איינשטיין והשקילות בין המסה לאנרגיה – הכינוס לתקשורת מדע, טכניון

אני פותחת בבלוג מדור ביקורת על הרצאות בתחומי ההתמחות שלי. והנה ההרצאה הראשונה. אתמול שמעתי הרצאה על אלברט איינשטיין: “כיצד מגשרים על פערים בידע: אלברט איינשטיין מסביר לקהל הרחב את עקרון השקילות בין מסה לאנרגיה”.

המרצה ד”ר שולי קפון אמרה בהרצאה שאיינשטיין הסביר תוך שימוש ב”אנלוגיות” במאמר פופולארי מ-1946 את השקילות בין המסה לאנרגיה (המשוואה המפורסמת שלו: E = mc2). וד”ר קפון אמרה את המילה “אנלוגיות” אולי 20 פעם. ד”ר קפון כל כך התפעלה מפרופ’ איינשטיין, הפיסיקאי, שלדבריה הוא בעל היכולת הטובה ביותר להסביר מדע פופולארי, שהיא אפילו אמרה שהיא לא יכולה להתאפק ולכן היא מביאה קטע מהמאמר, את המשל על האיש העשיר.

מזמן לא שמעתי כזו הרצאה גרועה על איינשטיין, אבל מתוך רחמים אני מעניקה להרצאה ציון 5.

קודם כל, איינשטיין לא השתמש באנלוגיות, אלא הוא נהג להמציא ניסויי חשיבה (גדאנקן-אקספרימנט). היו נוהגים לומר על איינשטיין שהוא התפתח לאט, למד לדבר מאוחר והוא אף פעם לא היה נואם גדול. איינשטיין העיד על עצמו שהוא חשב בתמונות ורק אחר כך ביטא את מחשבותיו במלים; ואכן הוא המציא ניסויי חשיבה במאמריו שעסקו בתורת היחסות ובכלל בנושאי מדע.

למרות שהמאמר פורסם בכתב עת פופולארי, איינשטיין לא ממש כתב מאמר מדע פופולארי, אלא היה זה מאמר בעל שני מסרים חשובים:

1) איינשטיין מעביר ביקורת סמויה על מדענים שרשמו את המשוואה E = mc2.

איינשטיין כותב: “נהוג לבטא את השקילות של המסה והאנרגיה (למרות שבמידה מסוימת בצורה לא מדויקת) על ידי הנוסחא E = mc2 […]”. ואכן איינשטיין לא כתב את הנוסחא באופן הזה. הוא כתב אותה כך: E0 = m0c2.

ב-1905 איינשטיין הראה ששינוי באנרגיה קשור בשינוי במסה אינרציאלית שווה לשינוי באנרגיה חלקי c2. איינשטיין חזר לקשר בין המסה האינרציאלית והאנרגיה ב-1906 ו-1907 ואז הוא נתן טיעונים כלליים יותר לשקילות ביניהם. אבל הוא עדיין לא הצליח להגיע לכלליות שאליה הוא שאף. איינשטיין נהג לכתוב את המשוואה כאנרגית המנוחה = מסת המנוחה (המסה האינרציאלית של נקודת המסה במערכת הייחוס שבה היא במנוחה) כפול c2. כלומר, E0 = m0c2.  ולכן: E0 + K = E.

K– אנרגיה קינטית, E – האנרגיה הכוללת.

הוא ניסה להוכיח את המשוואה המפורסמת בדרכים שונות עד 1946 ואף פעם הוא לא הצליח להגיע ליעדו. המאמר האחרון שבו הוא ניסה להוכיח את השקילות בין המסה לאנרגיה היה מ-1946:

Einstein, Albert, “An elementary derivation of the equivalence of mass and energy”, Technion Yearbook 5, pp. 16–17, 1946.

מה זה ה- Technion Yearbook? לאיזה מוסד שייך כתב העת הזה? מישהו יכול לנחש?

באותה שנה 1946, איינשטיין פרסם את המאמר E = mc2 ב-Science Illustrated, מגזין מדע פופולארי. הוא פורסם שוב ב-1952 ב-Aus meinen späten Jahren (מתוך חיי המאוחרים).

2) כהומניסט איינשטיין במובלע לקח אחריות על המכתב לרוזוולט והעביר מסר פוליטי.

כזכור, איינשטיין כתב: “נהוג לבטא את השקילות של המסה והאנרגיה (למרות שבמידה מסוימת בצורה לא מדויקת) על ידי הנוסחא E = mc2 […]”. למרות שאיינשטיין ביטא את היחס כ-E0 = m0c2

הוא מדבר ב- Science Illustrated על E = mc2. בציבור הנוסחא שלו הזו הייתה מזוהה עם פצצת האטום, בייחוד אחרי 1945.

איינשטיין היה פציפיסט והומניסט גדול. הוא הסביר לעורך עיתון יפני ב-1952:

“השתתפותי ביצור הפצצה האטומית התבססה בפעולה בודדת: חתמתי על מכתב לנשיא רוזוולט, שבו הדגשתי את ההכרח בביצוע ניסוי בקנה מידה גדול ביחס לאפשרות יצור של פצצת אטום.

הייתי מודע היטב לסכנה הנוראית עבור האנושות כולה והיה והניסויים יוכחו כמוצלחים. עדיין חשתי מחויב לנקוט בצעד בגלל שזה נראה סביר שהגרמנים עלולים היו לעבוד על אותה בעיה בכל סיכוי של הצלחה. לא ראיתי כל אלטרנטיבה אלא לפעול כפי שפעלתי, למרות שתמיד הייתי פציפיסט משוכנע. […]

אני פציפיסט מסור, אבל לא מוחלט. פירושו שאני מתנגד לשימוש בכוח בכל הנסיבות, מלבד כאשר ניצבים מול אויב ששואף להרס של חיים כמטרה בפני עצמה. תמיד גיניתי את השימוש בפצצת האטום כנגד יפן. אולם, לא היה ביכולתי למנוע את ההחלטה שבנוגע אליה יש לי מעט אחריות כמו שלך יש אחריות למעשי היפנים בקוריאה ובסין”.

ב-1946 איינשטיין כתב בכותרת המאמר והסביר במאמר משוואה E = mc2 שהוא לא רשם אותה בכתבים הטכניים שלו, כי זוהי משוואה לא מדויקת.

ולא בכדי זהו רמז לפרויקט מנהטן, שבו איינשטיין לא השתתף בגלל שה-FBI רדף אותו ופסל אותו מלהשתתף בפרויקטים מסווגים בארה”ב. אולם איינשטיין חתם על המכתב לרוזוולט והוא לקח אחריות על החתימה הזו והוא חתם את המשוואה:

 E = mc2 .

כורים גרעיניים ונשק גרעיני הם כמובן הדוגמא הסטנדרטית להמרה של מסת מנוחה לאנרגיה. במכשירים אלה, חלקיק מורכב – לרוב גרעין של אורניום או פלוטוניום – מפוצל לשני חלקיקים קטנים יותר שמסת המנוחה שלהם הכוללת היא קטנה יותר מזו של החלקיק המורכב. עודף מסת המנוחה מופיעה כאנרגיה הקינטית של שני התוצרים הקטנים יותר, וזהו המקור לאנרגיה של המכשיר. (פצצת המימן או הפצצה התרמו גרעינית פועלת בדרך ההפוכה, על ידי היתוך בין גרעיני מימן כדי ליצור הליום, שיש לו מסת מנוחה קטנה יותר מאשר שני גרעיני חומרי הגלם. זהו גם מקור הכוח שמדליק כוכבים ונותן להם את האור שאיר את השמים. בכוכבים יש בעירה גרעינית).

איינשטיין לכן המציא ניסוי חשיבה (גדאנקן אקספרימנט) גאוני, שהיה משל לפרויקט מנהטן בארה”ב מהשנה הקודמת 1945, פצצת האטום שזרעה הרס רב בעולם – הפעם היה זה ניסוי חשיבה בעל מורל פוליטי מזעזע. ניסוי חשיבה על איש עשיר קמצן:

האטום M הוא קמצן עשיר, שבמהלך חייו לא מוסר כל כסף (אנרגיה). אולם בצוואתו הוא מוריש את הונו לבניו M’ ו-M”. זאת בתנאי שהם ימסרו כמות זעומה לקהילה, פחות מאחד חלקי אלף מהאחוזה (אנרגיה או מסה). לבנים יחדיו יש מעט פחות ממה שהיה לאב (סכום המסות M’ ו-M” היא מעט קטנה יותר מהמסה M של האטום הרדיואקטיבי). אבל החלק שהוענק לקהילה, למרות שיחסית קטן, הוא עדיין כה עצום (הוא נחשב לאנרגיה קינטית), שהוא טומן בחובו איום עצום של רוע.

דומה שהמורל הוא: ארה”ב מעניקה כל כך מעט לקהילה (הקפיטליזם החזירי ולא סוציאליזם), אבל כאשר היא כבר מעניקה משהו כה זעיר לקהילה… אז זה בצורת פצצת אטום – שאיינשטיין התנגד אליה בטרם היא הושלכה והיא זרעה הרס עצום. והנה מילות הסיום מכתב היד המקורי:

Aber der an die Gemeinde gestiftete Teile ist, obwohl relative klein, noch so enorm groß (als kinetische Energie betrachtet), daß er ein großes Übel mit sich zu bringen droht. Die abwendung dieser Drohung ist zum dringendsten Problem unserer Zeit geworden

ארכיון איינשטיין אונליין  + זכוכית מגדלת….

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s