דוקטור לפיזיקה מציגה את הצד הפרקטי, המהנה והמועיל של חוקי היקום

בכל פעם שמשהו מתרחש סביבנו, הוא קורה כי חוקי הפיזיקה מאפשרים לו. למעשה, גם הדברים שאינם מתרחשים – לא קורים כי חוקי הפיזיקה לא מאפשרים להם. הפיזיקה אופפת אותנו מכל עבר, ולמרות שנדמה לעיתים כי מדובר במדע מרוחק שעוסק בכל מה שידינו ומוחנו לעולם לא ישיגו, הפיזיקה עומדת בבסיס של כל תופעה או אירוע שהיינו עדים לו מרגע לידתנו ואלו שעוד נחווה עד לנשימתנו האחרונה.

אם תבחרו יום טיפוסי, תגלו את הפיזיקה בפעולה בכל פינה. הבדל הטמפרטורה שניכר כשאתם יוצאים מתחת לשמיכה, תאוצת הרכב על הכביש, המעלית למשרד, משקפי השמש או הראייה שלכם, המכונה שטוחנת לכם את הקפה – כולם פועלים על בסיס סט לא גדול של חוקי יסוד פיזיקליים. ד"ר הלן צ'רסקי, פיזיקאית מהקולג' האוניברסיטאי של לונדון, מאמינה שהיכרות, ולו בסיסית, עם סט החוקים הזה, לא רק חשובה להבנת החיים שלנו והעולם שבו הם מתנהלים, אלא יכולה גם להיות מאוד מהנה.

צ'רסקי מסבירה כי אנו נחשפים לפיזיקה בתרבות הפופולרית בעיקר בקנה המידה העצום שלה, כמו חקר גלקסיות, או בקנה מידה המזערי שלה, כמו מכניקת הקוונטים. אבל, לדבריה, באמצע, בין שני הקצוות, יש נתח עצום של התרחשות שנדחק הצידה. ובנתח הזה מתנהלים חיינו. ולכן, היא טוענת, כל אחד יכול להפיק תועלת מלימוד בסיסי של אופן פעולת העולם. היא לא מדברת על היכרות עמוקה עם המתמטיקה שבבסיס התופעות, אלא על הסקרנות האנושית הפשוטה שגורמת לנו לשאול – מה בעצם מתרחש מול העיניים שלנו?

פיזיקה – למה צריך את זה?

אם אתם רוצים להרגיז פיזיקאי מסיבה כלשהי, תשאלו אותו מה יש לעשות עם זה. מובן שיש אינסוף תשובות חכמות ונבונות, אך מכיוון שחוקי היקום הם כה בסיסיים לפעולתם של דברים, קשה לחשוב מאיפה בכלל להתחיל את התשובה, מה שעלול להוביל להצטדקות נבוכה. עבור מרבית הפיזיקאים, השאלה הזו מובנת מאליה ואין טעם בכלל להעלות אותה. לא כך עבור צ'רסקי. היא מסבירה כיצד כשהייתה סטודנטית נתקלה בשאלה הזו כשסבתה התעניינה ב"שפת החרטומים" שבחומר הלימודים. "היא אישה מבריקה. לא היה לה הרבה חינוך רשמי, אבל היא חדת תפיסה", מספרת צ'רסקי. "אמרתי 'זאת מכניקה קוואנטית, נאנא' […] ונראה שהיא די התרשמה. ואז היא אמרה, 'אהה. מה אפשר לעשות כשיודעים את זה?'"

צ'רסקי מודה שגם התגובה הראשונית שלה הייתה מעט בלבול, אבל השאלה הפשוטה הזו החלה להניע אצלה את גלגלי השיניים. "התחוור לי שכשאנחנו מדברים על פיזיקה בחברה ועל הדימוי שלה בעינינו, אנחנו לא כוללים את הדברים שאנחנו יכולים לעשות כשאנו מבינים אותה". אם כן, היא טוענת, דרוש שינוי תדמיתי למדעי היסוד. לא עוד מדענים רציניים עם הבעה רצינית ובגדים אפורים, שעומדים מול לוח עמוס בסימנים מקצה לקצה ומדברים ג'יבריש. "זה בלתי נגיש, זה במקום אחר, ובעיקרון, למה שיהיה לי אכפת?"

הסיבה שצריך להיות לנו אכפת היא שהדברים נוגעים ליומיום שלנו, ועל בסיס זה צ'רסקי שואפת לבנות את המיתוג המחודש של הפיזיקה. העולם שממנו היא באה, למשל, אינו קשור לחקר חלקיקים או לתנועת גופים שמימיים, אלא למשהו שרובנו אוהבים בצורה זו או אחרת – הים. "האטמוספרה היא מסיבית, האוקיינוס הוא מסיבי, והשכבה הדקה שמחברת אותם היא ממש חשובה, כי זה המקום שבו דברים עוברים ממאגר ענקי אחד לאחר". ויש לכך השפעות אדירות על מזג האוויר, על אקולוגיה, על תעבורה ימית ובעצם על כל ממשק שיש לנו עם הים. אבל האם אנו מסתכלים על גלי הים כעל פיזיקה קלסית? סביר להניח שלא.

מטבע הדברים, הפיזיקה של הדברים הגדולים ביותר והקטנים ביותר זוכה לרוב התהילה. מכיוון שקשה לנו יותר לגשת אל התופעות הללו, הן נמצאות בחזית הידע וכל גילוי בהן נחשב – ובצדק – לפריצת דרך. אבל לרוב, הידע אינו שימושי לאדם הממוצע בטווח הקרוב. ואולם, עם כל הכבוד ליקומים מקבילים ולשזירה קוונטית, צ'רסקי טוענת כי אסור לנו לשכוח את כל מה שביניהם, הפיזיקה של קנה המידה הרגיל, האנושי. במאמר מוסגר, כל חוקי הפיזיקה בסופו של דבר תורמים להבנת כל תופעה, כיוון שהיקום עוצב כך. אופן פעולת החלקיק הקטן ביותר משליך בסופו של דבר גם על מבנה של גלקסיות, ואכן, כפי שמסבירה צ'רסקי, בסופו של דבר החוקים נפגשים. אבל עבור הפרקטיקה היומיומית של אדם ממוצע, זה פחות קריטי. בכל אופן, באמצע, בין הגלקסיות לחלקיקים הקוונטים, קיים עולם שלם של תופעות אשר נמצאות בטווח נגיעה, ויש לנו את הכלים להבין אותן.

מדוע הלחם תמיד נופל על הצד של החמאה?

צ'רסקי מסבירה כי החוקים השולטים בפיזיקת הביניים, כפי שאפשר לכנות אותה, אינם רבים. "דברים כמו חוקי התנועה של ניוטון, תרמודינמיקה, כמה דינמיקות סיבוביות". לדבריה, למרות שחלק מהדברים ידועים ומיושמים בטכנולוגיות שלנו כבר מאות שנים, עדיין קיימות התפתחויות מחקריות מרתקות בנושא. "זהו העולם של המורכב", היא אומרת. "כשהחוקים הללו פועלים ביחד, הם יוצרים את העולם היפה, המבולגן, המורכב, שבו אנחנו חיים". כדי להמחיש עד כמה קרובים אנחנו לפיזיקה, צ'רסקי נכנסת אל המטבח.

היא מציגה סרטון של שתי ביצים מסתובבות, אחת מבושלת ואחת לא. האדם בסרטון עוצר באצבע את שתיהן, ובזמן שאחת באמת עוצרת, השנייה ממשיכה להסתובב. צ'רסקי מאתגרת את הקהל לחשוב איזו מהן המשיכה להסתובב, המבושלת או הטרייה. התשובה היא שהטרייה ממשיכה בסיבוב גם אחרי שנעצרה. וההסבר לכך מעניין ופשוט: "כשעוצרים את הביצה המבושלת, זו שלגמרי מוצקה, עוצרים את כל הביצה. כשעוצרים את השנייה, עוצרים רק את הקליפה; הנוזל בפנים עדיין מסתובב כיוון ששום דבר לא עצר אותו. ואז, הוא דוחף את הקליפה סביב שוב, כך שהביצה כולה מתחילה להסתובב שוב". בלי נוסחאות, בלי כתב חרטומים, רק הכלל הבסיסי והביטויים שלו סביבנו. זו גישתה של צ'רסקי להנגשת הפיזיקה.

מה שבאמת יפה בעיניה הוא שהתשובה לשאלה – איזו ביצה מממשיכה בסיבוב ומדוע – חושפת את החוק הפיזיקלי שמאפשר לבנות את הטכנולוגיה של טלסקופ החלל האבל. העיקרון "שאם אתם גורמים למשהו להסתובב סביב ציר קבוע, הוא ימשיך להסתובב אלא אם תעשו משהו כדי לעצור אותו", מביא לנו ניסוי ביצים מבדר, לצד טכנולוגיית ג'ירוסקופ שבזכותה יכול הטלסקופ למקם את עצמו במרחב ולדעת לאיזה כיוון לצלם. דוגמה נוספת? "אם אתם רוצים ללמוד על תרמודינמיקה, ברווז זה דבר טוב להתחיל איתו. למשל, למה כפות הרגליים שלהם לא מתקררות. ברגע שהבנתם את מעט התרמודינמיקה עם הברווז, אתם יכולים גם להסביר מקררים". מספר מצומצם של דפוסים מעין אלה הוא המפתח לרוב מה שניתקל בו בחיי היומיום – טכנולוגיה רצינית ומשחקים מסקרנים כאחד.

עניין נוסף שמלהיב את צ'רסקי בגישה הזו לפיזיקה היא זמינותן של התופעות. "זה דמוקרטי באופן בסיסי, לא?" היא אומרת, "לכולם יש גישה לאותה הפיזיקה; אתם לא צריכים מעבדה גדולה ויוקרתית". היא מספרת כיצד חבר שקרא קטע מהספר שלה יכול היה לבצע את הניסוי בארוחת הבוקר, כיוון שהוא עסק בהסבר לשאלה מדוע הלחם נופל תמיד על הצד עם החמאה. כן, גם זה כרוך בפיזיקה בסיסית. הקוריוז הקטן הזה מבטא את שני הדברים החשובים ביותר עבורה במדע: התיאוריה שלמדנו והצורך לבחון אותה בניסויים. מצד אחד, היא אומרת, "ביום שבו נשחרר תפוח מהיד והוא יעלה למעלה – אז יהיה לנו ויכוח לגבי הכבידה". מאידך, יש "לנסות דברים, [להפעיל] מחשבה ביקורתית". המשחק עם צעצועים, עם הפיזיקה של תופעות היומיום, הוא הדרך ללמוד את שני היסודות הללו בצורה קלה, נגישה, מעניינת ורלוונטית לכל אחד.

עניין הרלוונטיות מאוד משמעותי עבורה צ'רסקי, שמאמינה כי על מנת לשבות את הדמיון של הכלל, על הפיזיקאים להציע להם דבר מה שמדבר בשפה שלהם, ובעיקר בקנה מידה שהם מסוגלים לתפוס. מאחר והאדם הממוצע אינו חווה את הפיזיקה בצורה מופשטת דרך נוסחאות, ההתנסות שלו צריכה להיות מוחשית. כי בסוף, למרות הערך הרב של כיף וסקרנות, לפיזיקה יש השפעות גם יותר מהותיות על חיינו. "אנחנו חיים בעולם הפיזיקלי", היא מסבירה, "ולהכיר את העקרונות הללו משמעו שאנחנו לא חסרי אונים". צ'רסקי מוסיפה ומחדדת כי הבנת הדרך שבה עובד העולם אולי לא בהכרח מספקת לנו תמיד תשובות נכונות לכל השאלות, אבל היא בהחלט מכוונת אותנו לשאלות שכדאי לשאול.

כיצד נדע להתכונן לשינויי האקלים?

"אז, יש משהו גדול יותר בתשובה לשאלה של נאנא [סבתא] על מה אפשר לעשות כשיודעים את זה". והמשהו הזה הוא איכות החיים ואף המשך ההישרדות שלנו. צ'רסקי מסבירה כי כשזה נוגע לפיזיקה, קיימות שלוש מערכות תומכות חיים כלליות: הגוף, כוכב הלכת והציביליזציה. "כל אחת מאלו היא מערכת תומכת-חיים עצמאית, ששומרת אותנו בחיים בדרך שלה. וכולן מתנהלות בהתאם לחוקי הפיזיקה הבסיסיים שאתם יכולים ללמוד במטבח עם ביצים וכוסות תה". כשאנו לא מבינים, או גרוע מכך – מתעלמים, מחוקי הפיזיקה, אנו עלולים להיקלע למצב שבו שתי מערכות מתנגשות. צ'רסקי מסבירה כי זה פחות או יותר המצב היום בין הציביליזציה וכדור הארץ. הדעה הרווחת היא שההתחממות הגלובלית היא תוצאה של פעילות אנושית בלתי מבוקרת, שמתעלמת בצורה די גסה מחוקי היסוד של כדור הארץ. כך שאפילו אם היופי של פיזיקת הביניים לא מדבר אליכם, היכרות עם הדפוסים הללו בהחלט חיונית כדי לשמר ולטפח את שלוש מערכות החיים שגם אתם חלק מהן.

ואם אכן החיבה לפיזיקה היומיומית לא באה לכם באופן טבעי, צ'רסקי מציעה דרך לתרגל. "המקום להתחיל הוא הרגע הזה – ומבוגרים עושים את זה – שאתם הולכים לכם היכן שהוא, מבחינים במשהו, והמוח שלכם אומר 'הממ, זה מוזר'. ואז ההכרה שלכם אומרת, 'אתה מבוגר. תמשיך ללכת'". שם, היא מסבירה, עלינו לעצור ולהתעלם מההכרה שדוחפת אותנו הלאה, על מנת לברר מה בדיוק הצית את הסקרנות, מה גירה את המוח. בנקודה זו בדיוק מתרחש פלא פיזיקלי שיכול ללמד אתכם רבות. אם בכל זאת לא מצאתם משהו, פשוט "דחפו את הטוסט שלכם מהשולחן", מציעה צ'רסקי, "ואם אתם מרגישים ממש שאפתניים, נסו לדחוף את הטוסט למטה ככה שהוא לא ייפול על הצד של החמאה, מה שאפשרי".

במבט ראשון אמנם קשה לראות כיצד הפלת לחם עם חמאה מהשולחן תגרום למשהו חוץ מעבודות ניקיון מיותרות, קל וחומר להבנת אופן פעולת העולם. אבל זה היופי של הפיזיקה – היא המכנה המשותף של כל התופעות. ולכן כל תופעה פיזיקלית יכולה להיות נקודת מוצא לדבר מה יקר ערך. "אם אנחנו רוצים להבין את החברה, אם אנחנו רוצים להיות אזרחים טובים, אנחנו צריכים להבין את המסגרת שעליה כל שאר הדברים צריכים להתבסס". ד"ר צ'רסקי מאמינה שכל זה אפשרי אם נתגבר על המחסום ונפנים: "פיזיקה היא ממש כאן; היא בשבילנו, וכולנו יכולים לשחק איתה".

הדבר היחיד שדרוש מאיתנו הוא לא להיכנע לאינרציה (כוח התמד) של החיים, ולתת מדי פעם דרור לסקרנות וליצר המשחק שלנו. והרי לכם עוד שיעור קטן בפיזיקה של היומיום.

כתבות נוספות שעשויות לעניין אותך:

האלגנטיות של חוקי הפיזיקה נחשפת ב-10 ציטוטים מעוררי השראה

למה בעצם אנחנו צריכים פילוסופיה, והאם יש בה תועלת מעשית?

אפקט ההתרחבות - כיצד עיסוק בחידת היקום מקדם אותנו ברמה הפרקטית האישית?

עוד מרדיו מהות החיים:

הנוירולוג ד"ר יקיר קאופמן על חיבור ואיזון כל ממדי הקיום – גוף, נפש ורוח