מתי התחיל הזמן, איך גופנו יודע שהגיעה השעה לישון, כמה זה שנייה ואיזה בעיות עלול לגרום מסע אל העבר? הכול על הזמן
|
|
||
|
|
||
|
|
||
|
|
||
|
|
||
|
|
||
|
|
נקודת ההתחלה 🕐
לפני 13.8 מיליארד שנה קרה אירוע שנחשב לתחילת היקום – גוש דחוס וחם של אנרגיה, שהיה מרוכז כל-כולו בנקודה אחת, התפוצץ והתחיל להתרחב ולהפוך ליקום בו אנו חיים היום. מה היה לפני הפיצוץ, לפני שהכל התחיל?
פיזיקאים מאמינים שפשוט אין דבר כזה "לפני הפיצוץ", מפני שעד הפיצוץ הזמן לא היה קיים.
בחיי היומיום שלנו, הזמן הוא ציר ישר ואחיד שמתקדם כל הזמן קדימה. אבל לפי תורת היחסות של איינשטיין, הזמן אינו אחיד – הוא מתכווץ ומתארך ליד גופים כבדים מאד כמו כוכבים או גלקסיות. כשכל המסה ביקום הייתה מרוכזת בנקודה אחת בלבד, הזמן היה מכווץ עד כדי כך שהוא היה רק נקודה אחת! במפץ הגדול ציר הזמן התחיל להימתח ולהפוך לזמן שאנחנו מכירים. במפץ הגדול נוצרו החומר, המרחב וגם הזמן. במצב שקדם למפץ הגדול, שבו לא היה כלום, אפילו לא זמן – אין משמעות לשנייה, שנה או מיליון שנה. ולכן השאלה "מה היה לפני המפץ הגדול' מאבדת מעט ממשמעותה, כי רגע לידת היקום הוא גם הרגע שבו נוצר הזמן.
לצערנו אין כיום תיאוריה שמצליחה לתת הסבר מניח את הדעת להיווצרותו של המפץ הגדול, שבו נוצרו החומר, הזמן והמרחב שאנו מכירים. ייתכן שהבעיה היא פשוט בלוגיקה ובביולוגיה האנושית, שמנסה למצוא סיבה לכל תהליך מפני שכך מתנהלות התופעות ביקום שבו אנו חיים, בעוד ש"לפני" המפץ הגדול לא הייתה קיימת אפילו סיבתיות. ייתכן, ואפילו סביר להניח, שכמו כל התגליות החדשות במדע לאורך ההיסטוריה האנושית, ההסבר לכך עוד יגיע בעתיד, ככל שיתקדמו המחקר והתגליות.
כשמתחיל הקיץ אנחנו מזיזים את השעון, אבל איך בעלי החיים והצמחים יודעים שהגיע הזמן לפרוח, לנדוד, להקיץ מתרדמת החורף או לחפש זוגיות?
שעון ביולוגי הוא מנגנון פנימי למדידת זמן שקיים אצל רוב היצורים החיים. מה שמאחד את כל השעונים הביולוגיים הוא העובדה שהם מכוונים לפי אותות חיצוניים מהסביבה אבל פועלים עצמאית מבפנים גם בהיעדרם. אנחנו יכולים למצוא עדויות לקיומם של שעונים ביולוגיים גם אצל יצורים קדומים כמו פטריות וחיידקים. השעונים האלה מאפשרים ליצור להתאים את עצמו לסביבתו ומשפיעים על מגוון תהליכים פיזיולוגיים, גם ברמה המולקולרית בתוך כל תא וגם ברמת האורגניזם השלם, למשל התנהגות חברתית. תמיכה נוספת לחשיבותם היא העובדה ששעונים ביולוגיים נשמרים בצורה יציבה מאוד באבולוציה ומשתנים מעט מאוד בהורשה מדור לדור דרך הגֵנים.
השעונים הביולוגיים הם מגוונים מאוד ומודדים פרקי זמן שונים: השעון הצירקדי (Circadian) הוא השעון הביולוגי הכי נפוץ ואולי גם החשוב מכולם. המחזוריות שלו נמשכת 24 שעות בקירוב, בדומה לסיבוב כדור הארץ סביב צירו. השעון הצירקדי מכתיב לבעלי חיים מתי ללכת לישון ומתי להיות ערים ומורה לצמחים מתי לעשות פוטוסינתזה. ברוב המקרים הוא מסתנכרן על ידי חישה של שינויים התאורה, בטמפרטורה ובמזון. אצל יונקים, בלוטת האצטרובל במוח מפרישה הורמון שנקרא מלטונין בשעות הערב והלילה, שמסמן לגוף שהגיע הזמן ללכת לישון. מלטונין מתפרק בתגובה לאור ולכן בשעות הבוקר הוא מפסיק לפעול ואנחנו מתעוררים.
אצל צמחים השעון הביולוגי פועל אחרת – הוא מסתנכרן בעיקר לפי השמש והטמפרטורה. התנאים האלה חשובים מאוד לצמחים בגלל הפוטוסינתזה – תהליך שבו הם מפיקים אנרגיה מאור השמש וממים.
השנייה היא יחידת מדידה של זמן, אך לא תמיד היה בה צורך וגם לא תמיד הייתה הטכנולוגיה הנחוצה כדי למדוד אותה. במאה ה-16 שעונים מכניים מדויקים למדי החלו למנות את השנייה. בתחילה היא הוגדרה כחלק ה-1/86,400 של היממה, שהיא סיבוב אחד של כדור הארץ סביב צירו ביחס לשמש. אולם ההגדרה הזאת אינה מדויקת עקב תנודות בקצב הסיבוב, ובמאה ה-20 התעוררה הדרישה למדידת זמן מדויקת ואחידה יותר.
ב-1656 הדגים המדען והממציא ההולנדי כריסטיאן הויגנס את שעון המטוטלת הראשון. בשעונים כאלה, מטוטלת ארוכה שמתנדנדת הלוך ושוב אחראית על המערב אחרי הזמן. זמן המחזור של מטוטלת תלוי באורכה, ותכנון נכון של אורך המטוטלת יוצר מטוטלת עם זמן מחזור של שנייה בדיוק. השעון של הויגנס דייק עד לרמת סטייה של עשר שניות ביממה – דיוק שיא בזמנו.
במחצית השנייה של המאה ה-20 הוצע לרתום למשימה את הטכנולוגיה המתהווה בתחומי הפיזיקה הקוונטית והלייזרים. ב-1967 החליטו לאמץ את השעון האטומי לצורך הגדרת השנייה. השעון האטומי מבוסס על היסוד צזיום, כי תדירות הקרינה האלקטרומגנטית שמעוררת תנודות מסוימות באטומי הצזיום מדויקת מאוד ואינה מושפעת כמעט מתנאי הסביבה. ההגדרה העדכנית של השנייה היא משך הזמן שבו חולפים 9,192,631,770 מחזורים בקרינה המעוררת את אטומי הצזיום. השעונים האטומיים מדויקים, עד כדי כך שהסטייה של הטובים שבהם מסתכמת בשנייה אחת ל-30 מיליון שנה, כך שמדידת הזמן עברה כברת דרך מאז ימיו של הויגנס.
זיקנה זה דבר יחסי 🕐
בכל שנייה שחולפת וכל יום שעובר, כמעט כל היצורים החיים מזדקנים. חלקם עוברים את זה מהר – למשל תולעת שחייה נמשכים רק כמה שבועות, או דג קילי שחי בשלוליות ומת מזקנה בגיל של כמה חודשים. אחרים מזדקנים לאט יותר, למשל בני האדם שחיים בממוצע כ-80 שנה או מין של לווייתן שחי יותר ממאתיים שנה. ויש גם כאלה שלוקחים את הזמן: כדי לחגוג יומולדת לספוגי מעמקים זקנים במיוחד תצטרכו יותר מ-10,000 נרות – ודרך להדליק אותם מתחת למים.
ההבדל הניכר הזה באורך החיים מושפע מגורמים רבים, שאחד הבולטים שבהם אצל בעלי חיים הוא גודל הגוף. בדרך כלל מינים גדולים, כמו פילים, יחיו יותר ממינים קטנים כמו עכברים, שחיים בתורם יותר מזבובים. עם זאת, יש לא מעט יוצאי דופן – עופות נוטים להזדקן הרבה יותר לאט מיונקים בגודל דומה, כנראה בזכות יכולת התעופה שלהם, ואילו כלבים גדולים חיים רק שנים מעטות.
מה יכול להסביר את הבדל הגודל? מדענים רבים מנסים להסביר את התופעה הזו מזה שנים רבות, אך למרות ריבוי ההסברים שהוצעו, אין נכון לעכשיו הסבר אחד שמקובל על כולם. יש חוקרים שסבורים שלחיות קטנות יש קצב חילוף חומרים מהיר יותר שגורם לתוצרי לוואי מזיקים להצטבר במהירות בתוך הגוף, וכך הם גורמים לגוף להזדקן ולמות. השערה אחרת היא שלכל היצורים המורכבים יש כמות מוגבלת של פעימות לב, ולכן בעלי החיים הקטנים, שקצב פעימות ליבם גבוה יותר, יחיו פחות.
הסבר אחר קשור יותר ללחץ שמפעילה הסביבה על בעלי חיים שונים. לפי הטענה הזאת, לחיות גדולות יש הרבה פחות טורפים טבעיים מאשר לחיות קטנות. לכן, מבחינה אבולוציונית, הן יכולות להרשות לעצמן להביא צאצאים בגיל מאוחר יותר, ולהוליד מעט צאצאים בכל פעם, כדי שיוכלו להשקיע יותר בטיפול שלהם. התהליכים האלה דורשים יותר זמן. לעומת זאת, עכברים למשל, שיש להם טורפים רבים ועלולים להיטרף בכל רגע, מתחילים להביא צאצאים מוקדם ומביאים הרבה צאצאים בכל פעם, ולכן הם יכולים להרשות לעצמם, מהבחינה האבולוציונית, למות בגיל צעיר, אחרי שהביאו לעולם צאצאים.
כל ההסברים הללו אינם מספקים מענה אוניברסלי לשאלה הזאת. בעלי חיים שונים מזדקנים בצורה שונה ויש גורמים רבים שמשפיעים על תהליכי ההזדקנות הללו.
לוחות השנה של הטבע 🕐
רובנו שמענו שאפשר להעריך את גילו של עץ או של צב על ידי ספירת טבעות הגדילה שבחתך גזעו או על השריון שלו. בעצים הקביעה הזאת נכונה, אם כי לא תמיד. מעבר הזמן וחילופי העונות מותירים את חותמם ברקמת העץ.
באזורים ממוזגים עצים מצמיחים בדרך כלל טבעת אחת בשנה: הטבעת מורכבת מאזור בהיר שנוצר באביב, שהיא עונת הצמיחה, ומאזור כהה שנוצר כשהגדילה מאטה בסוף הקיץ ובסתיו. בחורף הגדילה מפסיקה כליל, ובאביב מתחילה להיווצר טבעת חדשה. בנוסף, תנאי האקלים משפיעים על גדילת הטבעות, בתקופה שחונה ייווצרו טבעות דקות, ובשנה ברוכת גשמים הן תהיינה עבות. באזורים טרופיים, שהטמפרטורות בהם לא משתנות באופן משמעותי לאורך השנה, הטבעות תלויות באופן כמעט בלעדי בעונות הגשומות והיבשות, כך שבשנה אחת יכולה להיווצר יותר מטבעת אחת.
בשריון הצב המצב יותר מורכב. אצל צבי יבשה אפשר לראות טבעות גדילה סביב כל מגן קרן בשריון שלהם, אך הן מייצגות את שלבי גדילה של הצבים ולאו דווקא את גילם. קצב יצירת הטבעות ורוחבן מושפעים מהמשאבים הזמינים לכל צב, מהטמפרטורה ועוד.
גם ב"קרן" של הנארוואל, לווייתן בעל קרן, אפשר למצוא טבעות גדילה. הקרן, שהיא למעשה חט בדומה לזה של הפילים, גדלה כל חייו בשכבות שמספרן לא חיייב להיות שווה למספר שנות חייו של הנארוואל בשנים. עם זאת, בדיקת הרכב השכבות מאפשר ללמוד על מצב הסביבה בתקופת חייו של הנארוואל ועל הנזקים שגורם האדם לסביבה – למשל, העלייה הגדולה בזיהום הים בכספית.
מה השעה בנר שלך? 🕐
השעונים הראשונים היו פשוטים יחסית והתבססו על אירועים טבעיים. שעון שמש שימש למדידת השעה על פי סיבוב כדור הארץ סביב צירו. השמש מאירה על מוט שמטיל את צילו על משטח המחולק לשנתות. כשכדור הארץ מסתובב, הזווית שבה השמש מאירה על המוט משתנה והצל נע על המשטח. בגלל התלות שלו בשמש, שעון השמש הוא כלי מוגבל – אי אפשר להשתמש בו בתוך הבית, בלילה ואפילו לא בימים מעוננים.
כתחליף לשעון השמש השתמשו בני האדם בשעון נר. מאחר שקצב הבעירה שלו קבוע יחסית, יכלו לחשב מראש את כמות השמן שמכניסים לנר או לסמן שנתות על גבי השעווה, ולפי זה לדעת כמה זמן הנר יבער. אולם, שעוני הנר לא היו מדויקים במיוחד, כיוון שקצב הבעירה שלהם הושפע מאוד מאיכות השעווה ומהלחות באוויר.
שעון פשוט נוסף שהיה בשימוש ביוון ובמזרח הרחוק כבר בשנת 1,500 לפני הספירה הוא שעון המים. מדובר במתקן פשוט העשוי מכלי שבחלקו התחתון קיים חור. השעון התבסס על המהירות הקבועה של זרם המים המתנקז דרך החור מתוך הכלי המלא. היו גם שעונים שבחלק הפנימי שלהם סומנו שנתות שמדדו את גובה פני המים. שעון המים היה הכלי המדויק ביותר למדידת זמן בעת העתיקה.
עם התפתחות אומנות ניפוח הזכוכית במאה ה-11 הומצא שעון החול, שנמצא עד היום בשימוש במטבחים רבים. מידת הדיוק של השעון הזה הייתה תלויה בעיקר באיכות החול, כך שבשעוני חול איכותיים המדידה הייתה מדויקת עד כדי סטייה של שניות בודדות ממדידה אחת לאחרת – דבר שהפך את שעון החול לכלי יעיל לכיול שעוני שמש ושעונים אחרים.
השעונים הבאים, הם כבר שעונים מודרניים יותר וכוללים את השעון המכני ושעון הקפיץ, וגם את שעון המטוטלת, שעון הקוורץ והשעון האטומי שמודד את הזמן לפי מספר התנודות המחזוריות של האלקטרונים באטומי הצזיום. השעון האטומי הוא השעון המדויק ביותר שקיים היום.
הפרדוקסים של מסע בזמן 🕐
כרגע אין לנו אפשרות מעשית לנסוע בזמן, אך גם אם יתאפשר מבחינה פיזיקלית, מסע כזה עלול להיות בעייתי ואף מסוכן. מהר מאוד אנחנו עלולים לגלות את עצמנו מוקפים בתופעות משונות ובלתי אפשריות – פרדוקסים.
מה יקרה למשל למי שיחזור לעבר וימנע את לידתו שלו, למשל אם יהרוג בטעות את סבו? כל שינוי בעבר, ולו הזעיר ביותר, עלול לחולל שינויים מרחיקי לכת בעבר, בהווה ובעתיד. ואם ההווה אחרי המסע בזמן שונה מזה שהנוסע בזמן יצא ממנו במקור, מאין הגיע הנוסע? הרי יש רק מציאות אחת. ואם נוסע אחד בזמן יכול ליצור תסבוכת כזאת, רק חישבו איזו מהומה תתחולל אם אם נוסעים רבים מהעתיד ישנו את העבר באופן סותר?
אחד הפתרונות לפרדוקס הזה, שנקרא "פרדוקס הסבא", הוא שאי אפשר באמת לשנות את העבר, ושכל מה שנעשה במהלך המסע בזמן כבר התרחש באמת. אבל לולאות זמן כאלה יוצרות בעיה אחרת: מה עם הרצון החופשי? ויש עוד בעיה: נניח שנוסע מהעתיד מוסר לוויליאם שייקספיר הצעיר את כל כתבי שייקספיר כדי שיכתוב אותם בשמו, מי באמת כתב אותם? ואם שייקספיר רק העתיק את המחזות שלו, האם הוא העתיק אותם מעצמו?
ולא חסרות גם בעיות מכניות קשות לפתרון. הרי כדור הארץ אינו עומד במקום אחד, אלא חג סביב השמש, שחגה בעצמה סביב מרכז גלקסיית שביל החלב, ובנוסף הוא מסתובב במהירות רבה סביב צירו. מכונת זמן תזדקק לאמצעי ניווט משוכללים ביותר, ומנגנוני בטיחות מורכבים, כדי שהמסע שלנו בזמן לא יוביל אותנו אל נקודה עלומה בחלל או אל בטן האדמה, או שישגר אותנו במהירות עצומה לתוך קיר בגלל טעות קטנה בחישוב התנע הזוויתי. עד שלא ייפתרו הפרדוקסים והמכשולים האלה, נראה שאין זמן טוב כמו ההווה.
עונות השנה 🕐
עונות השנה – קיץ, סתיו, חורף, אביב – ממלאות תפקיד מהותי בתרבות האנושית ובקצב החיים המודרניים. בעבר, כשחיי רוב האנשים סבבו סביב עבודת האדמה, חשיבותן של העונות הייתה גדולה אילו יותר. מה גורם לשינויים הקבועים באקלים לאורך השנה?
עונות השנה נובעות משינויים בכמות האנרגיה שמגיעה מהשמש למקומות שונים על פני כדור הארץ. הסיבה לקיומן של עונות, ולכל מערכת האקלים המחזורית של כדור הארץ, היא נטיית ציר הסיבוב העצמי של כדור הארץ. כדור הארץ מסתובב סביב עצמו ומשלים סיבוב פעם ביממה, וציר הסיבוב – שנמתח בין הקוטב הדרומי לקוטב הצפוני – נוטה בזווית של 23.5 מעלות יחסית לציר הסיבוב סביב השמש.
עונות השנה ודפוסי האקלים נובעים מהנטייה הזאת: כשבחצי כדור הארץ הצפוני שורר קיץ, הצד הצפוני של הציר נוטה כלפי השמש, ובחורף הציר נוטה הרחק מהשמש. לכן בקיץ יש יותר שעות אור וקרני השמש פוגעות בקרקע בזווית קטנה יותר. כתוצאה מכך, הקרקע מתחממת יותר בקיץ, ולכן חודשי הקיץ חמים יותר. באותו זמן, בחצי הכדור הדרומי שורר חורף – יש פחות שעות אור, וקרני השמש פוגעות בקרקע בזווית קהה יותר, ולכן מגיע לקרקע פחות חום ומזג האוויר קר יותר. בחורף, המצב מתהפך.
בנוסף, מסלול הסיבוב של כדור הארץ סביב השמש אינו מעגל מושלם אלא אליפטי מעט – בינואר כדור הארץ הכי קרוב לשמש וביולי הוא הכי רחוק, בהפרש של כחמישה מיליון קילומטר. למרות זאת, ההבדל הזה קטן לעומת המרחק הכולל מהשמש (כ-150 מיליון קילומטר), ותרומתו לאקלים משנית.
חקוק בסלע 🕐
מדענים שחוקרים את כדור הארץ ואת התופעות הגיאולוגיות שלו צריכים בין השאר לדעת את גיל הסלעים. הדרכים לגלות את זה משתנים בהתאם לסוג הסלע.
סלעי יסוד הם סלעים שנוצרו ממַגְמה (סלע מותך) שעלתה מעומק כדור הארץ והתמצקה על פני השטח או קרוב אליו. כדי לגלות את גילו של סלע יסוד, חוקרים משתמשים בשיטת השעונים הרדיומטריים, שמבוססת על האטומים של יסודות מסוימים שנמצאים בסלע. כל אטום מורכב מגרעין המכיל פרוטונים ונייטרונים, ומאלקטרונים שחגים סביב הגרעין. לפעמים לאטומים שונים של אותו יסוד יש מספר נייטרונים שונה. אטומים כאלה נקראים איזוטופים, והם נבדלים זה מזה במסה ולפעמים גם בתכונות אחרות.
חלק מהאיזוטופים עשויים להיות פחות יציבים מאחרים ולעבור תהליך שנקרא דעיכה רדיואקטיבית בתהליך הזה מספר הנייטרונים והפרוטונים בגרעין משתנה, וכתוצאה מכך נוצר יסוד אחר. כדי לתאר את קצב הדעיכה, מדענים משתמשים במדד שנקרא "זמן מחצית החיים" – כלומר משך הזמן שדרוש לחצי מהכמות של איזוטופ מסוים להתפרק ליסוד אחר. מאחר שקצב הדעיכה של רבים מהאיזוטופים הרדיואקטיביים הוא קבוע, היחס בין כמות האיזוטופ הרדיואקטיבי של היסוד בסלע הנחקר לאיזוטופים אחרים שלו שלא עוברים תהליך של דעיכה רדיואקטיבית מאפשר לחשב כמה שנים חלפו מאז שהתחילה הדעיכה. כלומר – מהו גיל הסלע.
תיארוך סלעים באמצעות שעונים רדיומטריים מוגבל בעיקר לסלעי יסוד שנוצרו ממַגְמה נוזלית שהתקררה. כדי לתארך סלעי משקע, כגון גיר ואבן חול, נחוצות שיטות אחרות. סלעי משקע נוטים לשקוע בצורה אופקית על פני שטחים נרחבים. ברוב המקרים סלע משקע חדש שוקע כשכבה מעל לסלע הקדום יותר שמתחתיו. כך מצטברות זו על גבי זו שכבות של סלעים, ולפי מיקום השכבה בסלע אפשר לשער את הגיל היחסי של השכבה בסלע. העיקרון הזה נקרא "עקרון הסופרפוזיציה" והוא אחד מהעקרונות הבסיסיים ביותר בגיאולוגיה.
כלי תיארוך נוסף הוא הפליאומגנטיזם (מגנטיות קדומה), שמבוסס על השינויים שעבר השדה המגנטי של כדור הארץ במשך השנים. הקטבים המגנטיים מתהפכים ומתחלפים בקצב לא קבוע, פעם בכמה מאות אלפי שנים או מיליוני שנים. בתוך סלעי יסוד, ובתוך חלק מסלעי המשקע, מתגבשים מינרלים בעלי תכונות מגנטיות המתעדים את מצב הקטבים המגנטיים בזמן התהוות הסלע. הם מסוגלים ללמד אם באותה עת הקטבים היו כפי שהם כיום, או מהופכים. השיטה הזאת לא מלמדת אותנו את גילו המדויק של הסלע, אך מצביעה לאילו חלקים מההיסטוריה הגיאולוגית של כדור הארץ הוא עשוי להתאים.
הזמן היחסי 🕐
בתיאוריית היחסות קשר אלברט איינשטיין בין המרחב והזמן, ולקישור הזה היו השלכות מעניינות ומרחיקות לכת, כמו התארכות הזמן. לפי העיקרון הזה, כשאדם נע בחללית מהר מספיק – קרוב למהירות האור – הזמן יתקדם עבורו לאט ביחס לאדם שנח. בפרדוקס התאומים המפורסם, אחד מזוג תאומים טס בחללית מאוד מהירה בעוד השני נשאר על כדור הארץ. כשהתאום יחזור הוא יהיה צעיר יותר מהתאום שנשאר על כדור הארץ.
לרעיון המופשט הזה דווקא יש השפעה יומיומית. על פי תורת היחסות הכללית, כל גוף גורם לעיוות של רצף המרחב-זמן בסביבתו. גופים גדולים מאוד, כמו כדור הארץ, יוצרים עיוות משמעותי עד כדי כך שהזמן בלוויין שחג אלפי קילומטרים מעל כדור הארץ נע מהר יותר מאשר על פני כדור הארץ. יש לכך משמעות מרחיקת לכת בשימוש בנווטנים (GPS), שיטת ניווט מבוססת לוויינים: הזמן בגובה הלוויין מתקדם מהר יותר מהזמן על פני האדמה בכ-40 מיליוניות השנייה ביממה. זה אומנם נשמע מעט, אך אם מתעלמים מההפרש הזה היו חולפון שתי דקות בלבד לפני שהנווטן היה שוגה בהערכת המיקום שלנו, מה שהיה הופך את הניווט הביתה למשימה בלתי אפשרית.
אנחנו על המפה! 🕐
בתחילת המאה ה-18 יכלו ספנים לדעת בדיוק רב את קו הרוחב שהם נמצאים בו, אבל לא את קו האורך. יורדי ים רבים שילמו בחייהם על טעויות ניווט שהתרחשו בעקבות זאת. הדרך הטובה ביותר לעקוב אחרי קו האורךוחב הייתה בעזרת שעונים – שעון מקומי של זמן הספינה ושעון נוסף שמראה את השעה בנמל המוצא. לפי הפרש הזמנים אפשר לדעת כמה הם התרחקו מזרחה או מערבה.
הבעיה היא אלא שאז לא היו שעונים שפעלו על ספינות, שכן המנגנונים שלהם היו רגישים מאוד לטלטולי הספינה על הגלים. ממשלת בריטניה, שיציבות האימפריה חובקת העולם שלה ושגשוגה היו תלויים מאוד בבטיחות המסחר הימי, הציעה פרס למי שיפתור את הבעיה. בונה השעונים האנגלי ג'ון הריסון השקיע שנים רבות בפיתוח שעון ימי ובשכלולו. אחרי עשרות שנות בדיקה הוא זכה בפרס, ונכנס להיסטוריה כאיש שפתר את בעיית קו האורך.
האם הזמן הוא בלגן? 🕐
אנחנו יכולים לנפח בלון, ואז להוציא את האוויר מהבלון ולהחזיר את המצב לקדמותו, אנחנו יכולים לקרר מים במקרר, וכשנוציא אותם הם יחזרו לטמפרטורת החדר. אבל אם נשברה לנו צלחת – אי אפשר לאחות את השברים בלי להיעזר בדבק. שבירת הצלחת היא פעולה בלתי הפיכה. אם נבחן שני אירועים באותה מערכת, שבאחד מהם הצלחת שלמה ובשני שבורה, נדע שהאירוע הראשון קרה לפני השני. מה מבדיל בין אירוע הפיך לבין אירוע לא הפיך?
בפיזיקה, אירוע בלתי הפיך הוא אירוע שמגדיל את האֶנְטְרוֹפְּיָה. אפשר לחשוב על אנטרופיה כמדד לפוטנציאל לאי-סדר במערכת. על פי החוק השני של התרמודינמיקה, שנקרא גם "חוק גידול האנטרופיה", האנטרופיה במערכת מבודדת, כלומר בתחום שלא מאפשר מעבר של חום או של חומר בינו לבין הסביבה, לעולם לא תקטן אלא תמיד תשאף לגדול. החוק הזה מאפשר לצפות את הכיוון הספונטני של תהליכים המתרחשים בטבע, כגון התפתחות היקום.
כשאנו מתקדמים בזמן, הפוטנציאל לאי-סדר של מערכת סגורה יכול רק לגדול, לא לקטון. כדי להחזיר את המערכת לקדמותה נצטרך עזרה מבחוץ שתעביר את האנטרופיה למקום אחר – למשל השקעת אנרגיה באיסוף הרסיסים ובהדבקת שברי הצלחת. אי אפשר להקטין אנטרופיה, אלא רק להעבירה ולהגדילה, ולכן גדילתה מעידה שהזמן מתקדם. על כן זכתה האנטרופיה לכינוי "חץ הזמן" ועל פי המדען המפורסם סטיבן הוקינג, האנטרופיה היא זו שמאפשרת לנו להבדיל בין העבר לעתיד.
מה? כבר נגמר? 🕐
כמה זמן עבר מאז שאכלנו? ומאז סוכות? בני אדם מסוגלים לאמוד פרקי זמן, מדקות ושעות ועד חודשים ושנים, אבל היכולת הזו אינה מושלמת, וגם משתנה עם הגיל, הרגשות ונסיבות אחרות.
ככל שאנו מתבגרים, אנו מרגישים שהזמן עובר מהר יותר, כך שמבוגרים נוטים לחוש שהזמן רץ להם. כשאנו מפחדים, הזמן עובר עבורנו לאט יותר, ואילו כשאנחנו חווים רגשות חיוביים – למשל בעקבות פעילות מהנה כלשהי, הזמן עובר מהר יותר. יש קשר בין תפיסת הזמן לטמפרטורת הגוף: הזמן עובר מהר כשחם לנו, ולאט יותר כשקר.
גם לבעלי חיים יש תפיסת זמן, ומחקרים הראו שחיות קטנות עם חילוף חומרים מהיר חוות מעבר זמן איטי יותר. דבר נוסף שמחקרים הראו שמשפיע על תפיסת הזמן שלו הוא תשומת הלב שלנו לשוני – "אפקט הזרות". אם בתוך רצף של אירועים זהים או דומים שנמשכים פרק זמן דומה יתרחש אירוע אחד שונה מהשאר, אנו נחוש שהוא היה ארוך יותר מהאחרים, גם אם בפועל הוא נמשך אותו פרק זמן כמו כל האחרים.
מחקרים בימינו משתמשים בשיטות מחקר מתקדמות, כמו אופטוגנטיקה ודימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI), במטרה לזהות את האזורים במוח שאחראים על תפיסת הזמן של בני אדם ובעלי חיים. נכון להיום לא נמצא אזור מסוים במוח שאחראי על עיבוד תפיסת הזמן. למעשה, המחקרים הראו שקיימים אזורים רבים במוח שמעורבים בזה. מחקרים אחרים מתמקדים בזיהוי ואפיון של המוליכים העצביים שמווסתים את תפיסת הזמן שלנו ומשפיעים עליה.
מאחורי הקלעים של לוח השנה - מי העושים במלאכה?
איורים: פריאל חכים
עיצוב: טלי אפרים
תוכן: איתי נבו, יפתח דיבון, נעם לויתן, ד""ר יונת אשחר, אלכס אברוטין
תאריכון: ד"ר ארז גרטי, איתי נבו
הפקה: מיכל שדר
הגהה: שירה כרמי-וינטרוב, לילי קינן
מנהלת יחידת התקשורת והשיווק: ענת שני-הלפרין
