לפי האמונה העממית הרווחת בעולם הנוצרי, מדי שנה סנטה קלאוס ושמונת איילי הצפון הנושאים את המזחלת שלו ממריאים לשמיים כדי להפיץ מיליוני צעצועים בכל רחבי כדור הארץ. את כל המשימה הכבירה הזאת הם נדרשים לעשות בתוך לילה אחד, בין ערב חג המולד לבוקר החג למחרת. במבט ראשון הספקנים שבינינו עשויים לחשוב שמדובר במשימה בלתי אפשרית, שלא לומר אגדה בלבד.
אבל הילדים הטובים שמחכים בשקיקה לביקורו יודעים היטב שסנטה קלאוס תמיד מקיים את הבטחותיו ומסיים את המשימה שלו בצורה מושלמת. עם זאת, המשימה הקשה שלו עוררה מאז ומתמיד סקרנות רבה, אפילו מצידם של פיזיקאים.
סנטה קלאוס, כמובן, רחוק מלהיות אדם שגרתי. סביר להניח שהוא גם פיזיקאי מבריק. מדענים רבים ניסו להסביר את משימתו הכמעט בלתי אפשרית בכלים רציונליים המבוססים על חוקי הפיזיקה בלי להישען על הדמיון בלבד. האם המדע באמת יכול להסביר איך סנטה, בגאונותו הרבה, מגשים את המשימה ה(כמעט) בלתי אפשרית הזאת?
המשימה של סנטה
על פי נתוני האוכלוסין המעודכנים לחודש דצמבר 2021, אוכלוסיית העולם מונה 7.9 מיליארדי בני אדם, מהם כשני מיליארד ילדים. אם נניח שכל ילדי העולם יקבלו מסנטה מתנה אחת לפחות, כי כולם היו ילדים טובים ומיוחדים השנה, המשמעות היא שסנטה יידרש לבקר בכ-600 מיליון בתים, לפי ממוצע של 3.5 ילדים למשק בית.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
המירוץ המדעי למיגור הקורונה: עדכון שבועי
איך ועד כמה אנחנו יכולים לבחור מראש את מין הילוד?
המחקרים החדשים ביותר
למזלו של סנטה, המשימה שלו מוגבלת לעולם הנוצרי בלבד - שמונה קצת פחות מ-2.2 מיליארד בני אדם, כך שעל פי אותו יחס עליו לבקר "רק" בכ-160 מיליון בתים. בכל בית הוא צריך להחנות את המזחלת שלו, להיכנס פנימה בסתר, להניח את המתנות במקום המיועד להן, לעצור לאכול את השאריות שנותרו מעוגיות החג, ובסופו של דבר לצאת למזחלת ולרכוב אל הבית הבא.
שוב ושוב, 160 מיליון פעמים!
לסנטה יש כ-32 שעות להשלים את המשימה הכבירה הזאת. אם נניח שהוא התחיל את ההפצה בדיוק בקו התאריך הבינלאומי ונע משם מערבה כדי לנצל באופן מיטבי את המעבר בין 24 אזורי הזמן של כדור הארץ, ושילדים ישנים שמונה שעות בלילה. כלומר בשנייה אחת הוא צריך להגיע לרצת פחות מ-1,400 בתים.
לפי האומדן הזה, בהנחה שסנטה קלאוס רק עובר מבית לבית (במרחק ממוצע של כשני קילומטר) בלי לבזבז שום זמן על חלוקת המתנות עצמה, ולא צריך לחזור לחדש את מלאי המתנות שלו בקוטב הצפוני, הוא יצטרך לנסוע במהירות של כ-2,800 קילומטר לשנייה, כלומר פי יותר מ-8,000 ממהירות הקול באוויר, שהיא 343 מטר בשנייה. אם לוקחים בחשבון את מסת המתנות שהוא צריך לשאת – מאות מיליוני קילוגרמים בהנחה שכל מתנה שוקלת בממוצע קילו אחד - תארו לעצמכם מה זה אומר!
כל פעם סנטה והצעצועים שהוא נושא יצטרכו לצלוח קשיים רבים כדי להגיע הלוך ושוב לבית וחזרה. סנטה קלאוס ושמונת האיילים האומללים יתמודדו עם האצה והאטה מתמידים שירסקו את עצמותיהם ואת איבריהם הפנימיים, התנגדות אוויר עצומה כתוצאה ממשקל המתנות העצום והמהירות הגבוהה, וטמפרטורת הכרכרה תעלה לרמה גבוהה פי כמה וכמה מזאת שנוצרת כשחללית חודרת לאטמוספרה. אומללים שכמותם!
חור התולעת של סנטה
מכיוון שידוע שסנטה מצליח מדי שנה במשימתו ומחלק מתנות לילדים, יש להסיק שהוא מצליח להתגבר על כל הבעיות והמכשולים הללו, ועוד כמה שלא הזכרנו, ככל הנראה בזכות הפיזיקה. רוג'ר הייפילד (Highfield) משער בספרו "הפיזיקה של חג המולד" שסנטה קלאוס מתגבר על האתגרים והקשיים ומגיע אלינו בזמן בעזרת גשרי איינשטיין-רוזן, שמוכרים גם בכינוי הפופולרי "חורי תולעת".
בשנת 1935 הסיקו אלברט איינשטיין ועמיתו הפיזיקאי נתן רוזן את דבר קיומם של הגשרים האלה על סמך תורת היחסות הכללית. חורי תולעת מחברים בין שתי נקודות במרחב-זמן, כלומר הרצף הארבעה-ממדי של המציאות שכולל את שלושת ממדי המרחב ואת ממד הזמן, ולפחות להלכה יכולים ליצור קיצור דרך שיפחית את זמן הנסיעה וגם יקצר את המרחק.
למען הפשטות, דמיינו שרודולף – אחד האיילים המושכים את המזחלת של סנטה קלאוס, צריך לעבור מנקודה א' לנקודה ב' על דף נייר שטוח. כעת דמיינו שקיפלנו את הנייר הדו-ממדי דרך ממד העומק והצמדנו את שתי הנקודות זו לזו. כך יוכל רודולף לדלג מיד מנקודה אחת לאחרת וכך לחסוך לעצמו מסע ארוך ומפרך. אז אם סנטה הוא פיזיקאי מעשי מיומן במיוחד, אפשר לדמיין שהוא מצא דרך לקפל כך את המרחב-זמן במטרה להשלים את משימתו בתוך לילה אחד בלי להשאיר אף ילד מאוכזב.
חוגגים חג מולד בצרפת ומתפללים לסיום הקורונה
גם אם אין עדיין למדע ראיות תצפיתיות לקיומם של חורי תולעת במציאות, מסעו המופלא של סנטה קלאוס בערב חג המולד מוכיח מדי שנה בשנה את קיומם. אחרי הכול, כל ילד בעולם הנוצרי יודע שלמרות כל המכשולים, סנטה יגיע כמדי שנה בערב ה-25 בדצמבר. אנחנו וילדי העולם מחכים לך, סנטה.
ד"ר סאוסן עילבוני ומירנה סאפיה, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
