמה מיוחדת של המונה ליזה. המהנדס הצרפתי ובודק האומנות, פסקל קוט Pascal Cotte, בנה מצלמה מולטי-ספקטרלית בעלת רזולוציה של 240 מיליון פיקסלים.

ממשלת צרפת ומוזיאון הלוברה אפשרו לקוט לבצע הערכה מדעית נרחבת של היצירה בערת המצלמה המשוכללת. בעזרתה הוא צילם את המונה ליזה בלובר’ה “ערומה”. כלומר, הוא צילמה תחת אבטחה והשגחה, כאשר הוא הוציאה ממסגרת העץ ומהזכוכית המשוריינת שמגנה עליה. הבדיקה שלו בעזרת המצלמה המיוחדת וממצאיו הדהימו את עולם האומנות, טוענים בתערוכה, כאשר הוא ביצע 25 תצלומים – ובצילומים הוא זיהה את פיגמנט הצבע המקורי של היצירה. קוט הוכיח בצורה זו, שלמונה ליזה, בניגוד למה שנראה בעין האנושית הרגילה, יש גבות וריסים.

בתערוכה במוזיאון המדע והטכנולוגיה במנצ’סטר תלויים תצלומי ענק של היצירה ושל חלקים ממנה, ברזולוציה של 1500 נקודות לאינץ’ – שחושפים פרטים מופלאים שלא ניתן לראותם בתנאים רגילים. בנוסף קוט הפיק את ההעתק המצולם היחיד – ללא המסגרת של התמונה והזכוכית המשוריינת – שהוא סיור מצולם ב-360 מעלות סביב היצירה.

בעזרת הטכנולוגיה המתקדמת שיכלה לדמות את הסרת שכבת הלקה, קוט השווה את הצבעים של היצירה היום לצבעים המקוריים שלה משנת 1506 – השנה בה לאונרדו השלים את היצירה.  

בצורה זו, הטכנולוגיה המהפכנית איחדה בין המדע לאומנות בדיוק כפי שלאונרדו היה נוהג לעשות זאת לפני 500 שנה, אומרים אוצרי התערוכה.  

היום בו אינשטיין נפטר: לייף משחרר תצלומים נדירים

היום בו אינשטיין נפטר: לייף משחרר תצלומים נדירים (לחצו על הכותרת לתצלומים)

רלף מורס עבד כצלם עבור לייף במשך עשורים. זריר וקליל רגליים בדיוק כפי שדרוש מצלם עיתונות. הטלפון צלצל בביתו בבוקר של ה-18 לאפריל 1955 והעורך של לייף אד תומפסון שאל אותו, יש לך מצלמה איתך? מורס כהרגלו ענה: “כמובן שכן”. “אלברט אינשטיין”, אמר אד, “נפטר”. מורס קפץ ממקומו, חטף את המצלמה שלו וזינק למכוניתו. הוא נהג 90 מייל דרומה הישר לפרינסטון כדי לראות מה הוא יכול למצוא. מורס צילם את מעבר ארונו של אינשטיין בטרם הוא עבר קרמציה ב-18 לאפריל, 1955. לאחר ביצוע הנתיחה שלאחר המוות, גופתו של אינשטיין הועברה במהירות לבית הלוויות ומשם למשרפה בטרנטון אשר בניו ג’רסי, לביצוע טקס קצר ולקרמציה. מורס היה שם.

היום מורס בן 92 והוא צלול כתמיד. לאחרונה הוא ישב במערכת לייף ושיתף אנשים במערכת בזיכרונותיו מאותו יום בחודש אפריל, היום בו הוא הביט בתמונות שאותן הוא צילם ואיש מאז לא ראה אותן. מיד תבינו גם מדוע הן לא פרסמו.

מורס מגיע לבית החולים של פרינסטון

אינשטיין נפטר בגיל 76 בבוקר של ה-18 לאפריל בבית החולים של פרינסטון. הפתולוג של פרינסטון הסיר בניתוח את מוחו לשימור ומחקר. סיפור מוח של אינשטיין סופר כאן.

“אינשטיין נפטר בבית החולים של פרינסטון” נזכר מורס, “ולכן קודם כל נסעתי לשם. אבל היה שם כאוס שלם – כל כך הרבה עיתונאים, צלמים, סקרנים שהתגודדו מסביב בחוץ, במה שהיה באמת בית חולים קטן באותה תקופה”. מורס אמר לעצמו, “שכח מזה”, והוא התקדם הלאה לעבר הבניין שבו היה משרדו של אינשטיין.

מורס מגיע למשרדו של אינשטיין

מורס קנה ארגז בקבוקי סקוץ’ כדי שיוכל לתת לאנשים (למעשה לשחד אותם כדי שיאפשרו לו לצלם). אף אחד לא היה בבניין מלבד מפקח אחד. מורס הצליח לשחדו עם בקבוקי סקוץ’ והוא פתח לו את משרדו של אינשטיין. מורס צילם כמה צילומים. הוא צילם את ניירותיו האישיים של אינשטיין, את המקטרת שלו וחפציו במשרדו בפרינסטון בבוקר של ה-18 לאפריל, 1955.  

מורס נוהג לבית הקברות ומשם לטרנטון

“נהגתי לבית הקברות בניסיון למצוא היכן יקברו את אינשטיין”, נזכר מורס. “אולם היו שם המוני קברים שנחפרו באותו היום! ראיתי קבוצה של אנשים שחופרים קבר, הצעתי להם בקבוק [מבקבוקי הסקוץ’] ושאלתי אותם אם הם ידעו משהו. אחד מהם אמר, ‘הוא לא הולך להיקבר. הוא הולך לעבור קרמציה בעוד עשרים דקות, בטרנטון!’ זה בערך עשרים מייל דרומית לפרינסטון, אז נתתי לאנשים האלה את מה שנשאר מהארגז של הסקוץ’, קפצתי למכונית שלי, ונסעתי לטרנטון ולקרמטוריום בדיוק לפני שחבריו ומשפחתו של אינשטיין הגיעו”. מורס הצליח להגיע ולצלם את בנו של אינשטיין הנס אלברט, את מזכירתו הנאמנה הלן דיוקס, שתי נשים לא מזוהות וחברו ד”ר גוסטב באקי, שמגיעים לקרמטוריום בטרנטון בשעות אחר הצהרים של ה-18 לאפריל, 1955.

גופתו של אינשטיין מועברת מבית החולים לבית הלוויות – לייף, תצלום רלף מורס.  ראו כאן.

מורס היה הצלם היחיד שעמד שם. והיה ברור שאם יש צלם אחד אז הוא מלייף, אומר מורס. הנס אלברט שאל את מורס לשמו. פרט זה מן הסתם יהיה משמעותי ביותר כאשר לייף ירצה לפרסם את התמונות בו ביום.

לאחר תום הטקס חבריו ומשפחתו של אינשטיין הלכו למכוניות. הטקס היה קצר מאוד: חברו של אינשטיין, אוטו נתן, כלכלן מפרינסטון והאחראי על עזבונו, קרא כמה שורות מאת המשורר הגרמני הדגול גתה. מיד לאחר הטקס, גופתו של אינשטיין עברה קרמציה. אפרו פוזר מאוחר יותר באזור ובאדמת המכון ללימודים מתקדמים של פרינסטון.

מורס מתקדם לעבר ביתו של אינשטיין ומשם למערכת לייף

אחר כך, מורס עקב עם החברים והמשפחה של אינשטיין בעת ששבו לביתו של אינשטיין ברחוב מרסר 112 בפרינסטון, שם חי במשך 20 שנה.

מורס צילם את כולם נכנסים לבית במרסר 112 ומיד נסע למשרדי לייף במנהטן לאד תומפסון, העורך של לייף. אד אמר למורס, “ראלף, שמעתי שיש לך חתיכת משהו בלעדי”. ומורס אמר לו, “כן, אני אכן חושב שיש לי”. ואד ענה למורס, “ובכן אנחנו לא הולכים להריץ את זה”.

מורס השתומם ולא יכל להוציא מלה מהפה מרוב תדהמה. ואז התברר שבנו של אינשטיין, הנס אלברט, התקשר למערכת בזמן שמורס היה בדרכו למנהטן עם החומרים הבלעדיים. הנס אלברט ביקש שלא יפרסמו את הסיפור והתצלומים. הוא ביקש שיכבדו את פרטיות המשפחה בעודם מתאבלים. לכן אד החליט לגמור עם הסיפור. וכך נראה היה שהתצלומים לא יראו אף פעם אור יום ולא יפורסמו. ככל שהזמן עבר מורס שכח מהם ועבר הלאה לנושאים חדשים.

נראה שלאחרונה, לפתע פתאום, מורס נזכר בתצלומים והנה הם מופיעים עתה באתר של לייף, 55 שנים מאוחר יותר. למעשה, מורס כותב שאף אחד מילדיו של אינשטיין אינם עוד בחיים וגם לא ילדיו החורגים, כי נכדו הביולוגי האחרון נפטר ב-2008. יש לו אמנם נינים חיים, אבל, סבור מורס וכנראה סבורים גם במערכת לייף, שאין כל סיבה למנוע את פרסום התצלומים. מה דעתכם?

גלימת ההעלמות של הארי פוטר מתקדמת לתחום הנראה

גלימת ההעלמות של הארי פוטר מתקדמת לתחום הנראה

המטא-חומרים משמשים בין היתר להסוואה ולהעלמות. קבוצה מהמכון הטכנולוגי בקליפורניה, הקלטק, הנדסה מטא-חומר מלאכותי בעל מקדם שבירה שלילי שמגיב לאור הנראה. הקבוצה תארה את התגלית במכתב שפורסם ב-18 לאפרילבכתב העת Nature Materials. החוקרים הנדסו חומר שניתן לכוון בו את תגובת מקדם השבירה השלילי: על ידי זה שמשנים את החומרים בהם משתמשים או את הגיאומטריה של הרכיבים בתוך המטא-חומר, המטא-חומר מכוון להגיב לאורך גל שונה של האור, שבא כמעט מכל זווית ובכל קיטוב. הקבוצה כוונה את המטא-חומר כך שיגיב לאור הכחול בספקטרום האור הנראה, מה שהפך אותו למטא-חומר הראשון שפועל בתדירויות נראות.

מטא-חומרים

מטא-חומרים הם חומרים שתכונותיהם המתוכננות נובעות מהמבנה שלהם ולא מתכונות החומר או הרכבם הכימי. המטא-חומרים מכילים מבנים שהם קטנים מאורך הגל האלקטרומגנטי.

בתחילת עידן המטא-חומרים, הודגמו מטא-חומרים עבור מיקרוגלים ואחר כך שכללו את החומרים האלה בטכנולוגית ננופבריקציה. התכונות האופטיות שלהם מעוצבות, ברמת תת-אורכי הגל, על ידי האינטראקציה בין שכבות של מבנים יחד עם השדות החשמליים והמגנטים שיוצרים את גלי האור. בגלל שהמבנים הפנימיים שלהם הם שונים בתכלית מחומרים קונבנציונאליים, התכונות האופטיות שלהם יכולות להיות גם כן שונות בתכלית. המטא-חומר החדש של החוקרים מהקלטק זקוק רק לשכבת מבנה אחת והוא מטא-חומר בעל מקדם שבירה שלילי.

Negative-index materials  – חומרים בעלי מקדם שבירה שלילי

המחשבה על המטא-חומרים החלה כאשר חשבו על חומרים בעלי מקדם שבירה שלילי. באופטיקה מקדם השבירה n הוא תכונה יסודית של החומר. מהנדסים אופטיים חושבים על מקדם השבירה כעל היחס שבין מהירות האור בואקום למהירות האור בחומר. אבל הפיזיקה שעומדת בבסיס היחס הזה, בתורה האלקטרומגנטית, פירושה שמקדם השבירה n הוא למעשה שווה לשורש של הפרמיטיביותε  כפול הפרמיאביליות המגנטית µ: .n = ±√εµ בואקום שתי הכמויות האלה מוגדרות כ-1 ולכן מקדם השבירה בואקום הוא 1.

הפרמיטיביות קשורה לקבוע הדיאלקטרי. לחומרים אופטיים דיאלקטריים שקופים קונבנציונאליים, כמו למשל זכוכית או מים, יש פרמיטיביות ופרמיאביליות חיוביות, ולכן מקדם השבירה שלהם הוא חיובי. באורכי גל נראים, מוליכים, כסף וזהב, הם בעלי פרמיטיביות שלילית ופרמיאביליות חיובית. לכן חומרים אלה הם אטומים ולא שקופים – והם בעלי מקדם שבירה מדומה (מבחינה מתמטית).

שום חומר טבעי הוא לא בעל ערכים שליליים של שתי הכמויות ולא בעל מקדם שבירה שלילי. לפני כעשור ג’ון פנדרי מהאימפריאל קולג’ אשר בלונדון, אנגליה, הראה, שניתן להנדס מטא-חומרים המורכבים ממוליכים ומתוכננים לגרום לכך שהפרמיטיביות והפרמיאבליות שלהם תהיה שלילית באורכי גל מספיק גדולים. גודל מקדם השבירה תלוי בתדירות. לאחר מספר הדגמות באשר ליכולת של המטא-חומרים בתדירויות רדיו, הצליחו לשכלל את המטא-חומר כך שיפעל בתדירויות גבוהות יותר במיקרוגל וגם בתדירויות האינפרא-אדום, ולבסוף עתה בקלטק הגיעו לתדירויות אופטיות.

מטא-חומרים בעלי מקדם שבירה שלילי הם מוזרים

התברר שלחומרים בעלי מקדם שבירה שלילי יש תכונות מוזרות. לפי חוק סנל הם מעקמים את האור אחורנית ושבירה אחורנית יוצרת אפקטים מוזרים. פירושו שהגלים בחומר בעל מקדם השבירה השלילי נעים בכיוון ההפוך.

אחת התכונות המוזרות שנתגלתה במטא-חומרים היא יכולתם לתפקד כחומרי הסוואה, כגלימת העלמות מסתירה, שגורמת לעצם המוסתר להיות בלתי נראה. המטא-חומר מסיט את האור סביב העצם שבמרכזו. חזית הגל שמגיעה לצופה נראית כאילו היא מגיעה הישר דרך העצם המוסתר והעצם נראה כאילו הוא לא היה שם כלל.

החומר המסתיר הראשון שנבדק במעבדה היה כזה שפעל בתדירויות המיקרוגל. בניסויים, החביאו גוף בתוך חומר מסתיר שנבנה ממטא-חומרים מלאכותיים (קליפה מסתירה). אולם נצפו השתקפויות וצללים של הגוף המוסתר. וכך אומנם הגוף הוסתר, ושום מקור חיצוני לא יכל לגלותו, אך הגוף גילה עצמו באמצעות רמזים.

אופציה שנייה הייתה מרבד הסתרה והוא הסווה כל עצם תחת חומר העשוי ממטא-חומר. כל עצם שמוסתר תחת המרבד לכאורה נעלם והמרבד מופיע כגיליון מוליך שטוח. לכן לא ניתן לגלות את העצם על ידי שום מקור חיצוני. ניתן לממש את מרבד ההסתרה בצורה קלה יותר מאשר את הקליפה המסתירה שבדוגמא הקודמת. מרבד ההסתרה הודגם גם כן בתדירויות המיקרוגל והוא מפגין ביצועים טובים בתחום הבלתי נראה. אולם יש לו שתי מגבלות עיקריות: התמודדות עם הרקע והגודל של המרבד.

למטא-חומרים יש יישומים רבים נוספים, כמו למשל, עדשות-על, עדשות שעוברות את גבות העקיפה. העקיפה קובעת את גבול הביצועים העליון שאליו יכולה להגיע מערכת המנתבת גלים. גבול העקיפה מגביל את עוצמת הריכוז של עדשות קונבנציונאליות.

מטא-חומרים בעלי מקדם שבירה שלילי ופלסמוניקה

ישנו תחום חשוב שקשור בהנדסת המטא-חומרים, הפלסמוניקה.

האלקטרונים במתכות קשורים בצורה רופפת לאטומי המתכת, כך שהם יכולים לנוע בחופשיות בשטח שריג המתכת. אם האור פוגע בממשק שבין המתכת לחומר דיאלקטרי (הלא מוליך), ואם הוא גם בעל אותה התדירות, הוא יכול בנסיבות מסוימות לרטוט בתהודה יחד עם האלקטרונים שנמצאים במשטח המתכת וקשורים שם חלש. תנודות האלקטרונים בפני משטח המתכת תואמות את השדה האלקטרומגנטי שמחוץ למתכת. כלומר, כאשר האור פוגע בממשק המתכת והחומר הדיאלקטרי, האלקטרונים מתחילים לרטוט יחד עם האור הפוגע. נוצרות כך תנועות גליות של האלקטרונים במשטח המתכת יחד ובאחידות עם התנועות הגליות של האור הפוגע, ואופנים אלקטרומגנטיים אלה הם פלסמוני שטח. גלי צפיפות של האלקטרונים אשר מתפשטים לאורך הממשק שבין המתכת והחומר הדיאלקטרי כמו מעין אדוות. אופנים אלה מספקים דרך יעילה לצימוד האור והאלקטרונים ואת האפשרות למניפולצית האור בסקאלות גודל קטנות הרבה יותר מאשר אורך הגל שלו. דוחסים את הפלסמונים ותוחמים אותם למבנים בגודל ננומטרי, כך שתהיה להם אותה התדירות כמו לאור הפוגע ואותו המידע. אולם עתה הם בעלי אורך גל קטן יותר.

פלסמונים נוטים להתפזר לאחר מילימטרים בודדים בלבד. לכן הם קצרי חיים מכדי לשמש לשליחת נתונים למרחק של אפילו כמה סנטימטרים בודדים. הטכנולוגיה זקוקה לשיפור רב. מסיבה זו משתמשים בחומר בעל מקדם שבירה נמוך, או במטא-חומר שלו מקדם שבירה שלילי. כך האנרגיה האלקטרומגנטית הנכנסת מוחזרת במקביל לפני השטח של החומר ומועברת לאורכו עד כמה שניתן. מהנדסים ברמת הננו את החומרים שמשמשים לבניית רכיבים פלסמונים אפקטיביים. ואלה הם כאמור המטא-חומרים.

התגלית החדשה מהקלטק: מטא-חומרים בעלי מקדם שבירה שלילי עבור האור הנראה

הקבוצה מקלטק הנדסה מטא-חומר לפי תפישה חדשה, הם הנדסו מטא-חומר שלא תלוי בזווית הפגיעה ובקיטוב של הקרינה, ולכן לא מוגבל לטווח זוויות פגיעה ולקיטוב, כפי שהיה עד כה עם המטא-חומרים. הקבוצה מהקלטק בראשותם של פרופ’ הארי אטוואטר, פרופ’ לפיסיקה יישומית ומדע חומרים ופרופ’ ארס רוזקיס, פרופ’ להנדסה מכנית ואווירונאוטית, פיתחה מטא-חומר לשימושים באור הנראה.

עיקר התגלית הוא בפריצת הדרך ההנדסית. שכלול הנדסי הוביל לחומר פשוט יותר ובעל אפשרויות רבות יותר, היכולת ההנדסית החדשה לתכנן מטא-חומר בצורה חדשה, שיוכל לפעול בתחום האור הנראה. החוקרים מצאו דרך לשלב כסף יחד עם יחידות מנחי גלים פלסמוניים בשכבה אחת. יחידות מנחי הגלים הפלסמוניים מנחים את פלסמוני השטח בחומר. מתקבל חומר שניתן לכוון בו את תגובת מקדם השבירה השלילי: על ידי זה שמשנים את החומרים בהם משתמשים או את הגיאומטריה של מנחה הגלים, המטא-חומר מכוון להגיב לאורך גל שונה של האור שבא כמעט מכל זווית ובכל קיטוב.

אטוואטר מדגיש, שגמישות זו היא הכרחית אם רוצים שהחומר יפעל במגוון רחב של דרכים. ליישומים פרקטיים חשוב שתגובת החומר לא תהיה מושפעת מזווית הפגיעה ומהקיטוב, שכן הגלים באים מכל זווית שהיא. פירושו של דבר שהמטא-חומר החדש יכול להיות שימושי לתאים סולאריים. קרני השמש באות מכל כיוון. העובדה שניתן לכוון את המטא-חומר של החוקרים, פירושו שתגובתו יכולה להיות מכוונת טוב יותר לספקטרום הסולארי. תגובתו לזוויות רחבות פירושה, שיקבל אור מטווח רחב של זוויות. ככה יותר אור ייאסף ופחות אור יוחזר ויבוזבז.

החוקרים הנדסו בקפידה את הצימוד שבין יחידות מנחי הגלים בתוך המטא-חומר. וכך הם יכלו לפתח חומר בעל מקדם שבירה שלילי, שהוא כמעט אחיד, וגם מכוון לפעול בתדירויות האור הנראה בתחום הכחול.

צ’יטי צ’יטי בנג בנג: הג’יפ המעופף של DARPA והג’יפ המעופף ישראלי

צ’יטי צ’יטי בנג בנג: הג’יפ המעופף של DARPA והג’יפ המעופף ישראלי

אוהבי צ’יטי-צ’יטי בנג בנג ובכלל החולמים על המכונית המעופפת, מסתבר שהחלום ייהפך עוד מעט למציאות.  סוכנות המחקר של הפנטגון DARPA, שידועה ברעיונות המדעיים והטכנולוגיים שלה, רעיונות על גבול המדע בדיוני, חשפה פרטים אודות תוכנית חדשה שנועדה ליצור רכב מעופף בסגנון ג’יפ ארבע על ארבע. האב טיפוס יהיה מוכן עד 2015.

DARPA הכריזה ב-12 לאפריל על תוכניתה לבנות את המכונית המעופפת לשימושים צבאיים. היא הזמינה חברות וארגונים שמסוגלים לתכננה וגם חברות שמסוגלים לספק טכנולוגיות נלוות לענות על המכרז של פיתוח המכונית. ראו כאן. 

במה מדובר? מדובר במכונית מעופפת רצינית בעלת ארבעה מושבים ובעיקר רכב לצרכים צבאיים. DARPA חושבת על מטוס קל שניתן יהיה לנהוג בו גם בכביש.

הבעיות: בתכנון זקוקים לשטח ארוך ושטוח, שעליו ניתן יהיה לנחות ולהמריא בצורה הדרגתית. זקוקים לאמן את הטייס, הרכב זקוק להתאים לטוס בעננים ובאוויר שמעל לערים ולשדות תעופה ראשיים. אפילו אם הרכב יכיל מכשור שלם של מטוס, הוא יכול להיות מקורקע בגלל מזג אוויר לא טוב ולא מתאים לטיסה. במקרה כזה הוא משמש רק כמכונית…

תחשבו גם על הרעש, הנחיתות וההמראות באזורים בנויים ועירוניים. ומה לגבי מהירות הטיסה? מטוס-מכונית לא יגיע למהירויות גבוהות בתור מטוס וגם לא בתור מכונית. זה בדיוק כמו תנור גריל-מיקרוגל, האחד בא על חשבון השני. והמכונית הופכת למטוס ליד הבית? לא הגיוני. אפשר לעשות את זה רק בשדה פתוח. אחרת השכנה תצא ותצעק עליכם. אז מה אם כן נצפה ממכונית שהיא גם מטוס? משהו שישייט מעל הבית עד לסופר בקצה העיר? משהו שהמנועים שלו לא יעירו את השכנים, רכב שלא דורש הנעה יקרה, שהדלק לא יהיה יותר מידי יקר, שניתן יהיה לתדלק אותו בתחנת הדלק הקרובה, שלא נצטרך להיות טייסים מקצועיים כדי להטיסו בשמי העיר ועדיין נדע להנחית אותו מהשמים לנתיבי איילון, ונוכל לנסוע בו ממחלף קק”ל ועד דרך השלום. עכשיו נניח שיש המוני מכוניות מעופפות כאלה בשמים. איך נדע לנווט ולא להתנגש עם מכוניות אחרות? בנתיבי איילון אנחנו כבר יודעים איכשהו (לא תמיד) לעקוף, ולנהוג זה אחרי זה. מה יהיו חוקי התנועה בשמים לטייסים לא מקצועיים, שנוהגים-טסים במכוניות מעופפות? האם נתקשר למגדלי פיקוח מיוחדים?

 DARPA לוקחת בחשבון גורמים אלה כאשר היא מבקשת לתכנן את מכונית-המטוס או את תוכנית המכונית המעופפת מדגם “Transformer (TX) vehicle” . במכונית המעופפת יהיו ארבעה מושבים והיא תוכל לטוס עד שעתיים. כלומר, היא תוכל להגיע מתל אביב לאילת, כאשר היא תגיע לישראל. ואולי החשוב ביותר, יוכל לנהוג בה נהג שהוא לא טייס מיומן.

מבחינה טכנית חושבים על הנעה היברידית חשמלית כולל מערכת הנעה סילונית, מערכות אחסון אנרגיה על בסיס בטריות ואולטרא קבלים, גוף הרכב שיעבור מורפולוגיה ומערכות ניווט טיסה מתקדמות.

המכונית המעופפת מתוכננת על ידי DARPA לשימושים צבאיים. מערכת הטיסה תהיה כה מתקדמת עד שנראה שהמכונית המעופפת תוכל לשמש כמטוס ללא טייס, מערכת אוטומטית לניהול טיסה – רכב כזה יכול לשמש לחילוץ פצועים מהשטח מאזורים שקשה להגיע אליהם. אם מערכת המכונית המוטסת היא מערכת אוטומטית לניהול טיסה אז בודאי שחייל רגיל יכול לתפעלה. כי היא מסוגלת לבצע פעולות בלתי מאוישות בכל מקרה. בקרה אוטומטית פועלת לתיקון הטעויות האנושיות, וכאשר מדובר במכונית בכבישים זה חיוני, ואם יהיה צי של מכוניות מעופפות בשמים – יתכן וזה פתרון לפקקי התנועה בשמיים.

כיצד אם כן המכונית המעופפת מתאימה לשימושים אזרחיים ולאזורים בנויים כמו העיר הסואנת? נגיד שמכונית ולה ארבעה מושבים מאוישת בארבעה חיילים. הם ממריאים וכך הם למעשה עוקפים את כל הכבישים ואת כל הדרכים הצרות והעקלקלות. הם בשמים הפתוחים. בעיר ישנה פעולה שעליהם לבצע, מתרחשת פעולה חבלנית בקצה הרחוב, ישנו אירוע רב נפגעים שיש להגיע אליו באפס זמן. הם רואים אותו מלמעלה מהשמים והם נוחתים מלמעלה לזירת האירוע. מסיבה זו המכונית המעופפת אידיאלית לפעולות אורבאניות. המכונית המעופפת היא שדרוג טוב למסוק המשטרתי. 

DARPA רוצה ג’יפ מעופף לכל דבר, ארבע על ארבע: שקט כמו מכונית רגילה מבחינת רעש המנוע – כאשר נוהגים בו בקרקע, ושקט כמסוק חד מנועי כאשר הוא במצב טיסה. וכל זאת בגלל שימושיו הצבאיים – עלמנת שלא יגלו אותו בעת שינחת בשטח בפעולה מבצעית. במצב המכונית הוא באורך של תשעה מטרים ועליו יעלו כוחותינו… כמו שאומרים בז’רגון הצבאי. כמובן שלרכב יהיו גלגלים והוא ייסע חופשי ברחובות נקיים ואף מלוכלכים ויעבור את כל בחינות ההתנגשות והבחינות שרכב רגיל עובר אותן. ברכב יהיה מקום לצוות הצלה ופינוי פצועים. בענייני הטיסה יהיה עליו להיות מסוגל להמריא ולנחות בצורה אנכית וזקופה – vertical lift vehicle (VTOL), כלומר מבלי שיבצע המראה ונחיתה בהדרגה מעלה-מעלה ומטה-מטה. אחרי שימריא אנכית מעלה הרכב ישייט לאיטו קדימה ויהפוך כמובן כבר למטוס קל חד-מנועי. או אז יהיה מסוגל להשיג גבהים של עשרת אלפים רגל.

נמלא למכונית המעופפת דלק טרם ההמראה ובעזרת המיכל יהיה עליה להיות מסוגלת לכסות מרחק של 400 ק”מ. זאת תוך שילוב של טיסה ונסיעה על הקרקע. ומה תהיינה היכולות של הרכב? DARPA פירטה את צרכיה: להמריא קדימה מבסיס באפגניסטן ולטוס מאה ק”מ בקפיצות מעל שדות מוקשים, פצצות ממולכדות סביב בסיסים. הרכב אז יפטרל סביב בנסיעה על הקרקע ויקפוץ חזרה לאוויר. רכבים כאלה גם יוכלו לטוס בין החוף לספינות בים. ובנוסף, הרכב צריך להיות עמיד תחת אש קלה.

DARPA דורשת מהמתכננים שיזכו במכרז לקחת בחשבון שיקולי בטיחות, הנדסת הכנפים במעבר מרכב לכלי טיס וקונפיגורציה אווירודינמית לטיסה בכלי רכב כזה. כמוכן עליהם לחשוב על השיקולים שיש לקחתם בחשבון כאשר מתכננים את הרכב ומספר הנוסעים שבו, תכנון המנגנון של הטיסה האוטומטית ואפשרויות הכשל, נהיגה ידנית במצב של מכונית, בחירת החומרים הנכונית כדי שיענו על דרישות העמידות והמבנה, ההנעה, בטיחות הנוסעים בהמראה, נחיתה ובזמן הנסיעה, מה קורה בעת כישלון המערכת – כישלון המראה, נחיתה, וכל כישלון אחר? ויסות תרמי וגורמים רבים אחרים.

וכאשר מדברים על טכנולוגיות חדישות אי אפשר שלא להזכיר את ישראל. כי ישראל מתקדמת יותר מהאמריקאים? נעבור לדבר על ישראל, בייחוד ביום חגה וביום הולדתה ה-62.

חברה שיושבת ביבנה תכננה ג’יפ מוטס שקרוי “AirMule”. הרכב שבנוי על בסיס העיקרון שקרוי Fancraft (פטנט של החברה שמבוסס על מטוסים משנות ה-60) הוא רכב-מסוק ללא טייס. הוא הגיע בניסויים בינתיים רק לשני רגל (כמטר) מעל פני הקרקע. התקווה היא שיצא מזה משהו, ג’יפ-אוויר לשימושים צבאיים, שיוכל להגיע למקומות אליהם מסוק רגיל לא יכול להגיע. הוא ישייט חופשי מעל אזורים עירוניים והרריים. הרכב פותח על ידי חברת Urban Aeronautics מיבנה.  

 

כיצד האבולוציה הדרווינית יכולה להתאים לסיפור אדם וחווה? האם הם היו דמויות היסטוריות?

כיצד האבולוציה הדרווינית יכולה להתאים לסיפור אדם וחווה? האם הם היו דמויות היסטוריות?

ישנם מספר ניסיונות לגשר בין הסיפור התנכי לבין האבולוציה, שואפים לחפש את המשותף בין הדת למדע ולראות כיצד ניתן לסגור את הפערים ביניהם. להלן ליקטתי מספר טיעונים נפוצים שקיימים ברשת ובכלל ומהווים הצצה להסבר סיפור הבריאה התנכי בהתאם לניסיונות הגישור בין המדע ולדת. במקום המלחמה בין הבריאתנים לתומכי האבולוציה ישנו כאן ניסיון לפשרה בין שתי העמדות.

אדם וחווה: הסיפור התנכי

בפרקים המוקדמים של ספר בראשית פוגשים את אדם וחווה. “וייצר ה’ אלוהים את-האדם עפר מן-האדמה וייפח באפיו נשמת חיים ויהי האדם לנפש חיה: ויטע ה’ אלוהים גן בעדן מקדם וישם שם את- האדם אשר יצר: ויצמח ה’ אלוהים מן-האדמה כל-עץ נחמד למראה וטוב למאכל ועץ החיים בתוך הגן ועץ הדעת טוב ורע:” (בראשית ב, פסוקים ז-י). אדם נוצר מעפר האדמה ואילו חווה מצלעו. הם ממוקמים בגן יפה בעל שני עצים מסתוריים, האחד מעניק דעת והשני חיים.

אלוהים אומר לאדם וחווה, “ויצו ה’ אלוהים על-האדם לאמר מכל עץ-הגן אכל תאכל: ומעץ הדעת טוב ורע לא תאכל ממנו כי ביום אכלך ממנו מות תמות” (פסוק יח). אבל כידוע אדם וחווה מפרים ציווי זה, אוכלים מפרי העץ, מגלים כי הם היו עירומים וחסרי ידע ואלוהים קורא לאדם, “מי הגיד לך כי עירם אתה המן-העץ אשר צויתיך לבלתי אכל-ממנו אכלת:” (פסוק יב). ואז כתוב: “ועתה פן-ישלח ידו לקחת גם מעץ החיים ואכל וחי לעולם: וישלחהו ה’ אלוהים מגן-עדן לעבד את האדמה אשר לקח משם: ויגרש את-האדם וישכן מקדם לגן-עדן את הכרבים ואת להט החרב התהפכת לשמר את-דרך עץ החיים:” אדם וחווה מקוללים ומגורשים מגן עדן ואלוהים מציב מלאכים בעלי חרב לוהטת בכניסה לגן עדן כדי שלא יוכלו לשוב. בזה נותק הקשר של אדם וחווה עם אלוהים.

קריאה סימבולית של סיפור אדם וחווה מייצגת אלגוריה על היחסים בין האדם לאלוהים. בקריאה זו הגירוש של אדם וחווה מגן עדן אינו מאורע היסטורי, אלא אלגוריה למצב האנושי המשותף של כולנו: החטא והפגם. במובן זה מלכתחילה לא הייתה כוונה לראות באדם וחווה דמויות היסטוריות. מעשיהם מייצגים את הפעולות של כל בני האדם ומזכירים לנו את החלק הבעייתי בטבע האנושי.   

קריאה היסטורית של סיפור אדם וחווה

נשאלת השאלה כיצד סיפור זה יכול להתאים להיסטוריה אבולוציונית, לפיה כדור הארץ קיים מזה מיליארדי שנים ומוצאו של האדם הוא כנראה באפריקה לפני מאות אלפי שנים? קודם כל יש לשאול האם יש לפרש את הסיפור של אדם וחווה ככתבו וכלשונו כסיפור היסטורי, או האם הוא אלגוריה, סיפור סימבולי?

על פני ההיסטוריה פרשו את הפרקים הראשונים של ספר בראשית ככתבו וכלשונו. ניסו לחפש היכן נמצא על המפה גן העדן, ציירו מפות שימקמו את גן העדן ואת המקום אליו אדם וחווה גורשו. קריאה זו פירושה, שככתוב, אלוהים יצר את אדם וחווה מעפר וכל בני האדם הם צאצאים של שני הורים אלה. אדם וחווה נוצרו, כך שהיה להם קשר מושלם עם אלוהים, וברגע שלא צייתו לו הדבר המיט קללה על כלל האנושות, כולל צאצאיהם. אולם מסתבר שקריאה כזו ככתבו וכלשונו של סיפורי הבריאה מיד מובילה לבעיות.

קודם כל המין האנושי לא יכול היה להתפתח רק משני אנשים התחלתיים. לדוגמא, מאיפה באה אשתו של קיין, בנו של אדם? האפשרות היחידה היא – אם קוראים את התנ”ך בצורה היסטורית – שהיא הייתה אחותו של קיין. אולם זה עומד בסתירה לפסוקי תנ”ך מאוחרים יותר, בייחוד גילוי עריות.

בנוסף, אם קוראים בצורה היסטורית את בראשית, בפסוק טו (בראשית ד) כתוב: “ויצא קין מלפני ה’ וישב בארץ נוד קדמת-עדן: וידע קין את-אשתו ותהר ותלד את-חנוך…”. אילו אנשים גרו בארץ נוד? עדיין לא היו אנשים ליישבה.

אם נקרא בצורה היסטורית את הסיפור של קין והבל, קין גורש מארצו בגלל שרצח את אחיו הבל. הוא חשש לגורלו: “ויאמר קין אל-ה’ גדול עוני מנשוא: הן גרשת אותי היום מעל פני האדמה ומפניך אסתר והייתי נע ונד בארץ והיה כל מצאי יהרגני” (בראשית ד, פסוקים יג-טו). מי יהרוג אותו? עוד לא היו מספיק אנשים בעולם שיכלו למצוא אותו ולהרוג אותו. האנשים שיכלו למצוא ולהרוג אותו הם לא הצאצאים של אדם וחווה. האנשים שניסו להרוג את קין היו צריכים להיות המשפחה המורחבת שלו – קרובי משפחה, בני דודים, אחיינים וכולי. אבל הם עדיין לא נולדו. ונניח שהם היו נולדים, האם הם היו מאוחדים כדי להורגו?

לקין כאמור הייתה אישה ונולד להם בן חנוך. ואז כתוב בבראשית ד, פסוק יח: “ויהי בנה עיר ויקרא שם העיר כשם בנו חנוך”. ואחרי הפסוק הזה מתואר שלחנוך נולד עירד ולעירד נולד אחר כך מחויאל וכולי. קין בנה עיר וקרא לה חנוך. מי אכלס את העיר הזו? מי סייע לקין לבנות את העיר הזו? אי אפשר לבנות עיר לבד.

נקודות אלה ואחרות מעלות סימן שאלה לגבי קריאה היסטורית ככתבה וכלשונה של התנ”ך ותומכות בקריאה סימבולית של סיפורי הבריאה.

אדם וחווה בצלם אלוהים והאבולוציה

עתה נעבור לקריאה מדעית של סיפורי הבריאה. העדויות הגנטיות מצביעות על כך שבני האדם נולדו לפחות מאוכלוסיה של כמה אלפי אנשים ולא משני אנשים, אדם וחווה. לבסוף, נתוני מאובנים ודנ”א מאששים בצורה חזקה בריאה של אדם וחיות שיש ביניהם קשר ולא עליונות של הראשון על פני האחרונים. ההשוואה בין הכרומוזומים של השימפנזות ובני האדם מספקת כמה מהעדויות המכריעות לסוג בריאה כזה. הכרומוזומים של שני המינים תואמים כמעט במדויק, זאת מלבד הכרומוזום האנושי 2, שמופיע כאיחוי של שני כרומוזומים שהיו שונים באב קדמון פרימט במין שלנו. טענה זו אומתה כאשר רצפים שבדרך כלל מוצאים רק בקצה הכרומוזומים נתגלו באמצע כרומוזום 2, בדיוק היכן שחשבו שצריך להתרחש האיחוי. כיום אנו נושאים בגופנו עדות זו של שייכות למינים אחרים: אב קדמון משותף לפרימטים ובני אדם.

קריאה היסטורית משולבת בקריאה מדעית מציעות שאוכלוסיה הרבה יותר גדולה התקיימה בנקודה ההיסטורית שבה התקיימה הבריאה התנכית. בבראשית א, פסוק כז כתוב: “ויברא אלוהים את האדם בצלמו בצלם אלוהים ברא אותו זכר ונקבה ברא אתם: ויברך אתם אלוהים ויאמר להם אלוהים פרו ורבו ומלאו את הארץ וכבשוה…”

כאשר אלוהים ברא את האדם הוא ברא אותם בצלמו. מה פירוש “בצלמו”? ציורים ברנסנס, למשל, ציירו את אלוהים מבין עננים בשמים כדמות מואנשת והויכוחים הם האם בצלמו פירושו מראה או תכונות? אם מדובר בתכונות, כמו למשל היכולת לחשוב, להבחין בין טוב ורע, לאהוב, להיות רחום, מוסרי, לעבוד את האדמה ולהיות אחראי מוסרית על המתרחש בארץ – כל התכונות האלה דורשות התפתחות שכלית כלשהי. התפתחות שכלית כזו פירושה התפתחות המוח האנושי באבולוציה. כדי שהאדם יוכל לשקף את צלמו של האל, הוא לא יכול להיות אדם ניאנדרטאלי, למשל, עליו להיות אדם בשלב התפתחות כלשהו, הומו ספיאנס – אדם מודרני. המוח האנושי של האדם היה צריך להתפתח לנקודה שבה הוא יכל להבין אחריות, מוסר, מהי אהבה ומה זה יחסים והבחנה בין טוב ורע.

לכן, בקריאה היסטורית-אבולוציונית, כאשר אדם וחווה נבראו בצלמו של האל, הם כבר התפתחו באבולוציה של שנים רבות לנקודה שבה הם יכלו להבין את ההבדל בין טוב לרע, אחריות והיו מסוגלים לבצע מטלות אנושיות אחרות.

מכאן, שאם לוקחים בחשבון את תהליך האבולוציה, אנשים אחרים היו קיימים כבר כאשר אלוהים ברא את אדם וחווה והקנה להם את צלם אלוהים. ואכן רואים זאת בפסוק שצוטט למעלה: “ויאמר קין אל-ה’ גדול עוני מנשוא: הן גרשת אותי היום מעל פני האדמה ומפניך אסתר והייתי נע ונד בארץ והיה כל מצאי יהרגני” (בראשית ד, פסוקים יג-טו). קין חושש מאנשים אחרים שימצאו ויהרגו אותו. ובאותה מידה קין מוצא אישה – שהיא לא אחותו – אלא בין האנשים האחרים.

לפי הפירוש הזה אדם וחווה לא היו שני בני אדם יחידים בעולם ובהיסטוריה. אלא הם ייצגו אוכלוסיה גדולה יותר של בני אדם ראשונים, שהתפתחו בהליך אבולוציוני לדמות האדם המודרני בצלמו של האל. בהתאם לתרחיש זה, שממזג בין האמונה למדע, אלוהים השתמש בהליך האבולוציוני כדי להקנות צלם אנושית ותכונות מוסריות לתחילת הקשר בין האדם לאל.    

 

 

 

 

 

יקום בתוך חור שחור מטיפוס חור תולעת

יקום בתוך חור שחור מטיפוס חור תולעת

אתם מכירים את בובת הבבושקה הרוסית? מחקר חדש מראה שיתכן ומודל הבבושקה מתאר את היקום שלנו בכללותו. הועלתה השערה לפיה היקום שבו אנו חיים שוכן בתוך חור שחור שהוא חור תולעת. לפי המחקר החדש, לכל החורים השחורים יש גשר אינשטיין-רוזן, חור תולעת. גשר אינשטיין-רוזן מחבר בין חור שחור לחור לבן – ההיפוך בזמן של החור השחור. בתוך כל חור שחור בעל גשר אינשטיין-רוזן מבצבץ יקום חדש, שנוצר בו-זמנית עם החור השחור. מכאן יתכן שיקומנו נוצר מתוך החור השחור, שקיים בתוך יקום אחר… בדיוק כמו בובת הבבושקה, החור השחור הזה הוא עצמו חלק מיקום גדול יותר ששוכן הוא עצמו בתוך חור שחור. עתה חור שחור זה הוא חלק מיקום גדול יותר שהוא… נכון, שוכן בתוך חור שחור וחוזר חלילה. כלומר, כל החורים השחורים שאותם אנו מוצאים ביקום – החל מאלה המיקרוסקופיים וכלה בסופר מאסיביים – הם למעשה חלק מיקום גדול יותר, או עשויים להיות דלתות נסתרות ופתחים ליקומים ומציאויות אלטרנטיביות. 

במאמר חדש שפורסם אתמול בכתב העת הנחשב, Physics Letters B, הפיסיקאי ניקודם פופלבסקי מאוניברסיטת אינדיאנה בארה”ב מעלה תיאוריה חדשה לפיה, עבור צופה מרוחק, חור שחור מטיפוס שוורצשילד הוא למעשה בלתי נבדל מחור שחור מטיפוס גשר אינשטיין-רוזן, שהוא תעלה בין יקומים – שקרויה חור תולעת.

פירושו של דבר הוא, שיתכן והחומר הנמשך אל החור השחור אינו קורס כלל ועיקר לנקודה בודדת, כפי שחשבנו עד כה. אלא במקום גועש ושוצף החוצה דרך תעלה ויוצא בקצה השני במה שקרוי “חור לבן”. פופלבסקי מפתח משוואות מהן נובע, שהפתרון שקרוי “חור התולעת” הוא אלטרנטיבה תקפה לפתרון שוורצשילד בעל סינגולאריות במרחב-זמן המאפיין את מרכז החור השחור. שני הפתרונות הם פתרונות לגיטימיים למשוואות השדה של תורת היחסות הכללית של אינשטיין. אבל פופלבסקי אומר, מכיוון שתצפיות יכולות להבחין רק במה שמתרחש מחוץ לחור השחור ולא במה שקורה בתוכו, אם נבחן צופים שבודקים את תנועתו של חלקיק בוחן הנופל לעבר חור שחור מעשי, לא נוכל להבחין בין שני הפתרונות מנקודת מבטו של צופה מרוחק. כדי לדעת מה קורה בתוכו נזדקק לצופה שיכנס לתוך החור השחור או… אם היקום שבו אנו חיים שוכן בתוך החור השחור, נוכל להתחיל לבצע ניסויים.

טרנספורמציה בין חור שחור וחור תולעת

להלן הסבר במלים מעט פשוטות (כלומר, ללא משוואות) למאמר של פופלבסקי שהתפרסם אתמול. פופלבסקי מתחיל את מאמרו בכך שהוא רושם פתרון מתמטי למשוואות השדה ביחסות הכללית של אינשטיין. הוא רושם את פתרון שוורצשילד (חור שחור) ואת “מטריקת גשר אינשטיין-רוזן”, כלומר חור תולעת.

הוא בתחילה כותב אינטרוול שאותו קבל הרמן וייל ב-אנאלן דר פיזיק ב-1917, אינטרוול בשדה כבידתי סטטי בואקום בעל סימטריה כדורית. במטריקה הזו של וייל הקואורדינאטה הרדיאלית מוגדרת בין אפס לאינסוף. פופלבסקי בתחילה בוחן את רדיוס שוורצשילד (חור שחור). המטריקה הזו לא משנה את צורתה תחת טרנספורמציות של קואורדינאטות רדיאליות. פופלבסקי רושם משוואות ומראה שבמרחק רדיאלי ששואף לאפס מצד אחד ולאינסוף מצד שני המטריקה של וייל מתארת אז את גשר אינשטיין-רוזן, כלומר חור תולעת. מדובר בשני פתרונות שוורצשילד למשוואות השדה של אינשטיין, חור שחור וחור לבן שמחוברים ביניהם במשטח סינגולארי – באופק אירועים משותף.

עבור ערכים שהם גדולים מהערכים באופק האירועים המשותף (שמחבר במשטח סינגולארי את החור השחור והלבן), מטריקת גשר אינשטיין-רוזן מתארת את הדפנות החיצוניים של החור השחור מטיפוס שוורצשילד. מבצעים טרנספורמציה לקואורדינאטות הרדיאליות במטריקת גשר אינשטיין רוזן, חור תולעת, והיא משיבה את האינטרוול של וייל חזרה לצורתו המקורית – צורת שוורצשילד, חור שחור. כלומר, בכל שנוגע לדפנות החיצוניים של החור השחור וחור התולעת, צופה מבחוץ לא יכול להבחין ביניהם: טרנספורמציה משיבה את האחד לשני.

פופלבסקי מראה מבחינה מתמטית, שצופה הנמצא מחוץ לאופק האירועים המשותף (שמחבר במשטח סינגולארי את החור השחור והלבן) – כלומר נמצא מחוץ ללוע חור התולעת – רואה את מרחב הזמן שנתון על ידי המטריקה של וייל עבור ערכים בתוך אופק האירועים כפנים של חור שחור.

מסקנה: בגלל האינבריאנטיות של המטריקה של וייל תחת הטרנספורמציות הרדיאליות, הפנים של החור השחור הוא בבואה של הדפנות החיצוניים. למה הכוונה? פופלבסקי נותן דוגמא שתמחיש את הקשר אותו הוא מתאר כאן. ניקח כדור אלקטרוסטאטי. נבחן מטען חשמלי שממוקם במרחק כלשהו r מהכדור המוליך. הכדור הוא בעל רדיוס R הרבה יותר קטן מאשר הרדיוס שמודד את המרחק של המטען אל הכדור. עתה האינטראקציה בין המטען החשמלי הזה מחוץ לכדור המוליך לבין הכדור היא שקולה לאינטראקציה של אותו המטען הזה עם מטען נגדי. המטען הנגדי הזה ממוקם בכדור המוליך הנדון, אולם הפעם המטען הנגדי ממוקם בתוכו במרחק של R2/r ממרכזו.

הרדיוס R תואם למשטח שוורצשילד בקואורדינאטות איזוטרופיות באופק האירועים המשותף (שמחבר במשטח סינגולארי את החור השחור והלבן).

חלקיק נע לעבר חור שחור ולעבר חור תולעת

נבחן חלקיק מסיבי שנע לכיוון רדיאלי בשדה כבידתי במטריקת וייל. פופלבסקי רושם משוואות גיאודזיות רדיאליות לתנועת החלקיק.

בתחילה נבחן חלקיק שנופל לחור שחור. גם אם התנועה היא לא לגמרי רדיאלית, הרכיבים במשוואות הגיאודזיות שואפים לאינסוף באופק אירועים. וזה אומר שמתקדמים לסינגולאריות.

צופה מרוחק שממוקם במרחב-זמן כמעט גלילאיני – כלומר אוקלידי – מודד את המהירות של החלקיק שנופל לחור השחור. ככל שהחלקיק מתקרב לאופק האירועים מהירותו שואפת לאפס. החלקיק מגיע לפני משטח החור השחור באופק האירועים לאחר אינסוף זמן מנקודת מבטו של הצופה המרוחק ומבחינת המטריקה הסטנדרטית של שוורצשילד.

הזמן העצמי של החלקיק – כלומר, מנקודת מבטו של החלקיק – משך הזמן של תנועה רדיאלית לעבר אופק האירועים הוא סופי. לאחר שהגיע לאופק האירועים החלקיק ממשיך לנוע. הקוארדינטה הרדיאלית שלו הולכת וקטנה. התנועה שלו אחרי שחצה את אופק האירועים היא בדיוק הבבואה של תנועתו עד לאופק האירועים – כל זאת במובן של הדוגמא עם הכדורים האלקטרוסטטיים – הדוגמא למעלה.

עתה פופלבסקי מיישם למשוואות הגיאודזיות הרדיאליות של תנועת החלקיק את משוואות הטרנספורמציה לקואורדינאטות הרדיאליות. מה יתקבל? מתקבלת תנועה גיאודזית רדיאלית של חלקיק נופל לתוך חור שחור. אולם תנועה זו מתקבלת במונחים של קואורדינאטה רדיאלית חדשה – שעברה טרנספורמציה. קואורדינאטה זו היא תנועה החוצה מחור לבן – ההיפוך בזמן של החור השחור.

תוצאות

פופלבסקי מסכם, ישנו שוני באופי התנועה הרדיאלית בתוך אופק האירועים בין חור שחור מטיפוס גשר אינשטיין רוזן (חור תולעת) וחור שחור מטיפוס שוורצשילד. לפיכך, שני הפתרונות של החורים השחורים הם שונים פיזיקאלית ביחס לדפנות הפנימיים (אחד סינגולאריות והשני לוע). אולם הם אינם שונים זה מזה ביחס לדפנות החיצוניים. צופים מרוחקים – כמונו למשל – לא יכולים להבחין בין שני הפתרונות. מדוע? כי אנו יכולים לראות רק את הדפנות החיצוניים של החורים השחורים. את טבע הפנים של החורים השחורים, הטבע הפיזיקאלי שלהם איננו יכולים לקבוע מבחינה פיזיקאלית. נוכל לעשות זאת רק אם צופה יכנס פנימה דרך החור השחור או אם אנחנו נגור ממש בתוך חור שחור כזה. תנאי זה יסופק למשל אם היקום שלנו הוא הפנים של חור שחור או חור תולעת. בעזרת ניסוי נוכל לגלות את הפנים של החור השחור, אם החור השחור שוכן בתוך יקום גדול יותר.

בגלל שתורת היחסות הכללית אינה בוחרת כיוון זמן, אם החור השחור נוצר מקריסה כבידתית של חומר שעובר דרך אופק אירועים בעתיד, מדוע שתהליך הפוך לא יתרחש, שואל פופלבסקי? תהליך כזה יתאר חור לבן מתפוצץ: חומר יגיח לפתע מאופק אירועים בעבר, כגון המפץ הגדול. הוא מסכם, שתרחישים לפיהם היקום נולד מהפנים של חור שחור מטיפוס גשר אינשטיין-רוזן יכולים למנוע בעיות רבות בקוסמולוגית המפץ הגדול ובעיות של איבוד מידע בחורים שחורים.

נמצא ספר נאצי מ-1942 שהכין תלמידי בית ספר לאנגליה תחת שלטונו של היטלר

נמצא ספר נאצי מ-1942 שהכין תלמידי בית ספר לאנגליה תחת שלטונו של היטלר

היטלר תכנן לנצח במלחמה אחרי השואה הזוועתית שהמיט על היהודים. בבתי הספר באותה התקופה כבר החלו מלמדים את הילדים אודות העולם שאחרי הפלישה הנאצית. הטלגראף הבריטי מספר שלשום, שאכן נמצא ספר שנועד ללמד את תלמידי בית הספר הגרמניים כיצד תראה בריטניה לאחר שתמומש הפלישה הנאצית.

הספר פורסם בשנת 1942, בשיא ההתרחבות הגרמנית על פני אירופה. הוא ברובו כתוב באנגלית. ומדוע אנגלית ולא גרמנית? כנראה שהכוונה הייתה להכין את הדורות הבאים בבריטניה לשלטון תחת הממשל הנאצי. הכותרת של הספר בגרמנית היא:

‘Hirts Englandkundliches Lesebuch fur die Oberstufe an Oberschulen’

ופירושה: ספר לימוד בתורה האנגלית למכללות ולבתי הספר התיכון.

הספר מתאר את אדולף היטלר כ”שוחר שלום ענק”, מרעיף עליו שבחים ובפסקה אחת כתוב: “הוא הציע בפני העם הגרמני והעולם כמה הצעות של שלום, במלים שלא השתמעו לשתי פנים, רגשניות ואידיאליסטיות”. כתוב בספר על היטלר, “קראו לו שקרן בעיתונות העולמית. הוא הציע לצרפת חברות באומרו שאין כל סיבה נוספת לריב בין שני העמים. העיתונות הצרפתית ירקה על ידו המושתת וחיזקה את עוצמתה הצבאית”.

הספר מציע שבריטניה תכרות ברית עם גרמניה. ישנם כמובן עיטורים בספר: תמונה של סטנפורד על אייבון וניסיונות לספק תובנות אודות הסמלים הבריטיים, כולל על שיקספיר. הספר מציין את נופיה ותרבותה של בריטניה וישנה תמונת נוף של סטנפורד על אייבון, שמקשטת את הכריכה הקדמית של הספר. כמוכן ישנו קוטג’ שניבט מבין הנופים של אסקס בתוכו. אפילו אליזבט הראשונה ושיקספיר מקבלים טיפול נאצי, מציין הטלגראף הבריטי, כאשר ישנם עמודים שמוקדשים לתפקידו של שיקספיר כסמל תרבותי וספרותי.

חלק ניכר מהטקסט משולהב להתקפה חריפה על היהודים, כאשר פרקים שלמים מוקדשים להיסטוריה מעוותת באשר לתפקידם בבריטניה, כותב הטלגראף. כתוב בספר, “כיום בכל קהל בבריטניה, התשוקה החזקה ביותר שניתן לעוררה היא התשוקה כנגד השחיתות של הכוח היהודי. היהודי עצמו יצר את האנטישמיות – יצר אותה כפי שהוא תמיד עשה, על ידי זה שהוא אפשר לאנשים לראות אותו ואת שיטותיו. אפילו היטלר לא היה אנטישמי בטרם הוא ראה יהודי. היה זה כאשר הם הופיעו בראש חוצות, כאשר הם צעדו להייד פארק וניסו לגרור אותנו למלחמה כנגד גרמניה, כאשר הפחד הפך אותם לפחות ערמומיים, כאשר הם חשפו את עצמם לעם הבריטי. זה היה כאשר האנטישמיות נולדה. כאשר הם העזו למחות כנגד הפאשיזם בפעם הראשונה בחייהם הם גילו כוח, כוח ורוח בבריטניה שכסף לא יכול לקנותה”. והספר ממשיך, שאפילו העיתונים בבריטניה סבלו מהכוח העולה של היהודים בבריטניה.

הספר ימכר במכירה פומבית ב-15 לאפריל במולוקס בלדלוו אשר בשרופשייר וצופים לקבל עליו בין 150 ל-200 לירות שטרלינג.

מחקר חדש והשאלות של אינשטיין לפיאז’ה: אינשטיין לילדים

מחקר חדש והשאלות של אינשטיין לפיאז’ה: אינשטיין לילדים.

אלברט אינשטיין נפגש עם ז’אן פיאז’ה בדבוס שבשוויץ ב-1928. הוא התעניין בחוקי הפיסיקה של הילדים. אינשטיין הציע לפיאז’ה לחקור את המוצא של הפיסיקה, של מושגים כמו מהירות, מרחק וזמן אצל ילדים. אינשטיין שאל את פיאז’ה, “אם שופטים את הזמן ביחס למרחב, האם מבחינה אינטואיטיבית מוחותינו קולטים את אותו היחס בין הממדים האלה כפי שזה מצוי בפיסיקה המודרנית?”

אינשטיין ותורת היחסות שלו השפיעו על הוגים רבים במאה העשרים וגם על פיאז’ה. פיאג’ה כתב בהקדמה לספרו מ-1946, תפישת הזמן של הילד, השאלות שאינשטיין שאל אותי 15 שנה קודם לכן עוררו את כתיבת עבודתי זו. שנתיים אחר כך ב-1948 פיאז’ה כתב שני חיבורים נוספים בהקשר לשאלות פיסיקאליות ומדעיות ועולמו המחשבתי של הילד, תפישת המרחב של הילד ותפישת הגיאומטריה של הילד (פיאז’ה כתב את שני הספרים האלה יחד עם ברבל אינהלדר).

ז’אן פיאז’ה ואלברט אינשטיין

מגזין טיים מספר שהפילוסוף והפסיכולוג השוויצרי, פיאז’ה, הקדיש את מירב חייו המקצועיים לילדים, התבונן בילדים ובחן דיווחים של חוקרים מכל העולם, גם הם השקיפו ובחנו את התנהגותם של הילדים. פיאז’ה החל חושד שמאחורי ההתבטאויות המתוקות של הילדים, אלו שנראות כלל לא הגיוניות, חבויים למעשה הליכי חשיבה. אלה היו בעלי סדר משלהם ובייחוד בעלי לוגיקה מיוחדת. אינשטיין כינה את התגלית של פיאג’ה “כה פשוטה, שרק גאון יכול היה לחשוב עליה”.

פיאז’ה גדל בצד הצרפתי של שוויץ, לא היה מחנך ואף פעם לא ניסח כללים לפיהם ניתן לחנך ילדים. אולם עבודתו השפיעה יותר מכל דבר אחר על החינוך. הוא אף פעם גם לא החשיב עצמו כפסיכולוג ילדים. למעשה הוא יותר התעניין באפיסטמולוגיה – תורת ההכרה – והיה פילוסוף. פיאז’ה התבונן באופן שבו הידע מתפתח בילדים ורצה בדרך זו להבהיר את הטבע של הידע באופן כללי. אפשר להוסיף פילוסוף ששילב בין ביולוגיה לתצפית על ילדים וכך יצר תורת הכרה ביולוגית על ילדים.

פיאז’ה פרסם את “המאמר” הראשון שלו בגיל 10 ואת מאמרו האחרון בגיל 84. הוא סיים דוקטורט בזואולוגיה ואחרי מלחמת העולם הראשונה החל מתעניין בפסיכואנליזה. הוא עבר לציריך, שם החל שומע את הרצאותיו של קרל יונג. גם אינשטיין בא לביתו של יונג בציריך ב-1910 לארוחות ערב ושמע את דבריו. פיאז’ה עבר לפריס ושב לשווייץ כדי לצפות בילדים ובהתנהגותם. הוא החל מבצע תצפיות בילדים ורשם בקפדנות את המלים שאמרו, מעשיהם ומחשבותיהם. כל זאת כדי למצוא את המכנה המשותף וההיגיון שעומד מאחורי התנהגותם ואת ההסבר לכך. 

תוך קריירה ארוכה שנמשכה 75 שנה, הוא פיתח את הפסיכולוגיה ההתפתחותית, את התיאוריה הקוגניטיבית ואת האפיסטמולוגיה הגנטית. הגנטי הוא התפתחותי והוא מצביע על כך, שהמחקר הוא במקורו ביולוגי. והאפיסטמולוגיה כאמור זה הצד הפילוסופי של פיאז’ה, כאשר הכוונה היא לתורה שעוסקת ברכישת ידע, במחקר של השלבים ההתפתחותיים הטבעיים של ילדים בהקשר לרכישת הידע. כיום כל מורה יודע בעל פה את ארבעת השלבים בהתפתחות הילד של פיאז’ה (הסנסורי מוטורי sensorimotor, הקדם אופרציונלי preoperational, האופרציות הקונקרטיות concrete operational והאופרציות פורמליות formal operational).

ההשפעה של פיאז’ה על החינוך היא עמוקה, מקיפה, חודרת ומחלחלת. עד פיאז’ה החשיבו דברים שילדים אומרים בגילים שונים ללא הגיוניים, לא נכונים, טיפשיים ואידיוטיים. אתה לא מבין ואינך קולט. בהדרגה הבינו שבעולם של הילד, במונחים שלו, הדברים שהוא אומר הם הגיוניים, קוהרנטיים וזאת במסגרת הדרך שלו ויכולתו לדעת ולהבין את העולם. “נכון” או “לא נכון” לא מתאימים לילד והם גם לא מכבדים את הילד. לילדים ישנה הבנה רק של מה שהם עצמם ממציאים וכל פעם שאנו מנסים ללמד אותם משהו מהר מידי, אנחנו מעקבים אותם מלהמציא זאת בעצמם, אמר פיאז’ה. ולכן, בעקבות רעיונותיו של פיאז’ה, הילד נהפך בהדרגה למדען קטן שכל העת יוצר ובודק את התיאוריות שלו אודות העולם.

חוקי הפיסיקה של הילדים מוזרים לא פחות מחוקי היחסות

אחד ממעריציו של פיאז’ה היה אינשטיין. אינשטיין היה מרותק מהממצאים של פיאז’ה, שאפשר לכנותם “חוקי הפיסיקה של הילדים” או כיצד הילדים מבינים את הפיסיקה. למעשה חוקים אלה הם לא פחות מוזרים מחוקי תורת היחסות הפרטית. אינשטיין התלהב מהרעיון של חוקי הפיסיקה הפרימיטיביים של הילדים: דברים נעלמים כאשר הם מחוץ לטווח ראותנו. ישנה השאלה המפורסמת בפילוסופיה: “האם ניתן לגרום לירח להיעלם?” האם הירח קיים שם למעלה כאשר איש לא צופה בו? נסגור את הוילון או התריס בחלון. האם הירח עדיין קיים שם בחוץ? לפעמים נדמה שכאשר נוסעים לחיפה, תל אביב כבר לא קיימת. למעשה זו שאלה בפירושים לתורת הקוונטים.

אינשטיין התעניין במיוחד בממצאים של פיאג’ה בנוגע לתנועה: מדוע ילדים בני שבע מתעקשים שלנוע מהר יותר ייקח יותר זמן. נראה לכם שזה הזכיר לאינשטיין את פרדוקס התאומים? ההיגיון של הילדים לגבי התנועה והזמן הוא בניגוד להיגיון (שלנו המבוגרים כמובן). אבל גם תורת היחסות של אינשטיין נתפשה כעומדת בניגוד להיגיון.

ב-1928 אינשטיין שאל את פיאז’ה: “האם מושג המהירות הראשוני של הילד כולל הבנה שלה כפונקציה של המרחק והזמן, או האם המושג הוא יותר פרימיטיבי ואינטואיטיבי?” אינשטיין רצה לדעת, איזה מושג התפתח קודם, המהירות, המרחק או הזמן?

פיאז’ה ביצע ניסוי מאוד פשוט במטרה להדגים, שילד לא חושב על המהירות במונחים של היחס מרחק-זמן. חוקי הפיסיקה של הילדים הם אחרים. פיאז’ה מיקם בפני ילדים שתי מנהרות, כאשר האחת בבירור יותר ארוכה מהאחרת. הוא דחף בובה דרך כל מנהרה בעזרת מוט מתכת בדרך כזו שהבובות מגיעות לקצה השני של שתי המנהרות בו-זמנית. הוא שאל את הילדים: “האם מנהרה אחת ארוכה יותר מהאחרת?”, “כן, זאת”, ענו הילדים “האם שתי הבובות נעות דרך שתי המנהרות באותה המהירות, או האם אחת נעה מהר יותר מהאחרת?” “באותה המהירות”, ענו הילדים. “מדוע?” “כי הן הגיעו באותו הזמן”, ענו הילדים.

מחקר חדש: ילדים משתמשים במרחב כדי לחשוב על הזמן

כידוע מתורת היחסות הפרטית, שני המושגים העיקריים שריתקו את אינשטיין היו המרחב והזמן (ואפשר להוסיף לכך את הסימולטאניות). אינשטיין שאל את פיאז’ה, “אם שופטים את הזמן ביחס למרחב, האם מבחינה אינטואיטיבית מוחותינו קולטים את אותו היחס בין הממדים האלה כפי שזה מצוי בפיסיקה המודרנית?”

במאמר היחסות מ-1905 אינשטיין כתב, “עלינו לקחת בחשבון שכל שיפוטינו בהם הזמן משחק תפקיד, הם תמיד שיפוטים של אירועים סימולטאניים. אם למשל, אומר, ‘רכבת זו מגיעה לכאן ב-7’, אני מתכוון למשהו כזה: ‘המחוג הקטן של שעון היד שלי מצביע על 7′ ו’ההגעה של הרכבת’ הם אירועים סימולטאניים.

ניתן להתגבר על כל הקשיים בהם נתקלים כאשר מגדירים את ה’זמן’ תוך שמחליפים את ‘מיקום המחוג הקטן של שעון היד שלי’ ב’זמן’. ולמעשה הגדרה כזו היא מספקת כאשר אנו עוסקים בהגדרת זמן רק עבור המקום שבו שעון היד ממוקם. אולם היא לא מספקת יותר כאשר עלינו לחבר בסדרות זמן אירועים שמתרחשים במקומות שונים, או, מה שמתברר כאותו הדבר – להעריך את הזמנים של אירועים שמתרחשים במקומות מרוחקים מהשעון”.

זהו הסבר פשוט של אינשטיין במאמר היחסות מ-1905, שמייצג את פריצת הדרך, יחסות הסימולטאניות, שהובילה ליחסות הפרטית.

המרחב והזמן שלובים זה בזה לא רק בפיסיקה אלא גם במחשבתנו. במשך מאות בשנים פילוסופים התווכחו על הנושא ואודות האופן שבו המרחב והזמן קשורים זה בזה במחשבתנו. מאמר חדש שמופיע החודש בכתב העת Cognitive Science קובע, שהיכולת של ילדים להבין את הזמן היא בלתי נפרדת מיכולתם להבין את המרחב.

כדי לבדוק את הקשר שבין המרחב לזמן במחשבה המתפתחת, דניאל קסאסנטו ממכון מקס פלאנק לפסיכו-לינגוויסטיקה בניגמגן בהולנד והקולגות שלו באוניברסיטת אריסטו בתסלוניקי (יוון) ובאוניברסיטת סטנפורד (ארה”ב), הראו לילדים סרטים של שני חלזונות שהתחרו במסלולים מקבילים. בניסוי הראשון מסלול אחד היה קצר יותר. בניסוי השני התחרות במסלול אחד הסתיימה מוקדם יותר. הילדים נתבקשו לשפוט או את האספקט המרחבי או את האספקט הזמני של כל תחרות, כאשר הם מדווחים איזו חיה נעה למרחק ארוך יותר ואיזו למשך יותר זמן.

כאשר הילדים נתבקשו לשפוט את המרחק, הם יכלו בקלות להתעלם מהזמן. אולם כאשר בקשו מהם לשפוט את הזמן, היה להם קשה להתעלם מהממד המרחבי של האירוע. חלזונות שנעו למרחק ארוך יותר נשפטו בטעות ככאלה שנעו למשך זמן ארוך יותר. ילדים השתמשו במרחק פיסיקאלי כדי למדוד את מעבר הזמן.

הניסוי בוצע בדוברי אנגלית ובדוברי יוונית. כאשר דוברי אנגלית מדברים אודות הזמן, הם משתמשים במלים מרחביות. הם מדברים כמונו על פגישות “קצרות” וחופשות “ארוכות”. נשאלת השאלה, האם הבלבול של הילדים נבע מהשימוש במלים שיש להן גם מובן זמני וגם מובן מרחבי? המחקר כאמור בוצע גם בילדים דוברי יוונית. ביוונית יש תחביר מרחבי שונה עבור הזמן, שמתאר את הזמן כמצטבר במרחב תלת-ממדי, במקום כמתפרש במרחב קווי. ביוונית ניתן היה לנסח שאלות בצורה טבעית, כך שניתן היה להימנע ממילים מעורפלות כמו “ארוך” או “קצר”. התגובות של הילדים לא נגרמו על ידי זה שהם התבלבלו ממילים מיותרות, אלא הם הצביעו על קשרים עמוקים יותר בין המרחב לזמן.

המחברים של המחקר יכלו לענות על שאלתו של אינשטיין לפיאז’ה, “האם מבחינה אינטואיטיבית מוחותינו קולטים את אותו היחס בין המרחב לזמן כפי שזה מצוי בפיסיקה המודרנית?”. החוקרים עונים, נראה שהאינטואיציות שלנו אודות הזמן מעוצבות על ידי משהו שהוא מנוגד להגיון – כשם שתורת היחסות של אינשטיין מעוצבת על ידי משהו שהוא מנוגד להיגיון. אולם המחקר של החוקרים קובע יחס אחר, יחס אסימטרי בין מושגי המרחב והזמן, לא זה של היחסות של אינשטיין. ביחס אסימטרי הכוונה היא, שייצוגים של הזמן תלויים במרחב יותר משהייצוגים של המרחב תלויים בזמן. במובן זה בעולם הפיסיקאלי, המרחב והזמן הם סימטריים, בלתי נפרדים זה מזה ומצויים בתלות הדדית במרחב-זמן. ואילו במחשבה, הם בכל זאת נפרדים: הילדים יכולים לחשוב על כל אחד מהם בנפרד: לחשוב על הזמן בנפרד מהמרחב, אולם נראה שהם לא מסוגלים להמשיג את הזמן בנפרד מהמרחב. המחקר קובע שקשר אסימטרי זה מופיע אצל ילדים וממשיך להתקיים אצל מבוגרים.