השמיים אינם כחולים, קשת אינה קשתית ומוצק יכול לנזול – מנפצים מיתוסים על הטבע.
הטבע מספק לנו נקודת התייחסות ראשונית להרבה דברים בחיים, אפילו ברמה הפשוטה והמילולית. כך, למשל, כשאנו רוצים לתאר משהו כיציב ובלתי ניתן לשינוי, אנו אומרים שהוא מוצק. כשאנו רוצים להסביר שדבר מה הוא בצורת עקומה, נגיד עליו כי הוא קשתי, וגוון כחול בהיר וצלול יהיה כמו השמיים. הטבע הוא ראשוני וחוקי היסוד שלו – הפיזיקה – אינם משתנים. לכן הוא משמש לנו אבטיפוס לכל הצורות והתופעות שבאות אחריו.
אלא שהתיאורים הללו מתבססים רק על מגע ישיר וראשוני עם הסביבה. ככל שאנו מפתחים כלים מתוחכמים יותר להתבוננות בטבע, אנו מגלים כי מה שאנו רואים הוא רק ממשק חיצוני שלא בהכרח מעיד על מהות התופעות. מה שנראה לנו כאמת פשוטה על פני השטח, עשוי להתברר כדבר שונה למדי. למעשה ישנן תופעות כה בסיסיות עד שהפכו ממש להגדרה עבור מה שהן מייצגות – אך בפועל הן עצמן אינן עומדות בקריטריונים המחמירים שלהן. כך, למשל, מסתבר שהקשת אינה קשתית, השמיים אינם כחולים, ומוצק יכול להתנהג כנוזל.
שלוש התופעות הללו ממחישות את העובדה שהטבע הוא מערכת הרבה יותר מורכבת משנדמה לנו. ואם התופעות הבסיסיות שמשמשות מודל לשאר הצורות אינן כה ברורות ומובנות, קל וחומר ההתייחסות שלנו לייצוגים ולהשתקפויות שלהן. אם תרצו, המיתוסים שהמדע מנפץ לגבי הטבע הם משל לאופן שבו כדאי להתבונן על החיים בכלל – תמיד להמשיך לחקור וללמוד, גם את התפיסות הבסיסיות ביותר שלנו.
1. כיצד קרח יכול לזרום?
כל תלמיד ביסודי יודע להבחין בין שלושת מצבי הצבירה העיקריים של הטבע: מוצק, גז ונוזל. וכל אחד מבין אינטואיטיבית את המאפיינים שלהם. גז הכי נתון לשינוי צורה, אחריו נוזל ולבסוף מוצק. אבל מסתבר שבמקרים מסוימים חומרים במצב צבירה אחד יכולים לאמץ את התנהגותו של מצב צבירה אחר. עד כמה שזה נשמע מוזר, קרח יכול לזרום. בסרטון של It's Okay To Be Smart מנפץ ד"ר ג'ו הנסון את מיתוס מצבי הצבירה כשהוא מסביר כיצד קרחונים שנוצרים בהרים זורמים לים.
ישנם שני סוגים של קרחונים. זה שמצטייר לרוב בעיני רוחנו הוא הקרחון הימי, אולי בגלל אירוע הטיטניק ואולי מסיבה אחרת. הסוג השני הוא שמעניין אותנו – קרחון יבשתי. זהו למעשה נהר קרח שנוצר בדיוק באופן שבו נוצר נהר רגיל. משקעים שיורדים באזורים הרריים מתנקזים לאזור נמוך יותר דרך ערוצים. אלא שבמקום מים זורם בערוצים הללו קרח. הקרח לא נופל, הוא ממש זורם. כיצד זה ייתכן?
באזורים הרריים מסוימים הטמפרטורה כה נמוכה, שהמשקעים נותרים קפואים ונערמים לשכבות אדירות של שלג וקרח. עם הזמן, המסה שלהם יוצרת כוח דחיסה על השכבות שמתחת והופכת את פתיתי השלג לחומר קשה יותר, בתהליך של הוצאת האוויר הכלוא בין החלקיקים. אם אי-פעם הכנתם כדור שלג אתם יודעים כיצד דחיסת חופן ביד מקשה אותו. בשלב מסוים נערמת מסה קריטית של קרח ומגיעה לדחיסות מסוימת, ואז מתרחש הקסם. בנקודת הלחץ הזו הקרח מתנהג כמו מתכת בתהליך חישול – כאשר חום גבוה שומר אותה במצב מוצק, אך ניתן לשינוי. המשקל שמופעל על הקרח מונע ממנו להישבר ומאפשר לנו גמישות המאפיינת נוזל. זה תהליך ארוך מאוד, איטי ובלתי נראה לעין, אבל קרחון יבשתי יכול לזרום בקצב של חצי מטר ביום.
2. אם השמיים שקופים, מהיכן מגיע הכחול?
תופעות הצבע השונות נובעות כולן מאורכי הגל השונים של האור. העין שלנו מסוגלת לתפוס רק מקטע זעיר מספקטרום האור, אבל די בו כדי למלא חיים שלמים של פליאה ויופי. ואולם, השמיים שאנו רואים אינם כחולים והשקיעה אינה כתומה. חופת האוויר שמעלינו, על פי סרטון של Minute Physics, היא שקופה ואינה צבועה בגוון כלשהו. מהיכן בכל זאת נובע כחול השמיים, הצהוב של השמש או הכתום של זריחות ושקיעות?
לאטמוספרה יש תכונה של פיזור אור. היא מתפקדת כמעין פילטר שמטפל בצורה שונה בכל אורך גל: ככל שתדר הצבע גבוה יותר, כך הוא מתפזר יותר דרך האוויר. כחול מתפזר יותר מירוק, שמתפזר יותר מצהוב, שמתפזר יותר מאדום וכן הלאה. יחד עם זאת, רוב האור שהשמש פולטת אינו מתפזר ומשתקף ככחול, אלא חודר דרך האוויר, וכך אנו יכולים למעשה לראות את כל מה שסביבנו.
פיזור אורך הגל הכחול בשמיים משפיע גם על הצבע של השמש. היא מופיעה בצהוב מפני שחלק ניכר מהכחול 'ברח' לאוויר, ואורך הגל הדומיננטי שתופס את מקומו הוא הצהוב. בזמן השקיעה והזריחה, כאשר קרני השמש צריכות לעבור דרך יותר אוויר ויותר מהכחול מתפזר, העין יכולה להבחין באורכי גל נמוכים יותר מהצהוב, ומכאן הכתום-אדום של שעות היממה היפות הללו. צבע השמיים, אם כן, אינו כחול, שקיעות אינן כתומות והשמש לא צהובה. זאת אומרת, לא מבחינה פיזיקלית. אור הוא עניין דינמי ומבחינת הפיזיקה לאף עצם או תופעה אין צבע קבוע. אלה העיניים והמוח שלנו שמעניקים לעולם את הגוונים מלאי החיים. צבעים כמו שאנו חווים אותם הם למעשה פרי הדמיון, הדרך היפהפייה שהטבע העניק לנו כדי לתרגם חוק פיזיקלי בסיסי של היקום.
3. קשת היא למעשה עיגול
התופעה האחרונה גם היא קשורה לתפיסה של אור, אבל הפעם דווקא לצורה. קשת, תופעת מזג האוויר הצבעונית שמגלה עצמה כחצי עיגול במפגש של אור ומים, היא בעצם בכלל לא קשתית. זו פשוט נקודת המבט שלנו שחותכת את המשכה. בזמן עבודות בנייה של גורד שחקים בגובה 462 מטר בעיר סנט פטרבורג שברוסיה, לכד מנופאי את מחזה הקשת ממרומי גובהו של תא העגורן. מבט בקו ישר מגלה את הקשת כפי שאנו מכירים אותה, אולם כאשר העדשה מופנית כלפי מטה הקשת נראית כסוגרת מעגל מושלם.
עיגול הצבעים העצום מקיף כמעט את כל שדה הראייה, וחושף את טבעה האמיתי של הקשת, אם עדיין אפשר לקרוא לה ככה. במאמר ב-Aeon, פרופסור לפיזיקה באטרוורת' שופך מעט אור על מופעה של הקשת. הוא מסביר כי צורת הקשת וצבעיה נקבעים באמצעות שילוב של זווית קרני האור עם צורת הטיפות שמשקפות אותן. הטיפה, כך נראה, היא מיקרוקוסמוס פיזיקלי של הקשת. שבירת האור משקפת את תכונות הטיפה ולכן לא כל הקשתות נראות אותו הדבר.
כך אנו יכולים לקבל קשת כפולה, קשת עזה, כזו שנעלמת באזור מסוים וקשת עגולה. המבנה המורכב של רסיסי המים וזווית פגיעת האור יוצרים מחול צבעים דינמי. ולכן, אם הטיפה עגולה, הגיוני שבזווית הנכונה נראה את הקשת כעיגול. ייתכן שיצא לכם להבחין בכך כשחלפתם ליד מדשאה בזמן פעולת הממטרות, שם פיזור המים שונה מזה של הגשם והכול בקנה מידה קטן יותר. בשורה התחתונה, הקשת ככל הנראה נחתכת לחצי במפגש עם הקרקע בגלל נקודת המבט הנמוכה שלנו, ואילו מלמעלה ניתן לראות אותה במלוא הדרה.
תמונת כותרת: Enessa Varnaeva / shutterstock
כתבות נוספות שעשויות לעניין אותך:
להירגע מול יופייה של הפיזיקה – הוכח מדעית כי צפייה בחוקי היקום משנה את המצב המנטלי
הכמיהה לטבע – מה מתרחש בתודעה כשאנו נחשפים ליופייה של השממה הפראית
רומן בין יבשה לים – מדוע בני אדם ודולפינים מהלכים קסם אלה על אלה?
עוד מרדיו מהות החיים:
