משוואת האנרגיה של אמילי די שאטלה

25/06/2007 ב- 19:06 | פורסם במאחורי סינרה של ההיסטוריה | סגור לתגובות על משוואת האנרגיה של אמילי די שאטלה
תגים:

אחד הכללים הידועים לכל נהג גורס שהכפלת מהירות נסיעתו מ-50 ל-100 קמ"ש, תגדיל את אנרגיית התנועה של מכוניתו פי ארבע, ולכן בלימתה עד עצירה מוחלטת תימשך זמן רב יותר משחישב בהגיונו הפשוט. תלמידי פיסיקה יודעים כי מדובר באחד מעיקרי ניוטון לפי הנוסחה MV2, כאשר M היא מסת המכונית ו-V היא מהירות תנועתה. ברם, המדען האנגלי המהולל התנגד, למרבה הפלא, לריבוע המהירות הכלול בנוסחה זו. הוא טען שוב ושוב כי האנרגיה פרופורציונלית אך ורק למכפלת המסה במהירות (MV~E). בריבוע המהירות ראה דבר שגוי בתכלית, מין המצאה גרמנית בלתי הכרחית.

היתה זו בת אצילים מצרפת, אשר תרגמה לשפתה את תורת ניוטון, אך התעקשה כי כמה מחוקיו אינם נכונים. כיום היא נחשבת לאחת מחלוצות המדע על אף היותה אשה. זוהי אמילי די שאטלה (Émilie du Châtelet) שנולדה בשנת 1706 לאחד מאנשי חצרו של לואי ה-14, וחייתה בתקופה בה לנשים במעמדה הותר לארח את ידידותיה ולעסוק בדברי רכילות, אך להימנע מלשוחח עם גברים בעניינים מדעיים.

אמילי לבית דה ברטיי נודעה כבר בצעירותה כילדה משונה. במקום לשחק עם חברותיה, היתה מתעמקת בשיעורי הגיאומטריה ומספרת על רנה דקארט. בהיותה בת 16 נשלחה לוורסאי מתוך תקווה כי שם יחול שינוי עמוק באישיותה. בעוד נערות בנות גילה היו מתיישבות עם מחזריהן תחת ענפי אילן רחב, ניצלה אמילי את העצים כדי להוכיח את כישורי הטיפוס שלה, והיתה מקניטה את הבחורים סביב ביודעה כי איש מהם לא יוכל להשיגה אי שם למעלה בינות לעלים.

כשנשלחה לשיעורי סיף כדי לעדן את תנועותיה, בחרה אמילי לנצל את כישוריה החדשים על מנת להזמין את שומרי המלך לדו-קרב, ואף אחד לא הופתע אז כשגברה עליהם מפעם לפעם. כך חלפו להן שלוש שנים, ובגיל 19 עשתה את הבלתי ייאמן בעיני הוריה, ומצאה לה חתן עשיר בדמות קצין בצבא המלך, המרקיז די שאטלה.

הנישואין הללו היו בבחינת סידור נוח עבור אמילי. בעלה עתיד היה לבלות את רוב עיתותיו עם חייליו הפרושים לאורך הגבולות, ואילו היא יכלה לשקוד ככל שרצתה בלימודיה המעמיקים ולהשביע את תאוות הידע שלה. אחד ממוריה היה פייר-לואי מופרטואי, ועימו גם ניהלה פרשיית אהבהבים קצרצרה. היא היתה מרוצה מאד מן הקשר שנרקם ביניהם, אך למרבה צרתה היו לו למופרטואי תוכניות אחרות, והוא יצא כחבר במשלחת מסע אל הקוטב הצפוני ועזבה לנפשה.

אז התאהבה אמילי די שאטלה בוולטר. באותה עת היה הסופר הצרפתי אחד ממבקריו החריפים של המלך, לאחר שעשה כמה שנים באנגליה והתקרב לרעיונותיו של אייזק ניוטון. הוא תבע כי צרפת תתנהל לפי חוקי המכניקה ולא לפי גחמותיו של אציל זה או אחר. לאמילי די שאטלה לא נותרו אפשרויות רבות. היה עליה להרחיק את מאהבה החדש מפאריס, אחרת ימצא הלה את עצמו בבית האסורים למשך שנים ארוכות.

לרשות משפחת המרקיז עמד ארמון בסירי, בצפון-מזרח צרפת, ואמילי החליטה כי הוא ישמש אותה למפגשים חברתיים עם אנשי המדע והאקדמיה, וכן ישרת כמקלט פוליטי עבור וולטר, וכל זאת נעשה בברכתו של בעלה, שרגיל היה לחלוק אותה עם גברברים מזדמנים. באותן שנים כבר יצא שמה למרחקים כאשה יפהפייה.

לאמילי די שאטלה היו רעיונות למכביר, שרק בימינו אפשר לעמוד על טיבם. היא כמעט גילתה את חוק שימור המסה, אילולא נעזרה במאזניים בלתי רגישים. היא ערכה ניסויים רבים טרם זמנם שלא יכלו לקדם את המדע, בלית תיאוריות מדעיות שעוד לא הבשילו בתקופתה. אולם תרומתה העיקרית היתה חקר האנרגיה. לחרדתם של עמיתיה היא הודיעה כי יש פגם בתיאוריה של אייזק ניוטון. חלקם גיחכו לעומתה, חלקם חשבו שהיא יצאה מדעתה. עקרונותיו של המדען הגאון היו כבר מקובלים על הכול, ובמיוחד על וולטר שנשאר אחד מחסידיה הגדולים של תורתו.

וולטר פסק שהיא טועה והפציר בה שתשוב בה מדבריה, אך היא במקום זאת החלה מנהלת תכתובת עם מדענים בגרמניה, ומהם למדה על דעה אחרת, פרי מוחו של גוטפריד לייבניץ, אשר היה יריבו המושבע של ניוטון. לייבניץ טען כי בתוך עצמים נעים יש מעין חיות פנימית, אותה כינה "ויס ויווה" (כוח חיים). רבים פסלו את השקפותיו, ובהן גם את דעתו כי האנרגיה של עצם כלשהו פרופורציונלית למכפלת המסה שלו בריבוע מהירותו (MV2~E). לייבניץ היה משוכנע שהוא צודק וכך סברה גם אמילי די שאטלה.

חיזוק לדעתה מצאה בעבודתו של מדען הולנדי בשם וילם חרווסנדה (Willem Gravesande). הלה ערך בעיר ליידן ניסוי ובו הטיל כדורי מתכת מגבהים שונים לתוך קערה גדושה טיט. בשל תאוצת הכבידה פוגעים הכדורים הללו במהירויות שונות על פני הטיט. אם ניוטון צדק הרי מהירות כפולה של כדור משמעה שזה יעשה בתוך הטיט מרחק כפול, ואילו אם לייבניץ צדק יעשה הכדור בתוך הטיט מרחק גדול פי ארבעה, בשל ריבוע האנרגיה שלו.

התברר מתוצאות הניסוי כי לייבניץ צדק. אמילי די שאטלה החליטה להביא את דבר הידיעה בפני הציבור הרחב, וכללה את משוואת האנרגיה המתוקנת בספרה 'יסודות הפיסיקה', שיצא לאור בשנת 1740. הספר אומנם זכה להצלחה רבה, אך גם עורר ביקורת קשה נגד תפישותיה האנטי-ניוטוניות. רבים מעמיתיה לא מחלו לה על כך וניתקו עימה את יחסיהם המקצועיים.

למרבה הצער, נגדעו חייה של אמילי די שאטלה באיבם. המרקיזה, שהשפעתה העצומה על הפיסיקה היתה תופעה חסרת תקדים לנשים בזמנה, לא יכלה לשלוט ביצריה. בגיל 42 הרתה לחייל צעיר שעימו התרועעה. כשנודע לה על הריונה גברו חששותיה מפני הבאות מפני שידעה מה הם הסיכונים הכרוכים בלידה לאשה בת גילה. ששה ימים לאחר הולדת ילדה הרביעי לקתה בתסחיף ונפטרה. משוואת האנרגיה שלה נותרה במחלוקת עזה עוד כמה דורות עד שנתקבלה לבסוף ברבים. היום משננים הכול את המשוואה כאילו ניוטון הוא שהגה אותה, ופועלה של אמילי די שאטלה הולך ונשכח ברבות השנים.

הערה: המשוואה של אנרגיה קינטית בה אנו משתמשים כיום – Ek = 1⁄2mv²

מודעות פרסומת

בלוג בוורדפרס.קום.
Entries וכן תגובות feeds.