על כתפי ענקים: מדענים שהקדימו את זמנם

הבנת העולם שלנו מתקדמת בדרך כלל נדבך על נדבך - כל מדען ומדענית מוסיפים את תרומתם לתגליות של קודמיהם, ואחרים ממשיכים בתורם את הדרך שהתוו להם. זה נכון גם לגבי רוב המהפכנים הגדולים ביותר. גלילאו גליליי, לדוגמה, לא היה מגלה את ירחי צדק ומערער את ראיית כדור הארץ כמרכז היקום אלמלא פיתוח הטלסקופ זמן לא רב לפני כן ותגליותיו של קופרניקוס עשרות שנים קודם. וכשדרווין כתב את "מוצא המינים" הוא התבסס על ההבנה שהעלה לפניו למארק על כך שהמינים בכדור הארץ משתנים בהתמדה.

עוד כתבות באתר מכון דוידסון :

איך למדתי להפסיק לפחד מהדובון?

כדי להישאר צעיר, הרוג את התאים הזקנים

מה אפשר ללמוד מההולנדית הראשונה?  

הכול על מדע באפליקציה של מכון דוידסון - להורדה באייפון ובאנדרואיד 

אבל יש גם דוגמאות אחרות, של אנשים פורצי דרך שהרעיונות שלהם היו כה מהפכניים עד שבני תקופתם לא ידעו להעריך אותם. לא אחת נדרשו שנים רבות, ואפילו כמה דורות, עד שתיאוריה מבריקה שאיש לא התייחס אליה ברצינות בעת הפרסום המקורי, זכתה לעדנה מאוחרת והדורות הבאים למדו להעריך אותה ואת הוגיה. כזאת הייתה למשל עדה לאבלייס שכתבה את תוכנת המחשב הראשונה הרבה לפני המצאת המחשב האלקטרוני, וחלפו עוד עשורים רבים עד שעולם המדע הדביק אותה.

חלוץ החלל של המאה ה-19

קונסטנטין אדוארדוביץ' ציאולקובסקי (Tsiolkovsky; ברוסית: Циолко́вский) נולד בשנת 1857 ברוסיה הצארית, בן חמישי מ-18 ילדים. בגיל 10 הוא חלה בשָנית וסבל מאז מקשיי שמיעה, שבגללם סולק מבית הספר והמשיך ללמוד באופן עצמאי בביתו מספריו. "לא היו לי מורים זולת הספרים", סיפר.

כבר בגיל ההתבגרות התעניין במיוחד במתמטיקה ובפיזיקה והחל להרהר באפשרות של מסע בחלל. עם השנים, בין השאר בהשפעת ספרי המדע הבדיוני של ז'ול ורן, התגבשה בליבו התפיסה שהתיישבות בחלל היא אמצעי חיוני לקדם את האנושות, והוא חלם על אוטופיה עתידית של חיי נצח נטולי דאגות - בחלל.

קונסטנטין אדוארדוביץ' ציאולקובסקי(צילום: מתוך ויקיפדיה)

בנעוריו חישב ציאולקובסקי ששיגור אנשים לחלל באמצעות תותח ענק, כפי שהציע ורן, יביא למותם של הנוסעים עקב כוחות התאוצה העצומים. בעקבות זאת הוא החל לפתח תיאוריה כוללת של מכניקת הטיסה בחלל באמצעות הנעת דחף של רקטות. בהמשך, במקביל לעבודתו כמורה למתמטיקה, הוא פיתח את המשוואות והתיאוריות הבסיסיות של מדע הטילים המודרני, כמעין מחקר פילוסופי. עם זאת, הוא צירף גם תוכניות מעשיות וסרטוטים לבניית רקטות, תחנות חלל, מנעלי אוויר ליציאה לחלל, מערכות מיחזור, חליפות חלל ואפילו מעלית חלל. בזכות כל אלה הוא נחשב כיום אבי הטיסה לחלל.

ב-1897 פיתח את המשוואה הבסיסית של הנעת דחף רקטית, המוכרת כיום כ"נוסחת ציאולקובסקי", וקושרת בין מהירות פליטת הגזים מהמנוע והמסה המשתנה של הטיל והדלק שלו למהירות הטיל במהלך הטיסה. על סמך המשוואה הזאת הוא חישב כעבור כמה שנים את המהירות הדרושה כדי להביא טיל למסלול מעגלי נמוך סביב כדור הארץ, ומצא שאפשר להשיג אותה באמצעות טיל רב שלבי. כמו כן הראה באופן תיאורטי שרקטות יכולות לפעול בחלל החיצון באמצעות תערובות של מימן וחמצן נוזלי.

מחקריו פורצי הדרך נזקקו לזמן רב כדי לזכות בהכרה הראויה להם, ומדענים בעולם לא העריכו את חשיבותם. רק ב-1911, כשחישב את מהירות המילוט מהכבידה של כדור הארץ והאנרגיה הדרושה לה, עורר מאמרו הדים בקהילה המדעית. ההכרה בחשיבותו גברה אט אט, במיוחד אחרי המהפכה הקומוניסטית, כשהממשל החדש גילה יותר אהדה לטכנולוגיות חדשות. בערוב ימיו כבר הפך למעין גיבור לאומי בברית המועצות.

עם זאת, חלפו עוד כמה עשורים עד שהטכנולוגיה שהגה כבר בשלהי המאה ה-19 תקרום עור וגידים ותאפשר טיסות מעשיות לחלל. ב-1957, 22 שנה אחרי מותו, שוגר לבסוף ספוטניק 1, הלוויין המלאכותי הראשון והחל לבסוף עידן החלל, שיותר מחצי מאה קודם לכן הצית את דמיונו של מורה רוסי שאפתן בעל חלומות גדולים.

הנזיר שהמציא מדע חדש

הגנטיקה היא כיום חוד החנית של המדע החדשני. מדענים ורופאים משחקים ב-DNA של חיידקים, נגיפים ואפילו בני אדם, ולומדים עוד ועוד על הקוד שמניע את כל תהליכי החיים. קשה לנו לתפוס עד כמה אזוטרית נחשבה בזמנו עבודתו המהפכנית של נזיר אוגוסטיני גרמני-צ'כי, שגידל אפונים בגינת המנזר ובתוך כך פענח את החוקים הבסיסיים של התורשה.

גרגור יוהן מנדל (Mendel) נולד בשנת 1822 למשפחה גרמנית סודטית בצ'כיה. הוא גדל בחווה המשפחתית ורכש שם את הידע החקלאי ששימש אותו לאחר מכן בניסוייו. בתחילת שנות ה-20 לחייו החל ללמוד פילוסופיה ומדעים, אך התקשה לממן את לימודיו והצטרף למנזר אוגוסטיני בעיר ברנו, בין השאר כדי שהכנסייה תממן את המשך לימודיו. ב-1851 שלח אותו המנזר לווינה ללמוד חינוך מדעי, ובשובו לברנו הוא שקע בחיי המנזר.

גרגור יוהן מנדל(צילום: מתוך ויקיפדיה)

ב-1854 התיר לו אב המנזר לפתוח במחקר מדעי בגן המנזר. מנדל ניצל את ההזדמנות כדי לחקור את התורשה של שבע תכונות פשוטות בצמחי אפונה, כגון צבע הפרח, צורת התרמילים וצורת הגרגירים. באמצעות ברירה קפדנית וזיווג של צמחים בעלי תכונות דומות או שונות הוא הצליח לזהות את המנגנון הבסיסי של העברת תכונות מדור לדור.

בלי לדעת דבר על DNA ועל גנים, מנדל זיהה שתכונות מתחלקות לשני סוגים: דומיננטיות ורצסיביות. הוא הבחין למשל שאם הוא מכליא צמח עם פרחים לבנים עם צמח אחר עם פרחים סגולים, הפרחים של הצאצאים יהיו תמיד סגולים, אולם אם הכליא שני צמחים בעלי פרחים סגולים, חלק מצאצאיהם יהיו בעלי פרחים לבנים. מכאן הוא הסיק שהתכונות שעוברות בתורשה מגיעות בזוגות, אחד מכל הורה. סוג אחד (מנדל קרא לו "פקטור". היום נקרא לו "גֶן") הוא השליט (דומיננטי), וכאשר הוא נוכח הסוג החליפי נשאר רדום (רצסיבי) ולא בא לידי ביטוי.

זה, בפשטות, הבסיס לחוקי מנדל, שמהם צמחה הגנטיקה המודרנית. כיום אנחנו מכירים תכונות מורכבות יותר, שנקבעות על ידי כמה גנים ביחד, שנמצאות בשכנות על אותו כרומוזום וכן הלאה, ומבינים הרבה יותר לעומק את התהליכים הביולוגיים שמניעים את התורשה, אבל הבסיס כולו נמצא שם.

בשנת 1866 פרסם מנדל את ממצאיו, שזכו להתעלמות כמעט גורפת מהקהילה המדעית של זמנו. שנה לאחר מכן התמנה מנדל לראש המנזר ונאלץ לזנוח את מחקריו ולשקוע בתפקידיו הניהוליים.

כשהלך לעולמו בשנת 1884, איש לא היה מודע לחשיבות תגליותיו. רק בשנת 1900, עקב הקושי לאושש את תורות התורשה הקיימות, שגרסו כי הצאצאים מייצגים מעין ממוצע של התכונות שירשו מהוריהם, התגלו מחדש כתביו ושוחזרו מחקריו. כיום אין תלמיד ביולוגיה שאינו מכיר את החוקים שניסח נזיר צנוע ושיטתי בגינת המנזר שלו.

היבשת שהתפצלה

מאז שחר ימי האנושות ידעו בני האדם בוודאות גמורה שהאדמה שמתחת רגליהם אינה משתנה. אחרי הכל, מה יכול להיות מוצק יותר מהיבשה? אין פלא שנדרשו עשרות שנים לשכנע את המדענים שהיבשות נעות בלי הפוגה.

הוגה הרעיון המהפכני הזה היה המדען הגרמני הרב-תחומי אלפרד לותר וגנר (Wegener), שהיה הראשון שהציע את רעיון נדידת היבשות. וגנר למד פיזיקה, מטאורולוגיה ואסטרונומיה והתקבל כמרצה בתחומים האלה באוניברסיטת מרבורג. ב-1915, בעודו משרת כמטאורולוג בצבא במלחמת העולם הראשונה, הצליח להשלים את הרעיונות שהחל לגבש עוד לפני המלחמה ופרסם את מאמרו "מקור היבשות והאוקיינוסים".

אלפרד לותר וגנר(צילום: מתוך ויקיפדיה)

טענתו של וגנר הייתה מרחיקת לכת. היבשות שאנו מכירים היום, קבע, היו פעם יבשת גדולה אחת שהוא קרא לה "פנגיאה" ("כל האדמה" ביוונית). את טענתו הוא ביסס על עדויות נסיבתיות. התיאוריה שלו הסבירה למשל מדוע קווי החוף של מערב אפריקה ומזרח דרום אמריקה נראים כאילו הם משלימים זה את זה, ואפילו מבנה שכבות הסלעים בשני האזורים דומה מאוד. כמו כן הוא נעזר במידע על מאובנים שנמצאו במקומות שונים ברחבי העולם ובראיות גיאולוגיות רבות נוספות, שהעידו על דמיון בין אזורים רחוקים ברחבי העולם, שהיו בעבר קרובים הרבה יותר.

הטענה המהפכנית, יחד עם העובדה שווגנר התקשה להציע מנגנון הגיוני שמאפשר את תנועת היבשות, עוררו התנגדות עזה לתיאוריה שלו. ההסבר שנתן בשעתו, שתלה את תנועת היבשות בכוחות צנטריפוגליים של סיבוב כדור הארץ, היה שגוי והקשה על קבלת הרעיון. מתנגדיו כינסו סימפוזיון שהוקדש להתנגדות לתיאוריה שלו, וטענו שקרום כדור הארץ באוקיינוסים מוצק מדי ולא יכול לאפשר תנועת יבשות.

עד תחילת שנות ה-30 נזנחה לחלוטין "נדידת היבשות". וגנר עצמו הלך לעולמו בשלהי 1930 מדום לב במהלך מסע מדעי לגרינלנד. רק בשנות ה-50 החל להתעורר מחדש העניין המדעי בעבודתו, בעקבות גילויים חדשים בגיאולוגיה. כיום אנו יודעים להסביר שקרום כדור הארץ מורכב מכמה לוחות טקטוניים שצפים על המעטפת הנוזלית של עולמנו. הלוחות האלה נעים בקצב שיכול להגיע עד כמה סנטימטרים בשנה, וקיומם מסביר לא רק את נדידת היבשות, אלא גם תופעות גיאולוגיות רבות, כמו פיזור הרי הגעש ומוקדי רעידות האדמה בעולם, מקומם של רכסי הרים ועוד.

איש האשכולות האחרון

גיבורנו האחרון דווקא זכה לכבוד רב מבני תקופתו, אך לאו דווקא כמדען. פיתוחיו המדעיים והטכנולוגיים היו בחלקם הגדול כה מהפכניים עד שחלפו מאות שנים בטרם הצליחו מדענים ומהנדסים לפתח אותם מחדש.

האיש הזה היה לאונרדו, בנו של אדון פיירו מהעיירה וינצ'י (לאונרדו די סר פיירו דה וינצ'י), או בקיצור לאונרדו דַה וִינְצִ'י. הוא היה פסל, צייר, אדריכל, וגם מדען, מתמטיקאי, מהנדס, ממציא ואנטומיקאי – התגלמות איש האשכולות של הרנסנס – האדם שבקיא בכל אומנויות העולם.

לאונרדו דה וינצ'י(צילום: מתוך ויקיפדיה)

לאונרדו נולד ב-1452 בכפר ליד העיירה וינצ'י שבנסיכות פירנצה והצטיין בלימודיו כבר בילדותו. הוא החל את דרכו כשוליה של הצייר וֶרוּקְיוֹ בפירנצה ובהמשך עבר למילנו, תחת חסותו של שליט העיר לוּדוֹבִיקוֹ סְפּוֹרְצַה. בהמשך חייו הוא עבר בין כמה פטרונים נוספים, ובהם צִֶ'זַרֶה בורג'ה (Borgia) והאפיפיור ליאו העשירי . מכולם הוא זכה להערכה עצומה, בעיקר כאמן. בין השאר הוא יצר את ה"מונה ליזה", ציור הקיר "הסעודה האחרונה", "המדונה בין הסלעים" ועוד.

עשייתו המדעית וההנדסית זכתה להערכה פחותה. הוא התגאה בכך שלא זכה להשכלה פורמלית, אלא רכש את כל הידע שלו דרך תצפית ובחינה של המציאות. זו הייתה גם גישתו למדע – הוא ניסה להבין תופעות על ידי תיאור מפורט שלהן, בין השאר באמצעות ציור.

את רעיונותיו הרבים נהג לרשום במחברות שנשא תמיד בחגורתו. המחברות והקודקסים הללו גדושים בשרטוטים של מכונות מעופפות, משאבות מים מתוחכמות ואפילו צוללת ומסוק. הוא פיתח מכונות מצור ותותחים; עיבד רעיונות בתחומי האופטיקה, המתמטיקה, הגיאומטריה ועוד, שבהם השתמש בין השאר ליצירת פרספקטיבה בציוריו; הוא חקר את מבנה העולם וכוכבי הלכת במקביל למדען פורץ דרך אחר שלא זכה להכרה בימי חייו – ניקולאוס קופרניקוס; ועסק גם באנטומיה, כחלק מניסיון שאפתני לתאר באופן חזותי את כל מנגנוני הגוף. כל מחברותיו פרסמו רק אחרי מותו.

דה-וינצ'י הוקסם במיוחד מרעיון התעופה ובמחברותיו שרדו שרטוטים של מכונות מעופפות שעיצב בהשראת ציפורים ועטלפים. רוב המכונות הללו לא נבנו מעולם, עד שבשלהי המאה ה-20 נעשו ניסיונות לעצב אותם על סמך תוכניותיו של איש האשכולות המנוח. בשנת 2000 אכן הצליח אדריאן ניקולס הבריטי לצנוח צניחה חופשית באמצעות מצנח המבוסס על דגם שיצר דה-וינצ'י.

המצאותיו הצבאיות התבססו על הבנה מעמיקה במכניקה. שנים רבות לפני שהבשילה הטכנולוגיה לייצורם הוא כבר תכנן צוללות, טנקים ואפילו חליפת אמודאים. חלק מהמצאותיו אומצו על ידי בתי האצולה של איטליה וצרפת בתקופתו, אך רובן נשארו על הנייר. כמו כן עסק במחקר תיאורטי על השפעת הירח על הגאות והשפל, והיה בין הראשונים שהבינו שהעין היא איבר שקולט אור, ושהיא אינה מפיצה קרניים בלתי נראות כפי שסברו מלומדי ימי הביניים.

קשה כיום להעריך את מידת ההשפעה והחשיבות של העשייה המדעית של לאונרדו. למרות היצירתיות הפורה שלו, ואולי גם בגללה, המדע שלה חסה כל חייו בצל הגאונות שלו כצייר. המחקר שלו היה מלא השראה, אך לא יסודי והוא נטה לדלג מנושא לנושא בהתאם לצרכי האמנות שלו. יחלפו עוד שנים לא מעטות עד שתיווצר ההבחנה החדה בין אמנות למדע שיטתי, אך בעיני דה-וינצ'י ובני תקופתו היו שניהם חלק מאותו מכלול. וכך ייתכן שהמדע החמיץ את אחד ההוגים הגדולים שיכלו להיות לו. והאנושות? לה תמיד תישאר המונה ליזה.

רמי שלהבת, מכון דוידסון לחינוך מדעי