Page 18 - index

‫מועד סתיו ‪2019‬‬ ‫‪- 17 -‬‬ ‫חשיבה מילולית ‪ -‬פרק שני‬

‫קטע קריאה (שאלות ‪)23-18‬‬

‫קראו בעיון את הקטע‪ ,‬וענו על השאלות שאחריו‪.‬‬

‫בשלהי המאה התשע עשרה היה נדמה שהפיזיקה קרובה לפענוח כל סודות היקום‪ ,‬למעט שתי סוגיות שנחשבו אז‬ ‫(‪ )1‬‬
‫שוליות‪ .‬ואולם‪ ,‬בדיעבד התברר שפתרונה של אחת מסוגיות אלו ‪ -‬בעיית הקרינה האלקטרומגנטית של גוף‬
‫שחור ‪ -‬היה עתיד לשנות כליל את פני הפיזיקה‪.‬‬

‫כל עצם פולט קרינה‪ .‬הקרינה הזאת נקראת קרינה אלקטרומגנטית‪ ,‬ולה שני מקורות‪ :‬קרינה שהעצם עצמו‬ ‫ ‬
‫מייצר‪ ,‬התלויה בטמפרטורה שלו (למשל האור היוצא מהשמש)‪ ,‬וקרינה שמגיעה אל העצם ממקור חיצוני וחלק‬ ‫(‪ )5‬‬

‫ממנה נפלט בחזרה (למשל האור המוחזר ממראה)‪ .‬גוף שחור הוא עצם שאינו מחזיר קרינה כלל‪ ,‬משמע כל‬ ‫(‪) 10‬‬
‫הקרינה הנפלטת ממנו מקורה בו עצמו‪ .‬פיזיקאים החלו לנסות לתאר את הקשר בין הטמפרטורה של גוף שחור‬

‫ובין האנרגיה של הקרינה הנפלטת ממנו כבר בשנת ‪ ,1858‬אך רק כעבור שנים רבות פיתחו לראשונה נוסחה‬
‫שמתקרבת לתיאור כזה‪ .‬ואולם‪ ,‬הנוסחה שפיתחו תאמה את תוצאות הניסויים באותה עת באופן חלקי בלבד‪,‬‬

‫ויתרה מזו ‪ -‬חישובים שהסתמכו עליה הביאו לידי סתירה עם חוקי הפיזיקה הידועים‪ .‬בשנת ‪ 1901‬הציג‬
‫הפיזיקאי הגרמני מקס פלאנק נוסחה שלא סבלה מבעיות אלו‪ ,‬אבל הציבה אתגר גדול לפני עולם המדע כולו‪.‬‬

‫הפתרון שהציע פלאנק מבוסס על ההנחה שבחישוב של אנרגיית הקרינה הנפלטת מגוף שחור יש להתייחס אל‬ ‫ ‬
‫האנרגיה בתור משתנה בדיד‪ .‬משתנה בדיד הוא משתנה שיכולים להיות לו רק ערכים מסוימים שביניהם‬ ‫(‪) 15‬‬

‫מרווחים מוגדרים‪ .‬מספר המכוניות במשק בית הוא דוגמה למשתנה בדיד ‪ -‬יכולות להיות בו שתי מכוניות או‬ ‫(‪) 20‬‬
‫שלוש מכוניות‪ ,‬אך לא שתיים וחצי‪ .‬משתנה רציף‪ ,‬לעומת זאת‪ ,‬יכול להיות בעל כל ערך בטווח מסוים‪ ,‬למשל‬
‫כמות המים בדלי‪ .‬פלאנק טען שלמעשה‪ ,‬אנרגיה של קרינה אלקטרומגנטית מסוימת יכולה להיפלט מגוף שחור‬
‫אך ורק במכפלות של יחידות בסיסיות‪ .‬יחידות אלו מכונות קוונטים (מנות) של אנרגיה‪ .‬אף שהנוסחה של‬
‫פלאנק תאמה באופן מושלם את תוצאות הניסויים ולא הביאה לידי סתירה עם חוקי הפיזיקה‪ ,‬ההנחה שעמדה‬

‫בבסיסה הייתה בעייתית ביותר‪ .‬הסברה המקובלת באותו זמן הייתה שהאנרגיה של קרינה אלקטרומגנטית‬
‫היא משתנה רציף‪ .‬פלאנק עצמו לא ערער על כך‪ ,‬אלא סבר שככל הנראה לגוף שחור יש תכונה ייחודית הגורמת‬

‫לאנרגיה להיפלט ממנו בקוונטים‪.‬‬

‫בשנת ‪ 1905‬פרסם הפיזיקאי אלברט איינשטיין בן ה‪ 26-‬מאמר ובו טען שההסבר להנחה של פלאנק אינו טמון‬ ‫ ‬
‫בתכונותיו של הגוף השחור‪ ,‬כי אם בתכונה של הקרינה האלקטרומגנטית עצמה‪ :‬למעשה‪ ,‬טען‪ ,‬האנרגיה של כל‬ ‫(‪) 25‬‬

‫קרינה אלקטרומגנטית‪ ,‬ולא רק האנרגיה של קרינה הנפלטת מגוף שחור‪ ,‬לעולם תהיה בעלת ערכים מסוימים‬ ‫(‪) 30‬‬
‫בלבד ותיפלט במכפלות של יחידות בסיסיות‪ .‬הממסד המדעי התייחס אל תורתו של איינשטיין בספקנות‪,‬‬

‫ופלאנק עצמו אף כתב במכתב המאשר את קבלתו של איינשטיין לאקדמיה למדעים כי “אין לזקוף לחובתו את‬
‫העובדה שמדי פעם בפעם החטיא את המטרה בספקולציות שלו‪ ,‬כמו למשל בתאוריה שלו בנושא קוונטים של‬

‫אנרגיה"‪ .‬עבר זמן עד שהקהילה האקדמית קיבלה את רעיונותיו המהפכניים של איינשטיין‪ ,‬והם הניחו את‬
‫היסודות לתורה פיזיקלית חדשה ופורצת דרך‪ ,‬המכונה מכניקת הקוונטים‪ .‬רק בשנת ‪ 1922‬ניתן החותם הסופי‬

‫של הכרה מדעית בחשיבותן של תגליות אלו‪ ,‬כאשר הוחלט להעניק לאיינשטיין פרס נובל עליהן‪.‬‬

‫השאלות‬

‫‪ .18‬מה אפשר ללמוד מהפסקה הראשונה?‬

‫(‪ ) 1‬פתרונה של סוגיית הקרינה האלקטרומגנטית של גוף שחור הסיר את המכשולים האחרונים בדרך לפענוח כל‬
‫סודות היקום על ידי הפיזיקה‬

‫(‪ )2‬בשלהי המאה התשע עשרה ציפו שפתרון סוגיית הקרינה האלקטרומגנטית של גוף שחור ישנה את פני‬
‫הפיזיקה כליל‬

‫(‪ )3‬במאה העשרים התמקדה הפיזיקה בסוגיות שוליות שהפיזיקה של המאה התשע עשרה הייתה קרובה‬
‫לפענוחן‬

‫(‪ ) 4‬במבט לאחור הסתבר שבשלהי המאה התשע עשרה הפיזיקה לא הייתה כה קרובה לפענוח סודות היקום‬
‫כפי שהיה נדמה אז ‬

‫© כל הזכויות שמורות למרכז ארצי לבחינות ולהערכה (ע"ר)‬
‫אין להעתיק או להפיץ בחינה זו או קטעים ממנה בכל צורה ובכל אמצעי‪ ,‬או ללמדה ‪ -‬כולה או חלקים ממנה ‪ -‬בלא אישור בכתב מהמרכז הארצי לבחינות ולהערכה‪.‬‬