כשאיינשטיין טעה: הטעויות המדעיות הגדולות בהיסטוריה

ב-1917 עמד אלברט איינשטיין בפני בעיה. תורת היחסות הכללית שלו פורסמה שנתיים קודם לכן ותורת היחסות הפרטית שהקדימה אותה הייתה כבר בוותק של 12 שנים, ועתה הוא ניסה להעביר אותה מתחום הפילוסופיה לתחום הפיזיקה.

הקהילה המדעית של אותה תקופה, ובכלל זה איינשטיין עצמו, תפסה את היקום כמשהו סטטי, שאינו זז. הדבר הזה לא הסתדר עם כוחות הכבידה של הכוכבים שאיינשטיין דיבר עליהם בתיאוריה שלו: הרי אם לכוכבים יש כוחות שמושכים עצמים אליהם, איך יכול להיות שאין תנועה ביקום? אז המדען המבריק הגה פתרון אלגנטי: כוח דחייה שמאזן את כוח המשיכה, שאותו הוסיף כאיבר במשוואותיו. העובדה שלא הצליח להסביר את מקורו הפיזיקלי של הכוח הזה הפריעה לו פחות, מפני שהצליח ליישב את משוואותיו עם הסטטיות של היקום, שבעיניו הייתה ברורה מאליה.

שנים מאוחר יותר הוכח שקצב התפשטות היקום מואץ, אולם ב-1917 לאיינשטיין לא הייתה כל דרך לדעת זאת. אז, כשהתברר שהיקום רחוק מלהיות סטטי, כל מה שהיה צריך כדי לתאר אותו היה להוציא את האיבר הסורר שאיינשטיין הוסיף למשוואות. במבט לאחור, הטעות שהוא עשה נראית כמעט בלתי נתפסת.

סיפורה של הטעות הזו מתואר ב"שגיאות גאוניות" (הוצאת אריה ניר), ספרו החדש של האסטרופיזיקאי הישראלי-אמריקאי פרופ' מריו ליביו. לצד סיפורו של איינשטיין מספק ליביו הצצה לחמש מן השגיאות המרתקות במדע המודרני.

הוא מסביר, למשל, כיצד סתר צ'רלס דרווין בעצמו את מנגנון הברירה הטבעית; או כיצד כשל הפיזיקאי לורד קלווין בניסיונו לחשב את גילו של כדור הארץ; מדוע שגה האסטרופיזיקאי והקוסמולוג פרד הויל בהבנת התפשטות היקום; וכיצד טעה הכימאי המהולל ליינוס פולינג בהבנת המבנה המולקולרי שעומד בבסיס הדנ"א.

ליביו, שלצד עבודתו במכון טלסקופ החלל האבל בארצות הברית חיבר שלושה רבי מכר בתחום המדע הפופולרי, אומר שהחליט לכתוב את "שגיאות גאוניות" מכמה סיבות: "הרעיון נולד מזה ששמתי לב שמתארים התקדמויות במדע, ובתהליכים יצירתיים אחרים, כאילו מדובר בסיפור הצלחה טהור, כשלמעשה המציאות מאוד מאוד רחוקה מכך. רציתי לתאר את התהליך כמו שהוא - אתה מסתובב באיזשהו מבוך ובכל פעם אתה נתקל באיזה מבוי סתום ואתה צריך לחזור איזה עשרה צעדים אחורה - לפעמים אפילו לנקודת ההתחלה - ולצאת לכיוון אחר. זה פחות או יותר התהליך האמיתי שבו אדם מתקדם כשהוא עוסק במדע.

"הסיבה השנייה הייתה שרציתי להראות שגם המאורות המדעיים הגדולים ביותר עשו טעויות גדולות מאוד ובמובן הזה רציתי קצת לשנות את התרבות. היום פחות מעודדים אותך לעשות טעויות. צריך כמובן לעודד אנשים לא לעשות טעויות שנובעות מרשלנות או מחיפזון או מחוסר מחשבה מספקת, ואת אלה כמובן אני לא מעודד, אבל כן הייתי רוצה לעודד תהליכים של חשיבה מחוץ לקופסה. וכשהולכים בדרכים לא קונבנציונליות, הסיכוי לטעות כמובן עולה. צריך שבכל המערכת - גם ואפילו בעיקר מבחינת מימון - יתאפשרו גם תהליכים פחות שגרתיים שיש להם אולי גם פוטנציאל להביא לפריצת דרך".

- למה בחרת דווקא במדענים האלה?

"טוב, זה לקח לי לא מעט זמן. הסתכלתי על מדענים רבים, ואחרי תהליך מחשבתי החלטתי לא ללכת יותר מדי רחוק אחורה. הסיבה לזה היא שאם אתה הולך מספיק רחוק אחורה, אתה עלול להגיע למצב שבו כל מה שאותו מדען עשה - לא משנה כמה הוא היה גדול - היה כולו טעות. למשל, אם אתה הולך עד אריסטו, אז אין דבר שאריסטו אמר בפיזיקה שהוא נכון. רציתי להימנע מזה והלכתי עד אמצע המאה ה-19 פחות או יותר. היו טעויות שידעתי עליהן לפני שהתחלתי לכתוב את הספר - במיוחד על איינשטיין ועל הויל בגלל העיסוק שלי כאסטרופיזיקאי - אבל לגבי דארווין פחות הבנתי משום שהוא עסק בביולוגיה. השקעתי המון זמן במחקר כדי לגלות את כל פרטי הטעויות".

- כמדען, לא חששת לעסוק בתחומים שאינך מתמחה בהם?

"להפך. גם כשאני כותב ספר אני נשאר מדען חוקר, וכיוון שכך, החלק שמושך אותי בצורה החזקה ביותר הוא החלק המחקרי. התהליך שבו אני צריך ללמוד תחום שלם כדי להיות מסוגל לתאר את החלקים האלה של ביולוגיה או כימיה שהיו בספר, זה היה החלק המעניין ביותר בכתיבה. כמובן שזה אתגר מאוד רציני וזה דורש הרבה מאוד זמן, אבל זה לא הפחיד אותי".

חתול שחור, חתול לבן

הטעות של דארווין היא בהחלט אחד הסיפורים המעניינים בספר, ובוודאי הנוגע ללב שבהם. הבעיה של הביולוג פורץ הדרך - אולי המדען ששינה יותר מכל אדם אחר את הדרך שבה האדם תופס את העולם סביבו - הייתה חוסר היכולת להבין את הסתירה שבין ה"תורשה המהילה" לבין עיקרון הברירה הטבעית.

הנה ההסבר, במילים פשוטות: בתקופתו של דארווין שלט רעיון "התורשה המהילה". על-פי התפיסה הזו, תכונות הזכר והנקבה נמהלות זו בזו כמו שצבעים מתערבבים זה בזה, וכך נוצרים צאצאים שבהם תכונות אלה משולבות באופן שווה. עיקרון הברירה הטבעית גורס כי ההתפתחות הביולוגית על פני כדור הארץ התקדמה באמצעות "סינון" של תכונות: אם תכונה מסוימת אינה תורמת להישרדות האורגניזם - היא תיעלם בסופו של דבר. כשדארווין פיתח את תורת האבולוציה, הוא פשוט לא שם לב שיש סתירה בין שני הדברים האלה.

"תחשוב על זה רגע. נניח שחתול שחור היה עובר בתוך אוכלוסייה של חתולים לבנים. על-פי ההיגיון של התורשה המהילה, השחור הזה ייעלם תוך כמה דורות. כי נניח שהחתול השחור מזדווג עם חתול לבן, אז ביחד הם היו יוצרים חתול אפור, והאפור הזה היה הופך עם ערבוב בחתול לבן נוסף לאפור עוד יותר בהיר, וכך הלאה עד שהשחור ייעלם".

- אז איך דארווין לא הבין את זה?

"שמע, גם לגאונים הכי גדולים יש חולשות. ואצל דארווין החולשה הייתה המתמטיקה. הוא פשוט לא הבין בתהליכים הסתברותיים ואיך להסיק מהם מסקנות. אלה לא היו הנקודות החזקות שלו והוא פשוט לא שם לזה לב".

ואיך זה התגלה?

"או. זו שאלה מעניינת. קודם כול, גרגור מנדל, בן דורו של דארווין, גילה שתהליך התורשה הוא יותר כמו ערבוב של חפיסת קלפים - אם יש לך אס, לא משנה כמה תערבב, יישאר לך אס. כשמשלבים את זה עם הברירה הטבעית, אם התכונה השחורה היא טובה לחתולים, נניח, אז אחרי הרבה מאוד דורות כל האוכלוסייה יכולה להפוך להיות שחורה. האבולוציה מתקיימת ברמת הגנים, ולא ברמת הפרטים החיים. עכשיו, הטעות הלוגית של דארווין נחשפה על-ידי פלימינג ג'נקין במאמר ביקורת לא חתום שפורסם ב-1867. דארווין קרא את זה והבין שיש בעיה. הוא ניסה לפתח תיאוריה אחרת כדי לצאת מזה, אבל הוא לא הלך בכלל בכיוון הנכון: הוא טען שהגוף נותן הוראות לתא. היום אנחנו יודעים שזה לגמרי להפך".

- ובכל זאת, אין כיום אף מדען שיחלוק באמת על האבולוציה.

"ברור שלא! הטעות של דארווין הייתה חוסר היכולת שלו להסתכל על הנחת היסוד המדעית של אותה תקופה, לראות שהיא לא מתיישבת עם התורה שלו, ולהגיד, 'חברים, הנחת היסוד הזו היא שגויה'. הוא לא הבין שתהליך התורשה שכולם חשבו עליו בזמנו, פשוט לא מאפשר את כל תיאוריית הברירה הטבעית שלו. במקום לעשות את זה, הוא ניסה למצוא דרך ליישב בין הדברים".

הסתירה שג'נקין גילה, אגב, התבססה בעצמה, בין היתר, על טעות מדעית: הלורד קלווין (הלא הוא הפיזיקאי והמתמטיקאי הסקוטי ויליאם תומסון) ערך חישובים ו"מצא" שגילו של כדור הארץ עומד על לא יותר מ-100 מיליון שנים - לכל הדעות זמן קצר מדי, שאינו מאפשר לקיים תהליכים אבולוציוניים מורכבים כמו אלה שדארווין תיאר. חישובו של קלווין, שזכה בספר של ליביו לפרק משלו, היה גם הוא מבוסס על טעות גסה. כיום ידוע שגילו של כדור הארץ נאמד בכ-4.5 מיליארד שנים.

ליביו אומר שהוא עצמו לא ביצע במהלך הקריירה שלו טעויות קשות כמו אלה שהוא כותב עליהן בספרו, "לפחות לא כאלו שקשורות לפתרון בעיות כל-כך עמוקות", הוא צוחק. עם זאת, הוא מספק הצצה לתהליך דומה במידה רבה בעקבות מקרה שאירע לו לפני כמה שנים: "הייתה איזו אסטרונומית שטענה שקבוצה מסוימת של כוכבים, שכולם חשבו עד אז שהם כוכבים בודדים, הם בעצם זוגות כוכבים. היא הצביעה על ששה מקרים על-פי התצפיות, ואני הסתקרנתי ופיתחתי תיאוריה שלמה על איך מערכות עם כוכבים בינאריים, כך קוראים להם, יכולות להתפתח.

"זמן לא רב לאחר מכן התגלה שבעצם כל שש המערכות היו, בעצם, כוכבים בודדים. תצפיות יותר מדויקות גילו את זה. אז אני הייתי במצב שפיתחתי תיאוריה כדי להסביר משהו שבעצם לא היה קיים. למזלי, במקרה הספציפי הזה, תצפיות של אסטרונומים אחרים גילו מאוחר יותר שיש הרבה מערכות אחרות שהן כן כאלה, ושלא היו ידועות קודם לכן. מה שיצא היה שהתיאוריה שאני פיתחתי כן הייתה מתאימה למערכות שבאמת נמצאות ביקום, וכן הייתה לה בסוף משמעות".

- אז לטעות זה טוב.

"תשמע, אחד הדברים הגדולים במדע הוא שבמידה רבה הוא מתקן את עצמו. במוקדם או במאוחר מגלים את הטעויות כי אנשים אחרים מבצעים את הניסויים או את התצפיות. קרל פופר, הפילוסוף של המדע, הגה משהו שנקרא עיקרון ההפרכה: אי אפשר להוכיח שתיאוריה מדעית היא נכונה אלא רק אם היא אינה נכונה. מכל מיני סיבות, לפעמים לתיקון הזה לוקח הרבה יותר זמן מאשר בפעמים אחרות".

חשוב לו, לליביו, שהקוראים לא יבינו מהספר שאין לסמוך על המדע: "המדע מתקדם כל הזמן על-ידי כך שמתבצעים ניסויים ותצפיות שיכולים לסתור תיאוריות קיימות. זה לא שאפשר להגיד 'אנחנו לא יודעים כלום' כאמת המוחלטת. זה כלל לא המצב. זה גם לא ברמה של אמונות דתיות, שאותן אי אפשר להוכיח. במדע תמיד אפשר לבצע ניסויים ניתנים להפרכה".

ומה הוא עצמו חושב על המתח שבין דת למדע? הוא מגדיר את עצמו במקום לא ברור על הרצף שבין אתאיסט (הסבור שאין אלוהים) לאגנוסטיקן (שלא מצא שום ראיות לקיומו - אה = אינו; גנוס = יודע). הוא אומר שיש לו הרבה מאוד חברים דתיים מתחום המדע. הם מקבלים את האבולוציה כעובדה מוגמרת ואת העובדה שהיקום מתנהג על-פי חוקי הפיזיקה. עם זאת, הוא אומר שהם תמיד שואלים את עצמם מי קבע שהעולם מתנהל בצורה כזו או אחרת.

"אני בהחלט לא רוצה שיציגו שיקולים לא מדעיים כאילו הם כאלה. אני בטוח שצריך לחנך אנשים שהמדע הוא הדרך הכי נכונה כדי להבין איך העולם מתנהל, אבל כל זמן שאנשים מבינים שמדובר בשני מישורים שונים לחלוטין, לא צריך להיות קונפליקט", הוא אומר.

הכתבה המלאה - במגזין G