מדע וטכנולוגיה
פולימורפיזם - המסע בזמן של ד"ר דנה אשכנזי
Embedded Files
מעבדתו של האל-כימאי
Hans Vredeman de Vries, 1595
הידעת? מדען הוא אדם העוסק בפיתוח תיאוריות מדעיות. על-מנת שמדען יגיע להישגים ניכרים בתחום מחקרו לא יזיק לו קצת (או הרבה...) מזל וגם הבנה פוליטית של סביבתו, אך מעבר לכך נדרשת ממדען ימצליח תכונות כדוגמת יכולת התמדה, עקשנות, שאיפה להבנה מעמיקה ויסודית של תופעות טבע, חשיבה יצירתית אל מחוץ לקופסה והרבה סקרנות.
הידעת? תיאוריה מדעית מנסה להסביר התנהגות של תופעות בעולם הסובב אותנו. התיאוריה ניתנת לבדיקה ואימות חוזרים ואף לניסיונות הפרכה. אם ניתן לחזור ולבדוק אותה על-ידי אנשים שונים ובתנאים שונים והיא לא הופרכה הרי שהיא תקפה.
האדם הוויטרובי - ליאונרדו דה וינצ'י. רישום המראה את הפרופורציות בגוף האדם.
הידעת? לאונרדו דה וינצ'י (1452 - 1519) נחשב לאיש אשכולות איטלקי מגדולי אמני הרנסאנס. הוא נולד פרי לאהבה אסורה בין נוטריון עשיר לאיכרה פשוטה. בשנותיו הראשונות חי עם אמו ואחר כך עבר להתגורר עם משפחת אביו. דה וינצ'י היה איש בעל סקרנות אין סופית שעסק בתחומי הציור, פסול, אדריכלות, הנדסה, תעופה, אופטיקה מתמטיקה, אנטומיה ומוסיקה. המפורסמת מבין יצירותיו היא דיוקנה של המונה ליזה (1503 - 1519). בין יצירותיו המוכרות נמנות בתולת הסלעים והסעודה האחרונה. לאונרדו הותיר אחריו אלפי כתבי יד ומחברות, רובם כתובים בכתב ראי, המציגים מגוון עצום של תחומי עניין ועיסוק הכוללים מחשבות, המצאות הנדסיות, שרטוטים וסקיצות לציורים.
"למידה ללא תשוקה מקלקלת את הזיכרון,
ושום-דבר ממה שנספג בו אינו נשמר"
(ליאונרדו דה וינצ'י)
10 ההמצאות המובילות של כל הזמנים (5:57 דק') – כל ההמצאות ששינו את פני האנושות: המצאת הנייר, המצפן, המקרר, הדפוס ועוד.
שתים עשרה דקות על תאוריות מדעיות (13:53 דק') – פרופסור יגאל מאיר מהמחלקה לפיזיקה באוניברסיטת בן גוריון, נשיא האגודה הישראלית לפיזיקה, מדבר על תאוריות מדעיות.
מפת האבדון – דרוג אפוקליפסות (21:31 דק') – דרוג האיומים הגדולים ביותר המסכנים את המשך קיומה של האנושות.
מפת המדע (9:12 דק') – בסרטון מוסבר מהו מדע, וכיצד משתמשים בשיטה המדעית בתחומי מחקר שונים. הסברים על תחומי העשייה האנושית וכיצד הם קשורים זה לזה, החל מהפילוסופיה, דרך המדעים, ועד למדעי החברה, האמנויות.
פיזיקה
הידעת? מקור השם פיזיקה ביוונית עתיקה, ופירושו "הידע של הטבע". הפיזיקה היא ענף מדעי שמטרתו לחקור את חוקי הטבע (מדעי הטבע) ביקום באמצעות ביצוע תצפיות. הפיזיקה עוסקת בכוחות, מומנטים ובתנועת עצמים, חקר האנרגיה על צורותיה השונות, התנהגות חומרים במצבי צבירה שונים, ומשמעות רצף המרחב והזמן והשפעתם על היקום הסובב אותנו. התצפיות והממצאים נבדקים על ידי מדענים באופן מבוקר ומגובשים לידי תיאוריות, הללו מנוסחות באמצעות משוואות מתמטיות לידי שפה מתמטית שמטרתה לתאר את היקום. ככל שמבוצעים יותר ניסויים, כך ניתן להרחיב את התיאוריות הפיזיקליות ולהפוך אותן למוכללות יותר. אולם, לעיתים כתוצאה מביצוע ניסויים חדשים, אין התאוריות הקיימות מספיקות על מנת לתאר היטב את התצפיות החדשות, וכתוצאה מכך מתנפצות הפרדיגמות המדעיות הקיימות ואת מקומן תופסות תיאוריות מדעיות חדשות, תהליך שכונה על-ידי הפילוסוף המדעי תומאס קון כ"מהפכה מדעית".
הידעת? ניקולאוס קופרניקוס (1543-1473) היה מתמטיקאי ואסטרונום פולני, שנולד באזור פרוסיה המלכותית לאב שעסק במסחר במתכות (השם קופרניקוס בא מהמילה קופר, שפירושה נחושת). קופרניקוס היה איש אשכולות בתקופת הרנסנס, בעל תואר דוקטור במשפט כנסייתי שהוסמך ככומר. כאיש רנסנס שלט קופרניקוס בחמש שפות (לטינית, גרמנית, פולנית, איטלקטית ויוונית), ותפקידיו הרישמיים היו איש כנסייה, משפטן, כלכלן, אסטרולוג ורופא. עיסוקו של קופרניקוס באסטרונומיה לא היה מתפקדיו הרשמיים, אלא בגדר תחביו. אולם, עיסוקו בחקר חוקי היקום הביא להישגו הגדול ביותר דווקא בתחום האסטרונומיה: פיתוח המודל ההליוצנטרי, לפיו כדור-הארץ אינו מרכז היקום. על המודל ההליוצנטרי כתב קופרניקוס בספרו : "על תנועתם של גרמי השמים" (1543). מאחר וקופרניקוס חשש לתגובת הכנסיה לספרו, הוא העז לפרסם את ספרו רק בסמוך למותו. המודל ההליוצנטרי של קופרניקוס היה מנוגד לתיאוריה הגיאוצנטרית ששלטה עד לקופרניקוס, לפיה כדור-הארץ היווה את מרכז היקום.
הידעת? אלברט איינשטיין (1879 - 1955) - מגדולי הפיזיקאים בכל הדורות, אבי תורת היחסות, ששנתה את תפיסת בני-האדם בנוגע למושגים מרחב, זמן, מסה, כוחות משיכה ותנועה. איינשטיין זכה בשנת 1921 בפרס נובל לפיזיקה על תרומתו להבנת תופעת האפקט הפוטואלקטרי - פליטת אלקטרונים ממתכת כתוצאה מפגיעת קרינה אלקטרומגנטית בפני השטח של המתכת. האלקטרונים הנפלטים מהמתכת הופכים לענן אלקטרונים. בעת שתופעה זו מתרחשת בשפופרת, מתרחש מעבר אלקטרונים מהקתודה לאנודה. לתרומתו של איינשטיין להבנת האפקט הפוטואלקטרי הייתה חשיבות מרובה להבנת המושגים פוטון וחלקיקי אור, כמו גם תרומה ניכרת בפיתוחה של תורת מכניקת הקוונטים.
הידעת? תורת היחסות היא צירוף של שתי תורות שנוסחו על ידי אלברט איינשטיין בראשית המאה ה-20, הראשונה היא תורת היחסות הפרטית והשנייה תורת היחסות הכללית, אשר הביאו לידי שינויי תפיסתי של האנושות בנוגע למושגי המרחב, זמן, מסה ואנרגיה. תורת היחסות הפרטית, שפורסמה על ידי איינשטיין בשנת 1905, עוסקת במונחים חלל וזמן והיא נועדה לתאר את התנהגות האור. מתוך תורת היחסות הפרטית עולה כי צופה הנמצא במנוחה יבחין בשלוש תופעות ביחס למערכת הנמצאת בתנועה: 1. עליית המסה, 2. התארכות הזמן, 3. התקצרות האורך. אם חללית תנועה בחלל במהירות גבוהה מאוד ביחס לצופה על פני כדור הארץ, מסת החללית תעלה, הזמן על החללית יחלוף לאט יותר ואורכה של החללית יתקצר. תורת היחסות הכללית, אותה פרסם איינשטיין בשנת 1915, עוסקת בתופעת הכבידה בגופים הנעים בתאוצה, ובכוחות המשיכה הקיימים בין גופים בעלי מסה הנמצאים בתנועה. לפי תיאוריה זו ככל שהמסה גדולה יותר כך היא מעקמת יותר את המרחב-זמן סביבה.
ננו טכנולוגיות - עולם בלתי נראה לעין
הידעת? ננוטכנולוגיות (ננוטק) וננו-מערכות - מקור השם ננו ביוונית עתיקה, ומשמעותה "זעיר". הננוטכנולוגיה עוסקת במחקרים וטכנולוגיות של מערכות שממדיהן נעים בין ננו-מטרים אחדים לכמה עשרות ננו-מטר. ייחודה של הננוטכנולוגיה בכך שהיא קטנה דיה על מנת לאפשר מזעור של רכיבים הנדסיים, אך עדין גדולה דיה על-מנת לאפשר את בנייתם. זהו עולמם של וירוסים (נגיפים) ושל מולקולות הדנ"א, שבו לכוחות קפילריים ישנה עוצמה והשפיה רבה יותר מאשר לכוחות המשיכה הגרביטציוניים. בעולם הננו מסוגלים נוירון (תא עצב) ושבב אלקטרוני לתקשר זה עם זה ולהעביר מידע ליצירת נוירו-טכנולוגיה. לדוגמה, ניתן כיום לבצע מניפולציות על מולקולות ואף על אטומים בודדים, לנתקם מפני השטח ולהזיזם ממקומם, באופן שיאפשר להרכיב מערכות זעירות כדוגמת מנועים, זאת באמצעות טכנולוגיות מתקדמות כגון שימוש במיקרוסקופ מנהור סורק (STM). טכנולוגיה של בניית מערכות על ידי חיבורם של אטומים ומולקולת זה לזה כמו בניה בקוביות משחק, נקראת טכנולוגיות בניה "מלמטה למעלה".
הידעת? יש עוד שפע מקום בתחתחית - בדצמבר 1959 התקיימה במכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech) הרצאתו של הפיסיקאי ריצ'רד פיינמן. ההרצאה, שכותרתה הייתה: "יש עוד שפע מקום בתחתית", ניתנה בפני חברי האגודה האמריקאית לפיסיקה (APS), והיא נחשבת כיום בעיני רבים לראשית עידן הננו. בהרצאתו זו העלה פיינמן רעיון טכנולוגי מהפכני של ביצוע מניפולציות לבנייתם של רכיבים זעירים. לשם המחשה הוא הציע אפשרות של אחסון כל תכולתה של האנציקלופדיה בריטניקה בראשה של סיכה. כעת דמיינו לכם מצב שבו ניתן למזער את כל הספרים בעולם למימדים של כמיליון ראשי סיכה.
ננו-טכנולוגיה (13:22 דק') – תחום של מדע יישומי שעוסק בשליטה בחומר בקנה מידה אטומי ומולקולרי, כולל הזזת אטומים בודדים והרכבה עצמית של מולקולרית. הננו-טכנולוגיה היא דיסיפלינה רב-תחומית העוסקת במבנים בגודל של 100 ננומטר או פחות, וכוללת פיתוח חומרים חדשים, חקר תכונות החומרים הננו-מטרים, ואף פיתוח מכונות זעירות. תחום הננו-טכנולוגיה דורש מזעור של צידוק קיים לצד פיתוח שיטות יצור ובדיקה חדשות של חומרים.
ריצ'רד פיינמן: יופיו של הפרח (1:26 דק') – סרטון משנת 1981 בו הפיזיקאי זוכה פרס הנובל, פרופ' ריצ'רד פיינמן, מדבר על השקפת עולמו, על יופיו של המדע, וגם על ספרו "ההנאה שבגילוי דברים".
הידעת? תורת המייתרים או תיאוריית המייתרים היא תאוריה פיזיקלית, שמטרתה לאחד (תורת כבידה קוונטית) וליישב את הסתירות בין תורת היחסות הכללית של איינשטיין, המתייחסת לעצמים בעלי ממדים עצומים כדוגמת כוכבים, גלקסיות ואף היקום, לבין המכניקה הקוונטית, הדנה בחלקיקים זעירים כדוגמת אלקטרונים וקוורקים. תורת המיתרים מניחה כי צורתם של חלקיקים אינה נקודתית (אפס ממדית), אלא צורה קווית (חד-ממדית) הקרויה "מיתר", אשר יכולה להיות סגורה כטבעת או פתוחה כקו שקצוות חופשיים. המייתר יכול להתנודד באופנים שונים, כאשר החלקיקים השונים נבדלים זה מזה בצורתם (מיתרים סגורים או פתוחים), וכן באופן תנודה שלהם. במהלך הזמן עברה תורת המיתרים שינויים ושולבה בה סופרסימטריה, ולכן כיום נהוג לכנותה "תורת העל-מיתר", כינוי אותו הכניס לעולם הפיזיקה התיאורטיקן סטיבן הוקינס. בשל קשיים מתמטיים וכן בשל גודלם המזערי של המיתרים, תיאורית המייתרים אינה ניתנת להוכחה נכון להיום בצורה ניסיונית, ולכן נהוג להתייחס אליה כאל מודל מתמטי ורעיון פילוסופי בלבד, ולא כאל תגלית מדעית.
תורת המיתרים (19:10 דק') – הפיזיקאי בריאן גרין מסביר את תורת המיתרים, תיאוריה פיזיקלית היוצאת מתוך נקודת הנחה שחלקיקים אינם 0 ממדים (נקודה), אלא כל חלקיק הוא צורה חד-ממדית הקרויה "מיתר" (פתוח או סגור, כולמר קו או לולאה), היכול לרטוט באופני תנודה שונים. כמו כן קיימות גם ממברנות בעלות מספר רב יותר של ממדים.
תורת הקוונטים, QM (מכניקה קוונטית, 54:54 דק') – ענף בפיזיקה העוסק בתופעות בקנה מידה זעיר ביותר, באורך אטומי ותת אטומי. מכניקת הקוונטים לדוגמה, מסבירה את ההתנהגות של אטומים במהלך ריאקציה כימית. במכניקת הקוונטים, מדידות של תכונות פיזיקליות מסוימות, כמו רמות האנרגיה באטום מימן, מקבלות ערכים בדידים "מקוונטטים" ולא רציפים. על פי תורת הקוונטים קיימת דואליות של עצמים בכל סדרי הגודל, למשל, אטומים או אלקטרונים מגלים בתנאים מסויימים התנהגות גלית, כמו התאבכות, ואילו בתנאים אחרים המגלים תכונות של חלקיק.
הידעת? אסטרופיזיקה היא ענף העוסק בפיזיקה של היקום, המשתמש בתורות פיזיקליות כגון מכניקה, מכניקה קוונטית, תרמודינמיקה, אלקטרומגנטיות, יחסות, פיזיקה גרעינית ופיזיקת חלקיקים על מנת לבחון תכונות כגון בהירות, טמפרטורה, צפיפות והרכב כימי של כוכבים, גלקסיות, חורים שחורים והחומר הבין-כוכבי, ובפעולות הגומלין ביניהם.
הידעת? אסטרונומיה - מקור השם ביוונית עתיקה (אסטרון פירושו כוכב, נומוס פירושו חוקי תנועה). האסטרונומיה היא ענף מדעי (מדעי הטבע) החוקר באמצעות תצפיות את היקום ובוחן את התהוותם, תנועתם ואת מבניהם של גרמי השמים (כוכבים, כוכבי לכת, ירחים, גלקסיות, ערפליות וכו'). רובו של המחקר האסטרונומי נעשה באמצעות צפייה בגרמי השמיים וניתוח הספקטרום האלקטרומגנטי.
כימיה
הטבלה המחזורית או המערכה המחזורית, המכונה טבלת מנדלייב, היא שיטת מיון (טקסונומיה) שהוצעה לראשונה על ידי הכימאי הרוסי דמיטרי מנדלייב ב-1869. הטבלה מציגה את כל היסודות לפי המספר האטומי והסמל הכימי של האטומים שלהם. מנדלייב גילה מחזוריות בתכונות הכימיות של היסודות, כאשר הם מסודרים מן הקל אל הכבד. בעת שנבנתה הטבלה המספרים האטומיים היו לא יותר ממספרים סידוריים שניתנו ליסודות על-פי המשקל שלהם. רק 70 שנה מאוחר יותר פותחה תיאוריה שהסבירה את הקשר בין המספר האטומי למבנה הפנימי של אטומי היסודות.
סיפורה של פרופ' עדה יונת ועל מחקרה פורץ (5:52 דק') – הדרך עדה יונת נולדה בירושלים בשנת 1939 להורים שעלו לישראל בשנת 1933 מפולין. עדה יונת התפרסמה בזכות מחקרה פורץ הדרך בנושא פענוח המבנה המרחבי של הריבוזום באמצעות דיפרקצית קרני רנטגן.
פרופ' עדה יונת זוכת פרס נובל לשנת 2009 (9:05 דק') – עדה יונת (ילידת 1939) היא מדענית ישראלית בתחום הביו-כימיה ממכון ויצמן למדע. עדה יונת חוקרת את הקריסטלוגרפיה של חלבונים, תוך התמקדות במבנהו ובפעולתו של הריבוזום. יונת זכתה בפרס נובל לכימיה לשנת 2009 על מחקריה שתרמו להבנת המבנה והתפקיד של הריבוזום.
הנדסה
מהנדס הוא אדם המשתמש בכלים מדעים מתחומי הפיזיקה, מתמטיקה, מדעי המחשב, כימיה, וביולוגיה, לפתרון בעיות בעולם שמסביבו. מקצועות ההנדסה עוסקים למעשה במדע יישומי. מהנדסים הם אנשים בעלי תואר אקדמי במקצועות ההנדסה, אשר על מנת לפתור בעיה מסויימת בודקים את הדרישות והמגבלות הקיימים, ובהתאם מציעים מספר חלופות לפתרון הבעיה. מתוך אותם הפתרונות בוחר המהנדס את הפיתרון המתאים והיישים ביותר לדרישות, שאינו בהכרח הפיתרון האופטימלי לבעיה.
מקצועות ההנדסה כוללים מגוון מקצועות טכנולוגים, ביניהם: הנדסת חשמל, הנדסת מחשבים, הנדסה מכנית (הנדסת מכונות), הנדסת תעשייה וניהול, הנדסה ביו-רפואית, הנדסה אזרחית, הנדסת סביבה, הנדסת חומרים, הנדסה אווירונאוטית, הנדסה גרעינית, הנדסה חקלאית, הנדסה כימית, הנדסת מערכות, הנדסה חקלאית, הנדסת מזון, והנדסת תחבורה.
Google Sites
Report abuse