הכימאי שניסה להביא שלום

ב-17 בינואר 1912, לאחר מסע מפרך דרך רכסי ההרים המושלגים של אנטארקטיקה, הגיעו מגלה הארצות האנגלי רוברט סקוט (Scott) וקומץ מאנשיו אל הקוטב הדרומי. למגינת ליבם הם מצאו שם את דגל נורווגיה מתנופף ברוח. באוהל הסמוך מצאו מכתב המצהיר כי יריבם הוותיק, החוקר הנורווגי רואלד אמונדסן (Amundsen) הקדים אותם ב-33 ימים והיה האדם הראשון שדורך בקוטב הדרומי. נוסף על מפח הנפש נאלצו סקוט ואנשיו להתמודד עם תלאות קשות ביותר במסע חזרה – יותר מ-1,300 קילומטרים אל ספינתם. מזג האוויר החריף והטמפרטורות צנחו, סוסי הפוני שלהם מתו זה אחר זה, הרעב והתשישות הכבידו עליהם. ואולי הגרוע מכל: הדלק שהיה אמור לספק להם הגנה מהקור אזל במהירות, לאחר שפחי הדלק התבקעו ודלפו בלי סיבה נראית לעין.

סקוט ואנשיו קפאו למוות בסוף מרץ 1912. משלחת נוספת מצאה את גופותיהם רק כעבור שמונה חודשים. היה זה כימאי יהודי הולנדי בעל שם שפענח בסופו של דבר את תעלומת התבקעותם של מכלי הדלק. ממצאיו כבר לא הועילו לסקוט ולאנשיו, אבל היו בעלי חשיבות עצומה לטכנולוגיה ולתעשייה המודרנית. הממצאים האלה היו רק חוליה אחת בשרשרת ארוכה של מחקרים במהלכה של קריירה מדעית מפוארת שנגדעה בסופו של דבר בידי הנאצים.

כימיה וחשמל

ארנסט יוליוס כהן (Julius Cohen) נולד באמסטרדם ב-7 במרץ 1869, להורים גרמנים. אמו, יוהנה, הייתה בת למשפחת רוזנטל, משפחה יהודייה עשירה מהעיר הנובר. אביו, ז'אק כהן, היה כימאי שלמד באוניברסיטת גיסן ואחר-כך המשיך לדוקטורט באוניברסיטת היידלברג, בהדרכתו של רוברט בונזן (Bunsen), שם המוכר כיום לכל סטודנט בזכות מבער המעבדה שפיתח. ב-1864 הוא הקים בהולנד, עם כמה חברים, מפעל כימי ובית זיקוק, וניהל אותו עד מותו. כך קיבלו בני הזוג הגרמנים אזרחות הולנדית, שאליה נולדו גם ילדיהם. ארנסט היה בנם השלישי, ומגיל צעיר התעניין בכימיה ורצה להמשיך בדרכי אביו. לצד הכימיה, אהבתו הגדולה הייתה הצילום, שהיה אז תחום חדש יחסית, והוא בילה שעות רבות בצילום תמונות ובפיתוחן.

בסיום התיכון החל ללמוד מדעים באוניברסיטת אמסטרדם, שם נהנה במיוחד מההרצאות של יוהנס ון דר ואלס (van der Waals), הזכור כיום בזכות הקשרים הכימיים החלשים הקרויים על שמו, ושל יקובוס ון 'ט הוף (van 't Hoff), ממייסדי הכימיה הפיזיקלית ולימים חתן פרס נובל הראשון בכימיה. את צעדיו הראשונים במחקר עשה במעבדתו של ון 'ט הוף, שם בחן את תכונות החום של תמיסות, ובהמלצתו נסע לכמה חודשים לצרפת, להשתלם אצל אנרי מואסן (Moissan), הכימאי שבודד את היסוד פלואור (F), ולימים גם קיבל על כך פרס נובל. חמוש במכתבי המלצה של ון 'ט הוף, ביקר כהן אצל כמה מדענים בכירים נוספים, בראשם לואי פסטר. כששב להולנד עשה את עבודת הדוקטורט שלו אצל ון 'ט הוף, וחקר את הכוח החשמלי הנוצר בתגובות כימיות. ב-1903 קיבל תואר דוקטור לכימיה, ועד מהרה מונה למרצה וחוקר באוניברסיטת אמסטרדם.

בשנים הראשונות כחוקר התמקד בתכונותיהן של מתכות המעבר, השוכנות פחות או יותר במרכז הטבלה המחזורית, וכן פרסם כמה מחקרים הנוגעים לתחום הצילום, בעיקר להרכב ולפעילות של תמיסות פיתוח שונות. בשנים הבאות התמקד בין השאר בחקר היווצרות יונים (אטומים טעונים) בתמיסות אלכוהוליות, וכן החל לחקור את תכונותיו הייחודיות של הבְּדִיל (Sn). שמו הלך לפניו כחוקר מוביל בתחום הכימיה הפיזיקלית, וב-1898 קיבל הצעה לעבור לאוניברסיטת מק'גיל בקנדה, אך העדיף להישאר בהולנד. עם זאת, ארבע שנים לאחר מכן, כשכבר היה בדרגת פרופסור, עזב את אוניברסיטת אמסטרדם, לאחר שהוזמן להקים ולנהל מעבדה כימית מתקדמת באוניברסיטת אוּטְרֶכְט.

הוזמן להקים ולנהל מעבדה כימית מתקדמת באוניברסיטת אוטרכט. דיוקן של ארנסט יוליוס כהן | מקור: Universiteitsmuseum Utrecht

מחלת הבדיל

במחקריו באוטרכט התמקד כהן בין השאר בחקר הבדיל. למתכת הזו יש שתי צורות מולקולריות נפוצות (אַלוֹטְרוֹפִּים) המכונות בדיל לבן, או בֵּטָא, ובדיל אפור או אַלְפָא. הבדיל הלבן הוא מתכת נוחה לעיצוב, שאפשר להתיך בטמפרטורה נמוכה יחסית, והיא עמידה מאוד בפני חימצון וקורוזיה. לכן יש לה שימושים רבים בייצור סגסוגות, בציפויים מתכתיים ובהלחמה של מתכת למתכת. אלא שבתנאים קיצוניים הבדיל עלול להתפורר. כהן גילה כי בטמפרטורה של 13.2 מעלות צלזיוס בדיל טהור הופך מבטא לאלפא, לכן מקבל צורת אבקה ומתחיל להתפורר. הוא מצא עוד כי כשהבדיל אינו טהור, למשל אם מעורב בו אבץ או אלומיניום, המעבר מתרחש בטמפרטורה נמוכה יותר. כהן שם לב כי התופעה מתרחשת בין השאר בחפצי בדיל המוצגים זמן רב במוזיאונים, וחלקים מהם מתפוררים עקב הפיכת הבדיל הלבן לאפור, לכן הוא כינה את התופעה "מחלת המוזיאונים", ובהמשך הפך השם ל"מחלת הבדיל" או "נגע הבדיל" (Tin Pest או Tin Disease ).

"מחלת הבדיל" היא גם אחד ההסברים האפשריים לאסונו של רוברט סקוט. על פי חלק מהדיווחים, מכלי הדלק שלהם רותכו או נאטמו בעזרת בדיל, ובטמפרטורות הקפואות של אנטארקטיקה, הבדיל שינה צורה מבטא לאלפא, התפורר והדלק נזל מהם. עם זאת, יש היסטוריונים המטילים ספק בהסבר וטוענים שלא התפוררות הבדיל גרמה לדליפה, אלא ריתוך חובבני ורשלני של המיכלים.

מחלת הבדיל היא גם הסבר פופולרי לתבוסה של צבא נפוליון ברוסיה ב-1812. על פי האגדה, שככל הנראה אין לה שום אחיזה במציאות, כפתורי הבדיל במדים של חיילי נפוליון התפוררו בקור הרוסי, מה שחשף את החיילים עוד יותר לקור ופגע ביכולתם להילחם. אבל ככל הידוע, מדי החיילים בצבאו של נפוליון, ודאי של החיילים הפשוטים, כלל לא נרכסו בכפתורי בדיל, והסיבות לתבוסה היו צבאיות ולוגיסטיות, לא כימיות.

בין אם מחלת הבדיל היא שחרצה את גורלם של סקוט ואנשיו או שהיה זה גורם אחר, למחקריו של כהן הייתה משמעות עצומה לתעשייה המתפתחת במהירות של ראשית המאה העשרים. הממצאים והתובנות שלו איפשרו לפתח סגסוגות בדיל עמידות גם לתנאים קיצוניים. סגסוגות בדיל משמשות גם כיום לציפוי מתכות אחרות, ופלדה מצופה בדיל משמשת בייצור קופסאות שימורים, שבאנגלית עדיין נקראות tin cans – פחיות בדיל.

ארנסט כהן מצא הסבר אפשרי לתעלומת התבקעות מכלי הדלק של משלחתו של רוברט סקוט. כהן באוניברסיטת אוטרכט | מקור: joodsmonument.nl

יציבות וחוסר יציבות

תעלומה נוספת שפתר כהן נגעה לסכנת הפיצוץ בתהליך אלקטרוליזה – פירוק תמיסה מימית למרכיביה באמצעות זרם חשמלי – של תמיסת אנטימון כלורידי. הוא גילה כי בתנאים מסוימים שכבת יוני אנטימון הנוצרת על האלקטרודה החיובית הופכת לחסרת יציבות ומתחממת במהירות, מה שעלול לגרום לפיצוץ.  

שני המנגנונים האלה – חוסר היציבות של הבדיל והאניטמון – הם רק קצה הקרחון בעבודתו המקיפה של כהן על יציבותם וחוסר יציבותם של מוצקים, ובעיקר על מה שהוא כינה מטא-סטביליות, או מצבים יציבים למחצה. אם באופן רגיל מערכת נמצאת במצב יציב כאשר היא ברמת האנרגיה הנמוכה ביותר, הרי במערכת מטא-סטבילית החומר נמצא במצב ביניים של יציבות, לפחות זמנית, גם כשרמת האנרגיה אינה בשפל. התוצאה של מצבים כאלה יכולה להיות שינוי פתאומי במבנה החומר, כמו התפוררות הבדיל, או במצבו, כמו התלקחות האנטימון. כהן בחן את המתרחש בחומרים רבים, מתכות טהורות, סגסוגות ותרכובות אחרות המכילות מתכת, והצליח לתאר ברמה האטומית את התהליכים המתרחשים בהם ומשפיעים על מצבם.

במשך כל שנות עבודתו המחקרית עסק כהן רבות במטא-סטביליות של חומרים, ובהשפעתה על שינוי המצב של החומרים, בעיקר בתנאי קיצון. לא רק טמפרטורות, אלא גם לחצים מכניים ועומסים הגורמים לשינויים במבנה של מוצקים ולמעבר ממבנה אחד לאחר, שינויים המתבטאים בסופו של דבר בסדקים, שברים, התפוררות וצורות אחרות של בלאי. הוא היה מחלוצי תחום הפיאזוכימיה (piezochemistry) העוסק בהשפעות הלחץ המכני על חומרים ועל המבנה שלהם.

מחקרים רבים שלו עסקו גם בתחום האלקטרוכימיה: התגובות הנוצרות בתמיסה בנוכחות זרם חשמלי, או לחילופין התגובות המייצרות זרם בין אלקטרודות. גם כאן הוא הרבה לבחון את השפעת רמת הטוהר והניקיון של מרכיבי האלקטרודות על מצב המערכת ותפקוד החומרים, והשפעת התנאים על המבנה והתפקוד של המתכות והסגסוגות באלקטרודות.

במחקרים אלה תרם כהן רבות לתעשייה ולהנדסה, ואף על פי שראה בעצמו מי שעוסק במדע בסיסי, הוא לא נרתע מהתמודדות עם בעיות מעשיות. כך למשל, ב-1899 נרתם לפתור בעיה שהציג קצין בכיר בצי ההולנדי: דליפות חוזרות ונשנות מצינורות העיבוי בדוודים של ספינות הקיטור. כהן פתח בבחינה יסודית ושיטתית של השפעות החומרים השונים, הלחצים והטמפרטורות על צינורות נחושת טהורה או סגסוגות של נחושת. הוא גילה כי ההשפעה המשולבת של מי הים ופחמן דו-חמצני באוויר היא שגורמת לקורוזיה של הצינורות, והציע שורת פתרונות, מציפויים של הצינורות בסגסוגות עמידות, ועד העברת זרם חשמלי בצינורות, שימנע את איבוד החומר של הנחושת. אף שלא כל הצעותיו יושמו עקב שיקולי עלות, מחקרו היסודי בתחום קנה לו מקום של כבוד בחוגים הימיים וההנדסיים של הולנד.

השפעותיו המקצועיות של כהן לא היו מוגבלות להולנד. מאות המאמרים שפרסם על מחקריו והספרים שכתב הפכו אותו למדען בעל שם עולמי בתחומו. בין השאר הוא היה נשיא האיגוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית, וכן היה חבר בארגונים מקצועיים רבים ומרצה מבוקש בכנסים בינלאומיים. לכך הועילה גם שליטתו באנגלית, בצרפתית ובגרמנית. ב-1925 הוא הוזמן כמרצה אורח לאוניברסיטת קורנל בארצות הברית, וסדרת ההרצאות שנשא שם ראתה אור בספר חשוב על שינויים כימיים-פיזיקליים של חומר. ב-1926 נבחר לחבר זר בחברה הבריטית המלכותית למדעים – אחד האיגודים המדעיים החשובים בעולם. ב-1927 וב-1928 הוגש שמו כמועמד לפרס נובל בכימיה, אך הוא לא קיבל את הפרס היוקרתי.

היה פעיל לקידום השלום באמצעות המדע. כהן באוניברסיטת אוטרכט | מקור: joodsmonument.nl

חינוך ושלום

ארנסט כהן לא הסתפק במחקר מדעי טהור. הוא עסק רבות בנושאי חינוך, והיה מעורב בעיצוב תוכניות לימוד בכימיה מרמת התיכון ועד האקדמיה. היה לו גם חשוב מאוד לשלב את הכימיה במדעים האחרים. לדוגמה, הוא נרתם לפתח ולהעביר קורס בכימיה פיזיקלית לרופאים ולסטודנטים לרפואה, שבו הראה את חשיבות הכימיה הפיזיקלית לתהליכים המתרחשים בגוף האדם, כמו השפעת הטמפרטורה על תגובות כימיות, תהליכי תסיסה, פעילות של אנזימים ועוד. בין ספרי הלימוד שכתב היה גם ספר כימיה פיזיקלית לרופאים.

כהן גם היה פעיל לקידום השלום באמצעות המדע. במלחמת העולם הראשונה סירב להפיץ את מניפסט התעמולה שעליו חתמו 93 אינטלקטואלים גרמנים בכירים. אחד החותמים היה פריץ הבר, כימאי ממוצא יהודי שהתנצר. הבר ראה בעצמו קודם כל לאומן גרמני, שהוביל את פיתוח הנשק הכימי של ארצו במלחמה. הוא שלח לכהן את המסמך וביקש ממנו אישית לסייע "בהפצת האמת" במדינות הנייטרליות במלחמה. עם זאת, הדבר עמד בניגוד לתפיסתו הבסיסית של כהן שהמדע צריך לשמש לטובת האנושות והחברה האנושית.

אחרי המלחמה הגדולה עשה כהן מאמץ רב להשכין שלום בקהילה המדעית. כנשיא הקונגרס הלאומי של הולנד למדעי הטבע ורפואה, הוא ארגן ב-1922 כינוס ראשון מסוגו של כימאים שהיו משני צדי המתרס במלחמה, במאמץ להחזיר את המדענים הגרמנים אל הקהילה המדעית של מערב אירופה. בכינוס באוטרכט השתתפו יותר ממאה כימאים, וכהן נשא את דברי הפתיחה בחמש שפות בזו אחר זו.

תחום נוסף שכהן עסק בו רבות היה היסטוריה של המדע, בעיקר של הכימיה. בין השאר הוא ייסד את ועדת ההיסטוריה באגודה ההולנדית לכימיה, והקים את הספרייה שלה, וכן היה בין מייסדי האגודה ההולנדית להיסטוריה של הרפואה, מדעי הטבע והמתמטיקה, ועמד בראשה. הוא גם פרסם מאמרים רבים בתחום ההיסטוריה של המדעים וכמה ספרים, בהם ספר על ההיסטוריה של גז הצחוק וספר מקיף על חייו ועבודתו של ון 'ט הוף. לאחר פרישתו לגמלאות כתב גם את סיפור חייו, אך הספר ראה אור רק שנים אחרי מותו. 

ב-1893 נשא כהן לאישה את לואיז גומפרץ. נולדו להם בן ובת, אבל לואיז לא האריכה ימים ומתה ממחלה ב-1920. כעבור שנתיים התחתן בשנית, עם סופיה יוהנה פוּטֶה. הם התגרשו ב-1929, וכעבור חודשים אחדים נישא כהן בשלישית, לווילהלמה דה-מיסטר.

לאחר פרישתו לגמלאות כתב ארנסט כהן את סיפור חייו, אך הספר ראה אור רק שנים אחרי שנרצח על ידי הנאצים. תמונה משפחתית של כהן, אישתו הראשונה וילדיהם אדריאן ואמה | מקור: Joods Historisch Museum

מפסגת המדע לאפר

ב-1939, כשהגיע לגיל 70, פרש כהן לגמלאות מאוניברסיטת אוטרכט. בנאום הפרישה שלו ניסה לסכם 50 שנות מהפכה בכימיה הפיזיקלית, וציין כי הוא מעדיף להתמקד במדע ולא בתוהו ובוהו המאיים לבלוע את העולם. כשלושה חודשים בלבד לאחר הנאום פרצה מלחמת העולם השנייה. לאחר שנה כבר הייתה הולנד כבושה בידי גרמניה הנאצית. בהדרגה החל השלטון החדש להכביד ידו על יהודי המדינה: הם פוטרו ממשרות ממשלתיות וציבוריות, והשלטונות החלו לעצור אותם ולגרשם למחנות.

ב-1941 החרימו השלטונות הנאציים את רכושו של כהן, ובאפריל 1942 הוחרם גם ביתו, ושימש למגורי קצינים גרמנים. כהן ורעייתו נאצלו לעבור להתגורר אצל חברים. ב-1943 נעצר כשבא לבקר במעבדה שלו, בנימוק שהפר את האיסור על יהודים להיכנס למבנים ציבוריים. הוא הוחזק בכלא באמסטרדם, בעוד חבריו ועמיתיו מנסים לשכנע את הרשויות לשחררו – אך ללא הועיל. הוא נשלח למחנה הריכוז פיכט שבדרום הולנד. חבריו לא התייאשו, ופנו למפקדת ה-S.S בהאג. לאחר דין ודברים הצליחו להביא לשחרורו, ואף להשיג לו פטור מחלק מההגבלות שהוטלו על היהודים.

למרבה הצער, זה לא היה סוף הפרשה. בסוף פברואר 1944 נודע לאחד מחבריו כי משטרת אמסטרדם שלחה לאוטרכט צו מעצר נגד כהן. חבריו הקרובים הציעו לסייע לו להיעלם לזמן מה, עד שיפנו בשמו לשלטונות, אך הוא סירב בנימוק שלא עשה כל רע, וזו ודאי טעות. הוא גם סירב לפנות בעצמו למפקדה בהאג. הוא עצמו הודיע למשטרת אוטרכט היכן הוא נמצא, נעצר ונשלח לאמסטרדם. משם הועבר למחנה וסטרבורק בצפון הולנד, בעוד חבריו מנסים נואשות למשוך בכל החוטים כדי לשחררו. אלא שקצין ה-S.S הבכיר שהורה על שחרורו בפעם הקודמת, לא היה הפעם בהולנד, ואף נראה כי היו מי שניצלו את העדרו כדי לסגור חשבון עם כהן. ב-3 במרץ הועלה כהן עם עוד מאות יהודים שהיו עצורים בווסטרבורק על רכבת. כעבור שלושה ימים הגיעה הרכבת לאושוויץ, ובו במקום נשלח כהן למשרפות עם רוב הנוסעים, ונרצח בידי הנאצים יום לפני יום הולדתו ה-75.

"לא תהיה זו הגזמה לומר ששמו של כהן ואישיותו היו מוכרים לכל תלמידי הפיזיקה והכימיה בעולם בעשורים האחרונים. עבודתו המדעית, ספריו המצוינים, הרצאותיו ופעילותו הבינלאומית הענפה למען המדע הפכו אותו לאחד מאנשי המדע הבולטים והאהובים ביותר של התקופה", כתב עמיתו, הכימאי האירי פרדריק דונאן (Donnan) בהספד בכתב העת של החברה המלכותית. "[...] הפושעים הנאצים רצחו את האדם שעבד בשיתוף פעולה ידידותי ביותר עם מדענים גרמנים במשך 50 שנה, שפרסם חלק גדול מעבודתו בשפה הגרמנית, ושיזם את 'השלום של אוטרכט'".