- ממה בנויה האישיות שלנו?
אילוסטרציה |צילום: Orla
בשנת 1796 פיתח הרופא הגרמני פרנץ יוזף גאל שיטה לאבחון האישיות וההתפתחות המנטלית והמוסרית של אנשים על פי מבנה הגולגולת שלהם, שנקראה בהמשך פרנולוגיה (Phernology). רעיונותיו התקבלו בקהילה המדעית, במיוחד בצרפת, בריטניה וארצות הברית. היא גם השתלבה היטב בתחום המחקר הרחב יותר שנקרר פיזיונומיה (Physiognomy) – גישה ששאפה לאפיין את אופיו של אדם על סמך מראהו החיצוני, ובמיוחד תווי פניו.
חקר הפרנולוגיה סייע להבנת מבנה המוח והיה נדבך חשוב בהתפתחות מדעי המוח, אולם בהדרגה התברר שאומנם יש במוח מבנים בעלי התמחויות ספציפיות, אך אין כל קשר בין מבנה הגולגולת וגודלה לתכונות האישיות. בשנות ה-40 של המאה ה-19 כבר הצטברו די והותר ראיות נגדה, והתיאוריה נזנחה ונדחקה לשולי העיסוק המדעי.
כיום אנחנו יודעים את תפקידיהם של לא מעט מבנים במוח שקשורים למאפיינים של האישיות ושל הזהות ולתהליכים רגשיים, ובהם קליפת המוח הקדמית, המערכת הלימבית ועוד. למרות ההתקדמות במדעי המוח, הבסיס העצבי של האישיות אינו ברור לנו עדיין במלואו. הפרנולוגיה נותרה אפיזודה שולית בהיסטוריה של המדע, אך בראשית המאה ה-20 עוד היו מי שניסו להיתלות בה להצדקה של תפיסות אנטישמיות וגזעניות נגד יהודים ושחורים. האם מיני בעלי חיים יכולים להשתנות?
פעם חשבנו שכל מיני בעלי החיים והצמחים שאנחנו רואים סביבנו נוצרו בדיוק כפי שהם כיום, ויישארו כך עד אין קץ. על פניו זה נשמע הגיוני: אנחנו רואים שחתולות ממליטות חתולים, לא כלבים, ושמביצי תרנגולת בוקעים אפרוחים של תרנגולת, ולא גוזלי פינגווין. במשך שנים היה מקובל לחשוב שמין אחד לא יכול להפוך לאחר.
כיום ידוע שכל היצורים החיים בכדור הארץ התפתחו מאותו אב קדום. מאז ועד היום, אין ספור מינים פיתחו תכונות חדשות, והתפצלו למינים חדשים. באמצע המאה ה-19 ניסחו צ'רלס דרווין ואלפרד ראסל וולאס את עקרונות האבולוציה דרך ברירה טבעית: תכונות שעוזרות לבעליהן לשרוד ולהעמיד צאצאים בסביבה שבה הוא נמצא מתפשטות באוכלוסייה. עם הזמן האוכלוסייה משתנה והפרטים נהיים מותאמים יותר ויותר לסביבתם. הם היו הראשונים שהציעו את המנגנון שמניע את האבולוציה, אבל עוד לפניהם היו מי שהעלו רעיונות פחות בשלים להסבר תהליכי ההשתנות של מינים עם הזמן, ולהתפתחות מינים חדשים ממינים קיימים.
קצב השינוי של מינים הוא איטי מאוד בדרך כלל, כך שקל להבין מדוע בעבר חשבו שמינים אינם משתנים כלל. אך בעזרת מאובנים ומחקרים גנטיים אפשר כעת להתחקות אחרי התהליכים הללו, גם אם הם נמשכים מאות מיליוני שנים. בנוסף, יש יצורים חיים שעוברים אבולוציה מהירה יותר, שאפשר לצפות בהתרחשותם ולחקור אותם בתוך שנים ספורות, ואפילו פחות.- המתמטיקה אינה מושלמת
אילוסטרציה |צילום: שאטרסטוק
בתחילת המאה ה-20 הובילו המתמטיקאים המפורסמים ברטרנד ראסל ודיוויד הילברט (Hilbert) מאמץ משולב למציאת מערכת לוגית בעלת מספר סופי של אקסיומות מתמטיות בסיסיות, שבאמצעותה יהיה אפשר להוכיח כל משפט. המאמץ הזה עלה על שרטון ב-1931, כשמתמטיקאי בן 25 בשם קורט גדל פרסם מאמר שבו הבטיח שתמיד יהיו לנו ספקות. שני משפטי אי-השלמות המפורסמים שלו הוכיחו שאי אפשר ליצור מערכת כזאת.
גדל השתמש בשיטה מתוחכמת לקידוד טענות וכללי היסק באמצעות מספרים טבעיים. הוא יצר למעשה מעין וריאציה על פרדוקס השקרן המפורסם של הפילוסוף אפימנידס ("אני שקרן") והראה שבשיטת הקידוד שלו אפשר ליצור על ידי המספרים הטבעיים פסוק שמשמעותו היא "אני פסוק בלתי ניתן להוכחה במערכת האקסיומות הזאת". בדומה לפרדוקס השקרן, המערכת אינה מסוגלת להכריע אם הפסוק אמיתי או שקרי. מכאן נובע שאם היא עקבית ואינה מסוגלת להצמיח סתירות, היא אינה שלמה, כלומר היא מכילה טענות בלתי ניתנות להכרעה. זהו משפט אי-השלמות הראשון. כמו כן היא אינה יכולה להוכיח שהיא עצמה עקבית, כלומר שאין בה סתירות, או שאי אפשר להוכיח באמצעותה דבר והיפוכו. זהו משפט אי השלמות השני.
למשפטים האלה הייתה השפעה עמוקה על ענף הלוגיקה, כי הם הוכיחו שאי אפשר ליצור את מערכת האקסיומות המושלמת, בניגוד לשאיפתם של ראסל והילברט. הלוגיקה שמאחורי המשפטים ואופן ההוכחה שלהם השפיעו עמוקות גם על מדעי המחשב ועל חלוץ המחשבים אלן טיורינג, שבעקבות מאמרו של גדל פיתח את המודל התיאורטי של המחשב. - השמש שלא סובבת סביבנו
כדור הארץ |צילום: By Dafna A.meron, shutterstock
כשאנו מסתכלים לשמיים קל מאוד לראות שהשמש זורחת במזרח ושוקעת במערב כל יום. מיקום הירח וצורתו משתנים במחזור קבוע, וכך גם מקומן של קבוצות הכוכבים בשמיים, ושל כוכבים מסוימים באופן אחר. כל אלה משקפים מן הסתם את העובדה שאנחנו במרכז, וכל מה שבשמיים סובב סביבנו. זה נראה ברור מאוד לאבות אבות אבותינו, וגם כשמלומדים העלו רעיונות סותרים הם לא הצליחו לשכנע בהם את הציבור הרחב או את עמיתיהם המלומדים והפילוסופים.
אחת הסיבות לקושי לקבל הסברים חלופיים הייתה המודל המשכנע שהגה האסטרונום היווני קלאודיוס פטולמיוס, המוכר בעברית בשם תַלְמָי. הוא הבין כי שרטוט המסלול הרגיל של כוכבי הלכת בשמיים לא מצביע על כך שהם מקיפים את הארץ, לכן הוא שיער שבמהלך מסלולם הם גם נעים במעגלים קטנים יותר. באופן מפתיע, התיאוריה הזאת על מסלולי כוכבי הלכת הצליחה לחזות לא רע את מקומם בשמיים. כך קרה שהתיאוריה המקובלת, הגיאוצנטרית, כלומר זו ששמה את "הארץ במרכז", הצליחה להדוף רעיונות אחרים במשך כ-1,400 שנה.
ובכל זאת, היום אנו יודעים שהמודל הזה היה שגוי. ב-1543 פרסם האסטרונום הפולני ניקולאוס קוֹפֶּרְנִיקוּס את ספרו "על סיבּוּבֵי הכדורים השמימיים", והציג בו ראיות לכך שכדור הארץ הוא רק אחד מכוכבי הלכת, וכמוהם גם הוא חג סביב השמש. הרעיון הזה, שנקרא "התיאוריה ההליוצנטרית, כלומר "השמש במרכז", לא קנה עדיין אחיזה רחבה, בעיקר כי חזתה פחות טוב את מקומם של כוכבי הלכת. נדרשו למדע עוד 66 שנים לפתור את הבעיה הזאת. ב-1609 פרסם האסטרונום הגרמני יוהנס קֶפְּלֶר את ספרו "אסטרונומיה חדשה", שבו הסביר שכוכבי הלכת אומנם נעים סביב השמש, אבל לא במסלול מעגלי כפי שחשבו לפניו, אלא במסלול אליפטי. באותה שנה הגיע מכשיר חדש, טלסקופ, לידיו של המדען והממציא האיטלקי גלילאו גליליי. שעד מהרה בנה בעצמו טלסקופים חזקים ומשוכללים יותר. הוא רצה לבדוק את אחת התחזיות של קופרניקוס, ואכן ב-1610 כיוון גלילאו את הטלסקופ שלו אל כוכב הלכת נוגה, וראה בדיוק את המופעים שקופרניקוס חזה.
הכנסייה הקתולית מאוד לא אהבה את הפצת הרעיון שהארץ אינה מרכז היקום, ואף אסרה על הפצת ספריהם של גלילאו ושל קופרניקוס. גלילאו גם עמד למשפט על הפצת טענותיו, וסיים את חייו במעצר בית. אבל את המדע אי אפשר לעצור, ואחרי שהמדען הבריטי אייזק ניוטון פרסם ב-1687 את חוקי התנועה שלו, שהסבירו את הקשר בין המסה של השמש וכוכבי הלכת למסלוליהם סביבה, התיאוריה ההליוצנטרית כבר היתה מקובלת מעל לכל ספק. - אור - לא מה שחשבנו
בסוף המאה ה-19 ניצבה הפיזיקה בפני תעלומה. באותה תקופה העריכו הפיזיקאים שהאור חייב לנוע בתווך כלשהו כדי להתקדם – כמו גלי מים שנעים בבריכה או גלי קול שנעים באוויר, כך גם האור. מכיוון שגם אורם של כוכבים רחוקים מגיע אלינו, המשמעות היא שהתווך הזה צריך למלא את היקום כולו, וגם את החלל החיצון. הם קראו לו "האֶתֶר נושא האור" או בקיצור – אֶתֶר. ואם האֶתֶר ממלא את כל היקום, הרי שגם כדור הארץ נע בתוכו, כך שיש ביניהם מהירות יחסית.
ב-1887 תכננו הפיזיקאים האמריקאים אלברט מייקלסון ואדוארד מורלי ניסוי שיאפשר למדוד את השפעת רוח האֶתֶר, באמצעות סוג חדש של אינטרפרומטר שפיתח מייקלסון, מכשיר שמאפשר למדוד הפרש זמנים קטן בין שני גלים, בעזרת תופעת ההתאבכות. המכשיר מפצל קרן אור לשתי קרניים ניצבות זו לזו. אפשר לגרום לכל קרן לנוע מרחק רב בזרוע שלה בין מראות, ולאחר מכן לחזור אל הגלאי. אם משהו – כמו האֶתֶר למשל – עיכב את אחת הקרניים, הן לא יגיעו לגלאי בדיוק באותו רגע.
בניסוי של מייקלסון ומורלי קרן אחת נעה בכיוון ההתקדמות של כדור הארץ, והאחרת בניצב לו, כך שרוח האֶתֶר הייתה אמורה להשפיע עליה ולהאט אותה. כדי לנטרל השפעות של תנודות הקרקע או האוויר, המערכת שלהם הושקעה בתוך בריכת כספית. הם חזרו על הניסוי לא מעט פעמים בשעות שונות ביממה ובעונות שונות, אבל בכל המדידות הקרניים הגיעו לגלאי ביחד – שום דבר לא עיכב אחת מהן בדרכה כפי שציפו. החוקרים הגיעו למסקנה שהמכשור שלהם לא היה רגיש מספיק.
ואז, הפיזיקאי ההולנדי הנדריק לורנץ הציע אפשרות נוספת: כדור הארץ מתכווץ מעט בכיוון התנועה, בדיוק במידה שמבטלת את ההשפעה הנמדדת של האֶתֶר. לורנץ לא הסתפק בהצעת הרעיון, הוא גם פיתח מערכת משוואות, "טרנספורמציית לורנץ", שמאפשרת לעבור ממערכת ייחוס אחת לשנייה – תנועה עם כיוון רוח האֶתֶר או בניצב לה. אולם הפתרון לתעלומה היה הרבה יותר פשוט: המדידות של מייקלסון ומורלי היו מדויקות להפליא, והן הצביעו על הממצא המתבקש: אין שום אֶתֶר. קרינה אלקטרומגנטית, ובכלל זה האור הנראה, יכולה לנוע מצוין גם בריק מוחלט, בלי שום תווך לעבור בו. עד מהרה גם התבררה החשיבות המעשית של התגלית הזאת, עם המצאתה של שפופרת הריק שהולידה פיתוחים כמו צילום הרנטגן. המשוואות האלה היו כלי חשוב בפיתוח תיאוריית היחסות של איינשטיין. לורנץ חשב שהחומר מתכווץ בהשפעת התנועה, ואיינשטיין המחיש שהמרחב עצמו הוא שמתכווץ. - ממה נוצרות מחלות?
במאה השנייה לספירה מצא הרופא היווני קלאודיוס גלנוס הסבר הגיוני ומאיר עיניים לכל מצבי החולי, שהסתמך כנראה על תורתו של אבי הרפואה היוונית היפוקרטס. גלנוס טען שמחלות נובעות משיבושים באיזון בין ארבע ליחות בגופנו: הדם (מרה אדומה), ריר וכיח (מרה לבנה), נוזל המרה בכבד (מרה צהובה) וליחת רביעית שהוא כינה מרה שחורה. עודף של מרה צהובה, לדוגמה, נחשב סיבה לתוקפנות ולבעיות בתפקוד הכבד. התיאוריה היתה מרכיב מרכזי ברפואה המערבית עד המאה ה-18, ושימשה בסיס לפרקטיקות טיפול כמו הקזת דם, כדי לדלל המרה האדומה.
היום יודעים שהגורמים למחלות הם אחרים. ההתקדמות ברפואה מבוססת הראיות הובילה לחיפוש אחרי הסברים מציאותיים יותר למקור המחלות. ב-1859 הוכיח לואי פסטר שחיידקים אחראים לתהליכי תסיסה, ואחריו הרחיב רוברט קוך (Koch) את התמונה כשזיהה שחיידקים אחראים למחלות מסוימות. גילוי הנגיפים בשלהי המאה ה-19 השלים את התמונה על מקורן של כמעט כל המחלות המידבקות. - אז איך באמת באים יצורים לעולם?
צילום: boredpanda.com
פעם חשבו שיצורים חיים יכולים להיווצר, באופן ספונטני, מחומרים דוממים. לנו זה אולי נשמע מוזר, ואפילו טיפשי. אבל חישבו על אנשים שחיו לפני אלף או אלפיים שנה ולא למדו ביולוגיה מעולם. יום אחד, אחרי לילה גשום במיוחד, הם הולכים מהבית לשדה ורואים שבבוץ לצד הדרך יש צפרדעים. אתמול לא היו שם צפרדעים, וגם לא היה בוץ. עכשיו יש בוץ, ופתאום יש הרבה צפרדעים. מסקנה: הצפרדעים נוצרו מהבוץ. בדרך דומה הגיעו אנשים למסקנה שכינים נוצרות משיער, עכברים מגרעיני תבואה, וכן הלאה. התיאוריה הזאת קיבלה חיזוק רציני מהפילוסוף היווני אריסטו, שטען שיצורים חיים עשויים להיווצר מ"חום חיוני" שקיים בחומר דומם, אם כי הוא הבהיר שבני אדם לא יכולים להיווצר כך.
עכשיו ידוע, כמובן, שיצורים חיים נוצרים מיצורים חיים אחרים, ולא מבוץ או מגרעינים. אבל הדרך אל התובנה הזו לא הייתה פשוטה. נדרשה עבודה של שלושה מדענים שונים כדי להפריך באופן חד-משמעי את תיאוריית הבריאה הספונטנית: אחד מהם, פרנצ'סקו רדי (Redi), חוקר טבע איטלקי בן המאה ה-17. ב-1668 ביצע רדי את מה שמכונה לעיתים הניסוי המדעי הראשון: כדי לבדוק אם רימות נוצרות מבשר רקוב הוא הניח נתחי בשר בכמה צנצנות. חלק הוא השאיר פתוחות, את חלקן סגר בפקק שעם, וקבוצה שלישית כיסה בבד דק, כך שאוויר היה יכול להיכנס, אבל לא חרקים. כמה ימים לאחר מכן, בצנצנות הפתוחות נראו רימות, אבל לא הייתה אף רימה בצנצנות הסגורות בשעם. רדי הבין שהרימות לא נוצרות מהבשר עצמו, שהרי אז הן היו מתפתחות גם בצנצנת סגורה. הוא שיער נכונה שהזבובים שנמשכו לבשר בצנצנות הפתוחות הם האחראים: הם הטילו ביצים בבשר, וממנו בקעו הרימות. ומה לגבי הצנצנות שפיהן כוסו בבד דק? הן היו נקיות כמעט לחלוטין מרימות, אך רימה אחת או שתיים נראו בתוכן בכל זאת. רדי הסיק שהזבובים נמשכו לריח הבשר, ומכיוון שלא יכלו להיכנס לצנצנת הם הטילו ביצים על הבד, ואחדות מהן נפלו פנימה.
כמה שנים לאחר הניסוי של רדי, ההולנדי אנטוני ון-לוונהוק בנה את המיקרוסקופ הראשון, ובכל מקום שבו הסתכל גילה יצורים חיים מיקרוסקופיים, שהיום אנחנו יודעים שהם חיידקים ויצורים חד-תאיים אחרים. אך האם אותם יצורים מיקרוסקופיים נוצרים גם הם זה מזה או באופן ספונטני מחומר דומם? ב-1765 פרסם לצרו ספאלנצני , גם הוא מאיטליה, מאמר על ניסוי שבו הוא מילא כמה בקבוקים בתמיסה עם חומרי מזון, שחיידקים יכולים לגדול בה. את הבקבוקים האלה הוא אטם, ואז טבל אותם בקדרה מלאה מים רותחים, כדי שהחום יקטול את כל החיידקים שנמצאים בהם. כשבדק את התמיסה לאחר החימום, אכן לא היו בהם "אנימולקולים" חיים. לעומת זאת, כשפתח את הבקבוקים והניח לאוויר, וליצורים הזעירים שבו, להיכנס פנימה, החיידקים שבו וגדלו בתמיסה.
כ-100 שנה לאחר הניסוי של ספלאנצני נכנס לתמונה המדען לואי פסטר הצרפתי. הוא יצר בקבוקים מיוחדים עם צוואר דק ומפותל בצורת האות S השכובה על צידה. את הבקבוקים האלה הוא מילא בתמיסה מזינה וחימם אותם כדי להרוג את החיידקים שבתוכם, ממש כמו שעשה קודמו. האדים שעלו מהתמיסה יצאו מבעד לצוואר הארוך וחיטאו גם אותו. הקיטור התעבה והמים הצטברו בנקודה הנמוכה של הצוואר, שם שימשו כמעין מסנן. וכך, בעוד שהאוויר חדר לבקבוק דרך הצוואר הארוך, חלקיקי האבק והאורגניזמים שבאוויר התקשו לעבור אותו ולהגיע לתמיסה, שנשארה נקייה מחיידקים. כדי להוכיח את זה, פסטר היטה את אחד הבקבוקים כך שהתמיסה שטפה את החלק הפנימי של הצוואר הארוך – ובתור זמן קצר החלו חיידקים לגדול בה. רוב הקהילה המדעית קיבלה את הניסוי של פסטר כהפרכה הסופית של תיאוריית הבריאה הספונטנית. וכך, אחרי תלאות מתמשכות היה סוף כל סוף ברור לכול: יצורים חיים נוצרים מיצורים חיים. - ה"שטות" של איינשטיין
צילום: history-lists.com
זאת הייתה "השטות הגדולה ביותר בחיי", אמר לא אחר מאלברט איינשטיין, גדול הפיזיקאים במאה העשרים, ואולי בכלל. ב-1916 פרסם איינשטיין את משוואות היחסות הכללית, התיאוריה שמסבירה איך היקום כולו פועל כמארג אחד של מרחב-זמן. כעבור שלוש שנים הוא הפך לכוכב עולמי כשתצפית מרתקת אימתה את תחזיתו שהכבידה מעקמת קרני אור, כך שהן אינן נעות בקו ישר אלא בקשת. אולם זמן קצר אחרי פרסום התיאוריה המהפכנית פנו אליו כמה מדענים, חלקם פחות מוכרים, והסבו את תשומת לבו לכך שלפי המשוואות שלו יוצא שהיקום מתפשט, כלומר גדל כל הזמן. כמו כל בני דורו (כמעט) איינשטיין שיער שהיקום הוא סטטי. כלומר - גודלו יציב, והוא אינו גדל או קטן. לכן הוא הכניס למשוואות גורם שהוא כינה "הקבוע הקוסמולוגי", שיאזן אותן ויתאים את התיאוריה ליקום סטטי.
ב-1929 פרסם האסטרונום אדווין האבל תגלית מדהימה. זמן קצר קודם לכן גילה אסטרונום אחר כי חלק מהגלקסיות מתרחקות מאיתנו במהירות עצומה. האבל מדד את מהירותן של גלקסיות שונות, וניסח את החוק שקרוי על שמו עד היום, וקובע כי ככל שגלקסיה רחוקה מאיתנו יותר, כך מהירותה גבוהה יותר. לגילוי הזה היו שתי השלכות מדעיות: ראשית, אם הגלקסיות ממשיכות להתרחק במהירות זו מזו, פירוש הדבר שהיקום אינו סטטי, אלא מתרחב והולך – כמו בלון מתנפח. שנית, אם יש קשר כה הדוק בין המהירות למרחק, אפשר להסיק מכך שבנקודה מסוימת בזמן נמצאו כל הגלקסיות באותו מקום. האבל חישב שהמצב הזה שרר לפי 1.8 מיליארד שנים, והניח בכך את היסודות הראשונים לתיאוריית המפץ הגדול. כיום מקובל לחשוב שהמפץ אירע לפני 13.8 מיליארד שנים.
ב-1931 ביקר איינשטיין במצפה הכוכבים הר וילסון בקליפורניה, שם עבד האבל, והכריז כי השתכנע מהתצפיות שלו וכי פרידמן ולמטר צדקו. הוא מחק מהמשוואות את הקבוע הקוסמולוגי, ולימים כינה אותו, כאמור, "השטות הגדולה ביותר בחיי". ב-2011 הוענק פרס נובל בפיזיקה לסול פרלמוטר, בריאן שמידט ואדם ריס על הגילוי כי היקום לא רק מתפשט, אלא שהתפשטותו מאיצה והולכת, ולא נעשית בקצב קבוע. המשמעות עשויה להיות שבעתיד הרחוק הגלקסיות והכוכבים יתרחקו מאוד, עד כדי כך שלא נראה עוד כוכבים בשמי הלילה. מצד שני, איש אינו יודע אם ההתפשטות תמשיך להאיץ, או שתאט, ואולי אפילו היקום יגיע לשיא התפשטותו ואז יתחיל להתכווץ בחזרה. נחכה (כמה מיליארדי שנים) ו(אולי)נדע. - מה מתרחש בתהליך בעירה?
הסברה המקובלת במחצית השנייה של המאה ה-18 הייתה שמה שהאחראי לבעירה הוא חומר בשם פלוגיסטון (Phlogiston, מהמילה היוונית ללהבה), שקיים בתוך הרבה חומרים. בתהליך הבעירה הוא יוצר את האש, ונפלט מהם לאוויר, ובתוך כך משנה את תכונות החומר שנשרף. המדענים גם הניחו כי כשהאוויר רווי בפלוגיסטון הוא עוצר את הבעירה, וכך הסבירו מדוע כששמים נר דולק בכלי אטום הלהבה תכבה מעצמה כעבור זמן מה.
אחד האחראים לפתרון התעלומה היה דווקא מאמין גדול בתיאוריית הפלוגיסטון. ג'וזף פריסטלי שבכלל לא תכנן להיות איש מדע. הוא היה אמור להיות כומר, ובגיל 16 כבר קרא את התנ"ך בעברית, ושלט היטב ביוונית ולטינית. הוא אכן היה כומר ומורה, לימד היסטוריה, שפות ועוד, וגם דגל ברעיונות חדשניים כמו ניהול דמוקרטי של כנסיות או חינוך שוויוני לכולם - שלא התקבלו יפה באנגליה השמרנית והמעמדית של זמנו.
פריסטלי למד מדעים בכוחות עצמו, ופרסם ספרים חשובים על חשמל ואופטיקה. מחקריו התמקדו בגזים, שכונו אז "סוגי אוויר". בין השאר הוא המציא שיטה להזרים את הגז שהיום קוראים לו פחמן דו-חמצני לתוך מים, וייצר מים מוגזים - סודה. כשהיה בן 40 מונה למורה פרטי לילדיו של לורד עשיר, ושימש מעין שותף או חונך ללורד עצמו, שהיה חובב מדע. זה נתן לו הזדמנות להמשיך לעסוק במדע. בניסוי ההיסטורי שעשה ב-1 באוגוסט 1774, חימם פריסטלי בעזרת עדשה ממקדת גוש של תחמוצת כספית בכלי סגור. כשאסף את הגז מהכלי, גילה שהוא גורם לנר בכלי סגור לבעור חזק יותר. הוא קרא לגז הזה אוויר נטול פלוגיסטון. לימים התברר ששנה קודם לכן עשה הכימאי השוודי קרל שילה (Scheele) ניסוי דומה, עם תוצאה דומה, וקרא לגז שלו "אוויר אש" אבל הוא פרסם את ממצאיו רק ב-1777.
כמה חודשים לאחר מכן סיפר פריסטלי על הניסוי לכימאי הצרפתי אנטואן לבואזיה. בניגוד לפריסטלי, לבואזיה לא האמין בתיאוריית הפלוגיסטון, וביקש להפריך אותה. אחד הממצאים שעוררו את חשדו של לבואזיה היה התגלית שלו שכשהוא שורף מתכת, המסה שלה עולה, לא יורדת. כששמע לבואזיה על האוויר נטול הפלוגיסטון של פריסטלי, זה עזר לו לחבר את הנקודות. הוא החל לעשות ניסויים באוויר הטהור הזה, והראה שזה החומר שנקשר למתכון כשהן בוערות. הוא נתן לו את השם "יוצר חומצה" – Oxygen, וזה גם הבסיס לשם העברי – חמצן. בניסויי המשך הראה לבואזיה שהאוויר מורכב בעיקר מחנקן ומחמצן, שבנשימה החמצן הופך לפחמן דו-חמצני, וגם הראה שמים מורכבים מחמצן ומגז נוסף, שהוא קרא לו בהתחלה אוויר דליק ואחר כך "יוצר מים", או מימן (Hydrogen).הממצאים האלה, ובראשם גילוי החמצן של פריסטלי וגילוי תכונותיו וחשיבותו בניסויים של לבואזיה, הביאו לכך שתוך שנים אחדות החוקרים הבינו שהאש אינה יסוד או מצב צבירה, כפי שחשבו בעבר, אלא תהליך שמתאפשר בנוכחות חום, חומר דלק ומחמצן.
- למה דברים כבדים נופלים מהר יותר?
שמתבוננים בטבע קל מאוד לראות שדברים כבדים נופלים אחרת לגמרי מדברים קלים. עלים או נוצות נושרים מעדנות אל הקרקע, בעוד הפטיש שנופל לך על הרגל נוחת במהירות ואכזרית. למדענים של ימי הביניים וקודמיהם גם היה על מה להסתמך: אריסטו, המלומד היווני החשוב שחי במאה הרביעית לפני הספירה, קבע כי מהירות הנפילה שאכן ככל שעצם כבד יותר הוא נופל מהר יותר. ואם אריסטו כתב את זה – זה כנראה נכון.
אך כבר בעת העתיקה ובימי הביניים לא חסרו מלומדים, באירופה וגם במקומות אחרים, שלא הסכימו לגמרי עם התפיסות של אריסטו. הקול החדש המכריע במקרה הזה היה של גלילאו גליליי. את הניסוי המפורסם ביותר שלו גלילאו כנראה לא ביצע מעולם. יש הטוענים שהוא עשה אותו כניסוי מחשבתי בלבד, ואחרים אומרים שאפילו לא זה, אבל הניסוי הוזכר באחת הביוגרפיות המוקדמות שנכתבו על המדען המהולל. בין שהניסוי נעשה במציאות ובין שלא, הוא ממחיש היטב את העיקרון הפיזיקלי. לפי המסופר, גלילאו עמד על מרפסת המגדל הנטוי בפיזה, עיר הולדתו, ושמט משם באותו רגע בדיוק שני כדורים בעלי מסה שונה. כפי ששיער, ובניגוד לתחזית של אריסטו, שני הכדורים הגיעו לקרקע יחד.
גם אם גלילאו לא עשה את הניסוי הזה, אין ספק שהוא עשה ניסויים דומים בגלגול כדורים במורד שיפועים. ואין גם ספק מה הסיק מהם. גלילאו הסביר שהמקור לתפיסה השגויה היה שבעצמים קלים, במיוחד אם צורתם שונה מזאת של העצמים הכבדים, החיכוך עם האוויר מאט את מהירות נפילתם. הוא טען כי אם עצמים יפלו ברִיק (ואקום) הם יגיעו לקרקע ביחד, גם אם צורתם שונה. בניגוד לחידושים אחרים, התפיסה הזאת שהציג גלילאו נקלטה די מהר, בין השאר בזכות עבודתו המהפכנית של אייזק ניוטון, שהציג את חוקי התנועה והכבידה. מפקד החללית אפולו 15, הדגים את זה בשנת 1971 בניסוי שעשה על הירח, שם אין אטמוספרה. הוא שמט מידיו פטיש ונוצה באותו זמן, הראה שהם מגיעים יחד לקרקע וסיכם במילים "האדון גלילאו צדק". - איך למדנו להפסיק להאשים את הרחם?
פעם חשבו שמגוון רחב של תסמינים שנשים חוו, בהם עצבנות, נדודי שינה, חוסר תיאבון ואובדן יצר המין (ליבידו), הם ביטויים של מחלה אחת, שקיבלה את השם "היסטריה" – מהמילה היוונית "רחם". שורשיה של התפיסה הזאת ביוון העתיקה, והיא הייתה נפוצה עד לתקופה הוויקטוריאנית, במחצית השנייה של המאה ה-19, יחד עם אמונה מוטעית נוספת שקשרה את התסמינים עם תיאוריית נדידת הרחם.
על פי תיאוריית נדידת הרחם, הרחם משנה מפעם לפעם את מקומו בגוף האישה ובתוך כך מחולל תסמינים קשים כמו כאבי בטן ואף אובדן הכרה. התיאוריה הזאת ביטאה חוסר הבנה של האנטומיה האנושית, ותפיסות מוטעות לגבי תפקוד מערכת הרבייה הנשית. טיפולים נפוצים היו עיסוי, איזון נוזלים באמצעות הנחת עלוקות, רקיחות צמחים, נישואין ולידה.
היום ידוע שהרחם אינו מסוגל לנדוד בגוף – הוא שוכן במשך כל חייה של האישה באגן הירכיים שלה. גם היסטריה נשית אינה מוכרת כאבחנה רפואית, אם כי המושג שרד בלשון הדיבור לציון תגובה רגשית שלילית מוגזמת, בדרך כלל של נשים. היחס של הרפואה לגוף הנשי ולמיניות הנשית בימינו הוא בדרך כלל ענייני ובלתי מוטה, ויש יכולות טובות יותר לאבחנה ולטיפול במגוון הפרעות נפשיות ופיזיולוגיות. מגוון התסמינים שיוחסו בעבר להיסטריה ולנדידת הרחם מוסברים כיום על ידי מגוון בעיות רפואיות, שחלקן ייחודיות לנשים (למשל אנדומטריוזיס או מיומה) אך חלק גדול מהן הן בעיות אנושיות כלליות, כמו בעיות עיכול, הפרעות חרדה והפרעות אכילה. - ממה מורכב חומר?
פעם חשבו שהחומר בעולם מורכב מארבעה יסודות בלבד: אוויר, מים, אדמה ואש. לכל אחד מהיסודות ייחסו תכונות מסוימות, כמו כובד לאדמה, חום לאש או לחות למים. לפי התיאוריה הזאת, כל החומרים בעולם נוצרים משילובים של ארבעת היסודות בשיעורים שונים, וכך נקבעות התכונות שלהם.
מקור התיאוריה הזו היא בפילוסוף היווני אמפדוקלס, בן המאה החמישית לפני הספירה. את התיאוריה שלו אימץ בהמשך אריסטו, ובעקבותיו גם הכנסייה הקתולית. גרסאות שלה מופיעות גם במסורת היהודית, וגם בחלק מהפילוסופיות שונות של דרום ומזרח אסיה.
ואז, במאה ה-18, הכימאי הצרפתי אנטואן לַבוּאָזְיֶה הוביל את מה שכונה בדיעבד "המהפכה הכימית". לבואזיה חקר את החומרים בשיטות מדעיות, וגילה שהחומרים היסודיים ביותר אינם דווקא אותם ארבעה יסודות. מים, למשל, מורכבים משני חומרים שונים – חמצן ומימן. ב-1789 פרסם לבואזיה את רשימת היסודות שלו, שכללה 33 חומרים שונים – אבל גם "יסודות" כמו אור וחום, שאז עוד נחשבו גם הם לסוג של חומר.
האדם שכנראה מזוהה יותר מכל עם היסודות הכימיים הוא דמיטרי מנדלייב שסידר אותם לפי תכונותיהם בטבלת היסודות המוכרת לכולנו. עכשיו ידוע שיש לפחות 118 יסודות, שלא כוללים אף אחד מארבעת היסודות "המקוריים". היסודות נבדלים זה מזה במבנה האטום שלהם, וליתר דיוק, במספר הפרוטונים שבגרעין שלהם. המבנה הזה מכתיב את תכונותיהם – כמה כבדים הם, אם הם יגיבו עם חומרים אחרים ובאיזו צורה, ואם הם מעבירים חשמל או מבודדים. חומרים שאינם יסודות, כמו מים או אוויר, בנויים מתערובות או תרכובות של שני יסודות או יותר.
את העובדות וההסברים כולם תוכלו למצוא בלוח השנה של מכון דוידסון לחינוך מדעי.