הנדסה גנטית ומשפט: האם לשבט אדם ניאנדרטאלי

האם לשבט אדם ניאנדרטאלי?

בימים האחרונים דובר רבות על השאיפה להחיות חומר לא חי באמצעות הביולוגיה הסינתטית. היום הביולוגיה הסינתטית בעיקר עוסקת בתיקון אורגניזמים קיימים. בונים מאפס קבוצת הוראות לחיים ומוסיפים זאת למשהו שהוא כבר חי. לאחר מכן הביולוגים הסינתטיים מחליפים את ההוראות שאותן יצר הטבע במה שהם בעצמם יצרו. במובן זה יש הסבורים, שזה מיותר לשחזר תא קיים על ידי יצירת כזה מתוצרת אנושית. ניתן במקום, להשתמש בתא קיים, טוען ג’ורג’ צ’רץ’ – פרופסור לגנטיקה בבית הספר לרפואה בהרווארד – ולבצע בו מניפולציה. כך למשל אם מתכנתים בקטריות מחדש הן מסוגלות לפלוש לגופנו כדי לרפא ולפעול כצבא רופאים בתוכנו. אבל צ’רץ’ עוסק בתחום נוסף שבזמן האחרון עלה לכותרות ועורר ויכוח במקומות שונים.

השאיפה שלו היא שיבוט של אדם. התהליך מסובך להפליא אבל נראה בלתי נמנע. עולות שאלות מוסריות כגון, האם ניתן לשבט אדם ללא ידיעתו וללא אישורו? וגם עולה האפשרות שהאדם המשובט ילמד מהטעויות של המקור ולא יחזור עליהן. כיצד יוצרים שיבוט? על ידי העברה גרעינית. מוציאים את הגרעין – החלק שמכיל את החומר הגנטי של התא – מתא הביצית התורמת. ואז מחליפים אותו בגרעין שמכיל דנ”א משובט. זה היה טוב עבור דולי הכבשה ב-1996. אבל מסובך הרבה יותר עבור בני אדם. כבר שבטו בני אדם, אבל אף אחד מהם לא גדל עדיין מעבר לשלב המוקדם של גוש תאים מורוס.

שאלה מעניינת שעלתה לאחרונה היא, מה יקרה אם ישבטו דנ”א של אדם ניאנדרטאלי? למרות שהדנ”א הרוס ועבר תהליך של התאבנות, ניתן עדיין להוציא דנ”א מהמאובנים. מאובן ששמור היטב יכול להניב כמות מספיקה של מולקולות כדי ליצור גנום שניתן לשבטו. בצורה זו ניתן לשבט אדם ניאנדרטאלי ובכלל להחיות מיני בני אדם שנכחדו. אולי אפילו הם יזדווגו עם ההומו סאפיאנס. ומה יצא?… ומה לגבי הניאנדרטאלי? אם אי פעם ניאנדרטאליים יהלכו שוב פעם על כדור הארץ?

מה שבטוח, יהיה זה יצור שהוא כולו מהונדס היישר מהמעבדה. אולי אפשר יהיה לראות מקרוב את קרוב משפחתנו זה ולהבין את הביולוגיה שלו ולחקור אותו לא רק דרך מאובנים. לאור שכלול טכניקות השיבוט, חוקרים העלו את האפשרות של שיבוט תאים ניאנדרטאליים או חלקי גוף ניאנדרטאליים תוך כמה שנים. כמובן שישנם מכשולים טכניים. ההרס התאי שמופיע לאחר המוות לא מאפשר להבין את הביטוי הגנטי הניאנדרטאלי. פירושו שיצירת שיבוט זהה למישהו שחי לפני 30,000 שנה הוא כמעט בלתי אפשרי. נניח שיוכלו להתגבר על מכשולים אלה בעוד מספר שנים וניתן יהיה להשתמש בגנום נכחד כדי ליצור שיבוט ניאנדרטאלי בריא וחי, יצור ניאנדרטאלי מדבר. האם יש ליצור אותו? מאמר שפורסם לפני חודש במגזין ארכיאולוגיה – מטעם המכון הארכיאולוגי של אמריקה – בוחן בצורה מקיפה את הסוגיה. להלן כמה נקודות עיקריות שהופיעו במאמר.

טכניקת שיבוט האדם הניאנדרטאלי

ג’ורג’ צ’רץ’ מסביר שניתן להחדיר תאי גזע עם דנ”א ניאנדרטאלי לבלצוסיסט – גוש תאים בהליך התפתחות של עובר. אחרי ההשרשה, מונעים מכל התאים הלא ניאנדרטאליים מלהתפתח. היצור שמתפתח מבלצוסיסט זה יהיה לגמרי התולדה של גנים ניאנדרטאליים וכך יתקבל שיבוט ניאנדרטאלי. צ’רץ’ מאמין, שלאחר השלבים המוקדמים של ההתפתחות, הגנים יבטאו עצמם בדיוק כפי שהם היו עושים זאת ביצור המקורי – תוך שמשמיטים כל השפעה מתאים של האדם המודרני או השימפנזה.

אבל, מוסיף צ’רץ’, כל מי שיעבור שיבוט בהליך זה עדיין לא יהיה חשוף לגורמים הסביבתיים והתרבותיים שהשפיעו על היצור הניאנדרטלי המקורי. השיבוט יהיה משהו אחר. צ’רץ’ מכנה את היצור החדש “ניאו-ניאנדרטאלי”.

לפיכך עלתה ההצעה, לא רק שיש ליצור את הניאנדרטאליים, אלא גם את הסביבה שלהם, את מקום מגוריהם ובכלל ליצור כמה מהם ולהקים שכונה ניאנדרטאלית שלמה – כדי שלניאנדרטלי המשובט יהיה עם מי לדבר וכדי שהוא לא ירגיש בודד. ובעיקר כדי שיחיה בנישה שלו. נוכל כך ללמוד הרבה יותר מניאנדרטלי בוגר שחי בסביבתו מאשר קבוצת תאים ניאנדרטאליים שרובצים במעבדה. וכאשר יהיה כאן ניאנדרטאלי משובט לבטח המדענים ירצו גם לשבט מדענים מהעבר כדי שיגלו להם תגליות מדעיות עתידיות… את גלילאו, ניוטון, קופרניקוס ואינשטיין.

ג’ורג’ צ’רץ מאמין, שאם רוצים לשבט אדם ניאנדרטאלי יש להתחיל ברמה התאית. קודם יש ליצור תאי כבד, לבלב או מוח. תאים ניאנדרטאליים יכולים להיות חשובים לטיפול במחלות שהן בעיקר אופייניות רק לבני אדם, כמו איידס, פוליו ואבעבועות. אם הניאנדרטאליים הם מספיק שונים מבני האדם המודרניים, עשוי להיות להם חיסון גנטי כנגד מחלות אלה. הביולוגיה שלהם גם עשויה להיות שונה. דבר שעשוי להוביל לתרופות חדשות או לטיפולי תרפיה גנטית.

בעיות רפואיות ואתיות בשיבוט ניאנדרטאליים

כאן עולה הבעיה הרפואית – שיבוטים שנוצרים מגנום שהוא בן יותר מ-30,000 שנה הם חסרי מערכת החיסון שיש לנו למגוון מאוד רחב של מחלות. חלק מהמחלות האלה כנראה תהיינה מאוד קטלניות עבור הניאנדרטאליים. הניאנדרטאליים לא יוכלו לסבול לקטוז, יהיה להם קושי לעכל אלכוהול, הם יטו יותר לפתח את מחלת האלצהיימר, ואולי החשוב ביותר, המוח שלהם יהיה מאוד שונה מזה של בני אדם מודרניים.

מכל הבחינות, הרפואית, התרבותית, החברתית והמוסרית, שיבוט ניאנדרטאלי או ניאו-ניאנדרטאלי ישיב את הניאנדרטאליים לעולם שהם לא שייכים אליו יותר. זה כמו לנסוע במכונת זמן ולהגיע לעתיד. מיד מתקיים פרדוקס, סוג פרדוקס חדש – לא פרדוקס הסבא המפורסם שמאפיין נסיעה לעבר. אלא פרדוקס מסוג חדש, פרדוקס הסתגלות. אולם לא כולם מסכימים שהניאנדרטאליים היו כה שונים מבני אדם. יש הטוענים שאם נגדל ניאנדרטאלי במשפחה מודרנית הוא יוכל ללמוד לתפקד ולדבר בדיוק כמו כל בן אדם מודרני.

מחקרים אחרונים מראים שהניאנדרטאליים נראו כמו מאין אסקימוסים מוזרים. הם הולידו ילדים בצורה אחרת מאיתנו, הפנים והאוזניים שלהם נראו אחרת, הגנטיקה שלהם שונה, קצב ההתפתחות שלהם היה שונה. יש המאמינים שהם הגיעו לבגרות בגיל 15. מאידך, יתכן שהניאנדרטאליים לא היו עד כדי כך שונים כדי להחשיבם למין נפרד. ישנם בני אדם על כדור הארץ היום שהם יותר שונים זה מזה במאפיינים הפיזיים – הפנוטיפים.

היבטים משפטיים בשיבוט ניאנדרטאליים

אם משבטים ניאנדרטאלי יש להכיר ביצור זה כבעל זכויות אדם תחת החוק והאמנה הבינלאומית. החוק לא מגדיר מיהו בן אדם. אבל חוקרים בתחום המשפט מתווכחים ביניהם בנושא זכויות האדם בכל שנוגע להנדסה גנטית. אם ישנו אירוע שמשנה את קבוצת המין, הוא משנה את הדרך שבה אנחנו יוצרים דור חדש. עד איזה שלב הגנום האנושי צריך להשתנות, בו כבר הפרט שנוצר ממנו לא נחשב לאנושי יותר?

ב-1997 סטיוארט ניומן, פרופסור לביולוגיה מבית הספר לרפואה בניו יורק ניסה לרשום פטנט על גנום של שעטנז בין שימפנזה לבן אדם. זאת מתוך מחשבה של בלעדיות. משרד הפטנטים סירב לאשר את הפטנט מהנימוק שהוא מפר את התיקון ה-13 של חוקת ארה”ב האוסר על קיומה של עבדות בארה”ב. סירוב זה מראה שליצור בעל גנום שחציו שימפנזה וחציו בן אדם מגיעים זכויות אדם. לניאנדרטלי יהיה גנום שהוא אף יותר קרוב לזה של האדם מאשר השעטנז של ניומן. אם יתנו לניאנדרטלי זכויות אדם, מה יקרה ליצור הניאנדרטאלי? למשל, תהייה לו הזכות לא להיות נתון למחקר, והרי זו הסיבה הראשונית בכלל שבעטיה הוא נוצר. ולכן היא תהיה הפרת זכויות יסודית.

 

חוק זכויות האדם שנפוץ בעולם קובע שאין איסור אוניברסאלי על שיבוט. ב-8 לאוגוסט, 2005 האו”ם הצביע בעד איסור שיבוט ובכך הוא שלח מסר ברור למרבית הממשלות שסבורות ששיבוט הוא לא אתי. אבל האיסור הוא לא גורף. העניין המשפטי סביב שיבוט אדם ניאנדרטאלי כולל את זכויותיו. תחת החוקים הקיימים, ניתן לרשום פטנטים על גנומים. פירושו של דבר שמישהו או חברה כלשהי יכולים להיות בעלי הקוד הגנטי של אדם שמת מזמן וזה כולל את הקוד הגנטי של האדם הניאנדרטאלי.

Advertisements

קרייג ונטר יוצר גנום סינתטי ומחדירו לתוך בקטריה טבעית

קרייג ונטר יוצר גנום סינתטי ומחדירו לתוך בקטריה טבעית

 כבר 15 שנה שקרייג ונטר חולם לבנות גנום מכלום, מאפס ולהשתמש בו כדי ליצור חיים, יצירת חיים כמו פרנקשטיין היא חלום ישן נושן. בסוף 2007 ונטר וקבוצתו הכריזו שהם יצרו גנום בקטריאלי מאפס, ובכך הם נעו צעד אחד קדימה ליצירת צורות חיים סינטתיות – תאים חיים שמתוכננים ובנויים על ידי בני אדם לבצע מטלות נרחבות החל מיצור ביודלקים ועד בידוד של פחמן דו-חמצני. אתמול ונטר הודיע שהוא הצליח. ונטר וקבוצתו בנו גנום מלאכותי של בקטריה אחת M. mycoides על ידי זה שהם חברו יחד גדילי דנ”א קצרים יותר, כל אחד בעל אלף אותיות. הם אז העבירו את הגנום, שאותו הם הרכיבו בצורה מלאכותית לתוך קליפת בקטריה אחרת: M. capricolum – לא לפני שהם הוציאו החוצה את הדנ”א שלה. הגנום שהושתל בתוך הבקטריה הזו הניע את התא המארח והשתלט על המיכון הביולוגי של הבקטריה המארחת. לאחר 30 התחלקויות תאיות, היו מיליארדי בקטריות סינתטיות בצלחות המעבדה – כאשר כולן ביצעו רק את ההוראות שקשורות עם המולקולות של M. mycoides. ונטר סיפר שהוא יצר את הגנום מארבעה בקבוקים של כימיקאלים. הוא שם את הגנום הסינתטי אל תוך התא, לא לפני שהוא תכנן אותו במחשב. הכל נעשה כמובן במעבדה.

קונים דנ”א מספקים כמו שמזמינים פיצה מפיצריה

סייאנטיפיק אמריקן סיפר בתחילת שנת 2008 על קבוצה מהמכון של ונטר. אלה דווחו בגרסת האונליין של סייאנס שהם הצליחו להרכיב את הגנים של הבקטריה בעלת מספר הגנים הקטן ביותר ה- Mycoplasma genitalium. זוהי הבקטריה הקטנה ביותר החופשית שניתן לגדלה במעבדה והיא זיהום נפוץ בדרכי השתן. 582,970 צמדי הבסיסים של גנום הבקטריה הוא המבנה הכימי הגדול ביותר שסונתז באותה התקופה והוגדר במעבדה. זו הייתה הפעם הראשונה שגנום בגודל של בקטריה סונתז מבחינה כימית, כך שהוא פי 20 ארוך יותר מכל מולקולת דנ”א שסונתזה מקודם.

כיצד סונתז הגנום באותה תקופה? הקבוצה, בראשות זוכה פרס הנובל המילטון סמיט, הזמינה בקיץ 2007 גדילים קצרים באורך של 1000 יחידות של קוד גנטי מחברת בלו הרון האמריקאית ומחברות גרמניות מסחריות – חברות שהן מומחיות לסינתזת דנ”א ופיתוח טכניקה לאיחוי האורכים הקצרים יותר לגנום שלם. הזמנת דנ”א מספקים מסחריים כבר אז נהפכה לעניין קל בדיוק כמו הזמנת פיצה מהפיצרייה השכונתית. דברו באותה תקופה בעיתוני המדע, שבעתיד ניתן אפילו יהיה להזמין קטעי דנ”א גדולים יותר, עבור שמרים, חיות ואולי כאלה של בני אדם…

אחר כך החוקרים איחו אותם יחד לגדילים ארוכים יותר ויותר תוך שהם השתמשו בטכניקות הלקוחות מהביולוגיה המולקולארית הסטנדרטית. כדי לאחות את קטעי הדנ”א הגדולים ביותר, הקבוצה של ונטר הכניסה אותם לתאי שמרים ועשתה שימוש בתהליך שקרוי “רקומבינציה הומולוגית”, שבה משתמשים השמרים כדי לתקן הרס בדנ”א.

קודם, ונטר וקבוצתו המירו בקיץ 2007 סוג בקטריה אחת לאחרת באמצעות השתלת דנ”א. הם בכך שינו את הזהות של הבקטריה על ידי זה שהם גרמו לאימפרגנציה שלה עם קוד גנטי של בקטריה אחרת. אחר כך, התוצר הסופי של הניסוי היה שקול לקוד הגנטי הטבעי שמופיע בבקטריה M. genitalium. אולם עם שני שינויים קלים: המדענים השתיקו את הגן שאפשר לבקטריה להדביק תאים אנושיים והם הוסיפו כמה סימני הכר כדי שיוכלו להבדיל בין הגנום הסינתטי וזה הטבעי: פסים קצרים של חתימת קוד גנטי שמזהה שהמוצר הוא “תוצרת אנושית” ולא Made by God… בזה תם ונשלם

בנית הגנום הסינתטי הבקטריאלי.

הצעד הסופי שונטר שאף אליו הוא הכנסת הגנום הסינתטי הזה אל תוך תא ובכך החייאתו. ונטר החל לעבוד על כך בניסויים מאז 2008. בשנה שעברה ארעה פריצת הדרך כאשר הצוות של ונטר החליף בקטריה לזו שגדלה במהירות ה- M. mycoides. השבוע הוא סוף כל סוף פרסם מאמר בגרסת האונליין של סייאנס בו הוא כותב שהוא וקבוצתו הצליחו להעביר את הגנום הסינתטי הבקטריאלי לתוך בקטריה חדשה ותוך כדי כך להחיותו שם. שם בבקטריה החדשה הגנום הסינתטי של ונטר החליף את הדנ”א הטבעי. התא המיקרוביאלי שהיה מונע על ידי הגנום הסינתטי של ונטר החל להשתכפל ולייצר קבוצה חדשה של חלבונים.

ביולוגיה סינתטית: בעד ונגד

ונטר שייך לקבוצה מצומצמת של מדענים שעוסקים בתחום של ביולוגיה סינתטית. תחום שכל מטרתו הוא תכנון ובנית דברים חיים מחומרים גולמיים של החיים, כימיקלים אורגניים וקודים גנטיים. ביולוגים סינתטיים מתכננים רצפים גנטיים, שאותם אלוהים, או אם תרצו הטבע, מעולם לא חלם עליהם. הרעיון ליצור ולברוא תפקודים חדשים עבור יצורים חדשים, מיקרובים, פרי יצירתם של בני אדם טומן בחובו עתיד ורוד ושחור נוסח המעבדה של פרקנשטיין. יצורים אלה מייצרים ביודלקים זולים, מסלקים מזהמים ודלק שנשפך לימים. ובכלל אולי בקטריות שיכולות לייצר תרופות או כאלה שפולשות והורסות תאים סרטניים – יכולות באמת לסייע לאנושות. תחשבו על זה שיתכן ותהיינה ספריות של בקטריות – מעין מוסך של חלפי דנ”א. ניתן יהיה להשתיל אותם בתוך בקטריות כדי ליצור מכונות מתוכנתות חיות. ישנם דברים שאותם גם מיליארדי שנות אבולוציה ואף דרווין עצמו לא הצליחו לתכנן ולחשוב עליהם. ואילו  כמה שנות מחקר מעבדתי יכולים להזניק ולהציל בני אדם רבים על כדור הארץ. תמיד ישנו מקום לשיפור ושיפוץ. ניטול בקטריה והיא תעכל מה שנרצה, תייצר תרופה נגד מחלות חשוכות מרפא בכמויות הרצויות והאפשרויות הן אינסופיות וכמוהן גם הפיתוחים שהם כנראה עידן או שניים ויותר רחוקים מהפיתוח הסינתטי של ונטר.

בטכנולוגית הביולוגיה הסינתטית גלום גם פוטנציאל הרסני. היא עלולה ליפול לידיהם של טרוריסטים: ניתן יהיה בעתיד להנדס בקטריות כך שיפלטו רעל קטלני או וירוס שפעת, שלו עמידות בפני חיסונים ותרופות אנטי ויראליות. לכן כבר באוקטובר 2008 המכון של ונטר וה-MIT כתבו דו”ח מיוחד וחוקרים בתחום הביולוגיה הסינתטית פרסמו מאמרים בכתבי עת מדעיים בסוגיית השימושים השליליים בתגליות והממצאים של הביולוגיה הסינתטית.

חברות שמייצרות בקטריות שהן מתוקנות מבחינה גנטית יכולות ליצור סוג מסוים של הטבעת סימן של דנ”א על הבקטריה “כל הזכויות שמורות כאן לד”ר גלי וינשטיין” ואז לא תהיה גנבת יוצרים או בכלל גנבה של המוצרים הנגועים בבקטריות הנ”ל…

האם מדובר בבקטריה סינתטית או ביצור חי?

ונטר יצר גנום מלאכותי בבקטריה אחת. לאחר מכן הוא הוציא את הגנום של בקטריה שניה והחליפו בגנום שאותו יצר בבקטריה הראשונה. הגנום שהושתל בבקטריה השניה התחיל להפעיל את המיכון הביולוגי שלה והתאים התחלקו.  לכן הבקטריה השניה היא לא יותר מאשר אורגניזם טבעי בעל גנום סינתטי. אבל לא מדובר בבקטריה סינתטית, או באורגניזם סינתטי. וחשוב להבחין בהגדרות אלה. לכל מי שחושש מיצירת פרנקנשטיין…

כמובן שגנום סינתטי כזה יכול לספק רווחים עסקיים לחברות עסקיות. התחום משלב כימיה – מסנטז כימי, מדעי המחשב, תכנון במחשב של הגנום, ביולוגיה מולקולארית, גנטיקה וביולוגיה תאית כדי להרבות חיים מתועשים בבקטריות שיכולות לפלוט דלקים, חיסונים או תוצרים כימיקאליים בהזמנה. הבקטריה הספיציפית שבה השתמש ונטר לא מתאימה ליצירת ביודלקים. אבל ונטר אמר כבר שהוא יעבור לאורגניזמים אחרים וישכלל את תגליתו. ונטר רוצה ליצור גנום שלם של אצות כדי ליצור אורגניזם מאוד פרודוקטיבי ליצירת ביודלקים.

הגנום עצמו הוא כמובן המצאה אנושית וניתן אפילו לרשום עליו פטנט – אם כי יתכנו בעיות אתיות בעת רישום הפטנט. הכנסייה וארגוני הירוקים לא במיוחד מרוצים מהגנום הסינתטי. ארגון ירוק אחד כבר הודיע שעל ד”ר ונטר לחדול מכל פעילות נוספת עד אשר יקבעו כללים ברורים בנושא יצירת התא הסינתטי. הבעיות האתיות לא מסתיימות כאן. ההודעה של ונטר עוררה כבר הדים בקרב אנשים שחושבים שיצירת התא המלאכותי הראשון של ונטר פירושה יצירת צורת חיים חדשה או סינתטית. כלומר, הם סבורים שונטר יצר צורת חיים ביולוגית חדשה. וזה הרי לא נכון בעליל. כל מה שונטר עשה זה, הוא העתיק דנ”א אחד מסוג בקטריה אחת והכניסו לבקטריה אחרת. הבקטריה השניה יצרה כתוצאה חלבונים בתא המלאכותי כתוצאה מהדנ”א שהוכנס אליה. אבל סוג הבקטריה עצמו לא השתנה. ולכן לא מדובר ביצירת חיים חדשים. לא נוצרה כאן צורת חיים חדשה. ונטר יצר אורגניזם בעל גנום סינטתי. הוא לא יצר חיים מאפס, אלא יצר גנום בתוך חיים קיימים ובתוך סוג בקטריה קיים. במובן זה לא מדובר בבריאה, ששמורה כמובן לאלוהים או לטבע…

הוותיקן והכנסייה הקתולית מגיבים ליצירת התא הסינתטי הראשון:  ישנו בורא אחד, אלוהים

אמש הוותיקן ברומא שחרר הודעה. הוותיקן הגיב מייד ליצירת התא המלאכותי הראשון בארה”ב. גורמים רשמיים בכנסייה הקתולית אמרו ביום שישי, התא הסינתטי הראשון שנוצר יכול להיות התפתחות חיובית אם משתמשים בו בצורה נכונה, אבל הם הזהירו את המדענים שרק אלוהים יכול ליצור חיים.

גורמים רשמיים בוותיקן באיטליה ובכנסיה האיטלקית היו זהירים ביותר בתגובתם הראשונית להכרזה אמש מארה”ב אודות התא החי הראשון שמכיל דנ”א תוצרת אנושית. הם הזהירו את המדענים מפני האחריות האתית שיש להתקדמות מדעית כזו והתריעו מפני האופן שבו החידוש ייושם בעתיד – דבר שלדבריהם יהיה מכריע.

“זוהי תגלית מדעית אדירה. עתה עלינו להבין כיצד היא תיושם בעתיד”, אמר האחראי לביו-אתיקה בוותיקן, מונסייר רינו פישלה, ראש האקדמיה האפיפיורית של הוותיקן לענייני החיים. “אם נוודא שהיא לטובת כולנו, לסביבה ולאדם שכלול בה, אנו נתמוך באותה החלטה” הוא הוסיף. “אם מאידך, השימוש בתגלית יתגלה כמנוגד לכבוד ולא יעריך את החיים האנושיים, נשנה את החלטתנו”. הוא הוסיף, אין זה הכרחי שהתגלית של תא סינתטי גורמת לסתירה בין המדע לדת. “אנחנו מאוד מתעניינים במדע. אבל אנחנו דואגים מעל לכל למשמעות שצריכה להינתן לחיים”, הוסיף פישלה. “אנחנו רק יכולים להגיע למסקנה שאנחנו זקוקים לאלוהים, מוצא החיים”.

לפי האמונה של הכנסייה הקתולית אלוהים העניק את החיים האנושיים במתנה, יצר את החיים באופן טבעי באמצעות סיפור הבריאה של אדם וחווה. העיתון של הוותיקן, כינה את התא הסינתטי “תוצאה מעניינת”, אבל הדגיש ש”עליו לסור לכללים, כמו הדברים שנוגעים בלב החיים”. בנוסף נאמר, שהנדסה גנטית יכולה להועיל אבל היא נוגעת ב”תחום מאוד רגיש”. נאמר, ש”זה הכל אודות שילוב של אומץ וזהירות”.

בכל זאת קרדינל איטלקי אחר רואה בתגלית “סימן נוסף לאינטליגנציה, מתנה של אלוהים שבאמצעותה ניתן להבין את הבריאה וניתן לשלוט בה טוב יותר”. לעומתו, גורם רשמי אחר מהכנסיה, הבישוף דומניקו מוגברו, הביע חשש שהמדענים עשויים להתפתות לשחק באלוהים. “להתחזות לאלוהים ולחקות את עוצמת יצירתו וזהו סיכון עצום שעלול להפיל את האדם לברבריות”. המדענים “אף פעם לא צריכים לשכוח שישנו רק בורא אחד: אלוהים”. והוא הוסיף, “בידיים הלא נכונות, ההתפתחות של היום יכולה להוביל מחר לקפיצה הרת אסון בחשכה”.

ונשאלת כמובן השאלה מה תהיה התגובה של הרבנים אצלנו?…

ראו: SCIENCE VOL 328 21 MAY 2010 

הארי פוטר בונה חורי תולעת ומולטי יקומים ממטא-חומרים

מטא-חומרים: גלימות העלמות נוסח הארי פוטר

לאחרונה מדענים עובדים על חומרים שהם מעין גלימות היעלמות נוסח הארי פוטר. המטא-חומרים הם חומרים המסתירים עצמים באמצעים אופטיים. “מטא” מלשון מֵעבר לחומרים הרגילים שאנו מכירים מחיי היומיום. ובמקרה שלנו, חומרים שהמבנה הפנימי המורכב שלהם יכול לנווט את האור מסביב לגופים, ובכך להסוותם מעינינו.
המטא-חומרים הם חומרים מהונדסים שמקבלים את תכונותיהם הבלתי רגילות כתוצאה משינוי הנדסי של המבנה הפנימי שלהם ברמה זעירה, ולא מהכימיה שלהם – כפי שזה בטבע. בגלל הדרך שבה מרכיבים חומרים אלה, הם יכולים לערבל גלים – בין אם אלה הם גלי אור, גלי מים או גלי קול באזור העצם שאותו הם מסווים.
כדי להסוות משהו ניתן, למשל, למקם טבעות של מטא-חומר סביב לעצם שאותו אנו רוצים להסוות. לולאות או גלילים זעירים ביותר בתוך הטבעות האלה מסיטים את הגלים שמסביב לעצם, וכך מסווים אותו. ההסטה מונעת גם את ההחזרה וגם את הבליעה של הגלים, הנפגשים שוב פעם בצד השני ויוצרים אשליה כאילו דבר לא היה שם.

 

 

 

רכיב העלמות גורם לקרן האור לעקוף את הגוף כאילו הוא לא קיים.

 

 

התרשים מראה כיצד מטא-חומרים מסיטים קרינה אלקטרומגנטית סביב לטבעת.

 

 

זהו מטא-חומר שממנו בנוי חומר מסתיר ומעלים גופים. המטא-חומר מורכב מגדלים ברמה הננומטרית. המטא-חומר שכאן מורכב משכבות של כסף ברוחב של 30 ננומטר ושכבות של מגנזיום פלוריד ברוחב 50 ננומטר. החומרים יוצרים מנסרה אופטית, שהיא זו שיוצרת את הרכיב בעל האפקט המעלים והבלתי נראה. התצלומים מכאן.

 

המטא-חומרים הם לא קמופלאג’ אופטי כמו זה המפותח במעבדת Tachi המפורסמת ביפן… (קראו כן)

 

 

אנלוגיה מכנית אופטית בעולם היחסותי של אינשטיין

תוך שהם משתעשעים במטא-חומרים, מהר מאוד החוקרים הבינו שהתחום יכול לשפוך אור על יסודות הפיסיקה עצמה. תורת היחסות הכללית של אינשטיין מתארת כיצד הכבידה סביב גוף בעל מסה גדולה, כמו למשל כוכב, יכולה לעקם את המרחב-זמן. מדובר בתופעות כמו למשל התעקמות קרן האור בסביבות דסקת השמש, הזזות הפריהליון של מסלולו של מרקורי ותופעות כמו עדשות כבידה.

החלו באים מדענים והציעו שניתן לחקור אפקטים של היחסות הכללית בניסויי מעבדה כאן על כדור הארץ, וכל זאת כמובן אם נשתמש במטא-חומרים, אותם חומרים מוזרים שמאפשרים להעלים עצמים וקרני אור ולהופכם כאילו הם לא קיימים. בתחילה בנו מודלים לחורים שחורים, שכן אלה מעלימים גופים ולכן הם נקראים שחורים…

פיסיקאים הבינו שניתן לחקור את האינטראקציות של האור והחומר עם המרחב-זמן, כפי שמנובא על ידי היחסות הכללית, בעזרת סוג החומרים האופטיים המלאכותיים החדשים, שלהם יכולות בלתי רגילות לעקם את האור ולעקם גם צורות אחרות של קרינה אלקטרומגנטית. השקילות הזו בין עקמומיות המרחב-זמן והתפשטות האור במטא-חומרים אופטיים שהם מהונדסים במעבדה נקראת בשם: “אנלוגיה מכנית-אופטית”.

 

מכאן נעלם לנו הגוף…

  

חור תולעת אלקטרומגנטי

לאחר החורים השחורים בא תורם של חורי התולעת. אם ניתן לבנות אנלוגיה מכנית-אופטית לחורים השחורים, מדוע שלא נבנה מודל כזה לחורי תולעת? מודל לחורי תולעת ממטא-חומרים מאפשר את ההתפשטות של גלים אלקטרומגנטיים בין שתי נקודות מרוחקות. זאת בעוד שמרבית אזור ההתפשטות שלהם – התעלה –  נותר בלתי נראה ומוסתר על ידי גלימת העלמות של המטא-חומר. בתדירות הבלתי מוסתרת, שבה המטא-חומר אינו פועל, המבנה שמתקבל הוא גליל מוצק בעל קצוות מתרחבים. אבל בתדירויות שבהן מתוכנן ופועל המטא-חומר כגלימת העלמות, מקבלים את האפקט של שינוי הטופולוגיה של המרחב לחור תולעת. לפיכך, החוקרים בנו קונפיגורציה של מטא-חומרים שגורמת לגלים להתנהג כאילו היו בתעלה בלתי נראית שמחוברת למרחב אוקלידי. כל גוף בתוך התעלה הזו נראה רק על ידי גלים שנכנסים מאחד מקצותיו. ואילו גלים אלקטרומגנטיים שמתפשטים מגוף בתוך חור התולעת יכולים רק לעזוב דרך הקצוות – כי הם בלתי נראים לצופה מבחוץ. דיפול מגנטי, שממוקם ליד אחד מקצותיו של חור התולעת האלקטרומגנטי, יראה לצופה מבחוץ כמונופול מגנטי. לחור תולעת אלקטרומגנטי יכולות להיות שימושים הנדסיים למשל תעלות אופטיות בלתי נראות, ניתן יהיה למדוד שדות אלקטרומגנטיים מבלי להפריע להם, אלה הם תעלות שלא מקרינות קרינה מלבד מקצותיהן.   

אם נתקדם הלאה עם האנלוגיה האופטית-מכנית, ניתן להשתמש במטא-חומרים כדי לחקור תופעות קוסמולוגיות נוספות.

הארי פוטר נוסע ליקום מולטי-ממדי

לפני כמה ימים, איגור סמוליאנינוב מהמחלקה להנדסה כימית וחשמל מאוניברסיטת מרילנד בקולג’ פארק מתח את האנלוגיה המכנית-אופטית עד לקצה. הוא פרסם מאמר בו הוא מציע לדבריו “מודל צעצוע” ליקום מולטי-ממדי. קחו את החלל האופטי, אומר סמוליאנינוב, תהנדסו אותו כך שיחקה את הנוף של יקום מולטי-ממדי, שלו אזורים בעלי טופולוגיה שונה וממדים אפקטיביים שונים. הנוף מהמטא-חומר והאופטיקה הלא-ליניארית של המטא-חומרים, הוא מוסיף, יובילו למודל הצעצוע.

 

 

מולטי-יקום ממטא-חומרים

סמוליאנינוב מדגים מתמטית כיצד ניתן ליצור מודל ממטא-חומרים למרחבים שונים ביקום. הוא בוחן תיאוריות לפיהן החלל הוא בעל ממדים שונים שנהפכו למצופפים מוקדם מאוד בתולדות היקום. זה הותיר רק את שלושת ממדי החלל של היקום פלוס ממד הזמן שאותם אנו רואים היום. סמוליאנינוב מראה שניתן ליצור מטא-חומרים בעלי חללים אלקטרומגנטיים, שבהם כמה ממדים מצופפים. הוא מדגים מתמטית – על ידי השוואת הנוסחאות הקוסמולוגיות לאלה האופטיות של המטא-חומרים –  שניתן אפילו ליצור חומרים שבהם החללים משתנים מאזור לאזור, כך שחלל בעל שני ממדים רגילים ושניים מצופפים יכול להיות בסמוך לחלל עם שני ממדים רגילים וגם מחובר לחלל עם שני ממדים וממד מצופף אחד וכן הלאה. ומה לגבי המעבר בין החללים האלה? כאן נכנסים חורי התולעת. כזכור המטא-חומרים היוו מודל לחורי התולעת. המעבר יכול לייצג הולדת יקום חדש ומעבר טופולוגי דומה יתכן שגרם להולדת היקום שלנו, אומר סמוליאנינוב.

הוא ממשיך להראות שניתן להשתמש במטא-חומרים כדי ליצור מולטי-יקום שבו יקומים שונים בעלי תכונות שונות. למעשה אמורים להיות מסוגלים ליצור ייקומים שבהם פועלים חוקי פיסיקה שונים.

למה כל זה טוב מעבר ליצירת מודל קוסמולוגי ארצי לתיאוריות של הקוסמולוגים? כי מבחינה הנדסית המודל פותח צוער לתחום של רכיבים אופטיים חדשים “ביקום אלקטרומגנטי”, שבו הפוטונים מתנהגים כאילו הם מסיביים, חסרי מסה או טעונים – כל זאת תלוי בטופולוגיה של החלל ובחוקי הפיסיקה של החלל. מכאן ניתן לפתח רכיבים אופטיים שעושים שימוש בסוג התנהגות כזה, על בסיס האנלוגיה המכנית אופטית.

 

 

זוכי פרס וולף בפיסיקה. אלוהים משחק בקוביות ואינשטיין אתה לא תאמר לאלוהים מה לעשות

זוכי פרס וולף בפיסיקה. אלוהים משחק בקוביות ואינשטיין אתה אל תאמר לאלוהים מה לעשות

השנה קרן וולף העניקה את פרס וולף בפיסיקה לשלושה פיסיקאים: ג’ון פ. קלאוזר, אנטון זילינגר ואלן אספה על שהדגימו את הפעולה למרחוק של רוחות הרפאים הקוונטית שממנה כה חשש אינשטיין. “קבלנו את הפרס”, הם אמרו, “על זה שביצענו את הניסוי ולא על הממצע התיאורטי”. להלן מובא מהלך העניינים שהוביל לתגלית ומובאות חלק מהבדיחות שאותן ספרו השלושה וכמובן מעט תוספות שלי…

אינשטיין כתב לחברו הפיסיקאי מקס בורן ב-3 למרץ 1947: .”ohne spukhafte Fernwirkungen” כלומר לדעתו הפיסיקה צריכה להיות חופשית מפעולה למרחוק של רוחות רפאים. וקודם לכן, ב-4 לדצמבר 1926, הוא כתב לבורן את המשפט, שמאז נעשה סמל לחוסר האהדה של אינשטיין עד סוף ימיו לאלמנט המקריות שמשתמע ממכניקת הקוואנטים: “מכניקת הקוואנטים היא מאוד מרשימה. אבל קול פנימי אומר לי שהיא עדיין אינה הדבר האמיתי. התיאוריה יוצרת הרבה מאוד אבל בקושי מקרבת אותנו לסודות של זו הישנה. אני בכל מקרה משוכנע שהוא לא משחק בקוביות”. נילס בוהר ענה לאינשטיין: “אינשטיין, אל תאמר לאלוהים מה לעשות”.

——————————————————————————–

 

 

 

 

 

 

ג’ון קלאוזר וסגן הדיקן של האוניברסיטה העברית

 

 

 

 

 

 

 

 

“אתם יודעים שבן פרנקלין נהג לומר, שום דבר הוא לא ודאי בחיים חוץ מהמוות ומטקסס”

 

 

 

 

 

 

אבשלום אליצור ואלן אספה. ד”ר ברטלמן לבש שתי גרביים בצבעים שונים ולא ניתן היה לנבא באיזו יום ילבש איזה צבע על איזו רגל. ד”ר אליצור לובש סנדלים ולא ניתן לנבא באיזה יום ילבש נעלים חגיגיות על איזו רגל…

 

 

 

 

 

 

אלן אספה מקבל את הספר של אינשטיין מידיו של חנוך גוטפרוינד ומתחיל לספר לו על הניסויים שלו וסיפורים שלמים, שאנחנו בקהל בקושי הצלחנו לשמוע אותם… אספה סיפר לנו כל כך הרבה בדיחות בזמן שהותו בארץ. להלן מקבץ…

 

 

 

 

 

 

כאשר המאמר של בל נכתב ב-1964, לא הייתה שום בדיקה בשטח. שני ניסויי אורסיי (1981-2) עם מקור הפוטונים בשזירה קוונטית, חזרה על הניסויים של קלאוזר. הסכמה מצוינת עם מכניקת הקוונטים.

 

 

 

 

 

 

במהלך הלילה כאשר השוויצרים ישנו ולא השתמשו במערכת הטלפוניה, אנחנו ביצענו ניסוי על מערכת הסיבים האופטיים. הרצנו פוטונים בשזירה קוונטית במרחק מאוד גדול. אי שיוויוני בל הופרו כמעט בתוצאות ניסויים אידיאליים בהסכמה עם מכניקת הקוונטים.

אספה ממשיך לספר לגוטפרוינד בדיחות וכנראה שגם משרבב כבר מלים בצרפתית, אולי את אלה:

Dieu ne joue pas aux dés.  ce à quoi Niels Bohr répondit : Einstein, cessez de dire à Dieu ce qu’il doit faire

—————————————————————————————————————–

השנה קרן וולף העניקה את פרס וולף בפיסיקה לשלושה פיסיקאים: ג’ון פ. קלאוזר, אנטון זילינגר ואלן אספה. שלושתם – בעזרת הפוטונים של אינשטיין עצמו – הדגימו פעולה למרחוק של רוחות רפאים. 

אינשטיין משחק בקוביות האפ”ר

אינשטיין האמין שמטרת הפיזיקה היא חיפוש אחר עקרונות יסודיים וכלליים. עקרונות יסוד שיאפשרו להסיק חוקים קונקרטיים אודות מחלקה נתונה של תופעות, תוך שנזדקק למספר מינימאלי של הנחות יסוד ותוך פניה לעובדות הנצפות. כך גם אינשטיין הבין את מכניקת הקוואנטים: תורה שהיא יותר מידי קשורה חזק לנתוני הניסיון ולא עומד בבסיסה שום עקרון כללי. ויותר מזה, אינשטיין תמך בקיום של עקרון שאינו מכיל סתירות פנימיות. עקרון כזה משקף את המבנה היסודי של המציאות ומנוגד למושג המקריות, ההסתברות וחוסר הדטרמיניזם. אינשטיין דגל במציאות הפיזיקאלית, ברציפות, בדטרמיניזם ובסיבתיות הנוקשה. מכל הסיבות האלה אינשטיין הסתייג מתורת הקוונטים.

אינשטיין עזב את אירופה ב-1933. בטרם הוא עשה זאת הוא השתתף בהרצאה של פיזיקאי בלגי בשם לאון רוזנפלד בעל נטייה פילוסופית. כאשר ההרצאה הסתיימה, אינשטיין התרומם מהקהל כדי לשאול שאלה: “נניח”, אמר אינשטיין, “שישנם חלקיקים המתחילים לנוע זה לעבר זה באותו תנע מאוד גדול. הם באינטראקציה זה עם זה במשך זמן מאוד קצר והם חולפים למיקומים ידועים”. עתה אינשטיין העלה את הבעיה הבאה: בעת שהחלקיקים התנגשו והתרחקו זה מזה, ישנו צופה שמודד את התנע של כל אחד מהם. “מתנאי הניסוי, הוא בודאי יוכל להסיק את התנע של החלקיק השני”, אמר אינשטיין. “אם, בכל אופן, הוא בוחר למדוד את המיקום של החלקיק הראשון, הוא יהיה מסוגל לומר היכן נמצא החלקיק השני”. בגלל ששני החלקיקים היו רחוקים מאוד זה מזה, אינשטיין יכל לקבוע, או לפחות להניח במקרה זה ש”כל האינטראקציה הפיזיקאלית נפסקה ביניהם”. האתגר כאן היה פשוט: “כיצד המצב הסופי של החלקיק השני יכול להיות מושפע על ידי מדידה שמבוצעת על החלקיק הראשון?”

אינשטיין למעשה התווכח על שני מושגים: על ההפרדה בין החלקיקים – שני חלקיקים שמאכלסים שני אזורים שונים בחלל הם בעלי מציאות בלתי תלויה. ועל הלוקאליות – פעולה שקשורה באחד מהחלקיקים האלה לא יכולה להשפיע על החלקיק האחר בחלק אחר של החלל. זאת אלא אם יש משהו שנע את כל המרחק העצום הזה של החלל בין שני החלקיקים ומעביר את המידע. אם צופים בחלקיק אחד, אין זה יכול בו-זמנית לגרום להפרעה בחלקיק האחר שהוא רחוק ממנו. הדרך היחידה שפעולה על מערכת אחת יכולה להשפיעה במרחק על מערכת אחרת היא אם גל או סיגנל או מידע ינועו ביניהם – תהליך שצריך להיות כפוף לגבול של מהירות האור.

אינשטיין בינתיים הגיע מגרמניה לפרינסטון ושם הוא פגש פיזיקאי רוסי צעיר בשם בוריס פודולסקי ופיזיקאי אף יותר צעיר ממנו בשם נתן רוזן. הם החליטו להעלות על הכתב את ניסוי הגדאנקן של אינשטיין עם שני החלקיקים. הרעיון למאמר נבנה בכמה פגישות בין אינשטיין לשני עוזריו פודולסקי ורוזן. בעוד שהרעיון המרכזי היה של אינשטיין הביצוע המתמטי היה של רוזן, והבחינה הלוגית – של פודולסקי, שנראה שכתב את הגרסה הסופית למאמר לאחר דיונים רבים. נראה שאינשטיין לא ראה את הטיוטה הסופית בטרם פודולסקי מסר את המאמר, תחת הכותרת: “האם התיאור המכני קוונטי של המציאות הפיזיקאלית יכול להיחשב כשלם?”, לפרסום ב-פיזיקל רביו במרץ 1935. מיד לאחר שהמאמר התפרסם אינשטיין התלונן שרעיונותיו העיקריים טושטשו על ידי הפיתוח של הרעיון בצורה טכנית על ידי פודולסקי. אינשטיין התלונן שהמאמר לא יצא כפי שהוא במקור רצה. אינשטיין כתב מספר גרסאות לגדנקןאקספרימנט מאוחר יותר, ואלה יותר תאמו את השקפתו המדויקת. בכל מקרה, השורה התחתונה היא, אינשטיין ראה בשזירה הקוונטית פעולה למרחוק של רוחות רפאים.

הטיעון הקונספטואלי המרכזי של מאמר האפ”ר הוא, אם יוצאים מתוך ההנחה שמכניקת הקוואנטים היא תיאוריה שלמה, המדידה על חלקיק אחד משנה בצורה טלפתית את המצב של החלקיק השני (הפרה של הלוקאליות וההפרדה). זאת מכיוון שהשינוי מתרחש מיידית תוך העברת מידע במהירות אינסופית – וזה מפר כמובן את עקרון קביעות מהירות האור בתורת היחסות הפרטית, ולפיכך מפר את יחסיות הבו-זמניות.

גם אם נניח ששני החלקיקים הרחוקים בכל זאת נחשבים למערכת אחת, כלומר פונקצית גל בסופרפוזיציה, והם לא שני חלקים ממשיים נפרדים, אז שוב אומר אינשטיין, עקרון הלוקאליות מופר. זאת כי התקשורת בין שני החלקים האלה של המערכת נעשית מיידית במהירות אינסופית, מה ששוב מפר את עקרונות תורת היחסות הפרטית.

לכן, סבור אינשטיין, יש לשייך קיום נפרד לכל אחד משני חלקי המערכת, כך שנביט עליהם כעל חלקים נפרדים. שתי המערכות המופרדות מרחבית צריכות להיות בעלות מצבים ריאליסטים נפרדים, בלתי תלויים באקט המדידה. מכאן שניתן לשייך ערכים ריאליסטים עבור התנע והמיקום של המערכת של החלקיק השני.

———————————————————————-

 

 

 

 

 

 

גוטפרוינד מעניק לזילינגר את הספר של אינשטיין. אליס ובוב רוצים נופש לטנריף או לאי לה פלמה? יש לי ניסוי חדש בין לה פלמה וטנריף שמצויות במרחק של 144 קילומטר זו מזו. על שתיהן יש מצפים. ולכן ניתן לבצע את ניסוי השזירה על פני מרחק של 144 קילומטר בחלל החופשי.

 

 

 

 

 

 

קלאוזנר: הספר של אינשטיין הוא שלי עכשיו. אוי… אינשטיין הוא הגיבור שלי. אני אשים את הספר של אינשטיין בלילה מתחת לכרית שלי…

 

 

 

 

 

 

זוכי פרס וולף לשנת 2010 – משמאל פרופ’ סר דיוויד בולקומב מבריטניה, זוכה פרס וולף בחקלאות. הוא הודה לכולם בשם זוכי פרס וולף וסיפר בדיחה. מכיוון שאני לא בריטית ואין לי חוש הומור, אני אספר חצי מהבדיחה. סר ג’יימס קלרק מקסוול מגיע לשערי גן עדן. באמתחתו תגליות מפוארות ועצומות, בייחוד האלקטרומגנטיות. בשער ניצב המלאך גבריאל. גבריאל שואל את מקסוול, סר… מה עשית בחייך. ומקסוול עונה, גיליתי את האלקטרומגנטיות ותרמתי לטכנולוגיה. וגבריאל מחליט, לא מספיק, go to hell. וכך נכנסים בשערי גן העדן עוד שני מדענים ובשל תגליותיהם הלא מספיקות מועפים הישר לגיהנום. ואז הגיע חבר של בולקומב לשערי הגן ושואל אותו המלאך גבריאל: ומה אתה עשית בחייך? אני, אני עסקתי בהנדסה גנטית, ישבתי במעבדה וחקרתי. ועונה לו המלאך, טוב אתה היית כבר בגיהנום.

———————————————————————-

השזירה בגרביים של ברטלמן

ב-1964 ג’ון בל הראה שתיאורטית חוסר הלוקאליות הוא תנאי הכרחי כדי להגיע לניבויים ההסתברותיים של מכניקת הקוואנטיים. כלומר, תורת הקוואנטים היא לא קונסיסטנטית עם עקרון הלוקאליות. בל הסביר זאת מאוחר יותר ב-1981: “הפילוסוף ברחוב, שלא סבל קורס במכניקת הקוואנטים, לא כל כך מתרשם מקורלציות אינשטיין-פודולסקי-רוזן. הוא יכול להצביע על דוגמאות רבות של קורלציות דומות בחיי היום יום. לרוב מצטטים את המקרה של הגרביים של ברטלמן. ד”ר ברטלמן אהב ללבוש שתי גרביים בצבעים שונים. לא כל כך ניתן היה לנבא איזה צבע יהיה לו על איזו רגל ובאיזה ביום נתון. אבל כאשר ראיתם שהגרב הראשונה היא ורודה יכולתם להיות בטוחים שהגרב השנייה לא תהיה ורודה. תצפיות בזו הראשונה והניסיון של ברטלמן, ספקו מידע מיידי אודות השנייה. אין הסבר לטעמים, אבל חוץ מזה אין כל מסתורין כאן. והאם לא עניין ה-EPR אותו הדבר?”

פרופ’ ג’ון קלאוזר, פרופ’ אנטון זילינגר ופרופ’ אלן אספה הדגימו ניסויית את הנכונות של הטענה של בל. מאז חזרו על ניסויי אספה פעמים רבות ואותן התוצאות בדיוק התקבלו.

 

 

 

 

 

 

 

כל זוכי פרס וולף לשנת 2010 – חיבוק ענק לאינשטיין

 

 

 

 

 

 

אשתי היקרה, אני כעת קורא בספר האהוב עלי ביותר, הספר של אינשטיין… אוי אינשטיין…

“אינשטיין הוא הגיבור שלי, אני אשים את הספר של אינשטיין בלילה מתחת לכרית שלי”

לפני שבוע השלושה , קלאוזר, זילינגר ואספה הגיעו לארץ כדי לקבל את פרס וולף. מאז שהם הגיעו הם ספרו הרבה בדיחות, הם לא מפסיקים לדבר על אינשטיין וג’ון בל (“אני ידעתי שהייתי כאילו שם במקום שאף אחד לא היה שם קודם לכן. חמש שנים בל לא קיבל שום הערה על המאמר שלו [שפורסם ב-1964]”, “מאמר האפ”ר של אינשטיין אף פעם לא נבדק על ידי שופטים. הוא התקבל לפרסום על המקום. אבל הניו יורק טיימס מיד יצא במתקפה: ‘אינשטיין תוקף את מכניקת הקוונטים’. אינשטיין עצמו מאוד כעס על כך”). ביום שבת בארוחת הערב לכבודם פרופ’ חנוך גוטפרוינד הסביר לנוכחים על תרומותיו של אינשטיין והדגים את ניסוי אפ”ר על ידי שזירת שלושת הנסיינים, זוכי פרס וולף לשנת 2010. הוא חילק לזוכי פרס וולף ספר של אינשטיין, שבו ישנו כתב היד של אינשטיין מ-1912. גוטפרוינד הסביר, שזהו כתב יד בתורת היחסות הפרטית, שלא פורסם מעולם ונכתב ב-1912, זאת בטרם אינשטיין התחיל לעבוד על תורת היחסות הכללית. למעשה זהו כתב יד ייחודי, שכן אחר כך במשך השנים הבאות אינשטיין היה שקוע כל כולו בתורת היחסות הכללית. אדמונד ספרא קנה את כתב היד במכירה פומבית תמורת סכום עתק ותרם אותו ב-1996 לטדי קולק, ראש עיריית ירושלים. בכתב היד מופיעה לראשונה הנוסחא E = mc2 כאשר היא כתובה עם E במקום עם L – עד אז כך אינשטיין נהג לכתוב את המשוואה.

קלאוזר אמר “אינשטיין הוא הגיבור שלי”, ובארוחת הערב החגיגית הוא נישק את הספר של אינשטיין והבטיח, “אני אשים את הספר של אינשטיין בלילה מתחת לכרית שלי”, “הספר הוא שלי, תחזיר אותו אלי אחרי שאתה קורא בו…”. הוא הוסיף מעט מחשבה היסטורית אודות הניסויים שבוצעו לפני ארבעים שנה: “אמרו לי: אתה מבזבז המון זמן. למה שתבצע בכלל את הניסוי? אבל אני אמרתי אחרת, אני טענתי בדיוק להפך. רק בגלל שמאות מאמרים נכתבו על הנושא זה לא אומר שהתיאוריה נכונה וזה לא אומר לא לעשות את הניסוי”.

קלאוזר: אינשטיין שלי…

 אחרית דבר. גם כאשר חששותיו של אינשטיין מומשו אחת לאחת ואינשטיין עצמו היה נחרד לשמע חדשות אלה… בסופו של דבר אינשטיין נותר הגיבור של כולם…

 

 

אופטוגנטיקה: השתלת רכיבי מוח בבני אדם

אופטוגנטיקה: השתלת רכיבי מוח בבני אדם  

לפני חמש שנים מדענים מסטנפורד גילו שאם מזריקים לנוירונים גן פוטו-רגיש מאצות, ניתן להדליק ולכבות אותו בעזרת האור כאילו הוא מתג לכל דבר. תגלית מרעישה זו סחפה מאות מעבדות למדעי המוח (כולל אצלנו בארץ) אל התחום הצעיר של האופטוגנטיקה. היום חוקרים בכל העולם משתמשים במתגי אור גנטיים אלה כדי לשלוט בנוירונים מסוימים בעכברים, כאשר הם מתבוננים בתפקיד המתגים בבניית מערך של תפקודים מוחיים ובהתפתחות מחלות, כולל במהלך הזיכרון, ההתמכרות, הדיכאון, מחלת הפרקינסון, פציעות בעמוד השדרה ועוד. המחקר בתחום מתקדם ולאחרונה עלה לכותרות.

והנה השבוע הפנטגון יצא ברעיון חדש שקשור במתגי אור אלה. הפנטגון נוהג לצאת ברעיונות מקוריים שנראים על סף המדע בדיוני. מאז מלחמת עיראק והלוחמה באפגניסטן והחיילים הפצועים האמריקאים, הפנטגון מחפש מזור לחיילים. הפעם הפנטגון באמת הלך רחוק עם שאיפותיו. המחשבה היא כמובן צבאית, אולם המצאות רבות שהחלו כרעיונות צבאיים מצאו את מקומן וסייעו רבות במגזר הציבורי. רשתות החדשות בארה”ב מדווחות שבערך 10 עד 20 אחוזים מהלוחמים ששבים הביתה מעיראק ואפגניסטן סובלים מפגיעת ראש טראומטית. פגיעה זו פוגעת סטטיסטית ב-1.7 מיליון אמריקאים כל שנה. הפנטגון לכן החליט לצאת ביוזמה מהפכנית כדי לטפל במצב: השתלת רכיב מוח, צ’יפ מהונדס גנטית שפועל על עקרון האופטוגנטיקה. זוהי יוזמה שאותה כינה חוקר אחד כ-“החלפת חלקים” עבור החומר האפור. וזה בדיוק כמו שנכנסים למוסך ומחליפים חלפים… אלא שכאן מדובר בהחלפת חלפים מדויקת שפוגעת בדיוק במוקד הפגוע.

כאשר משהו קורה למוח עכשיו, לקהילייה הרפואית יש מעט מאוד פתרונות רפואיים להציע לחולה. זו הסיבה מדוע סוכנות הצבא המדעית של הפנטגון DARPA עומדת מאחורי הפרויקט שקרוי לא אחרת מאשר REPAIR – ראשי תיבות שלReorganization and Plasticity to Accelerate Injury Recovery. השבוע הסוכנות הכריזה על מימון של 14.9 מיליון דולר לארבעה מוסדות, בראשם האוניברסיטאות המובילות סטנפורד ובראון, שיעבדו בשיתוף פעולה על פרויקט הצ’יפ המוחי: רכיב לטיפול בפגיעת ראש טראומטית שיושתל במוח. בכללותו הפרויקט יכלול עשרה פרופסורים מובילים ואת קבוצות המחקר שלהם. הם יעבדו במדעי המוח, פסיכיאטריה, בניית מודלים מוחיים ואפילו במוליכים למחצה.

כדי לפתח את הרכיב החדש שיטפל בפגיעת הראש הטראומטית החוקרים פונים לאופטוגנטיקה כדי לעורר פעילות עצבית. הרכיבים המושתלים ישתמשו כך באור ולא בחשמל כדי להפעיל ולכבות תאי מוח. הרכיבים המושתלים של DARPA ישתמשו באלקטרודות או סיבים אופטיים על פני השטח המתוקן של המוח כדי לנטר את הפעילות החשמלית של המוח ואז לשלוח פולסי אור שיעוררו את המוח כנדרש כדי לסייע לו לתפקד נורמאלית, למרות שהוא למעשה הרוס.

אופטוגנטיקה

אופטוגנטיקה או “נוירומודולציה אופטוגנטית” היא שיטה שפותחה במעבדה של ד”ר קרל דיזסרוט (Dr. Karl Deisseroth) מאוניברסיטת סטנפורד ב-2005.

Optogenetics Cover

החוקרים מנסים להבין כיצד רשתות נוירונים מעבדות תחושות ושולטות בהתנהגות כמו לימוד וקבלת החלטות. עד כה הם עשו זאת באמצעות אלקטרופיזיולוגיה, עירור ושיטות קונבנציונאליות אחרות, כמו למשל רישום הפעילות ממוחות של חיות בעודן מבצעות משימות כדי לפתח מיומנות חדשה.

ה”אופטוגנטיקה” היא החלאה בין הגנטיקה, הווירולוגיה לאופטיקה הפיזיקאלית – שלוש טכניקות משולבות. אלה מאפשרות לחוקרים לווסת פעילות של קבוצות נוירונים בעזרת אור לייזר, לעורר או להשתיק מידית קבוצות מסוימות של נוירונים בדיוק כה רב, ששיטות מסורתיות לא מאפשרות לבצע זאת. גילו שניתן להדליק ולכבות סוג תאים מסוים במוח כמו נורות אור בעזרת חלבונים מיקרוביאלים חדשים שהם רגישים לצבע של אור הלייזר.

בעזרת הטכנולוגיה החדשה ניתן להדליק ולכבות פעילות נוירונית באוכלוסיות נבחרות של נוריונים. זאת בעזרת “מתגים” מולקולאריים, תלויים בתא מסוים, רגישים לאור ומופעלים על ידי הנוירונים. מדובר בחלבון פלורוסנטי שמופק מאצות. “מתגים” אלה הם חלבונים מיקרוביאלים מווסתי מוליכות יונים והם רגישים לאור הקרויים אופסינים (Opsins). מדעני המוח בעיקר התרכזו בשני מתגי אור כאלה, או אופסינים כדי לשפעל נוירונים. הראשון ה- ,channelrhodopsin-2 (ChR2) שאותו מוצאים בממברנות התאיות של אצות ירוקות. כאשר הוא נחשף לאור כחול הוא פותח תעלות ממברנה ומאפשר ליוני נתרן וקלציום להכנס פנימה. כאשר מהנדסים אותו גנטית לנוירונים יונקים, חלבונים אלה יוצרים שטפי יונים זהים ומשפעלים נוירונים. מתג האור השני הוא  ה- halorhodopsin (NpHR), משאבת יונים שמאפשרת ליוני כלוריד להכנס כתגובה לאור צהוב והיא משתיקה את הנוירון. מתג אור זה אמנם לא משתיק נוירונים ביעליות רבה ויש לו השפעות מרעילות על תאי מוח. לכן החוקרים מצאו שיטה טובה יותר להשתקת נוירונים (הם מנחים את האופרונים דרך התא, אל מחוץ לממברנה, שם הם מגיבים טוב יותר לאור ופותחים תעלות יונים כדי לעכב נוירונים) .

סיב אופטי שמשמש לשליטה על הפעילות העצבית בעכברים תודות ל”מתגי אור” שהונדסו גנטית לנוירונים מסוימים. הטכנולוגיה קרויה אופטוגנטיקה (מכאן)

השיטה פועלת באופן הבא:

1)      החוקרים יוצרים מבנה גנטי שמכיל את האופסין” (ChR2 או-NpHR) יחד עם פרומוטור דנ”א שמאוחה לגן. המבנה הגנטי שמכיל את ה- ChR2 או- NpHR מוכנס בנפרד לאוכלוסיות נוירונים במוח ונהפכים לחלק מהמיכון התאי.

2)      אחר כך החוקרים אורזים את המבנה הגנטי שאותו יצרו בתוך וירוס.

3)      הוירוס מוזרק לתוך המוח של החיה והוא מזהם מאוד את הנוירונים ומוסר את המבנה הגנטי. חלבוני ה- ChR2 או- NpHR מוחדרים כך למוח והם מבוטאים באוכלוסיות נוירונים אין ויוו בעזרת הפרומוטורים דנ”א שמאוחה לגן. הם מנחים את הביטוי רק בסוג התאים הנבחר בעלי המיכון ההכרחי שישפעל את הפרומוטור שלהם.

4)      מחדירים למוחה של החיה דרך הגולגולת “אופטרודה” (optrode), סיב אופטי ואלקטרודה. אור לייזר בעל אורך גל מתאים מועבר דרך הסיב האופטי אל חלבוני האופסין שיושבים בממבראנה של הנוירונים והחוקרים מעוררים אותם בעזרת אור לייזר. כך שולטים בפעילות הויסות של שטף היונים של “מתגים” אלה מבחוץ בעזרת פולסי אור. נוירונים יורים כאשר יונים נכנסים פנימה או יוצאים החוצה מהם. כך נוצר על פני הממברנה שלהם פוטנציאל זעיר. החלבון הראשון, (ChR2) הוא תעלת קטיונים שמאפשרת ליוני נתרן לעבור אל תוך הנוירון לאחר שהוא שופעל על ידי אור כחול של 470 ננומטר אורך גל (כלומר הוא פותח תעלות ממברנה ומאפשר ליוני נתרן וקלציום פנימה). בכך גדלה הפעילות של הנוירון וגדלים פוטנציאלי הפעולה. NpHR הוא משאבת כלוריד שמעבירה אניוני כלוריד אל תוך הנויריון לאחר שהוא שופעל על ידי אור צהוב של בערך 580 ננומטר. זה הגביר את הצטברות המטען השלילי בתוך התא ודיכא את פעילות הנוירון. בצורה זו, אור בעל אורך הגל המתאים נמסר לאזור המוח המסוים בעזרת מערכת מבוססת על סיב אופטי או דיודה פולטת-אור .LED ניתן לשלוט ב-ChR2 ו- NpHR בצורה נפרדת: ניתן לעורר ולהשתיק נוירונים שמבטאים ChR2 ו- NpHR מבחינה אופטית כדי שירו בדיוק תבניות פוטנציאלי פעולה. 

מקווים להשתמש ב”מתגים” מולקולאריים אלה ובחלבונים ChR2 או- NpHR שיוחדרו לסוגי תאים אנושיים באזורים במוח שאחראים למחלות, כמו, פרקינסון, אפילפסיה עם התקפים מרובים, ומצבי דיכאון קשים. 

השתלים של הפנטגון האמריקאי

הפרויקט של DARPA יתקדם כנראה באופן הבא. השתלים יהיו מורכבים מאלקטרודות או סיבים אופטיים והם ישבו על פני השטח של המוח. הם יקראו סיגנלים חשמליים מנוירונים וימסרו פולסי אור מתאימים כדי לעורר אזורי מוח אחרים כתגובה. השתלים יאפשרו למוח לפעול באופן נורמאלי על ידי זה שהם יפעלו כחלופות לאזורים שנפגעו או שלא יכולים לפעול יותר.

בתחילה החוקרים רוצים לבצע בדיקות אופטוגנטיות נוספות על עכברים ולבסוף על קופים. זאת כדי להבין טוב יותר כיצד אזורים שונים של המוח הם באינטראקציה. למשל, כיצד אזור אחד של המוח יודע אילו סיגנלים לשלוח למקומות אחרים. ברגע שהחוקרים יבנו זאת, הם מקווים לפתח צ’יפים שלמעשה מחקים את האינטראקציות האלה, כך ששתל יכול לקרוא סיגנל מאזור אחד, לעקוף את האזור הפגוע השני ולהעביר את הסיגנל לאזור השלישי.

לשתלים כאלה יש השלכות מרחיקות לכת, סיוע לחולים שעברו שבץ מוחי או שעברו ניתוח להוצאת גידול מוחי. אם הכל ילך לפי התוכניות, ההערכה היא ששתלים מוחיים עבור חיות מעבדה יהיו מוכנים תוך ארבע שנים.

פיל קוונטי בארץ הפלאות: ניסויים חדשים וסקר מפתיע

פיל קוונטי בארץ הפלאות: שני ניסויים חדשים ושליש מהאמריקאים מאמינים שפיסיקת הקוונטים מתיחה      

 “בעוד שמר טומפינקס הביט בכדור מתרוצץ לו הלוך ושוב בהסגר בדיוק כמו נמר בקלוב, משהו מאוד בלתי רגיל התרחש. הכדור פשוט ‘דלף החוצה’ מהקיר של המשולש וברגע השני הוא התגלגל לפינה רחוקה של השולחן. הדבר המוזר היה שהוא באמת לא קפץ מעל לקיר העץ, אלא פשוט עבר דרכו ולא הופיע מהשולחן.     

‘ובכן הנה לך’, אמר מר טומפקינס, ‘”תנועת האפס” שלך ברחה. האם זה לפי הכללים?’     

‘ברור שכן’, אמר הפרופסור, ‘למעשה זו אחת מהתוצאות המעניינות ביותר של תורת הקוונטים. לא ניתן להחזיק שום דבר בתוך כלי סגור בתנאי שישנה מספיק אנרגיה כדי לברוח לאחר שחוצים את הקיר. מוקדם או מאוחר הגוף פשוט ‘ידלוף דרכו’ ויברח”     

מר טומפינקס חוקר את האטום, ג’ורג’ גמו     

מגזין נייצ’ר שאל לפני כמה ימים את השאלה, “האם אנחנו יכולים להיות בטוחים בכלל שהעולם לא נהפך לקוונטי כאשר איש לא מביט בו?” בעוד חוקרים מתלבטים במחשוב קוונטי ובניסויים חדשים בגבול שבין הקלאסי לקוונטי, סקר חדש שנערך מטעם מכון מחקר דתי נוצרי בארה”ב בקרב האמריקאים מראה ש-23% מהאמריקאים מאמינים שפיסיקת הקוונטים היא מתיחה. ואילו 34% מהסקפטיים לגבי פיסיקת הקוונטים מאמינים שסטיבן הוקינג הוא השטן או לפחות דמון מדגה קרובה המקורב אליו. הנתונים המדאיגים מאמריקה צריכים להדאיג גם אותנו לנוכח התחזקות זרמי חינוך בהם לא לומדים מקצועות יסוד כגון מתמטיקה ואנגלית. נשאלת השאלה לנוכח התמיהה של נייצ’ר, האם אנחנו יכולים להיות בטוחים שהעולם לא נהפך לטיפש כאשר איש לא מחנך אותו?     

איך אפשר לשכנע אנשים שמכניקת הקוונטים היא גם הכרחית וגם יעילה? הפיסיקאי, מספרים לנו טוני היי ופטריק וולטרס בספרם היקום הקוונטי החדש, בדיוק כמו בלש טוב, בורר בין העדויות וזוכר את הפתגם הישן של שרלוק הולמס ש”כאשר שללת את הבלתי אפשרי, כל מה שנותר, גם אם בלתי סביר, צריך להיות האמת”. למרות זאת, רק עם הרבה מאוד התמדה הפיסיקאים של המאה העשרים השתכנעו בכך שהבנין העצום והמפואר של הפיסיקה הקלאסית לא רק שהיה “כמעט נכון” לתיאור ההתנהגות של אטומים, אלא, במקום היה צריך לבנותו לגמרי מחדש.     

אם ניתן למישהו קופסא עם כדורים, ניתן לנבא את התנועה של כל כדור וכדור בכל זמן בעתיד. ככל שמודדים את המהירויות והמיקומים בדיוק רב יותר נגיע לניבוי טוב יותר. זוהי ההשקפה הדטרמיניסטית. פיסיקת הקוונטים חיסלה את ההשקפה הדטרמיניסטית של העתיד. במקום נכנס אלמנט הכרחי של אי ודאות לניבויים של הפיסיקה. לא ניתן יותר למדוד את המיקום והמהירות גם יחד במדויק כרצוננו. ישנו גבול לדיוק שאותו ניתן להשיג, ולא משנה כמה רגיש ומתוחכם מכשיר המדידה.       

 האיש הפשוט חושב שסטיבן הוקינג הוא השטן     

סקר חדש שנערך בארה”ב מטעם מכון מחקר נוצרי דתי מראה, ש-23% מהאמריקאים מאמינים שפיסיקת הקוונטים היא מתיחה. אותו מכון הוציא פרסומים לפיהם הסרט אוואטר הוא יצירה פגאנית והמכון מטיף לאהבת הכתבים הקדושים. לפי הסקר  אחוז המאמינים שתורת הקוונטים היא תעלול גדל השנה לעומת 14% לפני שנתיים. כמוכן, 26% מכלל האמריקאים מאמינים שפיסיקת הקוונטים היא לא מתיחה ותעלול, זאת בעוד ש-51% ענו את התשובה, לא יודע.     

הסקר החדש הזה שנערך על ידי מכון המחקר הנוצרי הראה שפרוטסטנטים אבנגליסטים לבנים הכי פחות נוטים להאמין בפיסיקת הקוונטים. מרביתם מאמינים שתורת הקוונטים פוברקה מבחינה תעשייתית במטרה לגרוף רווחים מהצרכנים האתיאיסטים על ידי קידום השקפה כופרת בעולם.       

“זה חתיכת שטויות”, אמר פרופסור אחד למדעי החברה בשם קיט סוויגר Keith Swiger מאוניברסיטת ליברטי בארה”ב על מכניקת הקוונטים. הוא טוען, שהפיסיקאים ממציאים מושגים מאוד מסובכים בנוגע לעצמים, שאותם אנשים אפילו לא יכולים לראות. בעזרתם הפיסיקאים הקוונטיים מסוגלים לנצל אליטיסטים חילוניים, שנוטים להעמיד פנים כאילו הם מבינים דברים שבמציאות אין להם כל מובן. סוויגר מתייחס לניסוי שני החריצים המפורסם, שבו יורים פוטון בודד דרך שני חריצים לעבר מסך צילום ונוצרת תבנית עקיפה – כאשר התבנית מצביעה על דואליות חלקיק-גל של האור. “כיצד משהו יכול להיות בשני מקומות בבת-אחת? זה מטורף”, אומר סוויגר. “זה בדיוק כמו לומר שאתם מסוגלים להחזיק ספל קפה חם קרוב לאוזן שלכם ולהשתמש בה כטלפון. זה טיפשי, שלא לדבר על לגמרי מסוכן”.     

הסקר של מכון המחקר הנוצרי הראה בנוסף ש-34% מהסקפטיים בנוגע לפיסיקת הקוונטים מאמינים שהפיסיקאי המפורסם בעולם, פרופ’ סטיבן הוקינג הוא השטן. זאת בעוד ש-36% מהנשאלים מאמינים שהוא רק דמון מדרגה גבוהה באותה ליגה יחד עם השטן. “אינני בטוח איזה מהם, אבל הוא אחד מהשניים”, ציין אחד מהנשאלים הסקפטיים. “אין סיכוי שאחד בעל מחלת לו גריג יכול לחיות כל כך הרבה זמן”.     

60 שניות על התופעות המוזרות שבעולם הקוונטי     

ג’ורג’ גמו בספרו מר טומפקינס חוקר את האטום, ברא עבור מר טומפקינס עולם פלאות שבו קבוע פלנק המפורסם הוא הרבה יותר גדול מאשר בעולמנו. בעולם כזה חלקיק קוונטי הוא פיל קוונטי שמסתובב בג’ונגל קוונטי של פסי עקיפה והתאבכות ומר טומפינקס רוצה לירות בו ולא יכול. ככה מר טומ פינקס לומד אודות העולם הקוונטי. העולם הקוונטי עוסק בחלקיקים קוונטים – אלקטרונים, פוטונים, אטומים.     

אחת התופעות המוזרות ביותר בעולם הקוונטי היא, שחלקיקים יכולים להיות בשני מקומות בו-זמנית. מצב זה קרוי סופרפוזיציה. תופעה מוזרה נוספת במכניקת הקוונטים קרויה שזירה קוונטית, לפיה, שנים ויותר חלקיקים הם שזורים יחד ופעולה שמבוצעת על אחד מהם משפיעה על החלקיקים האחרים. אם שני החלקיקים שזורים, הם נותרים קשורים באופן שלא ניתן לנתקם זה מזה. השזירה הקוונטית היא למעשה כה מוזרה, עד כי אינשטיין כתב לחברו מקס בורן ב-1947 שמצב זה הוא “פעולת רפאים למרחוק”.     

נשאלת השאלה, כיצד ה”חלקיק הקוונטי” נהפך למשהו קלאסי? אם נתון לנו חלקיק קוונטי במצב כלשהו. לפני ביצוע המדידה המצב הקוונטי של החלקיק מתואר כסופרפוזיציה של שני מצבי מדידה אפשריים. לאחר ביצוע המדידה, מסיקים שהחלקיק הוא במצב אחד ויחיד אפשרי. היכן שהוא לאורך הדרך מצב החלקיק השתנה מכזה שמורכב משתי אפשרויות מדידה לאפשרות מדידה אחת.     

המדידה קשורה בשני סוגי התערבות שונים מהותית זה מזה. הראשונה, היא מעין “קפיצה קוונטית”: מעבר חד ומיידי, לא רציף, לא דטרמיניסטי וסטטיסטי של מצב המערכת הקוונטית לפני המדידה למצב שאחרי המדידה. תהליך זה הוא “קריסת פונקצית הגל”. הסוג השני של ההתערבות הוא התפתחות רציפה ולגמרי דטרמיניסטית-סיבתית של המערכת כתגובה לקריסה. זו מתוארת 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 במצב מעורב – גם זה וגם זה. המדידה מכריעה איזה מבין המצבים נוטל החלקיק. למעשה, אקט המדידה כאן לכאורה ממקם את המצב ממצב בלתי מוגדר לכמות מוגדרת.     

בימיה הראשונים של תורת הקוונטים נילס בוהר, ורנר הייזנברג, אלברט אינשטיין ואחרים התווכחו על משמעות תורת הקוונטים ועל הפירושים לתורת הקוונטים.     

הכל בעצם מתחיל ממושג קריסת פונקצית הגל שהוא חלק מהפירוש האורתודוקסי לתורת הקוונטים. ואז החלו פיסיקאים שואלים את עצמם: האם הקריסה היא תופעה פיזיקאלית אמיתית? אילו עדויות יש לנו שקריסה זו היא אכן אמיתית? התשובה שניתנה הייתה, אף עדות. רעיון הקריסה הוא הכרחי להסבר מדוע מערכת קוונטית קודם כל נמצאת “במצב חתול שרדינגר” מוזר של סופרפוזיציה – לפני הליך המדידה – ואילו אחרי שבוחרים בפרוצדורת מדידה מסוימת, המערכת קיימת רק במצב אחד ויחיד.     

במצב זה באו פיסיקאים ואמרו, אולי בעצם אין כלל בעיה כאן. במילא לא קיימת שום עדות ניסויית לקריסת פונקצית הגל. לפיכך הבה נניח שכל המדידות האפשריות ממומשות. יתכן שהן ממומשות כולן, אבל לא בעולמנו היחיד בו אנו חיים. אקט המדידה מפצל את העולם למעין ענפים, כאשר בכל עולם ממומשת תוצאת מדידה אחרת. והגיעו לפרוש ריבוי העולמות של אברט לתורת הקוונטים.     

ציפורים מנווטות בעזרת שזירה קוונטית     

פיסיקאי בשם הנס בריגל והקולגות שלו מאוניברסיטת אינסברוק באוסטריה חושדים שהחוקים המוזרים של תורת הקוונטים – השזירה הקוונטית – מסייעים לציפורים לנווט את דרכן בשמים בהתאם לשדה המגנטי של כדור הארץ.     

מחקר חדש שיופיע בגיליון החדש של Physical Review Letters מציע לבדוק כיצד השזירה הקוונטית משנה את ההתנהגות של חיות. המחקר נשען על עדויות מצטברות רבות לפיהן אורגניזמים חיים מנצלים את החוקים המוזרים של פיזיקת הקוונטים, ששולטים בעולם האטומי, כדי לפתור בעיות כגון פוטוסינתזה וניווט.    

המאמר שהתקבל לפרסום:    

Jianming Cai, Gian Giacomo Guerreschi, and Hans J. Briegel
Accepted Wednesday Apr 21, 2010

   

ציפורים במעוף מכאן   

    

החוקרים בהתחלה זיהו מולקולה ששמה קריפטוֹכרוֹם. זהו חלבון שמצוי בעצבי העיניים של עופות וסבורים שהוא אחראי על כך שהציפורים מרגישות את השדות המגנטיים החלשים של כדור הארץ.     

האלקטרונים בקריפטוכרום בדרך כלל מופיעים בזוגות, כל אחד בעל ספין הפוך, כמו מן פלנטה שמסתובבת על צירה. אבל כאשר האור פוגע במולקולה, הוא יכול לסחוף את אחד האלקטרונים. הנוכחות של שדה מגנטי יכול במקרה כזה לגרום לכל אלקטרון בספין להתנודד כמו אותו ניסוי עם צלחת מסתובבת שמאוזנת על מקל. כאשר האלקטרון ההפכפך שב למולקולה המקורית שלו, כל שינוי שהתרחש בספין שלו גורר סיגנל כימי. מדענים מסוימים מאמינים שסיגנל כימי זה מאפשר לציפורים לראות את השדות המגנטיים של כדור הארץ כתבנית של צבעים.       

החוקרים סבורים שהדרך שבה סיגנל כימי זה מעורר תלויה בשזירה קוונטית: האם או לא הספינים של אלקטרוני הקריפטוכרום שלובים חזק זה בזה בשזירה קוונטית. כאשר שני הספינים של האלקטרונים שזורים קוונטית, בהינתן הידיעה אודות הספין האחד, יודעים מה השני עושה, ולא משנה מה המרחק ביניהם.     

בריגל והקולגות שלו העלו השערה לפיה יתכן שאלקטרונים שהם שזורים בקריפטוכרום מסוגלים לגרום לציפורים להיות יותר רגישות לשדות המגנטיים. בריגל והקולגות שלו חישבו כמה חזק זוג אלקטרונים בעלי ספינים שזורים יכולות להגיב לשדה מגנטי לעומת זוג שאינו שזור קוונטית. התוצאות הראו שהשזירה הקוונטית יכולה לסייע, אבל אולי לא לציפורים. החוקרים בדקו תיאורטית (בעזרת חישובים) שתי מולקולות, קריפטוכרום ופירן, מולקולה ביולוגית בעלת משמעות ביולוגית פעוטה אבל היא נחקרה רבות. עבור פירן הם מצאו שהשזירה הקוונטית בין הספינים של האלקטרונים גרמה לחלקיקים להיות הרבה יותר רגישים לשדות מגנטיים. אבל עבור קריפטוכרום השזירה לא שינתה כלום. החוקרים חשבו, הגענו למבוי סתום ולאכזבה.     

אבל בריגל והקולגות שלו מצאו אז דרך לבדוק את התיאוריה על מולקולות אמיתיות.     

הם כיוונו לעבר זוג האלקטרונים פרצי מיקרוגלים אנרגטיים קצרים כדי לראות האם האלקטרונים הם שזורים קוונטית או לא. אם הספינים של האלקטרונים הם שזורים קוונטית רגישותם לשדה המגנטי צריכה להשתנות. אם הם לא רגישים לשדה המגנטי רגישותם צריכה ליפול.     

בריגל השתמש בטכניקה שוב כדי לחקור כמה מולקולות שונות. הוא מצא שמולקולות שונות השתמשו בשזירה בצורה שונה והבין את המורכבות של תפקיד שעשוי להיות למכניקת הקוונטים בביולוגיה. מסתבר, חשב בריגל שהמצב לא פשוט ולא טריביאלי בכלל. השזירה תלויה במולקולה. התגלית לפיה הרגישות לשדה המגנטי משתנה בהתאם למולקולה יכולה להיות בעלת משמעות להבנה כיצד מכניקת הקוונטים משפיעה על הביולוגיה.     

בריגל כרגע מתמקד על בדיקת מולקולות שונות במעבדה ואילו פיסיקאי נוסף בשם תורסטון ריץ מאוניברסיטת קליפורניה אירבין, שזיהה את מולקולת הקריפטכרום מלכתחילה, עובד על בדיקת השזירה הקוונטית על ציפורים חיות.     

 גוף ננומטרי בסופרפוזיציה קוונטית     

עד כה חשבנו שחוקי מכניקת הקוונטים היו תקפים אך ורק לסקאלות גודל אטומיות ותת-אטומיות. אף אחד לא הראה עדות לכך שהם תקפים לסקאלות גדולות יותר. איש לא הדגים עד היום, שאם לוקחים עצם גדול יותר, המכיל כמה אלפי או מיליארדי אטומים, עדיין מכניקת הקוונטים תקפה לתנועת העצם זה.     

קבוצה של חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה בראשות אנדרו קלילנד וג’ון מרטיניס וכוללת את אהרון אוקונל (סטודנט לדוקטורט בפיסיקה) הצליחו לקחת רזונטור מכני בעובי של שערה ובאורך של 30 מיקרו-מטרים ולקררו לרמת היסוד הקוונטית שלו, רמת הרטט הנמוכה ביותר המותרת על ידי מנכניקת הקוונטים. (מדובר בעצם זעיר ובסדר גודל ננומטרי, אבל עדיין ניתן לראותו בעזרת העין האנושית).   

כאשר הרזונטור המכני היה כבר כמעט לגמרי במצב מנוחה, הקבוצה הוסיפה קוונט אנרגיה בודד לרזונטור בעזרת קיוביט (ביט קוונטי) כדי ליצור את העירור. הרזונטור הגיב בדיוק כפי שציפו ממנו בתורת הקוונטים.    

    

ג’ון מרטיניס, אהרון אוקונול ואנדרו קלילנד, אוניברסיטת קליפורניה.   

החוקרים הגיעו לרמת היסוד על ידי זה שהם תכננו ובנו רזונטור מכני בתדירות של מיקרוגל. הרזונטור של החוקרים פועל בדומה לרזונטורים המכניים שמוצאים בטלפונים סלולאריים, אבל הוא פועל בתדירות גבוהה יותר.   

בניצ’ר תארו זאת כמו תוף ואף שמו ציור של תוף וכתבו שהחוקרים קררו את המשוט המכני הראשון. לכן אפשר להשתמש בדימוי של נייצ’ר. החוקרים חברו את הרזונטור לרכיב אלקטרוני שפותח למטרות של חישוב קוונטי, קיוביט מוליך-על, או מה שקרוי מעגל מוליך על שפועל לפי חוקי מכניקת הקוונטים (superconducting quantum circuit). לאחר מכן הם קררו את הרכיב המשולב כולו לטמפרטורות קרובות לאפס המוחלט. בעזרת הקיוביט ששימש כמד חום קוונטי, החוקרים הדגימו שהרזונטור הקוונטי לא הכיל שום ויברציות נוספות. במלים אחרות, הרזונטור עכשיו קורר לרמת היסוד הקוונטית שלו.    

    

 'Quantum drum' or oscillator     

החוקרים אז הדגימו, שברגע שהרזונטור המכני קורר, הוא התנהג בדיוק לפי החוקים של מכניקת הקוונטים. החוקרים היו מסוגלים ליצור פונון בודד – כלומר הם יצרו את הויברציה המכנית קוונטית, שהיא היחידה הקטנה ביותר של האנרגיה הויברציונית. ואז הם הביטו כיצד קוונט אנרגיה זה הוחלף בין הרזונטור המכני לקיוביט (המעגל המוליך על). בעוד אנרגיה זו הוחלפה, הקיוביט והרזונטור נהפכו ל”שזורים קוונטית”. בצורה זו מדידת הקיוביט אילצה את הרזונטור המכני “לבחור”  במצב הויברציוני שבו הוא צריך להשאר. ואז החוקרים מקמו את הרזונטור המכני ב”סופרפוזיציה קוונטית”, מצב שבו הרזונטור היה בו-זמנית מעורר קוונטית וגם בעל אפס ערור קוונטי. מצב זה הוא השקול האנרגטי לגוף שהוא ממוקם בשני מקומות בו-זמנית. החוקרים הראו שהרזונטור שוב התנהג כצפוי על ידי מכניקת הקוונטים.     

הניסוי מראה שעקרונות מכניקת הקוונטים יכולים להיות תקפים לעצמים מחיי היומיום בדיוק כמו שהם תקפים לחלקיקים קוונטיים. זאת לפחות עד אשר כוח חיצוני מבחוץ פועל על הגוף ואז הוא בוחר באחד משני המיקומים הסותרים.     

למעשה ב-1935 ארווין שרדינגר עצמו היה מוטרד מהמחשבה שמא חוקי מכניקת הקוונטים – ובייחוד המוזרויות שנובעות מהכללים הקוונטיים – תקפות לעצמים מקרוסקופיים כגון החתול. הוא הציע לכן את ניסוי החתול המפורסם שלו:     

“מישהו יכול אפילו לתכנן מקרים מגוחכים למדי. חתול נכלא בתוך כלוב מפלדה, יחד עם הרכיב השטני הבא (שחייבים להגן עליו מחשש להפרעה ישירה מהחתול): במונה גייגר ישנה מעט חתיכת חומר רדיואקטיבי, כה קטנה, שאולי עם חלוף שעה אחת, אחד מהאטומים דועך, אבל גם, באותה הסתברות, אולי אף אחד. אם זה קורה, שפופרת המונה מתפקרת ובאמצעות תמסורת משחררת פטיש שמנפץ בקבוקון קטן של חומצה הידרוציאנית. אם משאירים את המערכת הזו כולה לבדה למשך שעה, נוכל לומר שהחתול עדין חי אם בינתיים שום אטום לא דעך. דעיכת האטום הראשונה תרעילו. פונקצית הגל של המערכת כולה תבטא זאת על ידי זה שתכלול בתוכה את החתול החי והמת (סליחה על הביטוי) מעורבב או מרוח כולו בחלקים שווים”.      

העבודה מראה שחוקי מכניקת הקוונטים תקפים לסקאלות גודל גדולות. לכן, שואלים בנייצ’ר הבריטי, אם ניתן להכניס טריליוני אטומים למצב קוונטי, מדוע איננו רואים אוטובוסי קומתיים [אדומים בריטיים כמובן] בו-זמנית עוצרים ונוסעים? קלילנד עונה לנייצ’ר, שהוא מאמין שהגודל בכל זאת חשוב: ככל שהעצם גדול יותר, יותר כוחות חיצוניים מפריעים למצבו הקוונטי ביתר קלות.     

חדשות מסעירות מ-NASA: פרויקטים חדשים, רובוט חדש ועוד

חדשות מסעירות מ-NASA

NASA מחפשת אתכם! רוצים לבצע ניסויים על תחנת החלל הבינלאומית?

NASA מחפשת אתכם! NASA מעוניינת לבצע מספר ניסויים טובים בחלל והיא זקוקה לחברות שיעשו זאת עבורה. סוכנות החלל האמריקאית אמרה השבוע שהיא מחפשת אחר רעיונות מחקריים מגורמים פרטיים שמעוניינים לבצע מחקר על גבי תחנת החלל הבינלאומית.

NASA הודיעה שהיא מעוניינת להרחיב את תחנת החלל הבינלאומית שלה. NASA קוראת לגופים פרטיים – כולל חברות פרטיות וארגונים שלא למטרת רווח, וגם למוסדות אקדמיים: NASA תספק להם גישה למעבדה בתחנת החלל לשם ביצוע מחקר בסיסי ויישומי, פיתוח טכנולוגיה ועיבוד תעשייתי.

תחנת החלל הבינלאומית מאיישת כרגע צוות בינלאומי מהארצות קנדה, אירופה, יפן, רוסיה וארה”ב. ארה”ב דווחה שתחנת החלל היא כמעט גמורה ותהיה הרחבה במחקר החלל. כמעט 150 ניסויים מבוצעים על התחנה ויותר מ-400 ניסויים בוצעו מאז שהמחקר החל לפני תשע שנים. ניסויים אלה כבר מובילים להתקדמות במלחמה כנגד הרעלת מזון, שיטות חדשות בתמסורת תרופות לתאי סרטן ופיתוח של מנועים וחומרים יעילים יותר לשימוש על כדור הארץ ובחלל.

בנאום ל-NASA החודש, הנשיא אובמה הביע רצון להרחיב את התמיכה לתחנת החלל לפחות בעוד חמש שנים מעבר ל-2015.

20 משימות עתידיות של NASA

ואלה 20 המשימות העתידיות של NASA לנוכח הקיצוץ בתקציבה לשנת 2011 מהממשל.

1)     משימה אסטרוביולוגית למאדים. השאלה בעלת הזקן הארוך: האם מאדים אי פעם תמך או יכול לתמוך בחיים? NASA תשלח את המשימה הגדולה ביותר אי פעם למאדים, גששית מדע למאדים, שתברר את השאלה. הרכב יישא עליו את המכשור המתקדם ביותר שאי פעם נשלח למאדים.

2)     משימת לוויין ה-Carbon Observatory-2. ישוגר ב-2013. הוא ימדוד את רמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספרת כדור הארץ, שמאז העידן התעשייתי גדל ב-38%. חשוב לנוכח ריבוי התעשייה אצלנו בכדור.

3)     ניסוי GRACE. The Gravity Recovery and Climate Experiment. לוויין שיצא למשימה של חמש שנים וימפה את השינויים בשדה הכבידה של כדור הארץ.

4)     לווין Glory. לווין מחקר במסלול נמוך שמיועד לאסוף נתונים על אירוסולים. שוב נועד לטפל בבעיית האקלים והזיהום שאנחנו מייצרים.

5)     לווין אקווריוס (Aquarius), ששיגורו כבר נדחה ב-12 חודשים. עתה NASA רוצה לשלוח אותו. הוא נועד למדוד את רמת המליחות באוקיינוסים על כדור הארץ.

6)     לווין בשם: National Polar-Orbiting Operational Environmental Satellite או, NPOESS. הלוויין יאסוף נתונים מהיבשה, האוקיינוסים והאטמוספרה ויבחן את השינויים המטאורולוגיים והאקלימיים הגלובאליים.

7)     ב-2012 NASA מתכננת לשגר מערכת מוצלחת ביותר, אותה היא שגרה כבר ב-1972, בשם Landsat. זו מערכת שמשמת לגיאולוגיה, יערות, חקלאות, מיפוי, מחקר של שינויים גלובאליים וגם ולתגובות במטרות חירום. המערכת פועלת על ידי סריקת שינויים בקרקע.

8)     לווין שמספק מדידה גלובאלית של לחות הקרקע ושל מצב ההמסה והקרחונים בקרקע. תהליכים כאלה מסייעים להבנת תהליכים שקשורים במים, באנרגיה ובמחזור הפחמן.

9)     לווין ה-Ice, Cloud and land Elevation Satellite. או-ICESAT-2. הלוויין מיועד למדוד את מסת שכבות הקרח בכדור הארץ, רמות העננים והאירוסולים, טופוגרפית הקרקע והצמחייה.

10) משימת MAVEN שיבחן את אטמוספרת מאדים מקרוב ויספק מידע על תולדות הפלנטה: מדוע למאדים פעם הייתה אטמוספרה צפופה יותר, שתמכה בנוכחות מים נוזליים על הקרקע. מייבן יספק רמזים אודות אטמוספרת מאדים של היום וכך נוכל ללמוד אודות ההיסטוריה של הפלנטה. הוא ישוגר ב-2013.

11) תאומים שקרויים Gravity Recovery and Interior Laboratory או GRAIL. מטרתם לקבוע את ההרכב הפנימי של הירח ואת ההתפתחות התרמית של הירח. מדובר בשני רכבי חלל שישייטו במסלולים מתואמים סביב הירח למשך מספר חודשים כדי למדוד את השדה הכבידתי שלו בפרטי פרטים.

12) רכב חלל זעיר ירחי שקרוי Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer או LADEE ישוגר גם הוא לירח בסביבות 2013. מטרתו לחקור את אטמוספרת הירח. הוא יתחבר לשתי גששיות כצמתים ברשת ירחית שנמצאת כעת בפיתוח וקרויה International Lunar Network (ILN) והם כולם יצרו 8 עד 10 תחנות גיאופיסיקאליות.

13) משימה שתשוגר ב-2011 לבחון מקרוב את צדק בשם Juno. Juno ימוקם במסלול מאוד אליפטי ופולארי סביב צדק, וזאת כדי לחקור את היווצרותו, התפתחותו ומבנהו.

14) טלסקופ בשם James Webb Space Telescope או JWST ישוגר לקראת 2014. זהו הטלסקופ אינפרא אדום הרגיש ביותר שאי פעם נבנה. הוא מתוכנן לצפות בגלקסיות הרחוקות ביותר ביקום ובאור מהכוכבים הראשונים.

15) שני לוויינים שמתוכננים להיות משוגרים ב-2012. משימתם תהיה לבחון כיצד נוצרת הצטברות של קרינה מהחלל וכיצד היא משתנה במהלך סופות חלל.

16) רכב שמקיף את השמש. משימת החלל של סוכנות החלל האירופית, אבל רכב החלל משתמש חלקית בטכנולוגיה של NASA. הוא יסתובב בהתאם לכיוון סיבוב השמש, זאת כדי שרכב החלל יוכל לבחון מקרוב את התפתחות כתמי השמש, אזורים פעילים בשמש ומאפיינים ותופעות בשמש.

17) לווין נוסף בשם Nuclear Spectroscopic Telescope Array או NuSTAR מתוכנן לשיגור ב-2012 יאפשר לאסטרונאוטים לחקור את היקום בקרני x באנרגיות גבוהות.

18) רכב חלל  MESSENGER (The MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) מיועד להיות משוגר ב-2011 ולחקור את מרקורי. לראשונה כוכב הלכת מרקורי ייחקר לעומק על ידי רכב חלל שיסובב אותו 730 פעם.

19) רכב חלל נוסף שנועד לתצפת על השמש ישוגר החודש במיוחד כדי לחקור את כתמי השמש.

20) לווין האופקים החדשים שוגר ב-2006 לעבר פלוטו. הוא יגיע לפלוטו בשנת 2015. הוא יעביר תמונות במרחק של 60 מטרים מהפלנטה.

 NASA שולחת רובוט הומנואידי למעבורת החלל דיסקברי

הפעם NASA באמת הלכה רחוק – היא שולחת את רובונאוט 2 במעבורת החלל דיסקברי לתחנת החלל.

קצת היסטוריה לא תזיק. NASA כזכור הודיעה שהיא פיתחה רובוט הומנאוידי מסוג חדש יחד עם ג’נרל מוטורס ושלחה אותו לתחנת החלל הבינלאומית. הרובוט עונה לשם Robonaut2 או R2.

  

 רובונאוט 2 הוא שכלול של רובנאוט המקורי. הרובונאוט המקורי נבנה ותוכנן למסע בחלל. הוא תוכנן ונבנה על ידי מחלקת התוכנה, הרובוטיקה והסימולציה של מרכז החלל ג’ונסון של נאסא במאמץ משותף יחד עם DARPA לפני 10 שנים. הוא כלל בקרה משוכללת, חיישנים וטכנולוגית ראיה כדי לסייע לאסטרונאוטים במשימות מסובכות ומסוכנות בחלל.

לעת עתה R2 הוא עדיין אב טיפוס והוא עדיין לא כולל את ההגנה הדרושה כדי להתקיים מחוץ לתחנת החלל בטמפרטורות הקיצוניות של החלל. R2 בינתיים מוגבל למעבדה של תחנת החלל שקרויה Destiny lab. שיפורים עתידיים יכולים לספק לו הגנה כדי שיוכל לעבור למקומות אחרים. ולכן הוא ישוגר לתחנה וישאר שם ולא יצא למשימות חלל חיצוניות. 

הרובוט החדש מסוגל להשתמש באותם הכלים כמו אסטרונאוט אנושי והוא יכול לעבוד יחד עם אנשים בחלל על מעבורת החלל. רובונאוט 2 לעומת רובוטים הומונאודים קודמים, שקרויים dexterous robots הוא זריז יותר וחזק יותר, ועדיין הוא בטוח מספיק כדי לעבוד יחד עם אנשים – תכונה הכרחית בחלל. הוא יציב וחזק והוא מסוגל להרים ולהחזיק חפצים שמשקלם 9 ק”ג, גם ליד גופו וגם הרחק מגופו. הוא מסוגל להשתמש בידיו. R2 כולל זרועות וידיים אנושיות והוא מסוגל להשתמש באותם הכלים בהם צוות התחנה מסוגלים להשתמש. בעתיד רובוטים הומינואידים בחלל עשויים להיות עוזרים ומסייעים לאסטרונאוטים בעת הליכה בחלל או במשימות מסובכות ומרוכבות ואף מסוכנות לבני אדם.

בינתיים R2 יעבור בדיקות בתחנת החלל וזה יאפשר לצוות לראות כיצד הוא מתפקד במיקרו-כבידה ובקרינה של התחנה ובסביבות האלקטרומגנטיות המפריעות שבתחנה. הפעילויות הפנימיות תספקנה נתונים על ביצועי הרובוט וכיצד הוא עובד יחד עם האסטרונאוטים. תוך כדי העבודה הצוות ישדרג את החומרה והתוכנה כדי לעדכן את R2 וזאת לאפשר לו לפעול במשימות חדשות ומורכבות יותר.

NASA שואפת לשלוח את הרובוט ההומנואידי החדש ביותר שלה ה-R2 על מעבורת החלל לתחנת החלל. היא מתכננת להנחית את R2 על מעבורת החלל דיסקברי כחלק ממשימת STS-133 שמתוכננת לספטמבר 2010. דיסקברי בנקודה זו תהיה מעבורת החלל האחרונה שתונחת לחלל במסגרת התקציב הנוכחי. היא תצא למשימה בת תשעה ימים לתחנת החלל הבינלאומית.