[עושים היסטוריה] 124: אלסנדרו וולטה, לוא'יגי גלווני והמצאת הסוללה

הפודקאסט עושים היסטוריה

כשגילה לואיגי' גלווני שלחשמל סטטי יש השפעה דרמטית על רגלי צפרדעים מתות, הוא עשה את הצעד הראשון במהפכה שאת תוצאותיה אנו חשים עד ימינו. אלסנדרו וולטה לקח את תגליותיו של גלווני צעד אחד קדימה, והצליח לאחסן את אותה אנרגיה חשמלית ובלתי נראית בסוללה. בדרך, שני המדענים הדגולים הללו מצאו את עצמם משני צידיו של ויכוח שפילג את אירופה…

  • 02:48 גלווני מגלה את השפעתה המשונה של המתכת על שריריה של צפרדע-לשעבר, והוגה תיאוריה נועזת..
  • 05:15 על החשמל הסטטי, צנצנת ליידן ומאות אנשים נלהבים שעמדו בשורה כדי לקבל הלם חשמלי…
  • 12:30 אלסנדרו וולטה מתחיל כספקן, הופך לתומך נלהב בגלווני- ואז חוזר להיות ספקן…
  • 18:01 בניסיון להפריך את דעותיו של גלווני, ממציא וולטה את 'הערימה הוולטאית'- ושום דבר כבר לא יהיה אותו הדבר.

תודה לדינה בר-מנחם על העריכה הלשונית.

בסוף הפרק תשמעו קטע קצרצר מתוך פודקאסט ישראלי חדש בשם 'עושים רוח', בהגשת מור דעי וטליה לווין. אתם מוזמנים להאזין לפרקים נוספים של 'עושים רוח' כאן.


אלסנדרו וולטה, לוא'יגי גלווני והמצאת הסוללה

כתב: רן לוי

כפי שחלק מהמאזינים כבר יודעים, לפני מספר חודשים הפכתי לאב בפעם השלישית. עם התינוק החדש, הגיע גם המונסון הקבוע של צעצועים ומשחקים מהסבתות המאושרות.

כשהוצאתי את הצעצועים מהאריזות שלהם, נזכרתי שוב בשאלה ששאלתי את עצמי גם כשנולדו ילדי הקודמים. כל צעצוע וספרון מכוסים, כמעט תמיד, בציורים של בעלי חיים – אבל לא רק כלב או חתול, חיות שאפשר למצוא בבתים מדי פעם – אלא גם פילים, זברות, אריות… מה הטעם? אחרי הכול, אנחנו לא באפריקה, וילדים לומדים לתפעל אייפון לפני שהם רואים פיל בפעם הראשונה. חיפה היא פריפריה, אני מודה, אבל אפילו אצלנו לא תמצאו אריות – אם כי אינני יכול להתחייב לגבי הקריות.

יש רק חיה אחת שאני מוכן לתת לה הנחה בעניין הזה: הצפרדע. אמנם גם צפרדעים כבר אינן מסתובבות ברחובות באותה  השכיחות כמו פעם, אבל הצפרדעים תרמו תרומה גדולה לקדמה האנושית. בזכותן אתם ואני משתמשים במכשירים חשמליים מסוגים שונים ומשונים כמעט בכל רגע מחיינו. הצפרדעים גרמו – שלא מרצונן, יש לציין – לוויכוח סוער בקרב המדענים בתחילת המאה ה-19, ויכוח שאמנם היה בו צד מנצח וצד מפסיד – אך בסופו של דבר הרווח היה כולו שלנו.

לואיג'י גלווני

לואיג'י גלווני (Galvani) נולד בבולוניה שבצפון איטליה בשנת 1737. בנעוריו היה קתולי אדוק ואף שקל להצטרף למנזר, אך אביו שכנע אותו לפנות דווקא אל קריירה בתחום הרפואה. הייתה זו עצה חכמה: גלווני למד אנטומיה וכירורגיה, כיהן  כפרופסור בכיר באוניברסיטת בולוניה ונודע כחוקר טבע מצוין.

קיימות כמה גרסאות שונות לאופן שבו גילה גלווני את התופעה שבזכותה התפרסם שמו. הראשונה גורסת כי בשנת 1786 גלווני או אחד מעוזריו עסקו בניתוח צפרדע כחלק ממחקר אנטומי, בזמן שמכונה כזו או אחרת הפיקה ניצוצות בצדו האחר של החדר, או שסופת ברקים השתוללה בחוץ. כשנגעה הסכין בעצב חשוף בגופת הצפרדע, התכווצו שרירי הרגליים שלה כאילו חזרה לחיים. על פי גרסה אחרת, גלווני תלה את רגלי הצפרדע ממעקה ברזל, והבחין בהתכווצויות המתרחשות כשברק האיר את השמיים. גירסה שלישית מספרת כי לא מדובר באירוע בודד, אלא בסדרת ניסויים על פני מספר שנים. אין תיעוד מהימן של התגלית – אם כי כולם מסכימים שצפרדע הייתה מעורבת בעניין.

גלווני הבחין מיד בקשר שבין הניצוץ החשמלי או הברק לבין תנועת הצפרדע. הוא חקר את התופעה באופן יסודי במשך מספר שנים ובדק כיצד שרירים נוספים מגיבים למגע של חומרים מוליכי חשמל וחומרים מבודדים. לבסוף הצליח לשחזר את התכווצויות השרירים באופן אמין גם ללא צורך בסופות ברקים. הוא נטל שתי רצועות מתכות – אבץ וכסף – והצמיד אותן זו לזו כך שיצרו קשת עגולה. אם קצה אחד של הקשת נגע בעצב החשוף בעמוד השדרה של הצפרדע, והקצה השני בשריר – הרגל קיפצה מיד. מדוע גורם מגע הקשת המתכתית להתכווצות בשרירי הצפרדע? ההסבר שהציע גלווני היה מבוסס על מתקן חשמלי בשם 'צנצנת ליידן', אשר הומצא כמה עשרות שנים קודם לכן.

חשמל סטטי הוא תופעה מוכרת ונפוצה למדי. למשל, אם נלטף חתול פרוותי ביום קיץ שרבי ואז ניגע בעצם מתכתי כמו דלת המכונית – ייתכן מאד שנחוש בניצוץ חשמלי מהיר וכואב. מדוע? בזמן הליטוף עוברים אלקטרונים, נושאי מטען חשמלי, מהפרווה אל הגוף ומצטברים בו. מגע במתכת המוליכה מאפשר לאלקטרונים  'מסלול מילוט' מהגוף והמטען העודף נפרק אל המתכת. כיוון שכל האלקטרונים נעים אל המתכת פחות או יותר באותו הרגע, נוצר זרם חשמלי חזק וקצר בין הגוף והמתכת, שבא לידי ביטוי כניצוץ.

החשמל הסטטי היה מוכר כבר לפני למעלה מאלפיים שנה, ביוון העתיקה, אך רק במאה ה-17 החלו ניסיונות להפיק אותו באופן מכני. הראשון לעשות כן היה הגרמני אוטו פון גריק (Guericke), אשר בסביבות שנת 1660 בנה מכונה ובמרכזה כדור מסתובב עשוי מגפרית מוצקה. כאשר שפשף גריק בידיו החשופות בכדור המסתובב, הגפרית נטענה בחשמל סטטי רב אשר יצר ניצוץ מרשים. ממציאים רבים שכללו את הרעיון המקורי של גריק-המרת אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית- ויצרו מכונות שהפיקו כמויות גדולות עוד יותר של חשמל סטטי. הבעיה כעת הייתה למצוא דרך לאגור את החשמל הנוצר כדי שאפשר יהיה לנצל אותו מאוחר יותר, ולא רק באותו הרגע בו הופק. הפתרון לבעיה זו נתגלה על ידי שני ממציאים, כמעט בו זמנית, בשנת 1745.

צנצנת ליידן

פרופ' פיטר ואן מושנברוק (Musschenbroek) היה מדען הולנדי שלימד ועבד באוניברסיטת ליידן. הדיעה הרווחת באותה התקופה הייתה כי החשמל הוא סוג של נוזל בלתי נראה הזורם במתכת- וואן מושנברוק החליט לנסות ולאגור אותו בתוך צנצנת מלאה במים. הוא וסטודנט שלו חיברו צנצנת זכוכית כזו למכונת חשמל סטטי למשך מספר דקות, ואז אחז הסטודנט בחוט המתכת כדי לשלוף אותו מתוך הצנצנת. ברגע שנגע בחוט, קיבל שוק חשמלי חזק. ואן מושנברוק הבין שעלה על משהו מעניין, וביצע את הניסוי שוב: הפעם הוא היה זה שנגע בחוט.

נדרשו לו יומיים תמימים כדי להתאושש מההלם החשמלי שחטף, אך כשקם ממיטתו מיהר לכתוב על תגליתו לעמיתיו בצרפת. משם התפשטה השמועה על כלי הקיבול לחשמל סטטי לכל רחבי אירופה, והוא זכה לשם 'צנצנת ליידן'- על שמה של האוניברסיטה בה פעל פרופ' ואן מושנברוק. כאמור, ממציא נוסף- הגרמני גיאורג פון קלייסט (Kleist)- גילה את אותה התופעה, ואפילו הקדים את ההולנדי בכמה חודשים- אך לרוע מזלו לא היו לו מספיק קשרים בעולם המדעי ושמו נותר אלמוני למדי.

בתוך זמן קצר גילו חוקרים אחרים כי אין צורך למלא את הצנצנת במים כדי שתוכל לאגור חשמל: מספיק לצפות את דפנותיה הפנימיות והחיצוניות ביריעות מתכת דקות. יריעת המתכת הפנימית מחוברת אל מוט ברזל הבוקע החוצה דרך פתח הצנצנת. מבנה השכבות הזה – מתכת, זכוכית, מתכת – יוצר תופעה המכונה 'קיבוליות'. מבלי להכנס לפרטים, נאמר רק שהאנרגיה החשמלית בצנצנת אצורה בשדה החשמלי שנוצר בין שתי יריעות המתכת, כשהזכוכית היא החומר המבודד ששומר ששתי המתכות לא יגעו זו בזו. אם נוגעים במוט הפנימי, החשמל הסטטי האגור בצנצנת ייפרק מתוכה כניצוץ מהיר.

צנצנת ליידן הייתה כלי חשוב למחקר המדעי בחשמל לאורך המאות ה-17 וה-18,  במיוחד לאחר שנתגלה כי ניתן לחבר כמה צנצנות זו לזו כדי לאגור אפילו כמויות גדולות יותר של חשמל סטטי. בנג'מין פרנקלין, המדען המפורסם שהיה גם אחד מאבותיה המייסדים של ארצות הברית, העניק לשרשרת צנצנות ליידן את השם Battery, 'סוללה', כיוון שאלו הזכירו לו סוללות תותחים.

צנצנות ליידן היו גם סוג של אטרקציה בקרב הציבור הרחב, ורבים ביקשו לחוש על גופם את התופעה המשונה של 'הלם חשמלי'. המפורסמות ביותר היו הדגמות שבהן עמדו עשרות ואף מאות אנשים בשורה, כשהם אוחזים ידיים- הראשון בשורה היה נוגע בצנצנת ליידן, וכל השורה הייתה מתחשמלת ומזנקת לאוויר כאיש אחד. ז'ול ורן, סופר המדע הבדיוני, תיאר בספרו 'עשרים אלף מיל מתחת למים' אקדח דימיוני אשר יורה כדורי זכוכית טעונים בחשמל- למעשה, צנצנות ליידן זעירות- אשר בפגיעתן מחשמלות את קורבנן למוות: מעין אב טיפוס לאקדח הטייזר החשמלי של ימינו.

צנצנת ליידן היוותה את ההשראה להסבר שנתן לוג'יאי גלווני לתנועת שרירי הצפרדע בניסוי שלו. מוחה של הצפרדע, שיער גלווני, מייצר נוזל חשמלי אשר זורם בתוך מערכת העצבים ומצטבר בשרירים באותו האופן שבו אוגרת צנצנת ליידן חשמל סטטי. מגע הסכין או הקשת העגולה מאפשר למטען האגור בשריר להתפרק, בדומה לניצוץ שנוצר כשפורקים את המטען האגור בצנצנת.

בשנת 1791 פירסם גלוואני את תגליתו ותוצאות מחקריו, וכמעט בבת אחת הפך להיות שיחת היום בקרב החוקרים האירופים. חקר החשמל היה באותה התקופה התחום ה'לוהט' ביותר של המחקר המדעי, ומאמרו של גלוואני עורר התרגשות עזה בקרב המדענים. אם גלווני צודק בהסבריו לגבי התופעה שגילה, הרי שמדובר בסוג חדש לגמרי של חשמל – 'חשמל ביולוגי' או 'חשמל חייתי' המופק על ידי יצורים חיים, בניגוד לחשמל סטטי המופק באמצעות חיכוך. נוסף, על כך, הייתה זו הפעם הראשונה שבה מעורבת פעולה אנושית ישירה – מגע של מתכת בעצב החשוף – בתופעה חשמלית אצל בעל חיים. זו הייתה גם הפעם הראשונה שנחשף קשר ישיר בין חשמל לתנועת השרירים: עד אז, היו מי ששיערו שתנועת השרירים היא תוצאה של תנועת נוזלים או של אוויר דחוס בתוך הגוף.

בתוך חודשים ספורים שחזרו חוקרים רבים את ניסויו של גוולני ואיששו אותם. רופאים החלו מנסים טיפולים חדשניים המבוססים על חשמול כנגד שיתוק או שרירים תפוסים. שמו של לואיג'י גלווני התפרסם בכל רחבי היבשת, אפילו מעבר לגבולות הקהילה המדעית. למשל, כשכתבה מארי שלי את ספרה המפורסם 'פרנקנשטיין' ב-1816, מחקריו של גלווני העניקו לה השראה לגבי האופן שבו ניתן לעורר גופים מתים לחיים- כמו הצפרדע על שולחן הניתוחים.

אלסנדרו וולטה

אחד המדענים הראשונים ששמעו על מחקריו של גלווני היה אלסנדרו וולטה (Volta), אף הוא איטלקי. וולטה נולד ב-1745 למשפחת אצולה שירדה מנכסיה בעקבות מותו של אבי המשפחה. כל יתר אחיו של וולטה הצטרפו לכנסייה, אך הוא פיתח סקרנות עזה לגבי כל מה שקשור במדע בכלל ובחשמל בפרט, ופנה ללימודים אקדמיים. וולטה זכה להצלחה רבה ושמו הלך לפניו בכל אירופה: הוא גילה את גז המתאן, המציא מנורות גז בעלות הצתה חשמלית וכמה מתקנים ומכשירי ניסוי חדשים.

וולטה וגלווני התכתבו באופן קבוע, וגלווני חשף בפני וולטה את מחקריו עוד בטרם פרסם את מאמרו באופן רשמי. בתחילה היה וולטה ספקן בעניין מחקריו של עמיתו. וולטה הפיסיקאי העריך את גלווני באופן אישי, אבל חשב שלרופאים – שהרי גלווני הגיע מעולם האנטומיה והכירורגיה – אין הכשרה וידע בסיסי טוב מספיק בחשמל בכדי לערוך מחקרים מקיפים בתחום. אך כששחזר וולטה במו ידיו את הצלחתו של גלווני, התחלפה הספקנות בהתלהבות חסרת מעצורים. הוא השקיע את כל מרצו בחקר התופעה החדשה, וערך ניסויים על עשרות בעלי חיים מסוגים שונים. "זה מאד משעשע," כתב וולטה, "לגרום לצרצר בלי ראש לצרצר…".

אם כן, קיומו של הקשר בין חשמל לרקמות ביולוגיות כבר לא היה מוטל בספק, אך מניסוי לניסוי החל וולטה מטיל ספק בהסבר שנתן גלוואני לתופעה. גלווני, כזכור, האמין ש'נוזל חשמלי' זורם בעצביו של בעל החיים או במילים אחרות, שמדובר בחשמל ייחודי למערכות ביולוגיות. וולטה חשד שמקור הזרם החשמלי שהקפיץ את שרירי הצפרדע דווקא חיצוני – דהיינו, הצפרדע אינה מייצרת חשמל כי אם רק מוליכה אותו, באופן שאינו שונה מהותית מהאופן שבו חוט מתכת מוליך זרם חשמלי. מגע הסכין בעצב החשוף 'הזריק' בדרך כלשהי זרם חשמלי דרך העצב ואל השריר, ולא פרק מטען חשמלי שהיה אצור בהם.

וולטה היה מדען מכובד ובעל משקל בקרב עמיתיו לא פחות מגלווני, ועל כן כשפרסם וולטה את דעותיו ב-1792, נחצה עולם המדע האירופי לשני מחנות. מצד אחד היו ה'אנלימליסטים', תומכי גלווני, שהאמינו שיצורים חיים מייצרים 'חשמל חייתי' פנימי. מולם נצבו ה'מטליסטים', שצדדו בוולטה: הם ראו בחשמל תופעה פיזיקלית טהורה, ושהחשמל החייתי הוא רק גלגול או מופע חדש ובלתי מוכר שלה. מדענים משני המחנות התנצחו ביניהם באינספור ויכוחים ודיונים פומביים, כתבו ספרים ופרסמו מאמרים כדי להוכיח את צדקתם. לאף אחד מהם, עם זאת, לא הייתה דרך להפריך את דעתו של המחנה השני ולהזימה.

וולטה החליט להתמקד בקשת העגולה שבה השתמש גלווני כדי לעורר את שרירי הצפרדע, הקשת אשר הורכבה משתי מתכות שונות, אבץ וכסף. האם ייתכן, שאל וולטה את עצמו, כי המתכות הן אלה שיוצרות את החשמל? וולטה בחן מתכות שונות והצמיד אותן זו לזו בכל דרך אפשרית כדי לבחון אם ניתן להפיק מהן זרם חשמלי. כדי למדוד את המתחים והזרמים החלשים שבהם דובר, היה על וולטה לשכלל את כלי מדידה ולהגביר את רגישותם באופן ניכר. בשנת 1794 נשאו מאמציו של וולטה פרי. הוא גילה שאם מניחים בד ספוג במי-מלח או חומצה חלשה בין דסקות דקות עשויות כסף ואבץ, מתקבל זרם חשמלי חלש. במילים אחרות, וולטה הוכיח שהוא מסוגל לייצר חשמל בעזרת שתי מתכות שונות מבלי שהצפרדע תהיה מעורבת בעניין. זו לא הייתה הוכחה ניצחת לכך שאין 'חשמל ביולוגי', אך הניסוי המוצלח בהחלט החליש את עצמת טיעוניהם של תומכי גלווני.

וולטה פרסם את תגליתו בשנת 1797, אך לגלווני היו באותה התקופה צרות חמורות יותר על ראשו. שנה קודם לכן, ב-1796, כבש נפוליאון בונפרטה את צפון איטליה והקים בה כמה מדינות-חסות חדשות. הנהלת אוניברסיטת בולוניה, כעת תחת הכיבוש הצרפתי, דרשה מכל המרצים לחתום על הצהרת נאמנות למדינת החסות הצרפתית. גלווני הפטריוט סירב לחתום, סולק מהאוניברסיטה ועד מהרה נקלע לקשיים כלכליים חמורים. עמיתיו הפצירו בממשלה להשיב לגלווני את מעמדו, כראוי למי שחשף תגלית כה חשובה ומהותית. מאמציהם נשאו פרי וב-1798 הסכימה הממשלה להעניק לגלווני משרת פרופסור באוניברסיטה – אך היה זה מאוחר מדי, ולואיג'י גלווני הלך לעולמו באותה השנה, עוד בטרם מומשה ההבטחה. וולטה לא סבל מאותם הקשיים, ואפילו להפך. גם הוא לא אהב במיוחד את הכיבוש הצרפתי, אבל היה פרגמטי מספיק כדי לחתום על מסמך הנאמנות ולהמשיך בעבודתו ללא הפרעה. זאת ועוד, נפוליאון עצמו העריך מאוד את מחקריו של וולטה, ואף נכח באופן אישי בכמה מהרצאותיו. בתנאים נוחים אלה הצליח וולטה לשכלל את תגליתו ולהפוך אותה לאחת ההמצאות החשובות בתולדות האנושות, ושבזכותה אנו זוכרים אותו עד היום.

ערמה וולטאית

מה מתרחש שכמצמידים שתי מתכות כמו אבץ וכסף, וביניהן בד ספוג בחומצה? כיצד נוצר הזרם החשמלי שבו הבחין וולטה?

בתחילה, כל אטום באבץ ובכסף מכיל מספר זהה של אלקטרונים ופרוטונים. החומצה ממיסה את האבץ, ואטומים של המתכת משתחררים אל הנוזל. מאחוריהם משאירים האטומים העוזבים שני אלקטרונים חופשיים הנותרים 'כלואים' בתוך גוש האבץ העיקרי. במקביל, מעברו השני של הבד הספוג, אטומי מימן בתוך החומצה "גונבים" שני אלקטרונים מאטומי הכסף: אטומי המימן והאלקטרונים הגנובים עוזבים את החומצה כגז, ובגוש הכסף נוצר מחסור באלקטרונים. האלקטרונים העודפים באבץ מבקשים לעבור אל הכסף ובכך לאזן את חוסר השיוויון – אך החומצה אינה מאפשרת להם לעשות כן ולכן כל עוד אין מגע ישיר בין האבץ והכסף, מצב זה נשמר כמות שהוא. אך אם נחבר חוט מוליך בין שתי המתכות, האלקטרונים ימהרו לעזוב את האבץ ולנוע לעבר הכסף – או במילים אחרות, ייווצר זרם חשמלי. את הזרם הזה ניתן לנצל כמקור אנרגיה – למשל, להאיר נורה, לחמם סלילי להט בתנור, או לכווץ את שריריה של צפרדע.

לתהליך הכימי שגילה וולטה שתי תכונות שהופכות אותו לשימושי במידה יוצאת מהכלל. ראשית, הפרש המתחים שנוצר בין שתי המתכות הוא הפרש מצטבר: אם עורמים יחידות חוזרות של אותו סידור זו על גבי זו – דהיינו: אבץ, בד, כסף, אבץ, בד, כסף וכן הלאה – ניתן ליצור זרם חשמלי חזק יותר. וולטה הצמיד ארבעים ואף חמישים דסקות זו לזו בערימה אנכית גדולה, כמעין 'רב קומות', והתוצאה הייתה זרם חשמלי חזק מספיק כדי להעניק למי שנגע בחוט המוליך שוק חשמלי משמעותי, כמו זה של הצלופח. סידור זה של דסקות נתן להמצאתו של וולטה את שמה: 'ערמה וולטאית', Voltaic Pile. שנית, הזרם שהפיקה הערימה הוולטאית היה זרם מתמשך ורציף לאורך זמן. היה זה שיפור משמעותי על פני הניצוץ המהיר והרגעי שהפיקה צנצנת ליידן. הדבר דומה במקצת להבדל שבין פיצוץ חומר נפץ ומדורת גחלים: שניהם מפיקים חום, אבל קל יותר לעשות מנגל על מדורה. באותו האופן, הזרם המבוקר והרציף שהפיקה הערימה הוולטאית היה נוח יותר לעבודה שימושית. במילים אחרות, ולווטה המציא את הסוללה.

אמנם הערמה הוולטאית לא הייתה מושלמת – החומצה דלפה לעתים קרובות מהרווח שבין הדסקות ואף פלטה גז מימן דליק – אך על אף חסרונות אלה הצליחה לחולל מהפכה אדירה בתחומי מדע והנדסה רבים. וולטה פרסם את המצאתו בשנת 1800, ובתוך שנים ספורות בלבד הצליחו כימאים כגון האנגלי האמפרי דיווי לערום מאות ואף אלפי דסקות זו על זו כדי להפיק זרמי חשמל חזקים במיוחד. בעזרת זרמים אלה הצליחו לפרק מים למימן וחמצן ולחשוף את דבר קיומם של יסודות רבים שלא היו מוכרים עד אז, כמו מגנזיום, סידן ובורון. הסוללה אפשרה בפעם הראשונה לתכנן מכונות שיהיו מונעות בחשמל באופן רציף, ולחקור תופעות חשמליות בצורה מדויקת ומבוקרת יותר מאי פעם.

המצאת הסוללה זיכתה את אלסנדרו וולטה בפרסים ואותות כבוד רבים, והפכה אותו לאחד המדענים המפורסמים של דורו. אך על אף שהצלחתו של וולטה דחקה את תיאוריית 'החשמל החייתי' של גלווני וסייעה להפריך אותה, ועל אף שגלווני עצמו כבר לא היה בין החיים – וולטה לא ניצל את ההזדמנות כדי להתנקם ביריבו המנוח. ההפך הוא הנכון. גם כשהיה גלווני בחיים, הוויכוח בין שני המדענים האיטלקיים אף פעם לא התדרדר לפסים אישיים, ושניהם הקפידו לשמור זה על כבודו של זה. למעשה, וולטה הוא זה שטבע את המונח 'גלווניזם' כשמה של תופעת התכווצות שריר בעקבות עירור חשמלי, כמחוות כבוד ליריבו המושבע.

וולטה הלך לעולמו בשנת 1827, ושמו מונצח כיום ביחידה המציינת את עצמת המתח החשמלי, ה'וולט'. אם כן, מה שהחל כוויכוח אקדמי לוהט בניסיון להסביר תנועה קופצנית ברגלה של צפרדע, סייע בסופו של דבר לפתוח עידן חדש של קדמה טכנולוגית שאת תוצאותיו אנו רואים סביבנו כיום. אז בפעם הבאה שאתם קונים ספר מתנה לתינוק חדש, תוודאו שפרט לאריה, הפיל והזברה – יש בו גם תמונה של צפרדע קטנה וירוקה. אחרי הכל, גם היא הייתה שם, עם וולטה וגלווני – אבל אף אחד לא נתן לה קרדיט. זה המינימום שאנחנו יכולים לעשות בשבילה..


יצירות אשר הושמעו במסגרת הפרק:

http://soundcloud.com/mgl/unknown

http://soundcloud.com/jonrhunt/for-r-budd-dwyer

http://www.youtube.com/watch?v=LV3uI-ntMEU

מקורות ומידע נוסף:

http://electrochem.cwru.edu/encycl/art-v01-volta.htm

http://dhst.wetpaint.com/page/The+Volta-Galvani+Debate.

http://ppp.unipv.it/Collana/Pages/Libri/Saggi/NuovaVoltiana_PDF/quattro.pdf

http://www.es.flinders.edu.au/~mattom/science+society/lectures/illustrations/lecture21/volta.html

http://www.todaysengineer.org/2004/Apr/history.asp

http://home.cc.umanitoba.ca/~stinner/stinner/pdfs/2007-alessandro.pdf

http://www.newadvent.org/cathen/06371c.htm

http://en.wikisource.org/wiki/1911_Encyclop%C3%A6dia_Britannica/Galvani,_Luigi

http://books.google.co.il/books?id=uwgNAtqSHuQC&lpg=PA49&dq=luigi%20galvani&pg=PA58#v=onepage&q=luigi%20galvani&f=false

http://www.hp-gramatke.net/history/english/page4000.htm

http://books.google.co.il/books?id=gjQAAAAAYAAJ&pg=PA299&dq=leyden+jar&hl=en&sa=X&ei=1osaUaGqCfL74QTQt4GoBQ&redir_esc=y#v=onepage&q=leyden%20jar&f=false

http://books.google.co.il/books?id=7ukOAAAAYAAJ&pg=PA5&dq=leyden+jar+history&hl=en&sa=X&ei=gYwaUfrxDIzptQb67oG4CQ&redir_esc=y#v=onepage&q=leyden%20jar%20history&f=false

http://www.lorentz.leidenuniv.nl/history/fles/fles.html

[עושים היסטוריה] 122: צופן מתוחכם, או ג'יבריש מוחלט? על כתב-יד וויניץ'

הפודקאסט עושים היסטוריה

מזה כמאה שנים מתעתע ספר עתיק יומין בקריפטוגרפים ובהיסטוריונים המנסים לחשוף את צפונותיו. מי אתה, כתב-יד וויניץ'? להאזנה לפרק

צופן מתוחכם, או ג'יבריש מוחלט? על כתב-יד וויניץ'

כתב: רן לוי

כעשרים קילומטרים דרום-מזרחית לרומא, על גבעה רמה, שוכן ארמון איטלקי עתיק בשם 'וילה מונדרגון' (Mondragone). הארמון נבנה במאה ה-15 ושימש במקור כמעון הקיץ של האפיפיור, אך בתחילת המאה העשרים היה משכנם של היישועים: מסדר השייך לכנסייה הקתולית. חמש מאות השנים שחלפו נתנו את אותותיהם על המבנה והוא היה זקוק לשיפוץ. כדי לממן את העבודות החליטו אנשי הכנסייה למכור כמה מאוצרותיהם. בשנת 1912 הם הזמינו סוחר עתיקות אמריקני ממוצא פולני בשם ווילפריד וויניץ' (Voynich) אל הווילה, והוא יצא משם כשבאמתחתו כשלושים כתבי יד וספרים בני מאות שנים.

אחד מאותם כתבי יד עורר את סקרנותו של וויניץ' במיוחד: ספר בן 240 עמודים שעל פי סגנונו ועיצובו נראה כי מקורו בימי הביניים. וויניץ' הכיר היכרות מעמיקה את הכתבים העתיקים מתקופה זו, אך לא הצליח לזהות את השפה שבה נכתב הספר: האותיות המסוגננות לא דמו לאף שפה אירופית שהכיר. על אף שליישועים לא היה מושג בעניין מקור כתב היד ומחברו, לוויניץ' הייתה תחושת בטן שמדובר כאן בכתב יד בלתי שגרתי, שעשוי להתגלות כבעל חשיבות רבה.

כתב יד וויניץ'

על אף שהשפה בה נכתב הספר הייתה, כאמור, בלתי מובנת – הכיל כתב היד גם לא מעט איורים צבעוניים שמהם ניתן היה לנחש את תוכנו, ובפרט לזהות חלוקה לפרקים העוסקים בנושאים שונים. למשל, איורים של צמחים ופרחים בפרק שעוסק, כנראה, בבוטניקה. פרק נוסף כולל איורים של גרמי שמיים ומערכות כוכבים, ומכאן הסיק וויניץ' שהוא קשור באסטרונומיה. שני פרקים נוספים עוסקים, כנראה בביולוגיה וברוקחות. פרק חמישי אינו מכיל ציורים אלא רק פסקאות בודדות – אולי מתכונים לתרופות או שיקויים.

רק כשחזר וויניץ' לארצו ובחן את כתב היד לעומק, הבחין בפעם הראשונה במכתב שהיה מצורף לדפיו הראשונים של הספר. על המכתב היה חתום מלומד גרמני בשם ג'ון מרקוס מרסי (Marci), שהיה רקטור אוניברסיטת פראג באמצע המאה השבע עשרה. מכתב זה נתן לוויניץ' הצצה ראשונית אל עברו של כתב היד המסתורי, והיה הראשון בשרשרת תגליות שבדיעבד רק העמיקו את המסתורין עוד יותר.

 אתנסיוס קירשר

מכתבו של מרסי היה ממוען לאתנסיוס קירשר (Kirsher). קירשר היה אחד מגדולי המלומדים באירופה באותם התקופה. הוא היה פרופסור למתמטיקה ברומא, אך תחומי העניין שלו היו נרחבים והקיפו אינספור נושאים שונים – ממגנטיות, דרך הרי געש, אלכימיה ועד לרפואה. קירשר התכתב עם מאות מדענים ואנשי דת מכל אירופה, ופרסם ספרים רבים בתחומים שאותם חקר. בפרט נחשב קירשר למומחה בתחום השפות העתיקות, וזו הייתה הסיבה לפנייתו של מרסי.

"אדוני הנכבד,
אני שולח אליך ספר זה, שניתן לי על ידי חבר טוב, כיוון שאני משוכנע כי אתה היחיד שתהיה מסוגל לקרוא אותו. בעליו הקודמים של הספר כבר פנה אליך בעניין זה, אחרי שהקדיש מאמצים רבים בניסיון לפצח את סודותיו – מאמצים שנפסקו רק כשהלך לעולמו. קבל נא את ספר זה כתשורה ממני, כאות לידידותינו העזה, ופרוץ את סורגיו. הדוק' רפאל, יועץ למלך בוהמיה, סיפר לי שהספר היה שייך בעבר לקיסר רודולף השני, שרכש אותו תמורת 600 דוקאטים. הוא [הקיסר] האמין כי המחבר הוא רוג'ר בייקון האנגלי. אני איני בטוח בכך, ושואל בעצתך.

עומד לפקודתך,
ג'ון מרקוס מרסי,
פראג, ה-19 באוגוסט, 1666."

אין אנו יודעים בוודאות אם אכן קיבל קירשר את הספר לידיו, אך סביר להניח שכך היה. קירשר אסף כתבי יד, ספרים, בעלי חיים ועוד חפצים אקזוטיים רבים, וכתב היד של וויניץ' נתגלה לצד ספרים נוספים שידוע בוודאות שהיו ברשותו. סביר להניח שלאחר מותו של קירשר התגלגלה הספרייה שלו לידי היישועים, והם שמרו עליה במשך מאות שנים.

קירשר, על אף כשרונותיו, לא הצליח לפענח את השפה המסתורית שבה נכתב כתב היד – או אם הצליח, מעולם לא סיפר על כך לאיש. המכתב הוכיח לוויניץ' שהמסתורין שאפף את הספר העתיק הוא בן כמה מאות שנים לפחות. הטענה שהספר נקנה על ידי הקיסר רודולוף השני הייתה סבירה מאוד. אמנם הסכום שבו נקב מרסי, 600 דוקטים, היה סכום נכבד מאוד – שווה ערך לכמה עשרות אלפי דולרים בימינו – אך רודולף היה ידוע כחובב מיסטיקה מושבע שהרבה לרכוש ספרי מדע, רפואה ואלכימיה ושילם תמורתם כסף רב. לרוע מזלם של המוכרים, רודולף היה קיסר האימפריה הרומית הקדושה במאה ה-16, תקופה שבה הממלכה כבר לא הייתה אימפריה, לא רומית וממש לא קדושה… לקיסר לא היה הרבה כסף בארנק, ובמקרים רבים המוכרים נאלצו להמתין שנים רבות עד שגבו את התשלום.

רוג'ר בייקון

אזכור שמו של רוג'ר בייקון עורר בוויניץ' התרגשות גדולה. בייקון (Bacon) היה נזיר אנגלי בן המאה ה-13 שנחשב לאחת הדמויות ה חשובות בהיסטוריה של המדע: הוא היה מבין הראשונים שתמך ברעיון של מחקרים המבוססים על ניסויים מעשיים, בניגוד לחיפוש תשובות בספרי הקודש או בכתבי פילוסופים יווניים קדומים. בייקון עסק באלכימיה ובאופטיקה: מחקריו האפיקורסיים עוררו עליו את זעם אנשי תקופתו, והוא אף נכנס לכלא בעקבותיהם. לבייקון הייתה, אם כן, סיבה טובה להסתיר את עבודתו ולכתוב ספר בשפת קוד שרק מלומדים אחרים יוכלו להבין. וויניץ' ידע שכתב יד בלתי ידוע של רוג'ר בייקון יהיה שווה מאות אלפי, אם לא מיליוני דולרים.

וויניץ' ערך עבודת מחקר מאומצת על כתב היד בניסיון להוכיח שמדובר בחיבור של בייקון, אך נכשל כישלון חרוץ. לא רק שהאותיות שבהן נכתב הספר לא דמו לשום שפה אנושית מוכרת, אפילו האיורים לא סיפקו תשובות כלשהן. וויניץ' קיווה שאם יוכל לזהות את הצמחים והכוכבים המופיעים באיורים, יוכל להיעזר במידע זה כמעין 'אבן רוזטה'. הוא ישווה את שמותיהם המופיעים בכתב היד לשמות הלטיניים המוכרים, וכך יוכל לתרגם את הטקסט כולו. אבל הצמחים שהופיעו באיורים לא התאימו לשום צמח מוכר: למעשה, נראה היה שמדובר בשילובים של חלקי צמחים שונים – גבעול מצמח ראשון, עלים משני ופרחים משלישי. גם מרבית הכוכבים לא היו ניתנים לזיהוי. וויניץ' פנה לחוקרים ולהיסטוריונים רבים כדי שיעזרו לו לפענח את החידה אך ללא הועיל, לאף אחד מהם לא היה שמץ של מושג מהיכן להתחיל. התעלומה המסתורית הזו לא רק שתסכלה את וויניץ' ברמה האינטלקטואלית, היא גם מנעה ממנו למכור את הספר: לא היה מי שמוכן לשלם אלפים רבים של דולרים עבור כתב יד אלמוני לחלוטין.

התגלית של ניובולד

בשנת 1919 אירעה סוף סוף פריצת הדרך המיוחלת. ויליאם ניובולד (Newbold), פרופסור לפילוסופיה מאוניברסיטת פנסילווניה שבארצות הברית, הכריז כי הצליח לפצח את החידה.

לא כל כתב היד של וויניץ' נכתב באותיות משונות ולא מוכרות. הדף האחרון בספר אינו מכיל איורים, אלא רק משפט אחד בודד – באותיות שנראות, בצורתן החיצונית, לטיניות או לטיניות למחצה. המילים עצמן נראות כחסרות פשר, אך ניובולד ניחש שמדובר בהסוואה: הוא השמיט מהמשפט כמה אותיות שנראו בעיניו כמיותרות, וקיבל משפט בלטינית שניתן לתרגם אותו ל"הוא שנתן לי שערים רבים". אם מניחים שהשערים המדוברים הם שערים לידע חבוי, ייתכן ויש בתרגום של ניובולד היגיון מסוים.

זאת ועוד, ניובולד טען כי כתב היד הוא צופן מסוג 'מיקרוגרפיה': דהיינו, האותיות המשונות הן בעצם צירוף של אותיות זעירות יותר שניתן לפענח אותן רק אם מתבוננים בכתב דרך זכוכית מגדלת. נוסף על כך, הכיתוב מוצפן גם בשיכול אותיות – אנגרמה, בלעז: כל שתיים או שלוש אותיות זעירות מתחלפות במקומן. שיכול אותיות הייתה דרך מקובלת להצפין מסרים בימי הביניים.

ניובולד תרגם את הטקסט על פי שיטתו, והכריז כי אכן מדובר בספר של רוג'ר בייקון. על פי תרגומו של ניובולד, בייקון חשף בספר כי הצליח לבנות מיקרוסקופ והבחין בתאים זעירים של יצורים חיים, וכי הצליח גם לבנות טלסקופ להבחין בגרמי שמיים חדשים, כמו גלקסיית אנדרומדה. ככל הידוע לנו היום הטלסקופ והמיקרוסקופ הומצאו רק מאות שנים לאחר מכן, כך שאם תרגומו של ניובולד נכון – בייקון היה גאון שהקדים את זמנו יותר מכפי שמישהו העז לשער עד כה.

ביקורת נוקבת

אך מיד לאחר שפרסם ניובולד את מסקנותיו, החלו חוקרים רבים להטיח בו ביקורת נוקבת. למשל, היו מדענים שפיקפקו באותיות הזעירות שראה ניובולד דרך זכוכית המגדלת שלו, וטענו שמדובר בלא יותר מאשר סדקים זעירים בנייר העתיק ובדיו המתפורר. הביקורת הקטלנית ביותר נגד ניובולד הייתה כנגד פרשנותו לשיכול האותיות: ניובולד סידר את האותיות מחדש פחות או יותר לפי ראות עיניו, ללא שום שיטה או חוקיות מוסדרת. מי מבטיח שדווקא הסידור שבחר ניובולד, מתוך אלפי שיכולי האותיות האפשריים, הוא התרגום הנכון? רבים האמינו שניובולד הונה את עצמו בכך שבחר בשיכולי אותיות שהתאימו להשערה שבייקון הוא המחבר. הביקורת הנוקבת הזו גרמה לכך שתרגומו של ניובולד נדחה על ידי כמעט כל מי שעסק בחקר כתב היד – וכך חלפו השנים, וכתב יד וויניץ' נותר חסר פשר, ממש כפי שהיה כשנתגלה בשנת 1912.

קריפטוגרפיה

קיימת קבוצה מסוימת של אנשים שנמשכים אל תעלומות כמו כתב יד וויניץ' כמו עש למנורה: הקריפטוגרפים, מפצחי הצפנים. רבים מהם מעידים על עצמם שפיצוח מסרים מוצפנים הוא עבורם יותר מאשר עבודה או מקצוע, כי אתגר אינטלקטואלי אישי. אין פלא שבתוך שנים ספורות מאז שנתגלה, הפך פיצוח כתב יד וויניץ' לאתגר הגדול ביותר בתחום זה.

ויליאם פרידמן נחשב לאחד הקריפטוגרפים הטובים ביותר במאה השנים האחרונות. בימי מלחמת העולם השניה כיהן כמפצח הצפנים הראשי של ארצות הברית, הוביל את אנשיו לפענוח מוצלח וחשוב של שיטות ההצפנה היפניות בזמן המלחמה, ופיצח באופן אישי אלפי צפנים מסוגים שונים. פרידמן הקדיש שנים רבות לחקר כתב יד וויניץ', ולקראת תום מלחמת העולם השנייה אף אסף סביבו קבוצה של קריפטוגרפים בכירים שהחלו בעבודה מרוכזת על כתב היד. לרוע המזל, המלחמה נסתיימה והקבוצה פוזרה לפני שהספיקו החוקרים להתקדם באופן משמעותי, אך פרידמן המשיך לעסוק בעניין שנים רבות נוספות.

ניסיונו העשיר של ויליאם פרידמן לימד אותו שכמעט כל הצפנים חולקים תכונה משותפת בסיסית: הם נוטים להימנע מחזרות על מילים. כל דפוס שחוזר על עצמו בטקסט נותן למפצח הצפנים שביב של מידע חיוני על תוכן המסר המוצפן. למשל, אחת השגיאות המפורסמות של הנאצים במלחמת העולם השניה הייתה שחלק גדול מהמכתבים המוצפנים שלהם החלו במילים 'בוקר טוב', 'אדוני הנכבד' וכדומה – וברגע שהבינו זאת מפצחי הצפנים הבריט ים ידעו מהיכן להתחיל ולפצח את הצופן כולו. כתב יד וויניץ', גילה ויליאם פרידמן, מכיל מילים רבות שחוזרות על עצמן שוב ושוב לאורך הטקסט, עובדה שמצביעה על האפשרות שלא מדובר בטקסט מוצפן, אלא בשפה אנושית זרה. כיוון שאף שפה מוכרת אחת לא התאימה לה, פרידמן שיער שאולי מדובר בשפה מלאכותית: שפה מומצאת, בדומה לאספרנטו, למשל.

ניתוחים סטטיסטיים ותובנות מעניינות

עם עליית המחשבים האלקטרונים, נפתח עידן חד ואפשרויות חדשות בחקר כתב היד וויניץ'. הקריפטוגרפים מצאו דרכים לנצל את כוח עיבוד המחשב כדי להפעיל על הטקסט ניתוחים סטטיסטיים מתקדמים, וחשפו כמה תובנות מעניינות.

למשל, רוב המילים בכתב יד וויניץ' מכילות חמש עד שש אותיות: כמעט ואין בו מילים קצרות או ארוכות יותר. זהו מאפיין שאינו מתאים לשפות אנושיות 'טבעיות', שאינן מומצאות: שפות טבעיות נוטות להיות עשירות יותר במילים קצרות וארוכות, ומכאן שעובדה זו תואמת את השערתו של פרידמן. נוסף על כך, במקרים רבים בטקסט מילה כלשהי חוזרת על עצמה ארבע ואפילו חמש פעמים ברצף: זו תכונה נדירה מאד בשפות טבעיות, שבהן ניתן למצוא לרוב לא יותר משתי חזרות רצופות על אותה המילה- כמו 'סוף סוף' או 'יום יום'.

מאידך, האנליזה הסטטיסטית העלתה גם לא מעט מאפיינים של כתב היד שדווקא כן תומכים בהשערה שמדובר בשפה אנושית טבעית אך לא מוכרת. למשל, אחת משיטות הפענוח הותיקות היא ניתוח תדירות הופעתן של אותיות בתוך הטקסט- דהיינו, כמה פעמים מופיעה על אות. לכל שפה יש תדירות אותיות אופיינית משלה, מעין 'טביעת אצבע' ייחודית. בטקסט עברי ממוצע, לדוגמא, האות השכיחה ביותר היא י', אשר מהווה מעט יותר מעשרה אחוזים מסך כל האותיות. האות הנדירה ביותר היא ץ', שמופיעה בשכיחות של רק 0.14%. בשפות קרובות זו לזו, כמו שפות לטיניות, ישנו גם דימיון בין תדירות האותיות. הטקסט בכתב יד וויניץ' מכיל כעשרים אותיות, ושכיחות הופעתן בטקסט דומה מאד ל'טביעות האצבעות' של שפות אירופאיות אחרות- כך שאולי בכל זאת מדובר בהצפנה של שפה קיימת.

מאפיין מוכר נוסף הוא מושג בשם 'אנטרופיה של השפה', שמציין כמה כאוס יש בטקסט. אנטרופיה נמוכה משמעה שקל לנחש מה תהיה האות הבאה בטקסט. למשל, אם הטקסט הנתון הוא 'אבגדהוזח'- קל לנחש כי האותיות מסודרות לפי סדר האלפבית, וכי האות הבאה תהיה ט'. מכאן, שהאנטרופיה- או מידת הכאוס בטקסט- אפסית. אנטרופיה גבוהה, להבדיל, פירושה שהטקסט הוא ג'יבריש מוחלט ואקראי, ואי אפשר לנחש מה תהיה האות הבאה בשום צורה. שוב, לשפות טבעיות שונות ישנן אנטרופיות יחודיות שניתן להשוותן זו לזו. האנליזה הסטטיסטית הראתה לחוקרים שהאנטרופיה של השפה המסתורית בכתב היד דומה למדי לאנטרופיה של שפות טבעיות אחרות, כמו אנגלית.

חוק זיפף

מאפיין נוסף של שפות הוא חוק המכונה 'חוק זיפף' (Zipf), על שמו של הבלשן ג'ורג' זיפף שהציע אותו בשנות השלושים של המאה העשרים.

בכל שפה יש מילים שמופיעות בשכיחות גבוהה יותר מאחרות: למשל, המילים 'And' ו-'The' באנגלית שכיחות הרבה יותר מהמילה ‘Unbelievable’. זיפף הבחין כי שכיחות המילים בשפה – מספר הפעמים שמילה מסוימת מופיעה בטקסט ממוצע – דועכת בצורה סדורה וצפויה: המילה הנפוצה ביותר מופיעה פי שניים יותר פעמים מהמילה הנפוצה השנייה בשפה, וכן הלאה. זו הבחנה אמפירית, דהיינו- מבוססת על תצפיות בפועל, ואין לה הסבר תיאורטי מושלם. מעניין לציין כי תופעות שנראות לא קשורות כלל לבלשנות מצייתו תגם הן לחוק זיפף, כמו למשל גודלן של ערים באזור גיאוגרפי תחום.

בכל אופן, בדיקה של כתב היד מראה ששכיחות המילים המופיעות בו עוקבת בדיוק מרשים אחר חוק זיפף, ותדירות המילים בה דומה לזו של שפות טבעיות אירופאיות רבות. קשה לדמיין שמחבר הטקסט הצליח להמציא שפה מלאכותית שמצייתת לחוק זיפף- מאות שנים לפני שנתגלה…

אם כן, גם הניתוחים הסטטיסטיים המתוחכמים מותירים אותנו מבולבלים: זו יכולה להיות שפה טבעית, שפה מומצאת, או צופן מתוחכם. הבלבול גבר עוד יותר בשנת 1976, כשחוקר שניתח את הטקסט גילה שמדובר למעשה בשתי שפות שונות, או אולי שני ניבים של אותה שפה, המופיעים בערבוביה באותו הספר.

זיוף מתוחכם?

לאור כל הרמזים הסותרים והמבלבלים, אין פלא שלכל אורך הדרך, מאז נתגלה כתב היד, עמדה מעליו עננה שחורה: החשד שמא מדובר בלא יותר מאשר זיוף מתוחכם: גי'בריש חסר משמעות, זרוע ברמזים מתסכלים ומבלבלים במכוון. לווילפריד וויניץ', סוחר העתיקות שגילה את הספר המסתורי, היו הידע והכלים ליצור את הזיוף אם היה מעוניין בכך – ובהתחשב במחיר שעלול היה לקבל על ספר חדש ולא ידוע של רוג'ר בייקון, היה גם את המניע לעשות זאת.

ווילפריד וויניץ' הלך לעולמו בשנת 1930. אלמנתו מכרה את הספר לסוחר עתיקות אחר אך החשד לזיוף מנע גם ממנו את האפשרות למכור את הספר ברווח, והוא נאלץ לבסוף לתרום את כתב היד לאוניברסיטת ייל האמריקנית, שם הוא שוכן עד עצם היום הזה.

החשדות מתפוגגים

להפתעת רבים, החשדות נגד וויניץ' התפוגגו לחלוטין בתחילת שנות האלפיים. היסטוריון שסקר מכתבים שכתב אתנסיוס קירשר, המלומד שאליו נשלח כתב היד במאה ה-17, גילה ביניהם מכתב ששלח אליו אלכימאי בשם ג'ורגיוס ברסקיוס. במכתבו מספר ברסקיוס לקירשר על כתב יד מסתורי שהתגלגל לידיו, וביקש את עזרתו בפיצוח השפה המסתורית שבה נכתב. תגלית זו, שנעשתה באופן בלתי תלוי לחלוטין לכתב היד עצמו, שכנעה את החוקרים באותנטיות של הספר: ברסקיוס, מסתבר, הוא הוא החבר הקרוב שהוריש למרסי, רקטור אוניברסיטת פראג, את כתב היד, שאותו שלח מרסי מאוחר יותר לקירשר. זאת ועוד, תארוך דפי הספר באמצעות פחמן 14, טכניקת תארוך ותיקה ואמינה, העלה שהדפים הודפסו בתחילת המאה ה-15. עובדה זו פוסלת את האפשרות שרוג'ר בייקון, שחי במאה ה-13, הוא מחבר הספר, אבל מוכיחה שמדובר ביצירה עתיקה מאוד.

בהעדר תשובות מספקות לגבי מקורו ותוכנו של כתב יד וויניץ', צמחו תיאוריות רבות ומגוונות לגביו. היו ששיערו שמדובר בניסיון לתרגם את השפה הסינית לכתיב אירופאי, או אולי מדובר בספר קדוש של כתב סודית. אולי מדובר ביצירה של ליאונדרו דה-וינצ'י, או מסר סמוי של חייזרים… אף אחד לא יודע. בשנים האחרונות הולכת ומתחזקת בקרב החוקרים הסברה שאולי מדובר בכל זאת בזיוף: תרמית מתוחכמת בת מאות שנים. קריפטוגרף בשם גורדון ראג (Rugg) הראה בשנת 2004 כיצד ניתן ליצור טקסט ג'יבריש בעל מאפיינים דומים לזה של כתב היד בכלים שהיו זמינים למלומדים במאה ה-15.

אדוארד קלי וג'ון די

יש אפילו חשוד אפשרי: מיסטיקן בן המאה ה-16 בשם אדוארד קלי. קלי היה עוזרו הצמוד של ג'ון די – מתמטיקאי ואסטרולוג מפורסם מאוד, ומלומד בכיר בחצר המלכה האנגלית אליזבת הראשונה. קלי טען שהוא מסוגל לתקשר עם מלאכים בשפה מיוחדת שאותה כינה 'חנוכית'. הוא וג'ון די אפילו ביקרו בפראג, עירו של הקיסר רודולף השני, בשנת 1586. לא מן הנמנע שהם אלו שמכרו לו את כתב היד המפוברק תמורת רווח נאה של 600 דוקאטים.

אך גם העדויות העקיפות והנסיבתיות האלה לא מצליחות להסיר לחלוטין את הספק שמא מדובר בכל זאת בטקסט מוצפן בעל משמעות ותוכן. אחרי הכל, אם אכן מדובר בתרמית – מדוע התאמץ כל כך הרמאי ליצור טקסט מזויף ברמת מורכבות כה גבוהה, עד שאף זיוף מוכר אחר מתקופה זו בהיסטוריה אינו מתקרב אליה? לבני תקופתו של הנוכל הפוטנציאלי לא היו הכלים הסטטיסטיים המתוחכמים שיש לנו היום, ולא הייתה להם דרך לבצע אנליזה כה מעמיקה של הטקסט. גם זיוף ברמה נחותה יותר היה מצליח, קרוב לוודאי, לעבור כל בדיקה ומבחן שבני המאה ה-17 היו מסוגלים להעמיד מולו. זיוף כמו מתוחכם דומה לבניית רובוט משוכלל כדי לגרש ציפורים, בזמן שדחליל לבוש סמרטוטים היה עושה אותה העבודה…

מאה שנים חלפו מאז ניגב ווילפריד וויניץ' את האבק לראשונה מעל כריכת כתב היד שלו – ואיננו קרובים יותר היום לפיצוח החידה מאשר היינו אז. מי יודע אם אי פעם נצליח לפצח אותה. מצד אחר, המשפט האחרון של פרמה – אולי החידה המתמטית הגדולה ביותר בכל הזמנים – החזיקה מעמד יותר משלוש מאות שנה עד שנכנעה לבסוף בשנות התשעים של המאה העשרים. כל עוד יש מי שחידת כתב היד בוערת במוחם, אין סיבה להרים ידיים.


קרא עוד בנושאים דומים:

אודות:

ספריו של רן:

[עושים היסטוריה] 17: איך נתקשר עם חיים תבוניים אחרים ביקום?

הפודקאסט עושים היסטוריה

מאז שהרמנו מבטנו לשמיים, תהו בני האדם אם ישנם עוד יצורים אינטיליגנטים מסביבנו. היו מי שהלכו צעד אחד קדימה, וניסו למצוא דרכים לתקשר עם אותם היצורים. מי רצה לשרטט את משפט פיתגורס בערבות סיביר? למה ביקש משורר צרפתי לשגר 'קרני מוות' אל המאדימים? האם שיגרו המדענים של נאס"א 'תמונות 'גסות' לחלל עם פיוניר 10?


רשימת תפוצה בדואר האלקטרוניאפליקציית עושים היסטוריה (אנדרואיד) | פייסבוק | טוויטר
דף הבית של התכנית | iTunes | RSS Link

איך נתקשר עם חיים תבוניים אחרים ביקום?

כתב: רן לוי

אם נשאל מדען מן השורה אם הוא מאמין בחייזרים, סביר להניח שהתשובה תהיה שלילית. הממסד המדעי שולל, כנראה שבצדק, את האפשרות שיצורים מהחלל החיצון מבקרים בכדור הארץ וזאת ממגוון רחב מאוד של סיבות. אחת הסיבות, למשל, היא שהמרחקים בין כוכבי השבת בחלל הם עצומים. אפילו לאור עצמו נדרשות עשרות ומאות שנים כדי לעבור אותם.

אבל אם תשאלו מדען קצת יותר נבון אם הוא מאמין בחייזרים- יש סיכוי סביר מאוד שהוא יענה בחיוב. זאת אומרת- הוא מאמין באפשרות קיומם של חייזרים, אבל הוא לא מאמין שהם ביקרו אותנו עדיין. ההבחנה הזו, למרות שמקריאה ראשונה נדמה שהיא מלאכותית למדי, היא למעשה חשובה מאוד. היקום הוא רחב ידיים ועצום מעל ומעבר לכל מה שאנחנו, בני האדם, יכולים לתפוס. ישנם כל כך הרבה כוכבים בחלל, עד שקשה להאמין שמאורע כלשהו- כמו היווצרות חיים- שהתרחש ביקום בזמן מסוים, התרחש בו פעם אחת בלבד.

משוואת דרייק

אחת מהמשוואות המתמטיות המפורסמות ביותר בתחום החיפוש אחר חיים תבוניים בחלל היא משוואת דרייק, על שם פרופ' פרנק דרייק, האסטרונום שהגה אותה. אני לא אכנס כאן לפרטים הטכניים של המשוואה, אבל אני רוצה להתייחס אליה לרגע כמו אל מטחנת בשר. מצד אחד של המשוואה, מכניסים כל מיני נתונים לגבי הגלקסיה שלנו: למשל, כמה כוכבים חדשים נוצרים בגלקסיה בכל שנה ולכמה מהכוכבים הללו יש כוכבי לכת שמקיפים אותם, כפי שכדור הארץ מקיף את השמש. מכניסים למטחנה הזו נתונים נוספים, כגון האחוז היחסי מתוך כוכבי הלכת הללו שבו מתקיימים תנאים מתאימים להתפתחות חיים כלשהם בשלב זה או אחר, וכמה זמן עשויה להתקיים ציוויליזציה מתקדמת- כזו שיכולה בכלל לתקשר עם יצורים תבוניים אחרים- לפני שהיא משמידה את עצמה או מושמדת על ידי אסון חיצוני.

מהצד השני של המכונה יוצאת קציצת הבשר. הקציצה, במקרה שלנו, היא מספר התרבויות המתקדמות שקיימות בכל רגע נתון בגלקסיה שלנו. נשמע פשוט, לא? מכניסים מספרים למשוואה, מקבלים מספר. המציאות היא קצת יותר מורכבת, לצערנו.

כמו במטחנת בשר אמיתית, צריך להיות זהירים מאוד כשמתחילים להכניס אצבעות ולגעת בכל המרכיבים הללו, אחרת אתה לא ממש יכול להיות בטוח שמה שיוצא מהצד השני ראוי למאכל אדם אם אתה לא בענף המזון המהיר. מתצפיות אסטרונומיות המדענים משוכנעים למדי ששישה כוכבים חדשים נוצרים בכל שנה בגלקסיה, אבל כאן בערך נגמרת ההסכמה. לכמה מכוכבי השבת הללו יש כוכבי לכת מסביבם? אף אחד לא יודע להגיד בוודאות. מהו אחוז כוכבי הלכת בהם יתפתחו חיים בסופו של דבר? כל מספר יהיה בסך הכל ניחוש, מכיוון שאנחנו מכירים רק כוכב לכת אחד שהתפתחו עליו חיים. כל הנתונים הללו במשוואת דרייק הם כל כך נזילים ולא מעוגנים בתצפיות, עד שהמספרים שיוצאים מצידה השני נעים בין עשר תרבויות מתקדמות בגלקסיה אם אתה מדען אופטימיסט במיוחד, למשהו שקרוב מאוד לאפס אם אתה מדען שנוטה לראות הכל בשחור. בהתאם לבחירה של הנתונים במשוואת דרייק, אנחנו עשויים לחיות ביקום שהוא שוקק חיים כמו בר של חייזרים בסרט של מלחמת הכוכבים, או יקום שבו אנחנו יכולים להמשיך לדבר אל הלאמפה, כי אף אחד לא ישמע אותנו לעולם.

לצורך הפרק הזה, הבה נצא מתוך נקודת הנחה שישנם יצורים אינטליגנטיים אחרים ביקום- אחרת אין לי על מה לכתוב עוד אלפיים ומשהו מילים.

המתמטיקה כשפה האוניברסלית

אז אם ישנם מסביבנו חייזרים חכמים מספיק כדי שאפשר יהיה לתקשר איתם- איך בדיוק נעשה את זה? אנחנו אולי לא מודעים לכך בחיי היום יום שלנו, אבל התקשורת שלנו עם אנשים אחרים נסמכת על המוני סימנים מוסכמים, רמזים, תנועות גוף והבעות פנים שבלעדיהם קשה, קשה מאוד להבין אחד את השני. אני, באופן אישי, בתור מהנדס אלקטרוניקה בחברה שעסקיה חובקים עולם, מוצא את עצמי מנסה לתקשר עם מהנדסים ממדינות אחרות- וזה ממש ממש קשה, במיוחד דרך הטלפון שם אי אפשר אפילו לנחש את הבעות הפנים של הצד השני בשיחה.

השאלה הזו הטרידה מאז ומתמיד את המדענים שעסקו בחיפוש אחר חיים תבוניים ביקום. הם הבינו שלא מספיק למצוא מישהו לדבר איתו בחלל החיצון- צריך גם לדעת איך לדבר איתו, אחרת כל מה שנקבל יהיו רק שתיקות מביכות.

המתמטיקה הייתה מאז ומעולם הפתרון הראשי והראשוני לבעיית התקשורת. יש המון הגיון ברעיון שהמתמטיקה היא השפה המשותפת הבסיסית ביותר בינינו לבין כל גזע חייזרי נבון אחר ביקום.

ישנו קונסנזוס מוחלט בקרב המדענים של כדור הארץ שידע מתמטי הוא תנאי הכרחי ממש לכל התפתחות טכנולוגית בכל ענף ובכל תחום של המדע, כאן או על כוכב לכת אחר. "המתמטיקה היא השפה של הטבע", אומרת הקלישאה המפורסמת- ובצדק. הדרך היחידה לתאר תופעות בטבע, בין אם את הפשוטות ביותר ובין אם את המורכבות ביותר- היא באמצעות המתמטיקה. אתה יכול לקחת, למשל, כדורסל ולזרוק אותו לכיוון הטבעת- ואם אתה שחור, אתה אפילו יכול לקלוע- אבל אין שום דרך לתאר במדויק את המסלול שעושה הכדור מהיד שלך ועד לסל מבלי להכנס לנוסחאות ומשוואות. זה פשוט לא עובד בשום צורה אחרת.

למתמטיקה יש, כמובן, שפה משלה. אינטרגלים, חזקות, סוגריים, שורשים- חובה להכיר את הסימונים המקובלים במתמטיקה, אחרת בלתי אפשרי לעקוב אחר התיאורים. אפילו המספרים נכתבים באופן שונה משפה לשפה, למרות שאם יש משהו אחד שלמדתי בטכניון מוקדם מאוד זה שאם יש על הלוח מספרים זה לא שיעור במתמטיקה, זה שיעור בפיסיקה. במתמטיקה אמיתית יש רק אותיות, ומתמטיקאים אמיתיים משתמשים רק באותיות יווניות גם כשאפשר לכתוב סתם X ו- Y.

אבל למרות שהסימונים משתנים משפה לשפה, העקרונות המתמטיים הבסיסיים שמאחוריהם לא משתנים לעולם, ואת חוסר השינוי הזה ניתן, אולי, לנצל כדי לתקשר עם יצורים תבוניים אחרים.

משפט פתגורס מהירח

במאה התשע עשרה, למשל, הכלי האסטרונומי הנפוץ ביותר היה הטלסקופ, ובאופן טבעי הניחו המדענים שאם ישנם יצורים אינטליגנטיים על הירח או על מאדים, גם הם חוקרים את כדור הארץ באמצעות טלסקופים. כדי לסמן לאנשי הירח שעל כדור הארץ ישנה תרבות מתקדמת, הציע מישהו לשרטט בערבות סיביר רחבות הידיים והשוממות את משפט פיתגורס, על פני קילומטרים רבים, כדי שניתן יהיה להבחין בו מהחלל.

משפט פיתגורס, נזכיר, הוא אחד המשפטים הבסיסיים ביותר בגאומטרייה וכולנו למדנו אותו בחטיבת הביניים: במשולש ישר זווית (משולש שאחת מהזוויות שלו שווה לתשעים מעלות), אורך צלע אחת בריבוע ועוד אורך הצלע השניה בריבוע, שווה לאורך היתר של המשולש בריבוע (היתר הוא הצלע הארוכה ביותר במשולש, זו שנמצאת מול הזווית הישרה). בתור נוסחא מתמטית נכתב המשפט כ-X²+Y²=Z². משפט פיתגורס הוא אחד מהתובנות הבסיסיות ביותר לגבי הדרך שבה מתנהל היקום והוא חשוב לא רק לגבי הגיאומטריה אלא גם לתחומים אחרים של המתמטיקה, כמו חשבון טריגנומטרי, מספרים אי-רציונליים ועוד כל מיני קללות שכאלה. ברור לגמרי שכל חייזר שמעז לקרוא לעצמו חייזר מתורבת חייב להכיר את משפט פיתגורס.

אבל לכתוב את משפט פיתגורס סתם כך בערבות סיביר לא יעזור לכלום. אם נכתוב X²+Y²=Z² בגדול, לא רק החייזרים לא יבינו את כוונתנו: אפילו מלומדים סינים לא יבינו אותנו, שהרי אצלם אין X ואין Y.

הפתרון, אם כן, הוא לשרטט את העיקרון הבסיסי מאחורי המשפט, ולא את המשפט עצמו. במקרה הזה, הפיתרון הוא לצייר משולש ישר זווית ענקי- נאמר, על ידי נטיעת אלפי עצים בצורה המתאימה, ואז לצייר על כל צלע של המשולש ריבוע, כך שהצלע של המשולש היא אחת מצלעות הריבוע. נקבל שלושה ריבועים על שלוש צלעות המשולש. העיקרון שמאחורי השרטוט הוא שעל פי משפט פיתגורס, סכום השטחים של שני הריבועים הקטנים בשרטוט יהיה תמיד שווה לשטחו של הריבוע הגדול. זה נכון תמיד, בכל שפה. מי שיראה את הצורות הללו מהחלל, יבין מייד שהן לא מקריות- אלא שיש כאן ניסיון להסביר את משפט פיתגורס בלי להשתמש באותיות ובמילים.

הרעיון הזה, של ציור המשולשים והריבועים הצמודים, אגב, מיוחס למתמטיקאי קארל פרידריך גאוס, אחד מגדולי המתמטיקאים בכל הזמנים, אם כי לא ידוע לי על הוכחות לכך. הרעיון הזה גם לא מומש בפועל בסיביר או באף מקום אחר בעולם. רעיון דומה שהועלה בערך באותה התקופה היה לחפור שוחות ארוכות ורחבות במדבר סהרה, למלא אותם בנוזל דליק ולהצית אותן- וכך ליצור אותיות או ציורים דומים שיהיו נראים גם בלילה. גם הרעיון הזה, כמו קודמו, לא יצא אל הפועל.

ככל ששוכללו הטלסקופים, היה ברור שעל הירח (או לפחות על הצד הנראה שלו) אין ישובים של תרבויות מתקדמות, וכנראה שהוא נטול חיים. תשומת הלב עברה, באופן טבעי, אל כוכבי הלכת הקרובים ביותר אלינו- נוגה ומאדים. תצפיות ממושכות על נוגה העלו את העובדה שהוא מכוסה תמידית בשכבה בלתי חדירה של עננים. מכיוון שכך, לא סביר היה להניח שיצורים תבוניים שם, אם ישנם, פתחו יכולת אסטרונומית מתקדמת…

התקפה על מאדים

מאדים, לעומת זאת, הראה פוטנציאל מבטיח. הוא נחשב לכוכב לכת מבוגר יותר מכדור הארץ ולכן הסיכוי שחיים תבוניים הספיקו להתפתח עליו היה גבוה יותר. גם התעלות הארוכות שנתגלו עליו בשלהי המאה התשע עשרה נטעו את התחושה שכדאי להתמקד בו במסגרת הניסיונות לחפש חיים מחוץ לכדור הארץ ולתקשר עימם. הממציא הצרפתי שארל קרו (Cros), שהיה ידוע גם כמשורר מוכשר, שמע בשנת 1869 כי נקודות אור מסתוריות ניצפו על כוכב הלכת האדום. הוא השתכנע שהנקודות הללו, שהיו לאמיתו של דבר החזרים של קרני שמש מעננים גבוהים באטמוספירה של מאדים, הם בעצם סימנים המעידים על תרבות מתקדמת כלשהי. הוא ניסה לשכנע את הממשלה הצרפתית לבנות מראה ענקית שתאפשר לו לרכז את קרני השמש ולכוון אותם אל מאדים, שם יצרוב סימנים גדולים על החול. לא ברור אם הוא ניסה לתכנן את המראה הזו בפועל, או מה עשויה להיות ההשפעה של מתקפה ב'קרני מוות' מצידו של כדור הארץ על היחסים הדיפלומטיים עם אנשי המאדים המופתעים, אבל הממשלה הצרפתית לא הביעה התעניינות רבה מדי ברעיון זה.

אם כן, שאלת התקשורת בין הכוכבים המשיכה להטריד את מנוחתם של המדענים, שחיפשו דרכים יעילות יותר לממש אותה. האקדמיה הצרפתית למדעים הכריזה בשנת 1900 על פרס של מאה אלף פרנקים (סכום לא מבוטל) למי שימצא, בתוך עשר שנים, שיטה יעילה להעביר מסרים אל כוכב אחר ולקבל מסרים בחזרה. מעניין לציין שהפרס לא חל על תקשורת עם יצורים מהמאדים- הדעה הרווחת באותה התקופה הייתה שזה קל מדי. עשר שנים חלפו, אבל איש לא הצליח לעמוד בתנאי התחרות ולזכות בפרס.

אבל בעיות קשות הן, לשמחתנו, רק זרז לפתרונות מעניינים ולמחקר בכיוונים לא שגרתיים.

לתקשר באמצעות מחשב

בשנת 1960 הציע ד"ר האנס פרידנטל שפה מלאכותית בשם 'לינקוס' (צירוף של המילים הלטיניות 'לינגואה קוסמיקה', שפה קוסמית) שתוכננה כך שתאפשר לשתי ציוויליזציות שאין ביניהן שום רקע משותף, להבין אחת את השניה. הרעיונות שהעלה מבוססות על מחקר של מתמטיקאי אחר מתחילת שנות החמישים, והוא פיתח אותן לכדי תיאוריה שלמה יותר.

ד"ר פרידנטל הבין ששפה היא מושג כללי מאוד שעשוי להכיל הרבה מעבר למילים, האותיות והציורים שאנחנו בני האדם משתמשים בהם. דבורים, למשל, נעזרות בריחות כדי להסביר לדבורים אחרות איפה נמצאים הפרחים הטובים וזיקיות מחליפות צבעים כדי להעביר לזיקיות אחרות…את מה שמעניין זיקיות, מה שזה לא יהיה.

השפה שהמציא פרידנטל דומה מאוד ברמה העקרונית לשפות אחרות שהמציאו בני האדם כדי לתקשר עם עוד ישות זרה שאין לה הרבה במשותף איתנו- המחשב. לינקוס מזכירה במובנים רבים שפת תכנות, והיא מתבססת על קידוד בינארי של מידע (זאת אומרת, אפסים ואחדים במקום אותיות) והעברה של רעיונות באמצעות פעולות מתמטיות כמו חיבור וחיסור. השימוש בקידוד בינארי נעשה מכיוון שזה הקידוד הבסיסי ביותר שבאמצעותו ניתן לתאר מושגים מתמטיים או מושגים בכלל. זה כמו לאמר 'יש' ו'אין' או 'שחור' ו'לבן' בצירופים שונים כדי לתאר אות מסוימת או צליל כלשהו, שהרי לא נוכל לעשות זאת אם יש לנו רק שחור או רק לבן. כמו במקרה של משפט פיתגורס, שוב אנו נוכחים שהמתמטיקה היא השפה המשותפת הבסיסית ביותר.

נכון לעכשיו, לינקוס היא בגדר תרגיל תיאורטי בלבד. לא נעשה בה שימוש במציאות מכיוון שבמרוצת השנים הועלו כמה רעיונות מוצלחים לא פחות. עם זאת, לינקוס הצמיחה בעקבותיה כמה מחקרים ורעיונות מעניינים שפיתחו ושיכללו אותה, כמו גם תחום מחקר מעניין ולא כל כך מוכר שנקרא 'אנטי-קריפטוגרפיה'. אם קריפטוגרפיה מטרתה לפתח שיטות להסתיר את התוכן שעובר בתוך זרם של מידע, 'אנטי-קריפטוגרפיה' מבקשת לעשות בדיוק את ההפך: ליצור את ההצגה הכי פשוטה והכי ברורה של מידע, כדי שכולם (בין אם זה מחשב או חייזר) יוכלו להבין את התוכן בקלות.

הרעיון המסקרן ביותר, לדעתי, ששורשיו מקורם בלינקוס, הוא תקשורת אלגוריתמית.

הרעיון בתקשורת אלגוריתמית הוא פשוט למדי, על אף השם המרשים: לשלוח אל החייזרים תוכנת מחשב. התוכנה עצמה תישלח באמצעות גלי רדיו, כמובן, תוך שימוש בעקרונות שפת לינקוס, אבל מהרגע שיבינו הח'ברה בצד השני של הקו שמדובר בתוכנת מחשב (דהיינו, אלגוריתם), הכל נעשה פשוט יותר. הם לא צריכים להבין את התוכנה, אלא רק צריכים לבנות מחשב פשוט שיודע להריץ את התוכנה, ולראות מה קורה. התוכנה שנעביר להם יכולה להיות, למשל, איזשהו סוג של בינה מלאכותית שיכולה ללמוד בעצמה את שפת החייזרים ואז להסביר להם- בשפה שלהם- על כדור הארץ, על בני האדם וכמה שאנחנו נפלאים, חכמים וכדומה. דוגמא לתוכנה שכזו היא ה- CosmicOS, תוכנית מחשב שיוצרת סביבה של מציאות מדומה פשוטה אך יעילה, שבה יכולים החייזרים להתנסות באינטרקציה עם בני אדם מדומים וללמוד מתגובותיהם.

התקשורת האלגוריתמית יוצאת מתוך נקודת הנחה, כמובן, שהחייזרים יהיו מתוחכמים מספיק כדי לבנות מחשב שיהיה מסוגל להריץ בהצלחה תוכנה שנכתבה כאן על כדור הארץ. זו נשמעת הנחה אופטימית מאוד, במיוחד לאור העובדה שמערכת ההפעלה כאן, על המחשב שלי, לא תמיד מסוגלת להריץ תוכנות שנכתבו על כדור הארץ. בכל זאת, יש לנו יסוד סביר להניח שאם הצליחו החייזרים לקלוט את השדר מכדור הארץ מלכתחילה, הרי שהם מבינים בטכנולוגיה של גלי רדיו ואסטרונומיה. מכאן ועד לטכנולוגיה של מחשב הדרך לא ארוכה במיוחד.

כשאני רוצה לתאר למישהו איך היה הטיול בנפאל, לדוגמא, אני לא אתחיל לשטוח בפניו שעות של סיפורים: אני אראה לו אלבום תמונות. לפעמים, זו הדרך הפשוטה והקלה ביותר להעביר את המסר- במיוחד כשאין לך הרבה זמן לתכנונים ארוכים.

הלוחות של פיוניר

זה גם היה המצב בפניו עמד המדען קארל סאגאן, בתחילת שנות השבעים. ד"ר קארל סייגן, שהלך לעולמו לפני כעשר שנים, היה קרוב לוודאי האסטרונום המפורסם ביותר בארצות הברית באותה התקופה. הוא הירבה להרצות בפני קהל ולכתוב ספרים מוצלחים ביותר על אסטרונומיה בכלל ומדע בפרט, והיה גורם רב השפעה בסוכנות החלל האמריקאית.

בשנת 1972 עמדו להמריא מכדור הארץ החלליות פיוניר עשר ואחותה פיוניר אחת עשרה. מטרתן הראשונית הייתה חקר כוכבי הלכת הענקיים שמעבר לחגורת האסטרואידים, דהיינו צדק ושבתאי. הן גם תוכננו להיות העצמים הראשונים מעשי ידי אדם שיעזבו את גבולות מערכת השמש ויצאו לחלל הבין הכוכבי.

פיוניר עשר ואחת עשרה רחוקות מלהיות שירות שליחים זריז להעברת הודעות בין הכוכבים. גם בהערכות האופטימיות ביותר יחלפו מאות אלפי שנים, אולי מיליוני שנים, עד שהחלליות יחלפו בקרבת איזה שהוא כוכב, ומי יודע מה ישאר מהן עד אז.

בכל זאת, כשפנו אליו שניים מעמיתיו של ד"ר סייגן והציעו לו לצרף מסר כלשהו מכדור הארץ לחלליות, הוא התלהב מהרעיון מייד. בסופו של דבר, אין מה להפסיד מצירוף של 'כרטיס ברכה', אם תרצו, לחלליות. לכל הפחות, אם ימצאו יצורים תבוניים בחלל את החלליות ביום מן הימים הם, לפחות, ידעו שהם לא לבד.

הבעיה הייתה שנאס"א הסכימה לתת לו רק שלושה שבועות להכין את המסר הבין כוכבי, כדי שיהיה מוכן בזמן לשיגור החללית הראשונה, פיוניר 10.

סייגן, יחד עם ד"ר פרנק דרייק- ההוא ממשוואת דרייק אותה הזכרתי קודם לכן – החליטו ליצור מסר חזותי, תמונה וסמלים, אשר ייחרטו על לוח עשוי אלומיניום וזהב. השניים גיבשו את הרעיונות ואישתו של סייגן, לינדה, שירטטה אותם בפועל.

המסר שביקשו סאגאן ודרייק להעביר היה פשוט למדי: מהיכן יצאה החללית למסעה, לפני כמה זמן, ואיך נראים היצורים ששיגרו אותה למסעה.

כדי להעביר מושגים כמו מרחק וזמן, צריך קודם כל להגדיר יחידות בעלות משמעות. גם כאן, על כדור הארץ, אנחנו קודם כל מגדירים מה זה 'מטר' ולאחר מכן סופרים מרחקים ביחידות של מטר, קילו-מטר או סנטי-מטר. המטר, במקרה הזה, מוגדר כמרחק שעוברת קרן אור בואקום בכך וכך חלקיקי השניה.

סייגן ודרייק מצאו דרך מעניינת כדי להגדיר עבור החייזרים יחידות בסיסיות של זמן ומרחק. היסוד מימן הוא היסוד הנפוץ ביותר ביקום. לאלקטרון שמקיף את הגרעין באטום המימן יש תכונה בשם 'ספין': זה לא משנה לצורך העניין שלנו מה זה בדיוק 'ספין' (לא, זה לא קשור לתדמית וליחסי הציבור של האלקטרון). מה שחשוב הוא שספין יכול להיות בכיוון למעלה או למטה, ובאטום המימן הספין של האלקטרון משתנה 1420 מיליוני פעמים בשניה- או בשפה הטכנית המקובלת, בתדר של 1420 מגהרץ. עכשיו, כשיש לנו תדר, יש לנו גם יחידת זמן: הרץ, מחזור אחד בכל שניה.

מה שעוד יותר יפה בפתרון של סאגאן ודרייק הוא שאפשר להרוג כאן שתי ציפורים במכה אחת. אם יש לנו תדר, יש לנו אורך גל. אורך גל ותדר הם גדלים משלימים: אורך הגל הוא אחד חלקי התדר. במקרה הזה, אורך הגל הוא עשרים ואחד סנטימטר. אורך, סנטימטר: הנה קיבלנו יחידת מרחק.

שרטוט סכימתי של אטום המימן מעביר את הנתון הזה, בהנחה הסבירה שהיצורים התבוניים מכירים את המימן, מבינים מה זה ספין ומה זה תדר.

כעת, כשיחידות הזמן והמרחק הוגדרו, כיצד ניתן להסביר מהיכן ומתי עזבה החללית את נקודת מוצאה? למזלנו, מפוזרים ביקום "מגדלורים טבעיים"- פולסארים. הפולסארים הם כוכבים קטנים ודחוסים המסתובבים סביב צירם במהירות גבוהה ותוך כדי כך פולטים קרני רדיו צרות מאוד. עם כל סיבוב, קרני הרדיו שוטפות אותנו לזמן קצר, כך שאנחנו מקבלים פולסים של רדיו- מכאן השם פולסאר.

קצב הסיבוב של רוב הפולסארים הוא יציב למדי, משתנה רק לאורך מיליוני שנים וגם אז בקצב ידוע וקבוע. השרטוט על לוח האלומיניום והזהב מראה, ביחידות הזמן והמרחק שהגדרנו מקודם, את מיקומם של ארבעה עשר פולסארים ביחס לכדור הארץ, ואת קצב הפולסים שלהם. היצורים שיניחו את המחושים שלהם על החללית יוכלו להבין מכך, אם הם מכירים לפחות כמה מתוך ארבעה עשר הפולאסרים, היכן כדור הארץ נמצא עפ"י המרחק היחסי של כל אחד מהפולסארים מכדור הארץ ומתי שוגרו פיוניר עשר ופיוניר אחת עשרה לחלל עפ"י קצב הפולסים שלהם, שהרי רק בנקודת זמן אחת התרחש צירוף של ארבע עשרה תדירויות שונות של הפולסארים.

ערום בחלל

הצגת דמויותיהם של בני כדור הארץ היא, לכאורה, הבעיה הפשוטה ביותר: פשוט מציירים גבר ואישה, וזהו פחות או יותר. אבל דווקא כאן ניתקלו המדענים בבעיות בלתי צפויות.

בהתחלה הראה הציור גבר ואישה כשהם מחזיקים ידיים, כדי להדגיש את הקשר ההדוק בין שתי צורות החיים הללו. אבל אז הבין סאגאן שהחייזרים עשוים שלא להבין כהלכה את המסר ולחשוב שאנחנו יצורים בעלי ארבע רגליים, עם שני ראשים וחלק מרכזי ארוך וצר. לכן הופרדו הגבר והאישה בשרטוט.

ידו הימנית של הגבר מורמת בתנוחה שאני יכול לתאר אותה כתנוחת 'אהלן גבר', תנועה אוניברסלית לחלוטין בהנחה שהיוניברס מכיל רק את כדור הארץ. ברור שחייזרים לא יבינו שהיד המורמת היא ברכה לשלום, אבל סאגאן הסביר שכך הם יוכלו להבין שהגפיים שלנו הן בעלות גמישות מסוימת.

ואז הגיע הבעיה החמורה מכולן: אברי המין. עד כמה שהשאלה כיצד יש לצייר את איברי המין על לוח המסר נשמעת מטופשת, והיא אכן מטופשת כשאתה מבין שיש סיכוי נמוך למדי שחייזר בעוד מיליון שנה יימצא את עצמו מתעורר מינית מתמונה של זוג ערום- הנושא הזה יצר סערה מסוימת בארצות הברית השמרנית והפוריטנית. היו אנשים שביקרו בקול רם את ההחלטה לשלוח לחלל 'תמונות גסות', כאילו צירפו המדענים גיליון של פלייבוי למכשור המדעי של פיוניר. סאגאן עצמו לא היה בטוח לגבי רמת השמרנות בסוכנות החלל האמריקאית, וליתר ביטחון השמיט משרטוט איבר המין של האישה את החריץ הקטן של הפות. בדיעבד, בנאס"א היו ליברלים מספיק ונבונים מספיק כדי להתעלם לגמרי מכל שאלת איברי המין בציורים.

היו גם ביקורות אחרות על המסר שנשלח לחלל עם החלליות. היו כאלה שהיו מודאגים שמה גילוי מיקומו המדויק של כדור הארץ עלול להזמין מתקפה אכזרית בסגנון 'מלחמת העולמות' על כדור הארץ. היו מדענים שטענו שהמסר מורכב מדי ושהחייזרים בכלל לא יבינו אותו. כך או כך, שתי החלליות נושאות איתן את המסר אל הכוכבים, כמעט ארבעים שנה לאחר שיגורן.

למשימה הבאה של נאס"א אל מחוץ לגבולות מערכת השמש, כבר היה מספיק זמן כדי להכין משהו מעט יותר מתוחכם. החלליות ווייג'ר אחת ו- ווייג'ר שתיים עזבו את כדור הארץ בשנת 1977 כשהן נושאות עימן עוד מסר בבקבוק אל האוקיינוס האדיר של החלל, אם תרצו.

הפעם היה זה תקליט מוזהב שהכיל תמונות, מוזיקה והקלטות שמע של דיבורים אנושיים. עטיפת התקליט מכילה ציורים שמסבירים למי שיקבל אותו איך להשמיע אותו באמצעות מתקן דמוי פטפון, וגם את הזמן והמיקום שהופיעו בחלליות פיוניר.

התוכן שניצרב על התקליט נבחר על ידי ועדה של נאס"א, שוב בראשותו של קרל סאגאן. הוא כולל רעשי טבע כמו רוח, רעמים וכדומה, קולות של בעלי חיים וברכות שלום בחמישים וחמש שפות שונות, כולל גם עברית. התמונות גם הן מייצגות, אבל הפעם- בעקבות הביקורת הציבורית מימי פיוניר- ללא תמונות מפורשות של בני אדם עירומים.

גם קטעים מוסיקליים מייצגים צורפו לתקליט, מקטעים קלאסיים של באך, דרך מקצביים שבטיים אפריקאיים וכלה בצ'אק בארי ולואי ארמסטרונג. קרל סאגאן ביקש לצרף לתקליט גם את השיר 'הנה באה השמש' , Here comes the Sun, של הביטלס- אבל למרות שחברי הלהקה דווקא הסכימו ברצון, חברת התקליטים שלהם סירבה לרעיון והוא נגנז. אפשר להבין אותם: אם החייזרים יתחילו להעביר ביניהם עותקים לא חוקיים של השיר, לך תתבע אותם אחרי מיליון שנה.

גם נשיא ארצות הברית דאז, ג'ימי קרטר, צירף כמה משפטים משלו לתקליט- מסר שאני אישית מוצא אותו מרגש במיוחד. הוא אמר: "זו מתנה מעולם קטן ורחוק. מעט מקולותינו, המדע שלנו, התמונות שלנו, המוסיקה שלנו, המחשבות והרגשות שלנו. אנחנו מנסים לשרוד את התקופה זו, כדי שנוכל להגיע גם אל תקופתיכם."

מסר אריסיבו

לשלוח לוחות אלומיניום ותקליטים מזהב לחלל זה שעשוע חביב למדענים, תרגיל תאורטי יפה. אבל אין הרבה סיכויים שהמסרים הללו יניבו תקשורת אמיתית עם תרבויות אחרות, ולדעתי יש סיכוי לא רע שגנבי המתכות כבר מחכים לפיוניר ביציאה משבתאי כדי לפרק אותה לגורמים ולמכור אותה לסינים.

הדרך היחידה ליצור תקשורת כל שהיא בין הכוכבים היא באמצעות גלי הרדיו, שנעים במהירות האור. גם במהירות זו עדיין חולפות שנים ארוכות עד שהודעה מגיעה ליעדה, אבל עשרים או שלושים שנה טובות יותר מחצי מיליון.

כבר הזכרתי קודם לכן מסרים שניתן להעביר באמצעות גלי רדיו, בעיקר מסרים מתמטיים או אלגוריתמים. ניתן גם לשלוח את המסרים החזותיים, כמו אלו שנחרטו על הלוחות של פיוניר, דרך הרדיו: זו מעין פשרה שנועדה למצות את הטוב מכל העולמות.

לא מעט מסרים שכאלה נשלחו לאורך השנים, מין הסתם מכיוון שקל יותר לכוון אנטנה לחלל מאשר לשגר חללית. עם זאת, גם צורת תקשורת זו אינה נטולת מגבלות. כשם שאת 'רדיו תל-אביב' ניתן לקלוט באזור המרכז ולא הרבה מעבר לו, גם אותות הרדיו המשודרים מכדור הארץ לחלל דועכים עם המרחק. כדי להתגבר על הבעיה צריך לשדר בעוצמת הספק אדירה, הרבה מעבר לעוצמת השידור הנדרשת מתחנת רדיו רגילה. ניתן למזער את הבעיה באמצעות שידור המסר באלומה צרה מאוד של גלי רדיו, בדומה לקרן לייזר, כך שהאותות לא יתפזרו לכל הכיוונים. כך ניתן להפחית את עוצמת השידור הנדרשת, אבל אז כבר צריך לכוון את האלומה במדויק לעבר הכוכב אליו רוצים לשדר.

אחת הדוגמאות המפורסמות למסר חזותי שנשלח באמצעות גלי רדיו, היא 'מסר אריסיבו' בשנת 1974. המסר נשלח מטלסקופ הרדיו הגדול אריסיבו שבפורטו-ריקו כחלק מטקס שנערך במקום לציון שדרוג חשוב שעבר הטלסקופ. קשה לומר שמסר אריסיבו הוא ניסיון אמיתי ליצירת תקשורת בין הכוכבים, שכן הוא היה טקסי בעיקרו. המסר נשלח פעם אחת בלבד, והיעד שלו- צביר הכוכבים M13 שמרוחק עשרים וחמש אלף שנות אור מכדור הארץ- נבחר פשוט מכיוון שהוא היה במיקום נוח בשמיים ביום ובשעה של הטקס. בכל זאת, מחשבה רבה הושקעה בהודעה הנשלחת: גם כאן ניתן למצוא ייצוג סימבולי של מספרים, יסודות כימיים חשובים, אפילו את הנוסחאות הכימיות של הדי.אנ.איי וכמובן ציור של דמות אנושית. השידור זכה להתייחסות נרחבת בכלי התקשורת, ובעקבותיו באו עוד כמה וכמה שידורים דומים, שחלקם היו שידור חוזר של מסר אריסיבו בתוספת מסרים נוספים- חזותיים או אחרים.

מה שאולי מבדיל את מסר אריסיבו ממסרים אחרים שנשלחו לחלל, היא שבמקרה הזה אפילו קיבלנו תשובה. התשובה הגיעה בצורת מעגל תבואה. מעגל תבואה הוא כינוי לצורה שנוצרת כאשר משטחים גידולים חקלאיים כמו חיטה, סויה או תירס על פני מטרים רבים ויוצרים דמות או ציור שבדרך כלל ניתן לזיהוי רק מהאוויר. עב"מולוגים מייחסים את המעגלים הללו, שבדרך כלל מופיעים בין לילה באורח מסתורי, לניסיונות של חייזרים ליצור איתנו קשר. המדענים, שהם בדרך כלל קצת יותר ציניים, מייחסים את מעגלי התבואה לבני נוער משועממים ויצירתיים במיוחד ולמעשה ברור שזה ההסבר האמיתי למעגלי התבואה.

בכל זאת, קשה לשכנע את מי שלא רוצה להשתכנע. מעגל התבואה שהופיע בשדה חקלאי באיזור המפשייר בבריטניה היה חגיגה של ממש לעב"מולוגים למיניהם. המסר שהופיע בשדה היה העתק כמעט מושלם של מסר אריסיבו, אבל עם כמה שינויים משמעותיים. במקום ההליקס הכפול, אותו סליל מפותל שבא לציין את צורת הדי.אנ.איי המוכרת לנו, התשובה לאריסיבו מכילה הליקס משולש, ומה שמעניין עוד יותר: את הדמות האנושית בשרטוט מחליפה דמותו המוכרת והאייקונית של החייזר ה'סטנדרטי', זה הנמוך עם הראש הגדול והעיניים המשונות.

לאורך כל הפרק התמקדתי דווקא במסרים שאנחנו, בני כדור הארץ, מנסים לשלוח אל החוצנים באשר הם. אבל מכיוון שציינתי את מעגלי התבואה בתור ניסיון אפשרי לתשובה מצידם של החייזרים, אם כי ניסיון מטופש בעליל וקצת לא ברור מצידה של תרבות שחצתה שנות אור רק כדי להפריע לתירס לגדול בשקט- אני מחויב להזכיר, ולו במעט, ניסיון קצת יותר רציני לקבל מסר אמיתי מהכוכבים.

SETI, ראשי תיבות באנגלית של 'חיפוש אחר תבונה חוץ-ארצית', הוא שמם הכולל של כמה וכמה פרוייקטים שמטרתם לקלוט שידורי רדיו שמקורם בתרבויות חוצניות. המוטיבציה לניסיונות אלה ברורה: אם אנחנו יכולים לשדר אליהם מסרים, אין שום סיבה שהם לא מנסים לשדר אלינו. לא מעט מדינות והמון ארגונים מדעיים השקיעו תקציבים לא קטנים בבניית טלסקופי רדיו שמטרתם לסרוק את השמיים ולברור מתוך הרעש הקבוע שמגיע אלינו מהחלל, מסרים אמיתיים מיצורים חוצניים.

גם כאן, האתגרים הטכניים שעומדים בפני החוקרים הם לא פשוטים. לא רק שצריך לסרוק את השמיים פיסה אחר פיסה לאורך זמן רב, צריך גם לקלוע בדיוק לתדר שבו שודר המסר: גם אם בחנת את החלק בשמיים שממנו מגיעה ההודעה בדיוק בזמן הנכון, אבל לא היית מכוון לתדר המתאים- לא תקבל את ההודעה. זאת ועוד, הפרעות משידורי טלוויזיה ורדיו כאן על כדור הארץ לא עושים חיים קלים למדענים שמנסים להבדיל בין מסר היסטורי מתרבות אחרת לבין פרק 4387 של היפים והאמיצים.

אחת ההשערות המקובלות היא שיש סיכוי סביר מאוד שכל הודעה שתתקבל מהחייזרים תגיע בתדר 1420 מגההרץ, התדר שכבר הזכרנו אותו בתור האות שבוקע מאטום המימן. הסברה היא שמכיוון שה'רעש' הזה, של אטומי המימן, מופיע בכל מקום ביקום ומגיע מכל הכיוונים בו זמנית בעוצמה שווה, יהיה קל יחסית להבחין בין אות אמיתי, שדר של ממש, לבין סתם עוד רעש אקראי.

אות 'וואו'

עד כה, אף פרוייקט SETI לא הצליח לקלוט מסר אמיתי מהחלל. האות המסקרן ביותר נקלט בשנת 1977 באוניברסיטת אוהיו שבארצות הברית. טלסקופ הרדיו של האוניברסיטה, שסרק את השמיים בתדר 1420 מגהרץ, קלט לפתע אות רדיו חזק, פי שלושים ויותר מרמת הרעש המוכרת.

המדען שבחן את דף הנייר ועליו המדידות, הבחין באות הבלתי שיגרתי, הקיף את האזור הרלוונטי בעיגול ושירבט עליו 'וואו!' עם סימן קריאה. מכאן קיבל האות הזה, שזכה לפרסום רב, את שמו- 'סיגנל וואו'. לרוע המזל, הטלסקופ שקיבל את האות סרק את האזור הזה בשמיים רק לשבעים ושתיים שניות בלבד, וכשחזרו המדענים לסרוק את מקור האות- לא גילו שם שום דבר. רק רעש הרקע הקבוע והמוכר.

מסר אמיתי מהכוכבים, או אולי רק באג אקראי בטלסקופ החלל? ייתכן ולעולם לא נדע. אנחנו על כדור הארץ נמשיך להאזין ולקוות. תפתחו את האוזניים, ותקשיבו טוב טוב. אולי החייזרים מנסים ליצור איתנו קשר. אולי אפילו בסוף הפרק הזה…

[עושים היסטוריה] 2 – קופרניקוס, המדען הראשון

הפודקאסט עושים היסטוריה

ניקולאס קופרניקוס שינה את תמונת העולם של היוונים הקדמונים, הציב את השמש במרכז היקום – ובכך בישר את תחילת עידן הרנסנס. מי היה קופרניקוס ומה היו רעיונותיו המהפכניים?


רשימת תפוצה בדואר האלקטרוניאפליקציית עושים היסטוריה (אנדרואיד) | פייסבוק | טוויטר
דף הבית של התכנית | iTunes | RSS Link

ניקולאס קופרניקוס, המדען הראשון

 יו-טיוב. "מי רוצה להיות מיליונר"- הגרסה הצרפתית. המתחרה: אדם ממושקף, קירח ולחוץ. זיעה בוהקת על מצחו. המנחה, בקול עמוק וסמכותי, שואל את השאלה הבאה: מי מקיף את כדור הארץ. האם זו השמש, נוגה, מאדים, או הירח? זו שאלה פשוטה, לחימום. לפני השאלות הרציניות. אבל המתחרה שלנו, למרבה ההפתעה, נבוך. הוא לא יודע את התשובה. לאחר התלבטות קשה, הוא מחליט לשאול את הקהל. רעיון גרוע. הם צרפתים. ארבעים אחוז מסמנים לו שהירח מקיף את כדור הארץ, אבל כל השאר מצביעים על השמש. המתחרה בוחר 'שמש', והולך הביתה- עם 1500 יורו, אמנם, אבל גם עם שתי מיליון תגובות צוהלות של שמחה לאיד ביו-טיוב.

תורתו של תלמי

ניקולאס קופרניקוס נולד במאה הארבע עשרה וחי בתקופה שאנו נוהגים להגדיר אותה היום כתקופת המעבר בין ימי הביניים לרנסנס. עד אותו הזמן, הארופאים לא האמינו שהם מסוגלים לחדש מעבר למה שגילו היוונים הקדמונים. הם ראו בדמויות קנוניות כמו אפלטון, אריסטו, פיתגורס ופילוסופים יוונים קלאסיים אחרים כגאונים משכמם ומעלה. התעלות מעבר להישגיהם נראתה כבלתי אפשרית. קל להבין מהיכן מגיע תסביך הנחיתות הזה: ארופה הייתה אז אחרי אלף שנים של חשיכה בעקבות התפוררות האיפריה הרומית, אלף שנה של אפס התפתחות מדעית במערב.  הרבה מהידע שנצבר בתקופות העתיקות אבד לבלי שוב. איטלקי שהתהלך ברומא באותם הימים ראה את הפנתיאון, את הקולוסיאום ואת שאר המונומנטים המפוארים שבנו הקדמונים, וידע שלא ניתן לבנות כאלה שוב- הטכנולוגיה אבדה. הידע נעלם. אימרה נדושה גורסת שאיטלקי של שנת 1500 היה מרגיש בבית ברומא של שנת 1000, אבל היה כמו דג מחוץ למים בשנת 2000- וזאת על אף שאותו מספר שנים מפריד בין התקופות.

 

ספר האסטרונומיה שהיה הנפוץ ביותר בתקופתו של קופרניקוס היה ה"אלמגסט", ספרו של תלמי, מלומד מאלכסנדריה של 150 לפנה"ס. הספר סיכם את כל מה שידעו היוונים הקדומים על הדרך שבה מתנהל היקום, ועיקריו היו:

א. כדור הארץ נמצא במרכז היקום, והשמש וכל כוכבי הלכת המוכרים- כוכב חמה, נוגה, מאדים, צדק ושבתאי – מקיפים אותו, יחד עם הירח.
ב. כוכבי הלכת נעים במסלולים מעגליים מושלמים.
ג. כוכבי השבת, הכוכבים שאינם זזים בשמים ביחס זה לזה (בניגוד לכוכבי הלכת) הם קרובים למדי לכדור הארץ, ומקובעים על עיגול שקוף שנע סביב צירו.

כדי להסביר את מה שראו היוונים בשמים כל לילה באמצעות תנועה במסלולים מעגליים מושלמים, הם נזקקו למודל מסובך שדרש מהם יצירתיות מסוימת. הבעיה של תלמי הייתה שהכוכבים בשמים נעים במהירות משתנה- לעיתים כוכב הלכת יחלוף על פני השמים בזריזות, ולפעמים באיטיות. המודל המקובל, כאמור, הניח שתנועתם של הכוכבים חייבת להיות תנועה מעגלית מושלמת, משמע- תנועה בעיגול במהירות אחידה. איך מיישבים את סתירה זו?

לתלמי לא הייתה ברירה: הוא היה חייב להניח שהכוכבים נעים במהירות משתנה. על כן הוא הציב בחלל נקודה דימיונית, 'נקודה אקוונטית', שביחס אליה- הכוכב ייראה כאילו הוא נע במהירות קבועה. זאת אומרת, בכל מקום אחר ביקום, כולל על כדור הארץ, כוכב הלכת ייראה כשהוא נע במהירות משתנה, פעם לאט ופעם מהר. אבל אם מישהו עומד בנקודה האקוונטית, הוא יראה את הכוכב כאילו הוא נע באותה המהירות כל הזמן. הטריק הזה דרש מתלמי מערכת מסובכת של עיגולים בתוך עיגולים של מסלולי הקפה, ונקודות אקוונטיות רבות עבור הכוכבים השונים שנעו במהירות שונה בכל מקום בסיבוב. זה כאב ראש לא קטן, אבל כך לפחות היה מקום אחד ביקום שביחס אליו נשמרת תנועה מעגלית מושלמת במהירות קבועה- וזה מה שחשוב, בסופו של דבר, לא?

על אף כל הטריקים וההתחכמויות, המודל של תלמי לא היה נטול בעיות. מאדים, למשל, נע לרוחב השמיים באופן משונה מעט: הוא מזגזג, מתקדם קדימה, ואז אחורה ושוב קדימה. זו תנועה שבלתי אפשרי להסביר על פי מודל זה. והנה בעיה חמורה אף יותר: אם הירח לא מקיף את מרכז כדור הארץ אלא נקודה אחרת (נקודה אקוונטית), אזי הוא צריך להתקרב ולהתרחק במהלך תנועתו על המסלול. מכאן שלפעמים הוא צריך להראות לנו גדול מאוד- כשהוא קרוב לכדור הארץ- ולפעמים קטן יותר, כשהוא במרחק גדול מאיתנו. החישובים הראו שהירח אמור לשנות את גודלו באופן ניכר וברור לעין- עד פי שניים במהלך החודש- אבל לכולם היה ברור שזה אינו המצב. אלו היו בעיות מוכרות, אבל המלומדים לא ניסו לעדכן את תמונת העולם כדי להתמודד עימן אלא חיפשו דרכים לעקוף אותן, או גרוע יותר: התעלמו מהן לחלוטין.

רעיונותיו של ניקולאס קופרניקוס

קופרניקוס נולד בשנת 1473, בעיר טורון שבפולין. את שמו המקורי- ניקולה קופרניק- המיר ללטינית, כפי שהיה מקובל אז בקרב המלומדים של אותם הימים. אביו היה עשיר למדי ועשה את הונו כסוחר בנחושת. ניקולס התייתם מהוריו בגיל צעיר יחסית ונלקח תחת חסותו של אחיה של אימו, איש כנסיה בכיר שמאוחר יותר הפך לבישוף. היה זה קשר טוב לדידו של הצעיר- הדוד הבישוף סידר לו מאוחר יותר עבודה נוחה כאיש כנסיה. בשנת 1491 החל קופרניקוס ללמוד משפטים ורפואה באוניברסיטת קרקוב שבפולין והחל גם להתעניין באסטרונומיה. ה"מדע" הזה היה אז בעיקר אסטרולוגיה- ניסיון לנחש את העתיד על פי מיקום הכוכבים בשמיים. באותה התקופה גם החל קופרניקוס לחפש ולאסוף ספרים על אסטרונומיה.

 

כמה עשרות שנים לפני קופרניקוס ביקש מלומד בשם גאורג פיובאך לתרגם מחדש את ה"אלמגסט" מיוונית, השפה בה נכתב במקור, ללטינית שהייתה מקובלת יותר. התרגומים הקיימים היו כאלה שעברו מיוונית לערבית ללטינית: כמובן שחלק מהידע אבד במעבר דרך שלוש שפות שונות.  ניתן לראות בניסיון זה של גאורג כניצן של חידוש שבישר אולי את תחילתו של הרנסאנס, שינוי קטן אבל מרענן. אך פיובאך לא הספיק להגשים את משאלתו והלך לעולמו בטרם יצא הספר לאור. על ערש דווי ביקש מתלמיד שלו, רגיומונטנוס, שימשיך את עבודתו. רגיומונטנוס לקח על עצמו את הפרויקט. הוא לא רק תרגם את הספר מיוונית אלא גם חידש עליו: הוא הוסיף תצפיות אסטרונומיות מכל התקופות שבאו אחרי ימיו של תלמי, ואפילו כמה דברי ביקורת משלו. תרגום זה של האלמגסט היה אחד מהספרים שהגיעו לקופרניקוס בזמן לימודיו בקרקוב והשפיעו עליו עמוקות. הוא מצא את עצמו נמשך יותר ויותר לתחום האסטרונומיה. אוסף הספרים של קופרניקוס, אגב, נשדד על ידי כובשים שבדים מאה שנים אחר כך, והוא עדיין מוצג בשבדיה כיום.

כשסיים את לימודיו עבר קופרניקוס לאיטליה שם זכה להסמכה כרופא. בשלב זה כבר היה לו תפקיד רשמי בכנסיה, אך תפקיד זה לא היה תובעני במיוחד: קופרניקוס טייל ברחבי אירופה עוד כמה שנים טובות, כשהוא אוסף את החומר התצפיתי ועוסק בגיבוש התאוריה שלו. כשהיה בן 37, כבר הייתה תאוריה זו מגובשת למדי. קופרניקוס, עם זאת, פרסם רק חוברת דקה ותמציתית שהכילה את עיקרי התאוריה בלבד, כמעט ללא הסברים והוכחות מתמטיות. הוא קרא למאמר זה בשם "הערות קטנות", ופרסם אותו רק בקרב חבריו. עיקריה של התאוריה אותה הציג קופרניקוס היו אלה:

1. השמש נמצאת במרכז היקום, בעוד כדור הארץ ושאר כוכבי הלכת מקיפים אותה.
2. מנקודת מוצא זו, סדר ההקפה של שאר כוכבי הלכת סביב השמש הפך לברור מאליו, בהתאם לתצפיות האסטרונומיות המקובלות: כוכב חמה ונוגה תמיד קרובים לשמש בזריחה ובשקיעה, ולכן מקיפים אותה במסלול קרוב יותר מזה של כדור הארץ. מאדים, צדק ושבתאי נמצאים במסלולים רחוקים יותר.
3. כדור הארץ מסתובב סביב עצמו. צירו של כדור הארץ נטוי ביחס למישור שיוצרת תנועתו של כדור הארץ סביב השמש.

אבל כאן נתקל קופרניקוס בבעיה לא פשוטה.
כוכבי השבת, כפי שמרמז שמם, אינם נעים בשמים והם קבועים במקומם. אך אם כדור הארץ עצמו נע בחלל- ואינו קבוע במקומו- אזי הכוכבים צריכים להיראות כאילו הם זזים. אנחנו מכירים את התופעה הזו מניסיון יום יומי: אם נוסעים במכונית מהירה, העצמים סביבנו נראים כאילו הם נעים לאחור. הולכי הרגל על המדרכה הקרובה יחלפו על פנינו במהירות, בעוד אורות העיר הרחוקה יפלו לאחור לאט לאט. גם הכוכבים צריכים לטייל על פני השמים, כל אחד בשיעור המתאים למרחק שלו מכדור הארץ: הכוכבים הקרובים ינועו במידה רבה, והרחוקים יותר מעט מאוד. קופרניקוס פתר את הבעיה על ידי הצבת כל הכוכבים רחוק מאוד- רחוק יותר מכל ההערכות הקודמות. באופן זה כוכבי השבת יהיו רחוקים מספיק כדי שתנועתם ביחס לזו של כדור הארץ תהיה בלתי מורגשת כלל. קופרניקוס, עם זאת, בחר אף הוא להשתמש במסלולים מעגליים מושלמים לצורך תנועתם של כוכבי הלכת- אותם מסלולים שהאמינו בהם היוונים. בחירה זו הייתה בעוכריו ויצרה לו בעיות חמורות. למעשה היא הכריחה אותו להשתמש באותן נקודות ההקפה הדימיוניות, הנקודות האקוונטיות של תלמי, על כל חסרונותיהן.

במשך שלושים שנה בחר קופרניקוס שלא לפרסם את תורתו. היו לכך שתי סיבות עיקריות: הראשונה, פרקטית. הוא היה עסוק מאוד- עורך דין, רופא, איש כנסיה, הוא אפילו ניהל רפורמה במטבע המקומי בעירו ובאחת ההזדמנויות גם פיקד על מצודה בזמן מצור באחת המלחמות. בניגוד למה שנהוג אולי לחשוב, קופרניקוס לא נמנע מפרסום רעיונותיו בגלל שפחד מהכנסיה הקתולית. ההיפך הוא הנכון: הכנסייה לא דירבנה אותו להסתיר את רעיונותיו (הגישה הזו תשתנה, כמובן, בימיו של גלילאו) ואחד הבישופים הבכירים בוותיקאן אף שלח לו מכתב עידוד נלהב בו הוא מפציר בו לחלוק את הידע שלו עם שאר המדענים. הסיבה השניה לחוסר הרצון שלו לפרסם את התאוריה הייתה שהמודל- על אף שענה על כמה שאלות חשובות שנותרו ללא מענה עוד מתקופתו של תלמי- הביא עימו כמה שאלות חדשות קשות לא פחות. למשל, מדוע כוכבי השבת רחוקים כל כך? איזו סיבה יש לאלוהים ליצור כל כך הרבה חלל ריק, נטול תוחלת ומטרה?
כמו כן, ריבוי הנקודות האקוונטיות סיבך את התאוריה שלו קופרניקוס וכיער אותה, בעוד שקופרניקוס האמין שתמונת העולם שלו היא צריכה להיות 'אלגנטית' יותר מקודמתה ופשוטה להבנה. והייתה עוד בעיה פשוטה, טפשית אפילו. אם כדור הארץ נע בחלל, מדוע אנחנו לא מסוגלים לחוש בתנועה זו? הרי כשאנחנו דוהרים על סוס מהיר, הרוח מכה בפנינו בחוזקה. מדוע אין רוח כזו גם בעקבות תנועתו של כדור הארץ בחלל? תהיות וסימני שאלה אלו ואחרים גרמו לקופרניקוס שלא לפרסם את התורה שלו ברבים.

ספרו יוצא לאור

בשנת 1539 התיידד קופרניקוס, שהיה עתה כבר אדם זקן למדי, עם מתמטיקאי צעיר בשם רטיקוס. רטקיוס שמע על עבודתו של האסטרונום והאמין בה, ולאחר מאמצים רבים הצליח לשכנע אותו, סוף סוף, לפרסם אותה. המתמטיקאי הצעיר פיקח על עבודת ההוצאה לאור, אך בשלב כלשהו הוצעה לו משרה מבטיחה באוניברסיטת ליפציג, והוא עזב לשם. כומר לותרני בשם אנדראס אוסיאנדר נטל את המושכות והוציא את הספר לאור- אבל הוא גם החליט להוציא מהספר את ההקדמה של קופרניקוס ולהחליף אותה בהקדמה משלו. בהקדמתו כתב אוסיאנדר שהתאוריה של קופרניקוס היא רק מודל מתמטי מופשט, ואינה באה ליצור תמונת עולם אמיתית. הסיבה למעשה זה של אוסיאנדר היתה השקפתו של מרטין לותר, מנהיג הזרם הלותרני הנוצרי, שכדור הארץ חייב להיות נייח. אמונה זו נבעה מדבקות בכתובי התנ"ך לפיהם יהושוע פקד על השמש לעמוד בשמיים ("שמש בגבעון דום") ולא פקד על כדור הארץ לעצור מלכת.

 

ספרו של קופרניקוס נקרא בשם 'מסלוליהם של גרמי השמיים' והוא לא היה להיט, בלשון המעטה. המהדורה הראשונה הכילה 400 עותקים בלבד, וגם הם לא נמכרו היטב. רק באנגליה זכה הספר להצלחה יחסית. קופרניקוס נפטר ב- 1543 כשהוא בן 70, באותה השנה בה יצא הספר לאור. ככל הנראה הלך לעולמו לפני שהספיק לראות את הספר (אם כי ישנן טענות שאולי קיבל אותו לידיו על ערש דווי). הוא נקבר בסמוך לכנסיה בעיר הולדתו ועצמותיו אבדו, אך לפני שנים ספורות טענו מספר ארכיאולוגים שגילו את מקום קבורתו הסופי. הם אפילו הציגו גולגולת שהייתה שייכת לאדם זקן עם אף שבור, תיאור המתאים לציורי הדיוקן של קופרניקוס. גילוי זה הפיח רוח חיים בויכוח עתיק יומין בין מי שמאמינים שקופרניקוס היה פולני (מכיוון שנולד בחבל ארץ פולני) לבין מי שחושבים שקופרניקוס בכלל גרמני (בגלל השפעה חזקה של גרמניה באותו האזור, והעובדה ששני הוריו היו גרמנים). הויכוח הזה לא הוכרע, וכנראה שלא יוכרע גם בעתיד.

לסיכום, קופרניקוס לא היה הראשון שטען שכדור הארץ מקיף את השמש. אריסטרכוס (פילוסוף יווני מהמאה השלישית לפנה"ס) כבר הציע המודל כזה אבל הוא לא זכה לפופולריות רבה ביוון. היו פילוסופים מוסלמים והודים שהשמיעו טענות דומות, אבל אף אחד מהם לא ניסה לנתח את העובדות באמצעות כלים מתמטיים, עד קופרניקוס. לקופרניקוס הייתה השפעה דרמטית על המשך ההתפתחותו של המדע בכלל והאסטרונומיה בפרט. ספרו היה הבסיס לעבודתם של האסטרונומים שבאו אחריו- בעיקר באנגליה, שם היה הספר מוכר יותר. לאונרד דיגס האנגלי ובנו תומס (אף הוא אסטרונום), עמלו על ביסוס התאוריה של קופרניקוס באמצעות הטלסקופ שהמציא לאונרד. טייכו ברהה, יוהנס קפלר ואייזיק ניוטון לקחו את תמונת העולם הזו ונתנו לה בסיס מדעי איתן יותר, עם פיתוחים מתמטיים והוכחות של ממש.

קופרניקוס הוכיח את גדולתו בכך שנתן לאינטלקטואלים של זמנו אומץ כדי להתרחק מתפיסת העולם של הקדמונים ולהמציא דברים חדשים. התרומה שלו לידע העובדתי תצפיתי הייתה זניחה, אבל בזכות הנכונות שלו לשנות את התאוריה כדי להתאים אותה יותר טוב למציאות, זכה קופרניקוס לתואר -ובצדק- 'המדען הראשון'.