תודה לך על ה-GPS!!!
אלברט איינשטיין הוא כנראה אחד מהיהודים המשפיעים ביותר על האנושות בכל הזמנים. יש יגידו שהוא המשפיע ביותר. השבוע האנושות מציינת מאה שנה למה שנודע בתור הגילוי הגדול ביותר שלו - תורת היחסות, זו אשר שינתה את תפיסת העולם של המדע ושמהווה אחד מאבני הדרך של הפיזיקה המודרנית.
תנסו את זה בבית! העלו את הניסויים שלכם לגלריית האינסטגרם שלנו >>
שוחחנו עם פרופ' חנוך גוטפרוינד, יו"ר ארכיון איינשטיין באוניברסיטה העברית (המקיימת הצגה לכל המשפחה על איינשטיין ביום המדע הקרוב), שסיפר לנו על הגילויים של איינשטיין ועל האופן שבו הם משפיעים עלינו כיום. "בשנת 1905, שנתו המופלאה של איינשטיין, הוא פרסם ארבעה מאמרים שהם אבני היסוד של הפזיקה המודרנית", הוא מספר ומוסיף, "לכן, באופן כללי, היות וכל הטכנולוגיה שלנו מבוססת על הפיזיקה המודרנית, איינשטיין נמצא בכל מקום".
לפניכם 5 דרכים שבהן איינשטיין משפיע עלינו בלי שבכלל ידענו:
אז ככה זה עובד! | צילום:
רויטרס
דלתות המעלית
אחד ההישגים הגדולים ביותר של איינשטיין הוא פיצוח המנגנון שעומד מאחורי האפקט הפוטואלקטרי. מהו האפקט הזה? כאשר מקרינים אור על פיסת מתכת, האוויר מסביב נטען במטען חשמלי שלילי. האפקט הזה מתרחש בעוצמות שונות כאשר המשתנים העיקריים הם סוג המתכת ועוצמת האור, כאשר האור באורך הגל האפקטיבי ביותר הוא האור האולטרא סגול.
את האפקט הזה מדענים הכירו עוד לפני ימי איינשטיין, אבל הם לא ידעו לתת לו הסבר מספק. רוצים לדעת איך זה נראה? צפו בסרטון הבא:
על פי התיאוריה של איינשטיין, האור מורכב מיחידות אנרגיה שכל אחת מהן נקראת "פוטון". כאשר פוטון פוגע במתכת, האנרגיה שלו מועברת לאלקטרונים שקשורים לאטומי המתכת. באמצעות אנרגיה הזו, האלקטרונים ניתקים מהמתכת ונפלטים לאוויר. באופן הזה, נוצר מטען חשמלי שלילי באוויר שסביב המתכת.
כיצד זה משפיע עלינו היום? פרופ' גוטפרוינד עונה - "הסיבה שבגינה הדלת של המעלית לא נסגרת כשאנחנו עומדים באמצע, היא כי אנחנו חוסמים קרן אור על סגולית שמפעילה זרם חשמלי כשהיא פוגעת במתכת ממול. כשקרן האור לא פוגעת, הזרם החשמלי לא קיים והדלתות פשוט לא נסגרות".
עוד טכנולוגיה שמתבססת על האפקט הזה היא מערכת האזעקה שפועלת במוזיאונים שונים בעולם - קרן אור על סגולית מוקרנת על מוצג ואחריה, בקו ישר ממוקם חיישן מתכת. ברגע שמוצג במוזיאון מוזז, הקרן מגיעה עד לחתיכת המתכת, מתחיל זרם חשמלי והאזעקה מופעלת.
אנרגיה סולרית
כשמפתחים את ההסבר שנתן איינשטיין לאפקט הפוטואלקטרי, אפשר לעשות עם המידע הזה הרבה יותר מחיישנים. הפיצוח של האפקט הזה עזר לו ולחוקרים רבים לפתח את תורת הקוונטים, שמתארת את ההתנהגות של החומר ברמת האטום ולהבין באיזה אופן אור יכול להשפיע עליו.
עם כל המידע הזה שפותח בזכות איינשטיין התפתח תחום האנרגיה הסולארית שיודע איך לקחת את אור השמש, להפגיש אותו עם חומר ולהפיק ממנו חום, חשמל ואנרגיות אחרות נוספות. בהקשר הזה אפשר להגיד שאיינשטיין מציל את העולם עד היום מזיהום אוויר וממשבר אנרגיה.
הקשר בין איינשטיין להסרת שיער | צילום:
Thinkstock
הלייזר
במסגרת המחקרים של איינשטיין אודות חומרים שונים והאנרגיות שפוגעות בהן, הוא פיתח את המידע הדרוש להפקה של קרן לייזר בתנאי מעבדה - קרן אור מרוכזת בתדירות קבועה שעוברת באלומה דקה דרך חומר ויוצאת כשלחלקיקי האנרגיה יש תכונות חדשות והתנהגות שונה לחלוטין מזו של אור לבן רגיל.
ההסבר המדעי הוא לא פשוט ומצריך הבנה של בסיסים ויסודות בפיזיקה, אבל את התוצאה כולנו מכירים היום. הלייזר משמש אותנו כמעט בכל תחום: הסרת שיער בלייזר, מדפסות לייזר, חריטה בלייזר, תקשורת באמצעות קרני לייזר, ביצוע הליכים רפואיים בעזרת לייזר והרשימה עוד ארוכה.
בפעם הבאה שתלכו להסרת שיער בלייזר, זכרו וראו את איינשטיין לנגד עיניכם.
GPS
"אנחנו מוכנים, בואו נצא לדרך" קורא הסמארטפון כשאתם מזינים בתוכו את הכתובת, במקום להסתבך עם המפה. גם הסיפור הזה התחיל אצל איינשטיין.
כדי להבין מה הקשר, חייבים להבין את תורת היחסות הכללית. תורת היחסות הכללית היא למעשה סדרת תיאוריות פיזיקליות מהפכניות ששינו את תפיסת העולם בכל מה שקשור לזמן, מרחב, מסה ואנרגיה. בהקשר של זמן (שהוא הגורם הרלוונטי ל-GPS) באופן כללי ופשטני למדי, תורת היחסות קובעת שקצב הזמן משתנה ממקום למקום ביקום, באופן יחסי. קצב הזמן על פני כדור הארץ, לצורך העניין, שונה מזה שמתרחש על חללית או לוויין.
עכשיו חזרה ל-GPS. מערכת הניווט מבוססת על 24 לוויינים שסובבים סביב כדור הארץ. על כל לוויין GPS יש שעון אטומי שקובע באופן מדויק מה השעה, בהתחשב במיקום של הלוויין במרחב, והוא מתקשר עם המקלטים על הקרקע באמצעות גלי רדיו. כל מכשיר GPS על הקרקע נמצא תמיד ב"קשר עין" עם שלושה לוויינים שונים. המיקום של מכשיר ה-GPS נקבע באמצעות נוסחה שמשכללת את המרחק של כל אחד משלושת הלוויינים, המהירות שלוקח לשדר להגיע מהלווין למקלט (מהירות האור) והגורם החשוב ביותר - פערי הזמנים בין הלוויין לבין המקלט בקרקע. הנוסחה הזו מתבססת על עקרונות שגיבש איינשטיין.
הנה הסבר קצת שונה לאיך זה עובד:
איינשטיין משפיע עליכם ברגעים אלו ממש
התיאוריות של איינשטיין לגבי מבנה האטום והתנהגות של מולקולות כשהן באות במגע עם אנרגיה, הן הבסיס לכל המסכים שהיום הם חלק בלתי נפרד מהחיים שלנו. את הצורות והצבעים שאנחנו רואים על גבי המסך יוצרים זרמים חשמליים שעוברים דרך חומרים שונים, כשבסופו של דבר הם מומרים לגלי אור שנפלטים מהמסך. בפועל, לולא איינשטיין, לא ניתן היה לראות את הכתבה הזו על המסך.
הרשימה עוד ארוכה ואין ספק שלאיינשטיין יש השפעה גדולה מאוד על החיים של כולנו. "כל טכנולוגיה שתזכיר אני אצליח למצוא בסיס מקשר למשהו שאיינשטיין מצא מפני שזהו הבסיס לכל הפיזיקה המודרנית", אומר גוטפרוינד.
ביום המדע הישראלי, שיתקיים ב-12.5.2015 יעלה המחזה "איינשטיין" באוניברסיטה העברית בירושלים. ההצגה המרתקת והמרגשת, שתביא זווית חדשה ומעניינת על המדען המפורסם, מיועדת לכל המשפחה ופתוחה לקהל הרחב. לפרטים נוספים >>
= תגובה ללא תוכן
= תגובה עם תוכן