מחוץ לקופסה - לאתגר את ההשקפות הקודמות

פרופ' יגאל מאיר דורג על ידי המגזין Physical Review של האגודה האמריקנית לפיזיקה כאחד הפיזיקאים המשפיעים בעולם – צילום: דני מכליס, אוניברסיטת בן-גוריון

"אנחנו לא מנסים להגיד מה הם חוקי הפיזיקה אלא להבין מה הם, ומה החוקיות בטבע, ולכמת זאת באיזו שהיא צורה כדי לנבא את הטבע. לא יודעים מאיפה הם באו ומי קבע אותם. מנסים על בסיס התצפיות להבין מה קרה".

פרופ' מאיר ממליץ למדענים-שבדרך לא לקבל מה שאומרים לנו. "אם מישהו אומר לכם משהו, דבר ראשון אל תאמינו לו – תשאלו על בסיס מה אמר את מה שאמר. תְפַתחו את הדרך שלכם איך לקבל דברים ואיך להחליט: לא אם מה שנאמר לכם הוא נכון, אלא עד כמה הוא נכון. בכל מדידה בטבע יש שגיאה", הוא מציין. "היום המדידות יותר מדויקות, יש טלסקופים בחלל. מה שחשבנו קודם כתיאור מדויק של הסביבה, היום רואים שאינו מדויק לגמרי, והיה צריך שינויים בתיאוריה כדי להסביר את השינוי במדידות".

פרופ' מאיר מציין שהראשון שהעלה את רעיון היחסות היה גליליאו, עם העיקרון "כל המערכות הנעות במהירות קבועה יחסית זו לזו – שקולות". זה אומר שאם ננוע במהירות קבועה ונחלוף על פני גוף אחר הנראה עומד, לא נדע בוודאות מי נע. רק בהאצה או בהאטה גורמת לנו האינרציה לדעת שאנו נעים. זה מה שקורה כשיושבים ברכבת ורואים רכבת חולפת לצדנו, או כאשר רכב לידנו מתחיל לנוע ואנחנו חושבים שהרכב שלנו מתדרדר אחורה. מצד שני, מי שחי על כדור הארץ, למשל בישראל, נע במהירות של כאלף קמ"ש. האם אנו מרגישים בכך? לא, כי הבית שלנו ובתי השכנים, וגם האדמה תחתינו, נעים באותה מהירות.

כישלון חרוץ

אחד הניסויים הידועים ביותר בפיזיקה הוא הניסוי של מייקלסון (1887): הוא סובב מתומן (מצולע בעל 8 צלעות) במהירות קבועה ושלח ממנו קרן אור בכיוון התנועה של המתומן וקרן שנייה הפוך לכיוון התנועה. כל קרן פגעה בראי וחזרה למתומן. המדידות לא הראו שינוי בין מהירות ההחזרה של שתי הקרניים. זה נחשב ככישלון טוטאלי: המדידה סתרה את חוק חיבור המהירויות – ואת כל ההשקפות הקודמות. חוק חיבור המהירויות תקף כשמודדים מהירות של סירה הנעה עם זרם הנהר לעומת סירה הנעה נגדו. אך בניסוי של מייקלסון המדידות הראו שמהירות האור קבועה בכל כיוון בו הוא נע. מייקלסון סבר שהניסוי נכשל, וכמוהו גם רבים אחרים.

כאן נכנס לתמונה אלברט איינשטיין שלא עשה חיל מי יודע מה בבית ספרו ועבד במשרד לפטנטים, שם היה לו הרבה זמן רגוע לחשוב. ב-1905 הוא פרסם ארבעה מאמרים שהם החשובים בהיסטוריית המדע, אחד מהם על תורת היחסות. במקום לבדוק מה הבעיות במדידה של מייקלסון כפי שעשו אחרים, הוא הציע: היות שהמדידה סותרת את חוק חיבור המהירויות, בואו נחליט שהחוק לא נכון במקרה זה ושמהירות האור אכן קבועה, ונראה לאן אפשר להגיע עם זה. באופן זה הגיעו למסקנות שנגדו את כל האינטואיציות הקודמות.

אינטואיציות יחסיות

"בחיי היום יום אנחנו חיים במהירות הרחוקה מזו של מהירות האור (שהיא 300,000 ק"מ בשנייה), מסביר פרופ' מאיר, "בדברים הקרובים למהירות האור, האינטואיציות שלנו מאותגרות". למשל אי אפשר לומר אם שני מאורעות קרו באותו זמן כאשר הם אירעו במערכות שונות; במערכות שונות השעונים ינועו בקצב אחר ולאותו גוף לא יהיה אותו האורך במערכות שונות.

לעומת זאת רובנו מכירים את ה-GPS, מערכת הניווט הלווינית המשתמשת בתורת היחסות לחשב את מיקום הרכב שלנו.

"תיאוריה פיזיקלית ניתן רק להפריך", מסכם פרופ' מאיר, "אי אפשר להוכיח, בגלל קוצר ידם של הפיזיקאים". לדוגמה, מישהו נולד בשעות החושך ובודק כל 5 דקות אם יש חושך. אם חייו קצרים יותר מאורכו של לילה, הוא ילך לעולמו כשהוא חושב שכל הזמן שורר לילה. הגדולה של פיזיקאי, של מדען, היא להתעלות מעל לניסיון שנצבר מתיאוריות הנוגעות לתחומים שהוא חוקר".

עוד כתבות נצפות...