החוקר שמנסה לפרק את המיתוס של אלברט איינשטיין

בין השנים 1900 ו-1917, היה שינוי דרמטי באופן שבו העולם חשב על חוקי הפיזיקה, על זה כולם מסכימים. אבל איך בדיוק קרה השינוי הזה? זאת כבר שאלה אחרת, אומר הפיזיקאי פרופ' חנוך גוטפרוינד, שכיהן בעבר כנשיא האוניברסיטה העברית והיום מכהן כמנהל המדעי של ארכיון איינשטיין באוניברסיטה.

התרבות הפופולרית מספרת סיפור יפה על התקופה הזאת: אדם בשם אלברט איינשטיין הגיע עם סדרה של מחשבות רדיקליות על עולם הפיזיקה. הוא הגה הסברים חצופים ולא סבירים ממוחו הקודח, והתברר שהם הצליחו להסביר תופעות ולצפות קדימה תוצאות ניסויים שנערכו רק שנים רבות אחר כך. לפי המיתוס, איינשטיין היה גאון יחיד ששינה לבדו את כל מה שאנחנו חושבים על העולם שבו אנחנו חיים.

במציאות, השינוי לא התרחש בדיוק כך, אומר גוטפרוינד. בספר שכתב יחד עם פרופ' יורגן רן ממכון מקס פלנק להיסטוריה של המדע, ויצא לאחרונה בהוצאת אוניברסיטת פרינסטון, הוא טוען שהמיתוס אינו תואם את האופן שבו שינויים מדעיים באמת מתרחשים.

"זה לא מפחית בכלום מגאונותו של איינשטיין", מבהיר גוטפרוינד, שהקדיש חלק נכבד מחייו לחקר ושימור מורשתו. "אבל בעוד הסיפור המיסטי הזה מניע אותנו לחפש אחר תכונות אישיות או נסיבות חיים ייחודיות שהובילו להתפתחות מוח חד-פעמי, ההבנה אמיתית של השינוי המדעי תגיע אם נתייחס אליו כאל אבולוציה של ידע וכמעשה חברתי, שהגילויים של איינשטיין התקיימו בתוך ההקשר הרחב שלו".

קרב בין תיאוריות

ספרו של גוטפרוינד מפרק לא רק את המיתוס של אינשטיין כגאון יחיד. הוא שם על הכוונת חוקר מפורסם נוסף, תומאס קון, היסטוריון של המדע שבשנות השישים של המאה ה-20 פיתח תיאוריה שהפכה לאורים ותומים בכל הנוגע לתיאור האופן שבו מתרחש שינוי בקונצנזוס המדעי. עם השנים התרבתה גם הביקורת כלפי התיאוריה שלו, ומעטים מקבלים אותה במלואה וכפשוטה, אך היא עדיין נקודת ייחוס.

קון גרס שהתפתחות מדעית מתרחשת על פני שני סוגי תקופות. רוב הזמן, ההתפתחות היא איטית ומצטברת, ונעשית במסגרת פרדיגמה קיימת, ואז מפעם לפעם מגיעה תקופה של שינוי סוער ומוחלט כמעט בכל מה שחשבנו שאנחנו יודעים על תחום מדע מסוים.

בתקופות הסוערות, תקופות המהפכה, הפרדיגמה נתקלת בממצא מסוים שסותר את הקיים או בפרדוקס בתיאוריה הקיימת. מתוך ניסיון להסביר זאת, נוצרת תיאוריה מתחרה, ובמשך תקופה מתקיים מאבק בין התיאוריות, עד שמתברר לבסוף שיש לזרוק לפח את הפרדיגמה הקיימת או לפחות לשנות אותה דרמטית, ולאמץ פרדיגמה חדשה.

דוגמה מקובלת לתהליך הזה היא המעבר מהרעיון שכדור הארץ נמצא במרכז לרעיון שכדור הארץ חג סביב השמש. המאבק בין התיאוריות היה דרמטי משום שערעור על תפיסת כדור הארץ במרכז נחשב התקפה על הכנסייה, והמחיר היה מאסר או מוות. ובכל זאת, בשלב מסוים, אם בוחנים את הדברים לפי הגישה של קון, פרדיגמה חדשה יותר ניצחה והקודמת נזנחה.

מהפכות לא קורות ביום

נוהגים לצייר את המחקר של איינשטיין כמהפכה, אומר גוטפרוינד, "אבל אנחנו חושבים שמה שהיום מכונה 'המהפכה של איינשטיין' הוא תהליך שבעצם התרחש לאורך דורות, וכאשר הושלם, זה לא קרה בצורה של משבר בהכרח".

גוטפרוינד מדמה את ההתפתחות של המדע לאבולוציה של מינים חיים. שינויים קטנים מובילים להיפרדות הדרגתית של רעיונות. הרעיונות מתקיימים אלה לצד אלה לאורך שנים, עד שאחד מהם בהדרגה הולך ותופס תאוצה, והאחר דועך או אפילו נכחד.

אפילו המעבר מתפיסת כדור הארץ במרכז לתפיסת השמש במרכז לא עונה לקריטריונים של קון, טוענים רן וגוטפרוינד בספרם. ה"מהפכה" ארכה כמעט מאה שנה, מהרגע שהרעיון התקבל על מאמצי החידושים של התחום ועד שהפך למקובל יותר מקודמו. נדרשו כמה מדענים - לא רק קופרניקוס אלא גם גלילאו וקפלר וככל הנראה גם אחרים שתועדו פחות, שקידמו את הרעיון באופנים שונים עד שהתקבל.

הם מציינים גם שלא הייתה כאן מחיקה של העבר לטובת הגישה החדשה. דברים רבים שידענו על תנועת הפלנטות נשארו מוסכמים, גם כשהוכרע שכדור הארץ חג סביב השמש. "קופרניקוס לא המציא תיאוריה חדשה כדי ליישב ממצא שסתר אותה, כמו שמציע קון", אומר גוטפרוינד. "למעשה, הקונצנזוס המדעי של התקופה חי בשלום עם התצפיות הקיימות. אבל קופרניקוס לקח את הידע הקיים, וקצת סידר אותו מחדש, ובהדרגה הגישה שלו הלכה והתבססה".

הפיזיקאים חיכו לשינוי

ומה לגבי איינשטיין? הוא הגיע לתחום שכבר היה ברור שדרוש בו שינוי, ולא למצב שבו פרדיגמה שולטת נחשבה בלתי מעורערת, אומר גוטפרוינד. "במאה ה-19, הפיזיקה הייתה מורכבת משלושה תחומים: מכאניקה, אלקטרודינמיקה ותרמודינמיקה, וכבר ניכר מתח בין התחומים. אלקטרודינמיקה ותרמודינמיקה כבר החלו להתרחק מהמכאניקה, ולפלוש זו לתוך המרחב של זו. נקודת ההתחלה של איינשטיין הייתה בדיוק אותן בעיות על הגבולות בין התחומים". זאת, הוא אומר, בניגוד לטענה של קון שמהפכות מדעיות מתחילות מממצא שלא מתיישב עם התיאוריה. זה יכול לקרות כך, אומר גוטפרוינד, אבל במקרה הזה וכנראה גם במקרים נוספים, לא רק ממצא חריג הפריע לפרדיגמה הוותיקה. היו קולות מתוך הדיסציפלינות שכבר קראו לחידוש.

 מכונת קיטור. יש חוקרים שקושרים בין המהפכה התעשייתית לגילויים מדעיים / צילום: Shutterstock

"איינשטיין הכיר את החוקרים שקדמו לו, אף שלא היה פיזיקאי באקדמיה באותו זמן", אומר גוטפרוינד. על פי המיתוס, הוא פעל לגמרי מחוץ לאקדמיה, אבל זה לא מדויק. היה לו תואר ראשון מהמכון הטכנולוגי של ציריך, והוא אפילו עבד על דוקטורט והגיש אותו, אך הומלץ לו בחום לוותר עליו משום שהוא ביקר בחריפות פיזיקאים בולטים של התקופה.

בצר לו (בלב ובכיס), חיפש איינשטיין עבודה ומצא אותה במשרד הפטנטים של ברן. אז נכון שהוא לא היה אקדמאי בתקופה שבה עשה את עבודתו פורצת הדרך הראשונה על תורת היחסות הפרטית, אך הוא המשיך לקרוא כתבי עת מדעיים, תיקשר עם חבריו מהאקדמיה והיה מודע למתרחש בתחום.

למעשה, ישנה ספרות מחקרית רבה בעולם ההיסטוריה של המדע שבה נדונה השאלה אם היו מדענים שהקדימו את איינשטיין בחלק מהרעיונות שלו, ואם הוא הכיר את עבודתם. איינשטיין סיכם את רעיונותיו במאמר בכתיבה חופשית, ללא מראי מקום ברורים כמקובל במאמרים אקדמיים, והשאיר להיסטוריה לשפוט מאין נטל את רוב השראתו.

 פרופ' חנוך גוטפרוינד / צילום: איגור פברוב

המדענים העיקריים שמיוחסת להם עבודה על תורת היחסות הפרטית במקביל לאיינשטיין הם אנרי פואנקרה והנדריק לורנץ. לא לגמרי ברור עד כמה הכיר איינשטיין כל אחד מהמאמרים שלהם לפני פרסום תורת היחסות הפרטית, אבל רוב ההיסטוריונים של המדע מזהים מתמטיקה שפיתח לורנץ בצורת החשיבה של איינשטיין, ומציינים שהיא אפשרה את פריצת הדרך. עם זאת, רובם מייחסים לאיינשטיין את ביטול הרעיון הקלאסי של ה'אתר' הממלא את העולם, ואת החלוציות בהצעת הרעיון כי גם הזמן וגם המרחב הם יחסיים.

פואנקרה כן הזכיר את היחסיות הזאת כנראה לפני איינשטיין, אבל הוא דיבר עליה באופן פילוסופי בלבד ולא הזכיר אותה במאמריו בפיזיקה. אף אחד מהחוקרים הללו, אומרים ההיסטוריונים, לא השתמש בכל הרעיונות הללו כדי לארגן מחדש את ההבנה של זמן ומרחב, תוך הבנה של ההשלכות הפרקטיות של החיבורים הללו.

"איינשטיין היה יוצא דופן, ופעל בתנאים יוצאי דופן שאפשרו לו לפרוץ גבולות בתחומו", אומר גוטפרוינד. "בכל זאת, אני מאמין שחלק מהדברים שהוא גילה היו מתגלים בהמשך אלמלא הוא עשה זאת, אולי בתוך כמה עשורים על ידי כמה אנשים, ולא על ידי אדם אחד ושנה אחת. הוא התכתב עם רבים מבני דורו, ובתקופתו היו גם אחרים שהחלו לארגן את הדברים באותו כיוון, בידיעה שאת התיאוריה של ניוטון צריך להרחיב. הוא הראשון שהצליח".

התפרצות של יצירתיות

גם אחרי שאיינשטיין הגיע עם הרעיונות שלו, המהפכה לא התרחשה ברגע. "תורת היחסות הפרטית התקבלה יחסית מהר, כי היא פתרה בעיה שכבר היה דיון בה לפני שאיינשטיין הגיע. התיאוריה הזאת יצרה בעצמה סתירות חדשות, שתורת היחסות הכללית יישבה, אבל לקח זמן עד שהעולם המדעי הפנים את הבעיה ואז את הפתרון שלה, שבתחילה לא היה הפתרון היחיד שהוצע, אבל היה הכי אלגנטי".

"לקח זמן רב עד שקרנה של התיאוריה הזאת עלתה, מהיווסדה בשנות ה-20 ומיד לאחר מכן ההתלהבות האדירה כשהתיאוריה הזאת הסבירה ממצא חדש שהתקבל במהלך ליקוי חמה. אבל למרות ההכרה שאיינשטיין זכה לה בעקבות זאת, העניין בתיאוריה הזו דעך קצת והיא היא זכתה ל'תור הזהב' שלה רק בשנות ה־60, כשקושרה לגילויים חדשים באסטרופיזיקה, והפכה לבסיס של תחום מדעי חדש: אסטרופיזיקה וקוסמולוגיה יחסית".

אז מה בכל זאת הייתה הגאונות שלו?
"דווקא משום שכל ענקי הפיזיקה של התקופה ראו את מה שהוא ראה, אבל הוא העז לשאול על כך שאלות אחרות, והעז לקרוא תיגר על התפיסות המקובלות של מהות המרחב והזמן ועל מהות האור ומבנה החומר. זו כן הייתה התפרצות וולקנית של יצירתיות.

"היו שלושה תחומים של ידע ובעיות על הגבולות ביניהם שהפיזיקה התקשתה להסביר, והוא בעצם פתר את הבעיות הללו על ידי איחוד בין שלושת התחומים. אבל לא היה כאן שינוי פרדיגמה אלא רה־ארגון של הידע הקיים. הרי אינשטיין לא מגיע במקום ניוטון, אלא מרחיב אותו".