הפיזיקאי ריצ'רד פיינמן מגולל את המסע המופלא של אנרגיית השמש
בכל פעם שאתם מבעירים מדורה, אפילו בלילה, אתם למעשה מתחממים לאורה של השמש. העצים שאנו שורפים, בקומזיץ למשל, הם יחידות אחסון של אנרגיית השמש, העושה דרך ארוכה בטרם היא הופכת לאש. אנו רגילים לחשוב על אש כמשהו ארצי ומובן מאליו, אבל האמת היא שכדי שנוכל להדליק אותה, האנרגיה הראשונית של האש צריכה לעבור כ-150 מיליון ק"מ בחלל.
הפיזיקאי זוכה פרס הנובל ריצ'רד פיינמן עסק בחייו בפיתוח תיאוריות כמו תורת הקוונטים ונחשב לנביא הננו-טכנולוגיה. הפעם הוא דווקא מסביר לנו משהו הרבה יותר בסיסי ויומיומי: כיצד נוצרת האש ומהיכן היא מגיעה. בדרכו המקסימה והפשוטה להבנה הוא מציג את המסע של האש – מהשמש דרך האוויר ועד לעצים, תוך שהוא חושף מנגנון מורכב ומתוחכם של המרת אנרגיה ושימורה.
בכיכובו של הפחמן
אטומים מסוגים מסוימים מחבבים אחד את השני ושואפים להיות זה בקרבתו של זה. פיינמן מסביר כי פחמן וחמצן, לדוגמה, שואפים להתחבר, אבל עליהם להיות מספיק קרובים כדי לדעת שהם יכולים לבצע את המיזוג. כל זמן שהם לא קרובים מספיק, הם הודפים אחד את השני. הוא משווה את הסיטואציה למשל סיזיפוס: התהליך דומה לדחיפת כדור במעלה הר געש שלוע בראשו. הכדור יחזור ויתגלגל במורד השיפוע כל עוד המהירות שלו נמוכה. אולם בתנאים שבהם מואצת מהירות הכדור, הוא יעשה את כל הדרך לפסגה וייכנס ללוע.
בדיוק כך, כאשר אוויר בא במגע עם עצים או קרשים – דבר לא קורה כל זמן שאטומי החמצן שבאוויר פוגשים את אטומי הפחמן שבעץ במהירות רגילה. אולם אם מאיצים את תנועת אטומי החמצן על ידי חימום, הם יכולים להתפרץ פנימה אל אטומי הפחמן, מה שמייצר רטט. התנודות הללו יכולות לחמם אטומי חמצן נוספים, להאיץ את תנועתם ולגרום גם להם להתחבר לפחמן. "אחד אחרי השני כל הדברים האלה מתחילים לנוע יותר ויותר מהר ולהתחבר. כל העסק עובר שינוי", אומר פיינמן ומוסיף, כשחיוך שובב על פניו, "הקטסטרופה הזו היא אש".
פיינמן נראה מוקסם מהתופעה שהוא מסביר בעצמו, כאילו זה עתה פענח אותה לראשונה. הוא אמנם מצליח להסביר בצורה פשוטה ואפילו ויזואלית מהי אש – רטט והיקשרות של אטומים – אבל יצר הסקרנות שהפך אותו למדען משפיע כל כך לא מניח לו להסתפק בכך. "זה מה שקורה כשאתה מתחיל לחשוב, זה נמשך עוד ועוד", הוא מסביר, ומיד כשהוא מסיים להתפעל מתהליך הבעירה הוא שואל – איך כך זה התחיל? מהיכן הגיעו החומרים שבקרש?
הכול משמיים
כדי לברר את מקור כושר הבעירה של קרשים, פיינמן מתחיל להתחקות אחרי מסלול הפחמן. העץ שממנו נוצרים הקרשים מורכב ברובו מאטומי פחמן, ואלה מגיעים מהאוויר. "אנשים מסתכלים על עצים וחושבים שהם צומחים מהקרקע… אבל לא, הם צומחים מהאוויר". הכוונה של פיינמן היא שחלק הארי של החומר שממנו מורכב העץ מגיע מהאוויר, הלא הוא מיודענו הפחמן. העץ קולט את האוויר, משתמש בפחמן ופולט החוצה את החמצן כתוצר לוואי (במאמר מוסגר, הזבל שלנו מפרה את העצים, אבל ה"זבל" של העצים מאפשר לנו חיים).
התהליך הזה משאיר את העץ עם פחמן מהאוויר ומים מהאדמה, אלא שכדי להגיע לקרקע – גם המים ירדו מהשמיים. וכך יוצא שמרבית החומרים בעץ מגיעים מהאוויר, מלבד מינרלים ועוד כמה חומרים שנספגים מהאדמה.
עד כאן הכול טוב ויפה, אבל פתחנו בכך שאטומי הפחמן והחמצן נקשרים היטב, מה שיוצר את הפחמן הדו-חמצני. אז איך העץ מצליח לפרק את החיבור הזה? התשובה של פיינמן מקסימה בפשטותה: "השמש זורחת". אור השמש נספג בצמחים ומתיר את הקשר בין הפחמן לחמצן בתהליך הפוטוסינתזה. כלומר האור למעשה מפעיל את תהליכי ההיווצרות של העץ.
סגירת המעגל
בתום כל התהליכים הללו, כאשר אנו רוצים להבעיר מדורה אנו משתמשים בפיסת עץ המורכבת מפחמן ומאוויר עם ריכוז גבוה של חמצן, שהגיע בעצמו מהעץ. והם שואפים לחזור להיות יחד. ברגע שאנו מציתים אש אנו מאפשרים למפגש המרגש להתרחש. עם הבעירה והגברת תנועת האטומים, מתאחדים שוב הפחמן מהעץ והחמצן מהאוויר, ומשתחררים חזרה בתור פחמן דו-חמצני.
הפיזיקאי האנס בתה, מי שהיה מורו של פיינמן, אמר עליו בעבר: "יש שני סוגי גאונים. הגאון ה'רגיל', העושה דברים, אך משאיר לך את האפשרות לחשוב שגם אתה היית יכול לעשותם אילו רק השתדלת, וישנו ה'קוסם', זה שאין לך מושג איך הוא עושה דברים. פיינמן היה קוסם". את ההתגלמות של תיאור זה אפשר לראות כאשר מגיע פיינמן לרגע השיא של תהליך הדלקת האש.
הוא מסביר כי האור והחום – שנוצרים כתוצאה ממעגל ההתרה וההיקשרות של אטומי הפחמן והמימן – הם למעשה אורה וחומה של השמש שנכנסו פנימה אל העץ. "אז זו בעצם שמש מאוחסנת שיוצאת כשאתה מבעיר עץ", לדבריו. במילים אחרות, בכל פעם שאתם מדליקים מדורה או מבעירים פיסת עץ כלשהי, אתם מקבלים דרישת שלום חמה מהשמש.
אפשר, אם כן, להסתכל על האש כגלגול של אנרגיית השמש אשר הופקד בידינו לשימוש באופן עצמאי. התובנה לא מספיקה לחלחל ופיינמן כבר מתקדם – "השאלה הבאה: איך ייתכן שהשמש כל-כך רוטטת וחמה?". אך הוא בוחר להותיר אותנו עם טעם של עוד: "אני חייב לעצור איפשהו, אשאיר לכם משהו לדמיין…"
כתבות נוספות שעשויות לעניין אותך:
הלוגיקה שבתוך הכאוס: פיזיקאי גילה כי אנשים נעים כמו מולקולות גז
מכניקת הקוונטים מגלה כי ייתכן וכולנו חלק ממערכת מידע אינסופית
עוד מרדיו מהות החיים:
