האמת על חבל האמת של וונדר וומן

לסופרמן יש כוח אדיר ועיניים שיורות קרני לייזר; לבאטמן יש באטארנג – בומרנג קטלני בצורת עטלף; אבל לנסיכה דיאנה - וונדר וומן בשבילכם - לא נתנו נשק התקפי. אחרי הכול היא אמורה לסמל אחווה, שוויון, צדק ושלום. ואף על פי שבסרט החדש יש לה חרב ענקית, בקומיקס המקורי ובסדרת הטלוויזיה משנות ה-70 היא הסתפקה בפלצור (לסו).

עוד כתבות באתר מכון דוידסון, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן:

מקור החיים? חומר אורגני התגלה בשמש צעירה

האם לחם מחמצת מלא בריא יותר מלחם לבן?

האם קפה עלול לגרום להתייבשות?

פלצור הזהב, או פלצור האמת, עשוי כביכול מחבל קסום, שבסיפורי המקור של הקומיקס נוצר בידי אפרודיטה, הפייסטוס או גאיה, ויש לו כוחות מיוחדים. הייחוד הראשון שלו היה גם זה שהעניק לו את שמו - כל מי שנקשר באמצעותו חייב לומר את האמת כל עוד הוא כבול. בנוסף, הפלצור הבדיוני הזה היה עשוי מחבל חזק במיוחד - נאמר שאפילו הרקולס לא יכול לקרוע אותו - ושהוא יכול להימתח עד אין סוף ולהתארך ככל שצריך.

מכונת האמת

יוצר דמותה של וונדר וומן, ויליאם מולטון מרסטון (Marston) האמין שאפשר לבדוק אמירת אמת על ידי מדידת לחץ דם סיסטולי - לחץ הדם בעת התכווצות הלב. ייתכן על פניו שהחבל אכן יכול לבצע מדידה שכזו: כל מי שמדדו לו לחץ דם יודע שלצורך כך חוסמים למשל את עורק הזרוע בלחץ מבוקר, ואז רושמים את הלחץ שמתחתיו הדם בעורק חוזר לזרום.

חבל שאפילו הרקולס אינו יכול לקרוע, ומחייב את הכבול בו לומר רק אמת. גל גדות כוונדר וומן עם הפלצור המופלא (צילום מתוך כרזת הסרט)

במדידה ידנית מקשיבים לשם כך לדופק - הפעימה הראשונה נשמעת כשהלחץ המופעל על העורק יורד מתחת ללחץ הדם הסיסטולי, כלומר הלחץ שבו הלב מזרים את הדם בעורקים. מעל ללחץ הזה הצמיד החוסם את העורק מפעיל לחץ רב יותר מזה שמפעיל הלב, ולכן זרימת הדם בעורק נעצרת.

מצד שני, החבל של וונדר וומן הוא סיפור קצת אחר: הוא לא מגלה אם הקשור בו דובר אמת, אלא מחייב אותו לומר את האמת. בנוסף, אמינותן של "מכונות האמת" הקיימות, כגון הפוליגרף, מוטלת בספק, שכן אנשים מיומנים יכולים לפעמים לשלוט בתגובותיהם הפיזיולוגיות לאמירת שקר ולהישאר "רגועים", ולעומתם אנשים שלחוצים מעצם הבדיקה עלולים לצאת דוברי שקר.

החבל החזק בעולם

נחזור אם כן לתכונותיו המבניות של החבל - אם היינו רוצים ליצור לעצמנו חבל כזה, ממה היינו מרכיבים אותו?

מה שאנחנו צריכים הוא חומר דק, שיהיה חזק אבל גם גמיש. קיימים שלושה גדלים מדידים נוחים לאפיון חומר כזה. הראשון שבהם הוא מודול האלסטיות שלו, כלומר מספר שמתאר את היחס בין מידת העיוות של החומר כשמפעילים עליו כוח לבין עוצמת הכוח. חומר שמודול האלסטיות שלו נמוך יהיה גמיש יותר ויספוג את האנרגיה על ידי התעוותות.

הגודל השני הרלוונטי הוא החוזק של החומר - כמה אפשר למתוח אותו לפני שייקרע וייסדק. את החבל הפנטסטי של פלצור האמת ניתן למתוח עד אינסוף, תכונה שעושה אותו אכן פנטסטי ובלתי מציאותי בעליל.

חומר שנמתח עד אינסוף מפר בין השאר את חוק שימור החומר, שכן מסה סופית של החבל מחייבת שגם אורכו יהיה סופי. האורך הזה יכול להיות גדול מאוד אם החומר דק במיוחד - אפילו בעובי של מולקולה אחת, אבל מעבר לכך כל ניסיון להאריך את החבל עוד יותר יסתיים בקריעתו - הרחקה של המולקולות זו מזו באופן שישאיר לנו שני חבלים קצרים יותר.

גודל רלוונטי נוסף הוא האנרגיה הדרושה כדי לשבור את החומר או לקרוע אותו. כדי שהחבל שלנו יהיה חזק עד כדי כך שאפילו הרקולס לא יוכל לקרוע אותו, נצטרך שהאנרגיה הדרושה לשבירה תהיה גבוהה מאוד.

החומרים המוכרים לנו היום שהם גם דקים, גם חזקים יחסית לעוביים וגם גמישים הם שרשראות פולימרים מסוגים שונים. פולימרים הם מולקולות גדולות המורכבות ממקטעים קצרים שחוזרים על עצמם. בתוך המולקולות, המקטעים קשורים בקשרים קוולנטיים, שנחשבים חזקים ויציבים מאוד, ובנוסף כל מולקולה קשורה לשכנותיה בקשרים בין-מולקולריים שונים בהתאם להרכבה.

אחת האפשרויות לסדר שרשראות ארוכות היא להניח אותן זו ליד זו כך שייווצר מישור. לאחר מכן ניתן לערום מישורים זה על גבי זה במבנה שנקרא "משטחי בטא" ונחשב סידור גבישי. בסידור הזה, שטח המגע או הקשר בין המולקולות גדול, כך שהשילוב בין משטח בטא לקשרים בין מולקולריים חזקים מניב חומר חזק מאוד.

הבעיה היא שחומר כזה לא יהיה כנראה גמיש במיוחד, מכיוון שכל ניסיון לעוות אותו יעוות את הגביש ועלול לשבור אותו. כדי שהחומר יהיה גם חזק וגם גמיש עליו לשלב בתוכו אזורים גבישיים ליד אזורים אמורפיים, שבהם צורת הפולימרים אינה מוגדרת.

הפולימרים של גאיה

אילו חומרים פולימריים הם מועמדים טובים? אם נניח שאת החבל יצרה במקור ידי גאיה - אלת האדמה - נרצה למצוא חומר שמיוצר בטבע בלי התערבות אנושית. הדוגמה הטובה ביותר לפולימר טבעי חזק וגמיש הוא קורי עכביש.

קיימים סוגים רבים של קורי עכביש, ומחקרים רבים נעשים על החומרים שמרכיבים אותם. קורי הבסיס החזקים של רשתות העכביש מורכבים מחלבונים, שהם פולימרים של חומצות אמינו. קורי העכביש גמישים מאוד – יותר מסיבי הפלדה שבהם משתמשים לכבלים, והאנרגיה הדרושה לשבירתם גדולה פי עשרים מזו הדרושה לשבירת סיבי הפלדה.

עם זאת, האנושות יודעת לייצר חומר סיבי חזק אפילו יותר - קוולאר. מדובר בפולימר סיבי שפיתחה לפני כ-50 שנה הכימאית סטפני קוולק עבור תאגיד דופונט. כמו קורי העכביש, הקוולאר עשוי משרשראות חומר מתוחות שמסודרות זו לצד זו. החומר בקוולאר נקרא פרה-ארמיד, והמולקולות בו נקשרות זו לזו בין השאר בקשרי מימן חזקים. בשל חוזקם של הסיבים נהוג להשתמש בקוולאר בחליפות מגן נגד כדורים ובביגוד של רוכבי אופנועים.

הקוולאר אמנם חזק יותר מקורי עכביש, אך גם קשיח פי עשרה ושביר יותר. אם נמצא דרך לייצר קורי עכביש מלאכותיים, ייתכן שביגוד מגן ממשי-עכבישים יהיה יעיל יותר.

אז ממה בדיוק עשוי החבל של הנסיכה דיאנה? אולי מעריצי הקומיקס השרופים ידעו למצוא רמזים בחוברות הישנות. אבל אם ברצונכם בחבל חזק, גמיש ועמיד אפילו בפני כוחו של הרקולס, נסו להכין אותו מקוולאר, או בקשו מגאיה לשזור גם לכם חבל קסמים מקורי עכביש.

הכתבה פורסמה באתר מכון דוידסון, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן